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 сданным спектром используются для обеззараживания молока, дрожжей, безалкогольных напитков. Они успешно применяются для обеззараживания питьевой воды, лекарств и др.

Абиогенное действие

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 усветлокожих, 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).

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

- возникновение солнечного удара и осложнений, с ним связанных.

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.