午后至傍晚强光暴露对青少年褪黑激素分泌的延迟效应及其昼夜节律影响研究

本研究针对青少年昼夜节律敏感性问题，通过对照实验探究了午后至傍晚（AEE）不同强度光照干预（6.5 lx/130 lx/2500 lx）对后续晚间褪黑激素（melatonin）分泌的影响。意外发现AEE强光暴露会降低晚间褪黑激素水平，并延迟其分泌起始时间（MO），而此前32小时内的强光暴露历史则与褪黑激素水平升高相关。该研究揭示了光照时机对青少年昼夜节律调控的复杂性，为优化青少年光环境干预策略提供了重要依据。

　　

在当今社会，青少年普遍面临睡眠不足的严峻挑战。研究表明，52%的14-17岁青少年睡眠时间低于推荐值，这一比例远高于成年人群。这种睡眠剥夺不仅影响认知功能，还与心理健康问题和风险行为增加密切相关。随着青春期的生理变化，青少年的"内在时钟"会发生延迟转变，加之夜间活动增加和电子设备使用带来的光暴露，进一步加剧了睡眠问题。光作为人类昼夜节律系统的主要同步信号，通过视网膜中表达黑视蛋白（melanopsin）的光敏视网膜神经节细胞（ipRGCs）发挥作用，不仅影响睡眠-觉醒调节，还与免疫、认知和情绪调节密切相关。然而，关于日间光照如何影响青少年后续对晚间光照的生理反应，特别是褪黑激素分泌这一关键节律指标，此前尚未有系统研究。

来自瑞士巴塞尔时间生物学中心的研究团队在《npj Biological Timing and Sleep》发表了一项创新性研究，采用平衡交叉设计，对22名14-17岁健康青少年进行了严格控制的实验室实验。研究比较了三种不同强度的午后至傍晚（AEE）光照干预（6.5 lx、130 lx和2500 lx，持续4.5小时）对后续晚间光照（130 lx）下褪黑激素分泌、主观嗜睡度、警觉性和皮肤温度梯度（DPG）的影响。研究同时考察了实验前32小时内腕部记录的强光暴露历史（>1000 lx）的调节作用。

研究采用了多项关键技术方法：1）严格控制的实验室光照条件，使用荧光顶灯系统并通过光谱辐射计精确测量；2）定时采集唾液样本并使用高灵敏度放射免疫分析法（RIA）测定褪黑激素水平；3）心理运动警戒任务（PVT）评估警觉性；4）连续皮肤温度监测计算DPG；5）腕部活动记录仪采集实验前光照历史数据。

研究结果呈现多个重要发现：

1. 褪黑激素分泌
   与预期相反，AEE强光干预（2500 lx）显著降低了晚间褪黑激素曲线下面积（AUC）（β=-11.29，p=0.019），并延迟褪黑激素起始时间（MO）约21分钟（β=0.35，p=0.037）。而实验前32小时内的强光暴露历史（TAT 1000 lx）则与晚间褪黑激素水平升高（β=5.65，p=0.009）和MO提前（β=-0.16，p=0.020）相关。

2. 主观嗜睡度
   AEE光照干预对晚间主观嗜睡度（KSS评分）无显著影响，但强光历史与晚间嗜睡度增加相关（β=0.24，p<0.001）。在AEE干预期间，强光显著降低了嗜睡度随时间增长的速度（β=-0.29，p=0.008）。

3. 警觉性
   PVT反应速度在晚间不受AEE光照干预影响，但在AEE干预期间，时间因素与反应速度呈正相关（β=0.29，p<0.001）。

4. 皮肤温度梯度（DPG）
   AEE强光干预导致晚间DPG升高（β=0.49，p<0.001），但这一结果可能受室温升高的影响。AEE干预期间，强光显著提高了DPG（β=0.69，p<0.001），而中等光照则降低了DPG（β=-0.27，p=0.008）。

这项研究得出了几个关键结论：首先，午后至傍晚的强光暴露不仅不能缓解晚间光照对褪黑激素的抑制作用，反而可能通过相位延迟机制进一步降低晚间褪黑激素水平。这一发现挑战了此前关于日间光照可增强昼夜节律幅度并减轻晚间光照影响的假设。其次，较长时间尺度（32小时）的光照历史与即时光照干预对褪黑激素的影响方向相反，提示昼夜节律光敏感性的适应可能需要更长时间。第三，光照对警觉性和DPG的影响表现出即时效应，但对晚间状态的持续影响有限。

该研究的发现对青少年健康光环境设计具有重要指导意义。传统建议认为睡前3小时应减少光照，但本研究提示对青少年而言，可能需要更早减少光照暴露。研究同时强调了考虑个体光照历史的重要性，为开发整合多时间尺度光照暴露的预测模型奠定了基础。这些发现对解决青少年普遍存在的睡眠不足问题，以及优化学校作息时间和家庭光环境提供了科学依据。