Биологическое действие ультрафиолетового излучения

Наиболее биологически активна ультрафиолетовая часть солнечного спектра, которая у поверхности Земли представлена потоком волн в диапазоне от 290 до 400 нм.

Интенсивность ультрафиолетовой радиации у поверхности Земли зависит от многих факторов. Так, например, при облачной погоде интенсивность ультрафиолетовой радиации может снижаться до 80 %, загрязненность атмосферного воздуха делает эту потерю равной 10 — 50%.

Различают биогенное (полезное, защитное) действие ультрафиолетовой радиации - проявляется только при воздействии определенных, физиологически малых, оптимальных доз облучения (до 2 биодоз) и абиогенное (вредное) действие.

УФ-лучи, являясь неспецифическим стимулятором физиологических функций, оказывают положительное влияние на общее самочувствие и работоспособность. Под их действием происходит усиление деятельности надпочечников, щитовидной и других эндокринных желез. УФ-лучи стимулируют белковый, жировой, углеводный и минеральный обмен. Отмечено их действие на функции кроветворения и на иммунологические процессы, что обусловливает повышение защитных сил организма. Дозированное УФ-облучение оказывает положительное влияние на течение таких заболеваний, как скарлатина, гастрит, бронхиальная астма, крупозная пневмония, ревматизм и др. Большое значение имеет бактерицидный эффект УФ-лучей, в результате чего происходит обеззараживание воздуха, воды, почвы.

По характеру преимущественного биологического воздействия ультрафиолетовую часть спектра принято условно делить на три области — А(UV-A), В(UV-B), С(UV-С)

Длинноволновая область А (400 — 320 нм) не задерживается озоновым слоем, проходит сквозь стекло и роговой слой кожи, обладает преимущественно эритемным и загарным действием.

Эритема (покраснение) образуется на коже через 2 —8 ч после облучения и сохраняется в течение 1 — 4 дней.

Механизм образования эритемы до конца не выяснен. Вместе с тем, установлено, что в сосочковом слое дермы образуется гистамин, кинины, простагландины, продукты обмена нуклеотидов, которые и обеспечивают сложную цепь биохимических процессов эритемного действия. Интенсивность эритемы увеличивается у детей, у женщин при менструации, беременности и тиреотоксикозе, при аллергических заболеваниях, у лиц с менее выраженной пигментацией кожи.

Загарное или пигментобразующее действие - проявляется образованием пигмента меланина в клетках нижнего слоя эпидермиса меланобластах из некоторых аминокислот и последующей миграцией меланина в поверхностные слои кожи.

Меланин — основной пигмент человека, который придает окраску волосам, ресницам, радужной оболочке глаза, определяет цвет кожи, защищает ядра клеток кожи, а потом и внутренние органы от перегревания инфракрасным излучением, которое глубоко проникает под кожу.Потемнение меланина (лёгкий и быстро проходящий загар) возникает под влиянием UV-А уже через несколько часов. Замедленный загар (синтез меланина и увеличение количества меланосом) развивается примерно через 3 дня и вызывается излучением в UV-В диапазоне.

Минимальное количество УФИ (ультрафиолетовое излучение), которое вызывает на незагоревшей коже человека едва заметное покраснение-эритему через 8 — 10 ч после облучения называют биодозой или пороговой эритемной дозой. Биодозу необходимо определять экспериментально у каждого человека, который будет подвергаться облучению, в силу значительных отличий в индивидуальной чувствительности к УФ-лучам. Индивидуальная чувствительность зависит от возраста, пола, цвета кожи, волос, наличия ряда заболеваний, присутствия в организме некоторых лекарственных средств или токсических веществ. Определяется биодоза с помощью биодозиметра Горбачева—Дальфельда от той же лампы, которая будет использована для облучения. Оптимальная или физиологическая доза УФИ, предотвращающая развитие УФ-недостаточности, равна 1/4 — ½ биодозы.

Средневолновая область В (320 — 290 нм) — Большая часть UV-B поглощается озоновым слоем, который "прозрачен" для UV-A. Так что доля UV-B во всей энергии ультрафиолетового излучения в летний полдень составляет всего около 3%. Он на 70% отражается роговым слоем, на 20% ослабляется при прохождении через эпидермис - в дерму проникает менее 10%.

Задержку более 80 % УФИ (ультрафиолетовое излучение) Солнца в наиболее полезной области В вызывает проникновение солнечных лучей через обычное оконное стекло, содержащее титан и железо. Увиолевое же стекло, в котором отсутствуют названные металлы, пропускает большую часть ультрафиолетовых лучей. В связи с этим увиолевое стекло используется в строительстве зданий, а также в медицинской практике с профилактическими и лечебными целями.

УФИ области В обладает витаминообразующим действием - провитамин 7,8-дегидрохолестерин, содержащийся в кожном сале, переходит в свою активную форму — витамин D₃ (холекальциферол), обеспечивая специфическое антирахитическое действие.

Наибольшей способностью к синтезу витамина D₃ обладают те участки кожи, которые эволюционно подвергались большому влиянию УФИ Солнца. Так, количество витамина в коже живота составляет 60 % от того количества витамина, которое образуется в коже спины. Минимальное количество витамина образуется в коже стопы, которая почти не подвергается инсоляции.

Доза, позволяющая предупреждать и излечивать гипо- и авитаминоз D, а также другие негативные последствия светового голодания, называется минимальной суточной профилактической дозой и составляет 1/8 биодозы.

Коротковолновая область С (290 — 200 нм) обладает бактерицидным, абиотическим действием, но не достигает поверхности Земли, так как рассеивается и поглощается в верхних слоях атмосферы. Искусственными источниками УФИ области С являются ртутно-кварцевые и бактерицидные лампы.

Бактерицидное действие УФИ области С (лучи с длиной волн от 275 до 180 нм) используется в медицине при санации воздушной среды в операционных, в асептических блоках аптек, в микробиологических блоках и т. д. Бактерицидные лампы с данным спектром используются для обеззараживания молока, дрожжей, безалкогольных напитков. Они успешно применяются для обеззараживания питьевой воды, лекарств и др.

Абиогенное действие УФИ

При увеличении суммарной дозы УФИ (до 5 и более биодоз) отмечаются неблагоприятные эффекты. При одноразовом избыточном воздействии возможно:

- возникновение фотохимического ожога, который проявляется в виде эритемы, волдырей, головной боли, фотоофтальмии. При этом происходит усиление ПОЛ (перекисное окисление липидов), что ведет к повреждению клеточных мембран и гибели клеток.

- обострение хронических заболеваний, таких как туберкулез, ревматизм и др., т.к. при усилении образования меланина увеличивается потребность в незаменимых аминокислотах, витаминах, солях кальция, что неблагоприятно сказывается на течении хронического процесса.

- инактивация холекальциферола в токсичные производные (при воздействии УФ-излучения области С с длиной волны 200- 280 нм)

При длительном избыточном воздействии возможно:

- образование веществ, обладающих мутагенным действием.

- развитие рака кожи (меланомы) - в настоящее время считают, что ультрафиолетовый онкогенез является следствием фотоповреждений генетического материала, что проявляется изменениями ДНК, увеличением частоты развития хромосомных аберраций и мутаций, возрастанием скорости трансформации здоровых клеток в раковые. Однако механизм канцерогенного действия УФИ требует дальнейших исследований. Отмечено, что рак кожи наблюдается чаще у светлокожих, чем у темнокожих людей и в тех районах земного шара, где интенсивнее солнечная радиация. В России рак кожи в южных районах составляет 20—22 % всех форм рака, в то время как в северных районах он не превышает 7 %. В последние годы в связи с изменением озонового слоя атмосферы возрастает опасность возникновения рака кожи от УФИ Солнца.

- фотостарение кожи - результат хронического облучения кератиноцитов, сосудов и фиброзных тканей - "солнечный эластоз".

- фотоофтальмии (повреждения глаз) - гиперемия и отек конъюнктивы, блефароспазм, слезотечение, светобоязнь, катаракта, возрастная макулярная дегенерация, фотокератит (воспаление роговицы), солнечная ретинопатия (поражение сетчатки), злокачественные новообразования кожи век, птеригий (нарастание конъюнктивы на роговицу). Подобные поражения встречаются при отражении лучей солнца от поверхности снега в арктических и высокогорных районах («снеговая слепота»)

- возникновение у группы людей фотоаллергии и фотосенсибилизации - повышения чувствительности организма (чаще кожи и слизистых оболочек) к действию ультрафиолетового или видимого излучений.

Для профилактики подобных явлений желательно избегать пребывания под открытым солнцем в полуденные часы (с 11 до 15), когда поступает 40% от суточной дозы ультрафиолета. Необходимо использование средством индивидуальной защиты - широкополых шляп, одежды, покрывающей кожу, очков со стеклами, поглощающими ультрафиолет, а также солнцезащитных кремов широкого спектра.