1、ISBN 3 901 906 50 9 ACTION SPECTRUM FOR THE PRODUCTION OF PREVITAMIN D3IN HUMAN SKIN CIE 174:2006 UDC: 612.014.481-06 Descriptor: Optical radiation effects on human THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to internati
2、onal co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are : 1. To provide an international forum for the discussion of al
3、l matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the application
4、 of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting
5、. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Technical Committe
6、es. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the Divis
7、ions and Technical Committees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commission In
8、ternationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les objectifs
9、 de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans les do
10、maines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes matire
11、s relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les doma
12、ines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions Intern
13、ationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous les
14、 aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austaus
15、ch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wisse
16、nschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Metechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwick
17、lung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammena
18、rbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit grun
19、dlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Tagungen werden alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten der Divisionen berprft und
20、berichtet und neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLA
21、IRAGE CIE Central Bureau Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 0, Fax: +43(1)714 31 87 18 e-mail: ciecbping.at WWW: http:/www.cie.co.at/ CIE 2006 All rights reserved ISBN 3 901 906 50 9 ACTION SPECTRUM FOR THE PRODUCTION OF PREVITAMIN D3IN HUMAN SKIN CIE 174:2006 UDC: 612.014.48
22、1-06 Descriptor: Optical radiation effects on human CIE 174:2006 This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 6-54 of Division 6 “Photobiology and Photochemistry“ and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale de lEclairage for study and a
23、pplication. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and not mandatory.
24、The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 6-54 de la Division 6 “Photobiologie et photochimie“ et a t approuv par le Bureau de la Commission Internationale de lEclairage, pour tude et
25、 emploi. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Il faut con
26、sulter les plus rcents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des amendements nouveaux ventuels. Dieser Technische Bericht ist von CIE Technischen Komitee 6-54 der Division 6 “Photobiologie und Photochemie“ ausgearbeitet und vom Vorstand der Commission Internationale de lEclair
27、age gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, da das Dokument eine Empfehlung
28、und keine Vorschrift ist. Die neuesten CIE-Tagungsberichte oder das CIE NEWS sollten im Hinblick auf mgliche sptere nderungen zu Rate gezogen werden. Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up t
29、o the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Er
30、zeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, ist es mglich, da diese nicht vollstndig sind. CIE 2006 All rights reserved II CIE 174:2006 The following members of TC 6-54, “Standardi
31、zed action spectrum for vitamin D synthesis in human skin“ took part in the preparation of this technical report. The committee comes under Division 6 “Photobiology and Photochemistry“. Members: Roger Bouillon Belgium John Eisman Australia Michele Garabedian France Michael Holick US (Chair) Jrgen Kl
32、einschmidt Germany Tatsuo Suda Japan Irina Terenetskaya Ukraine Ann Webb UK CONTENTS SUMMARY IV RESUME IV ZUSAMMENFASSUNG IV 1. TERMS OF REFERENCE 1 2. THE PHOTOCHEMISTRY OF VITAMIN D3FORMATION 1 3. HISTORICAL PERSPECTIVE 2 4. ACTION SPECTRUM IN HUMAN SKIN 4 4. CONCLUSION 7 5. THRESHOLD EXPOSURE DOS
33、E 8 6. REFERENCES 10 III CIE 174:2006 ACTION SPECTRUM FOR THE PRODUCTION OF PREVITAMIN D3IN HUMAN SKIN SUMMARY Ultraviolet radiation has been shown to have the beneficial effect of contributing to the production of vitamin D3(hereafter referred to as “vitamin D“) in humans. This was first observed i
34、n the 1800s, when sunlight exposure was correlated to the prevention of rickets. These effects were duplicated with artificial sources, and subsequent studies isolated the spectral region that was responsible for this effect. The purpose of this report is to discuss these studies of the effectivenes
35、s of optical radiation on the production of vitamin D in human skin, and to develop a standardized action spectrum for vitamin D synthesis in human skin. Implications for determining exposures that would be needed for an individual to meet the recommended daily intake for vitamin D are also discusse
36、d. SPECTRE DEFFICACITE DE LA PRODUCTION DE PREVITAMINE D3DANS LA PEAU HUMAINE RESUME Il a t montr que le rayonnement ultraviolet avait un effet bnfique grce sa contribution la production de prvitamine D3(abrg ci-dessous en “vitamine D“) chez lhumain. Cet effet a t observ pour la premire fois dans le
37、s annes 1800, lorsque lexposition au soleil a t associe la prvention du rachitisme. Ces effets ont t confirms avec les sources artificielles, et les travaux ultrieurs ont prcis la rgion spectrale responsable de cet effet. Le but de ce rapport est danalyser ces travaux et de prciser lefficacit du ray
38、onnement optique sur la production de vitamine D dans la peau humaine afin de proposer un spectre defficacit normalis de la synthse de vitamine D dans la peau humaine. Les consquences de la dtermination quantitative des expositions ncessaires pour quun individu satisfasse aux apports quotidiens reco
39、mmands de vitamine D sont galement discutes. WIRKUNGSFUNKTION FR DIE PRODUKTION VON PROVITAMIN D3IN MENSCHLICHER HAUT ZUSAMMENFASSUNG Es konnte nachgewiesen werden, dass ultraviolette Strahlung sich auf die Produktion von Vitamin D3(im weiteren “Vitamin D“ genannt) bei Menschen positiv auswirkt. Die
40、s wurde erstmals im 19. Jahrhundert beobachtet, als Sonnenbestrahlung mit Rachitisprvention in Verbindung gebracht wurde. Mit knstlichen Lichtquellen wurde diese Wirkung besttigt, und sptere Studien konnten den fr diese Wirkung verantwortlichen Spektralbereich genau festlegen. Dieser Bericht hat zum
41、 Ziel, diese Studien ber die Wirksamkeit optischer Strahlung auf die Produktion von Vitamin D in der menschlichen Haut zu errtern, und eine genormte Wirkungsfunktion fr Vitamin-D-Synthese in der menschlichen Haut zu entwickeln. Konsequenzen fr die Bestimmung der zur Erreichung der empfohlenen Tagesr
42、ation Vitamin D erforderlichen Bestrahlungszeit werden ebenfalls behandelt. IV CIE 174:2006 1. TERMS OF REFERENCE To study and evaluate the effects of optical radiation on the production of vitamin D3in human skin and to develop a standardized action spectrum for vitamin D3synthesis in human skin. 2
43、. THE PHOTOCHEMISTRY OF VITAMIN D3FORMATION We now know that the production of vitamin D3in the skin is a two stage process, with several alternative products possible from the intermediate stage, previtamin D3. To facilitate understanding of the following discussions the associated photochemistry i
44、s outlined here. The starting point for vitamin D3synthesis is 7-dehydrocholesterol (7-DHC). On irradiation by UV wavelengths (the action spectrum is the subject of this report) the 7-DHC is converted to previtamin D3. Previtamin D3can then undergo a number of reactions (Figure 1). It can be photois
45、omerised to either of two inert products, lumisterol and tachysterol (both reversible reactions) or it can undergo a reverse reaction to 7-DHC. All the photoreactions are driven by UV radiation, but the absorption spectra of the products vary. Alternatively, the previtamin D3can undergo a slower hea
46、t induced isomerisation (taking several hours) to vitamin D3. Once formed vitamin D3is ejected out of the skin cell membrane into the blood stream. In this form it attaches to a D-binding protein in the blood (Holick, 2003). 7-DEHYDROCHOLESTEROL Figure 1. An illustration of the photochemistry of vit
47、amin D3formation. 1 CIE 174:2006 Vitamin D3that remains in the skin during prolonged, or subsequent, exposure to UV radiation is itself changed to one of two suprasterols or 5,6-transvitamin D3. Despite the complexity of this system, the crucial reaction is that of 7-DHC to previtamin D3, without wh
48、ich none of the following reactions can occur. Once previtamin D3has formed then further irradiation will result in a mixture of the isomers: 7-DHC, previtamin D3, lumisterol and tachysterol. The proportion of each isomer will depend on the length of irradiation and the irradiating spectrum. Note th
49、at a parallel process, starting with the fungal and plant sterol, ergosterol, will produce vitamin D2which is often used in vitamin supplements. The difference between the two forms of the vitamin is that vitamin D3has a side arm that is identical to cholesterol while vitamin D2has a side arm that has a double bond between C22and C23and a methyl group on C24, but this does not affec
