Tắm nắng qua cửa kính có giúp cơ thể tổng hợp vitamin D?

Nhiều nhân viên văn phòng và người cao tuổi thường có thói quen ngồi sưởi nắng buổi sáng ngay cạnh cửa sổ phòng làm việc hoặc phòng khách với hy vọng nạp thêm vitamin D cho xương khớp chắc khỏe. Cảm giác ấm áp từ những vệt nắng chiếu qua tấm kính trong suốt khiến không ít người tin rằng làn da của mình đang tiếp nhận đầy đủ dưỡng chất từ tự nhiên. Tuy nhiên, liệu ánh nắng sau khi đi qua một lớp kính thông thường có còn giữ nguyên công dụng kích thích cơ thể tổng hợp loại vi chất thiết yếu này hay không?

Câu trả lời dứt khoát từ các bằng chứng khoa học là không. Ngồi phơi nắng sau cửa kính hoàn toàn không giúp cơ thể tạo ra vitamin D, bởi vì lớp kính xây dựng thông thường đã chặn gần như toàn bộ bước sóng tia cực tím B (UVB) – thành phần duy nhất có khả năng kích hoạt quá trình quang hóa sản sinh vitamin D ở da. Thói quen này không những vô tác dụng trong việc tăng nồng độ vitamin D mà còn tiềm ẩn nguy cơ gây lão hóa và tổn thương da do tia cực tím A (UVA) vẫn tự do xuyên qua lớp kính.

Cơ chế quang hóa: Vì sao làn da bắt buộc phải có tia UVB?

Để hiểu tại sao cửa kính làm mất tác dụng của việc tắm nắng, cần nhìn vào bản chất vật lý của ánh sáng mặt trời và phản ứng sinh học diễn ra tại lớp biểu bì. Quá trình quang hợp vitamin D trong cơ thể người phụ thuộc tuyệt đối vào dải bức xạ cực tím B, gọi tắt là UVB ^[1]. Dải bước sóng đặc hiệu chịu trách nhiệm biến đổi tiền chất 7-dehydrocholesterol trong da thành tiền vitamin D3 nằm trong khoảng hẹp từ 290 đến 315 nanomet hoặc tối đa 320 nanomet ^[2], ^[3], ^[4]. Khi các photon thuộc dải sóng UVB này tiếp xúc với tế bào biểu bì, chúng cung cấp năng lượng bẻ gãy các liên kết hóa học cần thiết để khởi động chuỗi chuyển hóa thành dạng vitamin D hoạt tính ^[5].

Bức xạ UVB chỉ chiếm một phần rất nhỏ, dưới 5% tổng lượng bức xạ cực tím từ mặt trời chiếu tới bề mặt Trái Đất ^[6]. Tuy chiếm tỷ lệ khiêm tốn, đây lại là dải năng lượng duy nhất có khả năng kích thích tổng hợp dưỡng chất này ở da ^[6]. Điểm yếu vật lý của tia UVB là bước sóng ngắn nên khả năng đâm xuyên vật chất rất kém. Hầu hết các loại thủy tinh thương mại sử dụng làm cửa sổ nhà ở, văn phòng và kính chắn gió ô tô đều hấp thụ hoặc phản xạ hoàn toàn dải bước sóng dưới 320 nanomet. Khi ánh nắng chiếu xuyên qua cửa kính, quang phổ đến được làn da chỉ còn lại tia UVA (bước sóng từ 320 đến 400 nanomet) và ánh sáng nhìn thấy. Do thiếu vắng hoàn toàn dải sóng từ 290 đến 315 nanomet, phản ứng quang hóa tạo vitamin D hoàn toàn không thể diễn ra ^[3].

Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần cảm nhận được hơi ấm của ánh nắng chiếu vào cơ thể là da đang tạo ra vi chất. Trên thực tế, cảm giác ấm nóng trên da là do tác động của bức xạ hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy, vốn là những dải sóng không có bất kỳ vai trò sinh học nào trong việc kích hoạt tổng hợp vitamin D. Làn da con người chỉ nhận biết nhiệt độ chứ không có cơ quan cảm thụ riêng để nhận biết tia cực tím. Vì vậy, việc cảm thấy ấm áp bên khung cửa kính chỉ là sự truyền nhiệt đơn thuần, trong khi phản ứng tạo dưỡng chất thì hoàn toàn tê liệt.

Bằng chứng khoa học về sự ngăn chặn tia cực tím trong không gian kín

Hiện tượng tia UVB bị cản trở bởi môi trường kín và các rào cản vật lý đã được ghi nhận trong nhiều nghiên cứu sinh học thực nghiệm. Một công bố khoa học từ năm 1998 đã phân tích liều bức xạ sinh học cực tím bên trong trạm không gian Mir để đánh giá khả năng sinh tổng hợp vitamin D của con người ^[1]. Nghiên cứu chỉ ra rằng bức xạ UVB tự nhiên từ mặt trời hoàn toàn vắng mặt trong môi trường khép kín của trạm vũ trụ ^[1]. Để đo lường tác động sinh học, các nhà khoa học đã sử dụng cảm biến liều sinh học biofilm lắp đặt ở nhiều vị trí và gắn trên cơ thể phi hành gia, đối chiếu cùng nồng độ vitamin D trong máu và khẩu phần ăn uống ^[1].

Kết quả cho thấy môi trường bức xạ bên trong không gian kín hoàn toàn không đáp ứng đủ mức cần thiết để cung cấp vitamin D cho cơ thể ^[1]. Phi hành gia buộc phải sử dụng viên uống bổ sung hoặc tiếp xúc định kỳ với các loại đèn phát tia cực tím chuyên dụng để duy trì sức khỏe ^[1]. Đáng chú ý, các tác giả nhấn mạnh rằng ngay cả khi sử dụng cửa sổ bằng thạch anh – loại vật liệu đặc biệt cho tia cực tím xuyên qua – thì việc tắm nắng qua cửa sổ này vẫn nguy hiểm và cần phải tránh tuyệt đối, kể cả trong khoảng thời gian tiếp xúc rất ngắn ^[1]. Nghiên cứu này khẳng định con người không thể dựa vào ánh sáng mặt trời chiếu qua các vách ngăn nhân tạo để tự tổng hợp vi chất.

Để lượng hóa mức năng lượng UVB tối thiểu mà làn da cần tiếp nhận, một thử nghiệm lâm sàng công bố năm 1989 đã tiến hành chiếu các mức năng lượng UVB tăng dần từ 3 đến 27 millijoules trên mỗi centimet vuông (mJ/cm2) lên toàn bộ cơ thể của 32 người da trắng trẻ tuổi chưa rám nắng (thuộc phân loại da loại III theo thang Fitzpatrick-Pathak) ^[4]. Trước khi can thiệp 1 giờ, nồng độ vitamin D3 cơ bản trong huyết thanh của nhóm nghiên cứu ở mức trung bình 1,6 ng/ml ^[4]. Sau 24 giờ tiếp xúc với bức xạ, nồng độ vitamin D3 tăng tỷ lệ thuận với liều lượng UVB, đạt mức trung bình 14,3 ng/ml ở mức năng lượng 27 mJ/cm2 ^[4].

Phân tích thống kê từ thử nghiệm này ghi nhận mối tương quan chặt chẽ giữa liều bức xạ UVB và sự gia tăng vitamin D3 trong máu theo hàm mũ (hệ số r = 0,81; p < 0,02) ^[4]. Nghiên cứu xác định ngưỡng bức xạ UVB tối thiểu để tạo ra sự gia tăng có ý nghĩa thống kê của vitamin D3 trong huyết thanh là 18 mJ/cm2 ^[4]. Mức năng lượng thực nghiệm này tương đương với ngưỡng tối thiểu tạo tiền vitamin D3 trong ống nghiệm là 20 mJ/cm2 ^[4]. Khi ở trong phòng kín hoặc ngồi sau cửa sổ kính, mức bức xạ UVB đo được trên da thực tế bằng 0, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng kích hoạt 18 mJ/cm2 kể trên, khiến phản ứng sinh học không thể khởi động ^[4].

Yếu tố địa lý và thời gian quyết định cường độ bức xạ tự nhiên

Ngay cả khi bước ra ngoài trời và không bị ngăn cách bởi cửa kính, khả năng tổng hợp vitamin D của cơ thể vẫn phụ thuộc chặt chẽ vào vị trí địa lý, mùa trong năm và thời điểm trong ngày ^[7], ^[8]. Báo cáo đồng thuận của Brazil về bảo vệ quang học năm 2014 đã trích dẫn các đo lường tại Boston cho thấy sự thay đổi rõ rệt của "khung giờ vàng" tạo tiền vitamin D3 ^[7]. Vào những ngày nắng mùa đông, quá trình quang hóa bắt đầu từ lúc 7 giờ sáng và kéo dài đến 17 giờ chiều; tuy nhiên, vào các tháng mùa xuân và mùa thu, khoảng thời gian chuyển hóa quang học này bị thu hẹp đáng kể, chỉ bắt đầu vào khoảng 9 giờ sáng và kết thúc lúc 15 giờ chiều, trước khi giảm dần theo mùa ^[7]. Nguyên nhân chính của sự sụt giảm này là do góc đỉnh mặt trời giảm xuống khi vĩ độ tăng lên, khi chuyển mùa đông hoặc tùy theo từng giờ trong ngày ^[7].

Tại châu Âu, một nghiên cứu quy mô lớn năm 2022 phân tích dữ liệu viễn thám khí quyển TEMIS tại 46 thủ đô trong suốt 18 năm (từ 2004 đến 2021) đã ghi nhận sự chênh lệch bức xạ UVB tạo vitamin D (D-UVB) lên tới 5 lần giữa các khu vực địa lý ^[8]. Liều D-UVB trung bình ngày cao nhất ghi nhận tại Nicosia (Síp) đạt 5,57 kJ/m2, trong khi mức thấp nhất tại Reykjavik (Iceland) chỉ đạt 1,16 kJ/m2 ^[8]. Sự biến thiên theo mùa thậm chí còn gay gắt hơn, với mức chênh lệch trung vị giữa đỉnh điểm mùa hè và đáy mùa đông gấp 36 lần, cá biệt có nơi dao động từ 10 đến 525 lần ^[8].

Nghiên cứu tại châu Âu cũng chỉ ra rằng thời gian diễn ra "mùa đông vitamin D" – tức giai đoạn bức xạ UVB trong khí quyển quá yếu để da có thể sản xuất vitamin D – kéo dài trung bình 126 ngày và dao động rộng từ 4 đến 215 ngày tùy vĩ độ ^[8]. Phân tích dữ liệu theo dõi sức khỏe cho thấy nồng độ 25(OH)D trong máu tăng thêm 12,6 nmol/L cho mỗi 100 kJ/m2 tích lũy D-UVB (hệ số r2 = 0,79; p = 1,16 x 10^-37) ^[8]. Tại Chile, số liệu quan trắc từ phòng thí nghiệm bức xạ cực tím thuộc Đại học Tarapaca đo đạc từ năm 2006 tại 6 thành phố trải dài từ bắc xuống nam cũng khẳng định xu hướng tương tự ^[2]. Chỉ số tia cực tím trung bình tháng vào tháng 1 (mùa hè) tại thành phố Arica cao gấp 1,8 lần so với Punta Arenas, nhưng đến tháng 6 (mùa đông) thì tỷ lệ này vọt lên gấp 14 lần ^[2]. Xu hướng biến thiên rõ rệt này cũng được ghi nhận đồng nhất tại các đô thị khác gồm Antofagasta, Santiago, Concepcion và Valdivia ^[2].

Các số liệu quan trắc trên chứng minh rằng ánh sáng tự nhiên vốn đã biến động rất lớn theo không gian và thời gian. Khi ở ngoài trời trong mùa đông tại các vùng vĩ độ cao, cường độ bức xạ UVB mặt trời thường không đạt tới ngưỡng tối thiểu 18 mJ/cm2 để da tự tổng hợp vitamin D ^[4]. Vì vậy, nếu con người tiếp tục tự giam mình sau các tấm kính chắn vốn triệt tiêu toàn bộ tia UVB ít ỏi đó, cơ thể sẽ hoàn toàn rơi vào trạng thái thiếu hụt vi chất từ nguồn tự nhiên ^[1], ^[4].

Hiểu lầm phổ biến khi ngồi bên cửa sổ và nguy cơ tích tụ bức xạ UVA

Quan niệm ngồi trong nhà phơi nắng để "vừa ấm vừa khỏe mà không sợ đen da" là một sai lầm phổ biến trong cộng đồng. Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua kính cửa, người ngồi bên trong hoàn toàn không thu được một đơn vị vitamin D nào nhưng lại phải hứng chịu toàn bộ tác hại từ bức xạ cực tím A (UVA). Khác với UVB, tia UVA có bước sóng dài hơn nên dễ dàng xuyên qua hầu hết các loại kính cửa sổ thông thường. UVA thâm nhập sâu vào các lớp hạ bì của da, gây đứt gãy các sợi collagen, phá hủy cấu trúc đàn hồi, hình thành nếp nhăn và đẩy nhanh tốc độ lão hóa sớm.

Mặc dù tia UVB là thủ phạm chính gây cháy nắng (đỏ da) và là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến các tổn thương DNA trực tiếp tiền đề cho hầu hết các ca ung thư da ^[6], bức xạ quá mức nói chung vẫn tạo ra stress oxy hóa và biến đổi cấu trúc tế bào ^[5]. Khi tiếp xúc với ánh nắng sau cửa kính trong nhiều giờ, phản ứng đỏ rát cảnh báo của da vốn do UVB gây ra sẽ không xuất hiện ^[6]. Việc thiếu đi cơ chế cảnh báo tự nhiên này khiến nhiều người chủ quan ngồi phơi nắng cạnh cửa sổ trong thời gian dài, khiến làn da âm thầm tích lũy một lượng lớn tia UVA gây hại.

Bên cạnh đó, việc lạm dụng tắm nắng không kiểm soát hoặc tiếp xúc quá đà ngoài trời cũng mang lại những hệ lụy nghiêm trọng. Nghiên cứu dịch tễ học tại Chile đã chứng minh tỷ lệ mắc và tử vong do ung thư da không hắc tố (NMSC) có mối liên hệ trực tiếp với mức độ phơi nhiễm bức xạ UVB ^[2]. Ngược lại, tỷ lệ mắc ung thư da hắc tố (MSC) có xu hướng gia tăng ở những người có nồng độ vitamin D và mức hấp thu canxi thấp tại hầu hết các thành phố được khảo sát, ngoại trừ Punta Arenas ^[2]. Mối quan hệ hai mặt này đòi hỏi sự hiểu biết đúng đắn: không thể phơi nắng qua kính vì vừa vô ích vừa có hại từ tia UVA, nhưng cũng không thể phơi nắng ngoài trời vô tội vạ mà thiếu các biện pháp bảo hộ thích hợp ^[6], ^[5].

Nhóm đối tượng nào cần đặc biệt thận trọng với tình trạng thiếu hụt?

Tình trạng thiếu hụt vitamin D là một vấn đề sức khỏe cộng đồng diễn ra trên diện rộng. Các nghiên cứu dịch tễ ghi nhận tại châu Âu có tới 40% dân số bị thiếu hụt loại vi chất này với nồng độ 25(OH)D dưới 50 nmol/L ^[8]. Thậm chí trên phạm vi toàn cầu, tình trạng thiếu hụt ảnh hưởng tới hơn một nửa dân số thế giới và có liên quan mật thiết đến nhiều căn bệnh mạn tính bao gồm ung thư, bệnh tim mạch và rối loạn tự miễn dịch ^[5].

Những người làm việc văn phòng, người già ít ra ngoài, người sống tại các viện dưỡng lão hoặc những người có thói quen ở trong nhà khép kín thường xuyên là đối tượng có nguy cơ thiếu vitamin D cao nhất do thiếu tiếp xúc với bức xạ mặt trời trực tiếp ^[1], ^[8]. Ngoài ra, những người sống tại các khu vực vĩ độ cao ở cực bắc hoặc cực nam thường phải trải qua "mùa đông vitamin D" kéo dài hàng tháng trời, thời điểm mà cường độ UVB tự nhiên không đạt ngưỡng kích thích tổng hợp qua da ^[8], ^[4]. Trong giai đoạn này, cơ thể họ buộc phải phụ thuộc hoàn toàn vào lượng dự trữ sẵn có hoặc nguồn cung cấp từ khẩu phần ăn uống ^[4].

Các yếu tố cá nhân cũng làm suy giảm đáng kể khả năng tạo vi chất của da. Sắc tố melanin ở những người có làn da sẫm màu, việc che chắn quần áo kín mít, thói quen trốn nắng hoặc sử dụng kem chống nắng đúng cách đều làm giảm mạnh quá trình sinh tổng hợp vitamin D tự nhiên ^[6], ^[3]. Tuy nhiên, trong tự nhiên có rất ít loại thực phẩm chứa sẵn vitamin D ^[3]. Do đó, những người thuộc nhóm nguy cơ cao, người có bệnh lý xương khớp hoặc bệnh nền mạn tính cần chủ động tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa để được xét nghiệm nồng độ vi chất trong máu và tư vấn phác đồ bổ sung an toàn, thay vì trông chờ vào việc phơi nắng thụ động qua các tấm kính ^[1], ^[8].

Hướng dẫn thực hành: Tắm nắng trực tiếp đúng cách và an toàn

Nếu muốn tận dụng ánh nắng tự nhiên để kích hoạt tổng hợp vitamin D, nguyên tắc bắt buộc đầu tiên là phải để làn da tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời mà không có bất kỳ vật cản nào như cửa kính hay quần áo dày ^[1], ^[6]. Bằng chứng khoa học cho thấy cơ thể không cần phải phơi nắng toàn thân hay kéo dài thời gian đến mức gây đỏ rát da thì mới đạt được hiệu quả ^[6], ^[4]. Mức năng lượng UVB cần thiết để duy trì trạng thái vitamin D tối ưu trên thực tế thấp hơn nhiều so với ngưỡng năng lượng gây cháy nắng, bất kể màu da của mỗi cá nhân ^[6].

Một nghiên cứu kéo dài 3 năm của tác giả Paula Correa và cộng sự được trích dẫn trong Báo cáo đồng thuận của Brazil đã đánh giá mức bức xạ UVB thực tế tại thành phố Sao Paulo ^[7]. Nghiên cứu chỉ ra rằng một người thuộc nhóm da loại II chỉ cần tiếp xúc không chủ ý với môi trường ngoài trời khoảng 10 phút mỗi ngày, chỉ để lộ vùng da mặt và hai bàn tay, là đã đủ để sản xuất lượng vitamin D cần thiết cho cơ thể ^[7]. Điều đáng lưu ý là số liệu thực nghiệm này đã tính toán bao gồm cả những ngày thời tiết nhiều mây và có mưa; do đó, tại Sao Paulo, chỉ cần 10 phút tiếp xúc ngoài trời mỗi ngày trong bất kể điều kiện thời tiết nào cũng đủ đáp ứng nhu cầu vi chất ^[7].

Để việc tiếp xúc ánh nắng đạt hiệu quả sinh học mà vẫn an toàn cho da, cần chú ý theo dõi chỉ số tia cực tím (UVI) theo từng thời điểm trong ngày ^[7], ^[2]. Các số liệu đo đạc tại Sao Paulo trong giai đoạn 2005 - 2008 cho thấy có tới 65% chỉ số UV ghi nhận trong khung giờ 2 tiếng quanh buổi trưa vào mùa hè ở mức rất cao (UVI từ 8 đến 10), và nhiều lần chạm ngưỡng cực độ (UVI trên 11) theo phân loại của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ^[7]. Ngay cả trong mùa đông, khoảng 40% các giá trị đo quanh buổi trưa tại đây vẫn ở mức cao hoặc rất cao ^[7]. Việc tiếp xúc với ánh nắng gay gắt khi chỉ số UV ở mức cực độ sẽ làm tăng nguy cơ tổn thương DNA tế bào và bỏng da nghiêm trọng ^[6], ^[5].

Vì vậy, giải pháp tối ưu cho đời sống hàng ngày là bước ra ngoài trời vào các khung giờ sáng sớm hoặc xế chiều khi góc chiếu mặt trời vừa phải, để hở một phần da như mặt, cẳng tay hoặc bàn tay trong khoảng 10 đến 15 phút tùy cường độ nắng tại địa phương ^[7]. Đồng thời, quá trình quang hóa qua da có cơ chế tự điều hòa tự nhiên nên hoàn toàn không có nguy cơ gây ngộ độc vitamin D do phơi nắng tự nhiên kéo dài ^[3]. Ngược lại, việc dung nạp vitamin D qua đường uống ở liều quá cao có khả năng gây ngộ độc, dù biên độ an toàn của các chế phẩm bổ sung hiện nay khá rộng ^[3]. Do đó, người dân không nên tự ý lạm dụng viên uống bổ sung liều cực cao mà chưa có chỉ định của cán bộ y tế ^[3].

Cân bằng giữa lợi ích vi chất và bảo vệ sức khỏe làn da

Việc tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng tự nhiên không chỉ mang lại giá trị sinh học duy nhất là tạo ra vitamin D. Các tổng quan y khoa gần đây đã cung cấp bằng chứng ngày càng rõ ràng cho thấy việc tiếp xúc với bức xạ mặt trời còn mang lại các lợi ích sức khỏe độc lập khác, trong đó nổi bật nhất là khả năng hỗ trợ điều hòa và hạ huyết áp cũng như cải thiện tâm trạng ^[6], ^[5]. Dù vậy, cộng đồng cần phân biệt rạch ròi giữa việc phơi nắng ngoài trời có kiểm soát và thói quen ngồi sưởi nắng sau cửa kính.

Ngồi bên trong phòng kính không đem lại bất kỳ giá trị nào cho quá trình tạo vitamin D ^[1]. Lớp kính đã tước bỏ dải sóng UVB hữu ích ^[1], ^[6], chỉ để lại bức xạ nhiệt gây nóng bức và tia UVA làm tổn hại tế bào biểu bì. Để bảo vệ sức khỏe một cách khoa học, hãy từ bỏ thói quen phơi nắng qua cửa sổ kính. Thay vào đó, hãy chủ động dành ra một khoảng thời gian ngắn mỗi ngày bước ra ngoài trời hít thở không khí, kết hợp chế độ ăn uống cân bằng giàu dưỡng chất và tham khảo ý kiến bác sĩ khi cần bổ sung vitamin D đường uống để luôn duy trì một cơ thể khỏe mạnh ^[1], ^[6], ^[3].