Воздействие ультрафиолетового излучения на организм человека

Важным следствием облучения в больших дозах являются угнетение потоотделения и снижение сенсорной чувствительности кожи, а также ухудшение общего состояния организма, по-видимому, обусловленное выбросом в кровь избыточного количества физиологически активных веществ.

Существует величина минимальной эритемной дозы (МЭД) – минимальная доза, вызывающая эритему. Она варьирует в широких пределах в соответствии с этническими и расовыми различиями в пигментированности кожи (от 150 до 2000 Дж/м2). При воздействии минимальной дозы эритема развивается с латентным периодом 1–8 ч и сохраняется в течение суток и более. С увеличением дозы латентный период уменьшается, а степень выраженности и длительность существования эритемы растут.

Наиболее чувствительна к УФ лучам кожа живота. Затем идут кожа груди и спины, наружной поверхности плеча, лба, шеи, бедра, голеней, тыльной поверхности кистей и стоп.

Бактерицидное и мутагенное действия УФ излучения обусловлены тем, что энергии УФ кванта достаточно для того, чтобы переместить электрон в атоме на внешний уровень, привести атом в нестабильное состояние и увеличить его способность к участию в химических реакциях.

Наиболее опасны для организма повреждения нуклеиновых кислот. Под действием света в диапазоне УФ-В образуются димеры за счет ковалентных связей между соседними пиримидиновыми (цитозином или тимином) основаниями. Поскольку пиримидиновые димеры не вписываются в двойную спираль, эта часть ДНК теряет способность к выполнению своих функций. Если повреждения небольшие, специальные ферменты вырезают дефектный участок. Однако, если ущерб больше, чем способность клетки к ремонту, клетка гибнет. Внешне это проявляется в том, что обожженная кожа "слезает". Повреждение ДНК может приводить к мутациям и как следствие - к раковым заболеваниям. Происходят и другие повреждения молекул, например образуются сшивки ДНК с белками. Известно, что видимый свет способствует залечиванию повреждений нуклеиновых кислот (это явление называется фотореактивацией). Предотвращать опасные последствия фотохимических реакций помогают антиоксиданты, содержащиеся в организме.

В случае хронического облучения с малой интенсивностью некоторые из перечисленных изменений состояния кожи могут проявляться без эритемы. Поступающие в общий ток крови физиологически активные вещества являются одной из основных причин тонизирующего действия УФ излучения, а продолжительная активация синтеза меланина, ДНК и белков увеличивает пигментацию и толщину рогового слоя кожи, повышая ее резистентность к последующим облучениям. Многократные ультрафиолетовые облучения и длительное пребывание на открытом солнце приводят к тому, что кожа утрачивает поверхностную структуру, повреждаются волокна ее глубоких слоев, она становится ломкой и склонной к повреждению при минимальной травме – развивается так называемый фотоэластоз, который многие исследователи считают предраковым состоянием. Этот эффект необратим и сопровождается изменением функционального состояния кожи. Реакция кожи на воздействие коротковолнового излучения (с длиной волны менее 280 нм) обладает определенной спецификой: эритема развивается раньше, а угасает быстрее и сменяется слабой, быстро проходящей пигментацией, в то время как симптомы фотоэластоза и старения кожи выражены гораздо сильнее.

В поверхностных слоях кожи локализованы также фоторецепторы процесса иммуносупрессии – уроканиновая кислота. Воздействие УФИ вызывает ее изомеризацию с последующим изменением функции антиген-представляющих клеток и увеличением либо количества, либо активности лимфоцитов-супрессоров. Следствием этого является подавление способности организма отторгать раковые клетки, а также подавление гиперчувствительности к различным антигенам.

Эффект иммуносупрессии наблюдается у людей как с пигментированной, так и с непигментированной кожей и не коррелирует с возникновением эритемы. Он четко регистрируется в диапазоне длин волн 250–320 нм с максимальным действием при 270 нм, не зависит от интенсивности излучения и определяется лишь суммарной дозой. Кратковременные воздействия УФ излучения в относительно малых дозах вызывают лишь локальный эффект в облученном участке, при воздействии с достаточно большой накопленной дозой страдает система иммунитета в целом. Местное подавление контактной гиперчувствительности наблюдается при облучении в дозах 200–800 Дж/м2, а для системной депрессии необходимы дозы на два порядка большие. Следствием индуцированной УФ излучения иммуносупрессии могут быть снижение резистентности к инфекционным агентам, изменение характера течения и исхода некоторых инфекционных заболеваний. Весьма вероятным является также снижение эффективности вакцинации.

УФ излучение способно индуцировать злокачественные опухоли двух типов: немеланомные (плоскоклеточный и базальноклеточный рак) и меланому кожи. Опухоли первого типа преобладают количественно, однако они слабо метастазируют и легко излечиваются. Частота меланом относительно невелика (5–8% общей частоты опухолей кожи), однако меланома быстро растет, рано метастазирует и дает высокую летальность.

Онкогенный спектр действия УФ излучения близок к таковым для эритемы, загара и стимуляции синтеза витамина D3, в связи с чем факторы повышенного риска возникновения рака кожи (белая кожа, голубые глаза, наличие веснушек и родинок, рыжие волосы) характерны для типов кожи с минимальными значениями эритемной дозы. Канцерогенное действие УФ излучения может накапливаться в течение длительного времени, причем редкие периоды интенсивного облучения гораздо опаснее постоянного воздействия с той же накопленной дозой – они чаще приводят к возникновению меланом. Хотя существует мнение о беспороговом характере мутагенного эффекта УФ излучения, эффективная доза для канцерогенеза достаточно велика (100–200 Дж/м2), и развитие рака кожи у человека даже в зонах с высокой интенсивностью естественного УФ излучения занимает многие годы.

При воздействии УФ излучения на глаз типичной патологией является фотокератоконъюнктивит – острое воспаление роговицы и конъюнктивы. В зависимости от интенсивности и дозы воздействия он развивается через 0,2–24 ч после облучения, сопровождается ощущением присутствия в глазу твердого тела, слезотечением и светобоязнью. Указанные симптомы обычно достигают максимума на 1–3 сутки и затухают через 2–7 суток. В отличие от кожи глаз не вырабатывает устойчивости к повышенным воздействиям УФ излучения и после нового облучения возникают те же симптомы. Спектр действия для индукции фотокератоконъюнктивита имеет максимум на 270 нм, минимальная эффективная доза равна 40 Дж/м2 при высоких интенсивностях излучения и возрастает с уменьшением интенсивности. В период выраженного фотокератоконъюнктивита ослабляется способность отслеживать движущиеся объекты, снижается пропускание роговицей видимого света и, видимо, затрудняется его фокусировка на сетчатке. Реактивность самой сетчатки также снижается.

Длительное воздействие УФИ может вызывать катаракту, дегенерацию роговицы и сетчатки, а также меланому сосудистой оболочки глаза. Наиболее часто возникает катаракта, в зрелой форме которой значительно ухудшаются разрешение и контраст зрительных образов, а также их распознавание. Спектр действия для катарактогенеза имеет максимум при 300 нм, минимальная эффективная доза составляет 103–104 Дж/м2. Остальные виды отдаленной патологии глаза, хотя и являются очень опасными, встречаются значительно реже катаракты.

Ультрафиолет играет важную роль в обеспечении организма витамином D3, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого обмена. Этот витамин образуется под действием УФ излучения из 7-дегидрохолестерина. Облучение светом УФ-В диапазона запускает цепочку реакций, в результате которых и получается холекальциферол (витамин D3), пока еще не активный. Это вещество связывается с одним из белков крови и переносится в почки. Там оно превращается в активную форму витамина D3 - 1, 25-дигидроксихолекальциферол. Витамин D3 необходим для всасывания кальция в тонком кишечнике, нормального фосфорно-кальциевого обмена и образования костей, при его недостатке у детей развивается тяжелое заболевание – рахит.

После облучения всего тела в дозе 1 МЭД концентрация витамина D3 в крови возрастает в 10 раз и возвращается к прежнему уровню через неделю. Применение солнцезащитных средств подавляет синтез витамина D3 в коже. Дозы, необходимые для его синтеза, невелики. Считается достаточным ежедневно проводить на солнце примерно по 15 минут, подставляя солнечным лучам лицо и руки. Суммарная годовая доза, необходимая для поддержания уровня витамина D3, составляет 55-60 МЭД.

В ряде случаев для оценки степени облучённости используется понятие минимально допустимой дозы УФ радиации или 1 TLV (Threshold Limit for Ultraviolet Radiation), которая равна 30 Дж/м2. Превышение этой дозы считается потенциально вредным для здоровья. После получения дозы 1 TLV рекомендуется защититься от воздействия солнечного излучения, в том числе и с использованием защитных кремов.

Вывод

Вопрос о том, полезен или вреден ультрафиолет для человека не имеет однозначного ответа. Многое зависит от дозы, спектрального состава и особенностей организма. Избыток ультрафиолета безусловно опасен, но и недостаток пагубно влияет на здоровье человека.

Малые дозы ультрафиолета оказывают оздоравливающее  действие. В условиях естественной освещённости организм часто подвергается риску передозировки УФ излучением. Таким образом, появляется необходимость использования индивидуальных средств защиты. Некоторую степень защиты могут обеспечить  специальные кремы, в состав которых входят УФ фильтры. Однако лучшее средство уберечь кожу от солнечного ожога, преждевременного старения и снизить риск развития рака - одежда. Хорошими защитными свойствами обладает хлопок, правда в сухом виде (при намокании он пропускает больше ультрафиолета). Так же рекомендуется носить шляпу с широкими полями и солнцезащитные очки.

Литература

1. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. Т. 2. М.: Мир, 1990. С. 223-224
2. Зотов В.Д. Ультрафиолетовое излучение и его мониторинг // Дитчики и системы. – 2002. – № 12. – С. 55-58.
3. Лозовская Е. Я на солнышке лежу // Наука и жизнь. – 2004. – № 5. – С. 79-82.
4. Минаев Р.В. Актуальность использования методов и средств измерений характеристик ультрафиолетового излучения в соляриях // Метрология. – 2007. – № 6. – С. 43-47.
5. Чугунов Н. Озоновый слой и миф об опасности из космоса // Наука и жизнь. – 2000. – № 9. – С.