Почему ультрафиолетовые лучи вредны для здоровья человека?

Наиболее биологически активная компонента ультрафиолетового излучения Солнца с длинами волн менее 180 нм практически полностью поглощается атмосферой.

Основная часть длинноволновой составляющей (320-400 нм) достигает поверхности Земли, однако ее биологическая эффективность невелика. Радиация с промежуточными длинами волн 180-320 нм, хотя и поглощается частично озоновым слоем стратосферы, оказывает существенное влияние на биосферу и человека.

Бактерицидное и мутагенное действие ультрафиолетового излучения обусловлено тем, что энергии УФ-кванта достаточно для того, чтобы переместить электрон в атоме с внутреннего на внешний уровень, перевести атом в нестабильное состояние и увеличить его склонность к участию в химических реакциях.

Для половых клеток человека УФ-лучи не опасны, т.к. поглощаются эпидермисом. Для человека критическими органами при воздействии ультрафиолета являются кожа, глаза и иммунная система.

Облучение кожи в достаточно высоких дозах вызывает возникновение асептического воспаления, или эритемы. В ее основе лежит гибель клеток эпидермиса с последующей денатурацией белков и ферментативной трансформацией ее продуктов в биологически активные вещества, важнейшим из которых является гистамин.

Спектр эритемного действия УФИ имеет максимум на 297 нм и глубокий спад около 280 нм с последующим увеличением эффективности при дальнейшем уменьшении длины волны. Величина минимальной эритемной дозы варьирует в широких пределах в соответствии с этническими и расовыми различиями в пигментированности кожи, ее среднее значение для нормальной незагорелой кожи принято считать равным 200 Дж/м2.

При воздействии минимальной эритемной дозы эритема развивается с латентным периодом 1-8 ч и сохраняется в течение суток и более; с увеличением дозы латентный период убывает, а степень выраженности и длительность существования эритемы растут.

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 циркуляцию избыточного количества физиологически активных веществ.

Возникновение эритемы инициирует также адаптивную реакцию активации синтеза ДНК, белков и битного пигмента меланина. Спектр действия для стимуляции синтеза меланина аналогичен кривой эритемной чувствительности, однако существует и длинноволновая (300-400 нм с максимумом 340 нм) пигментация, развивающаяся без эритемы.

В случае хронического облучения с малой интенсивностью некоторые из перечисленных изменений состояния кожи можно наблюдать без возникновения 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.

Несмотря на это, многократные ультрафиолетовые облучения и длительное пребывание на открытом солнце не проходят бесследно. 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 (менее 280 нм) излучения 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.

Ультрафиолет играет важную роль в обеспечении организма витамином Д3, регулирующим процесс фосфорно-кальциевого обмена. Он образуется под его действием из 7-дегидрохолестерина, содержащегося в выделениях кожных сальных желез, а затем всасывается кожей.

Дефицит витамина Д3 вызывает рахит и кариес. Спектр действия для синтеза витамина Д3 аналогичен эритемному и имеет максимум в диапазоне от 295 до 300 нм. Необходимая для компенсации дефицита Д3 доза УФИ составляет 60 минимальных эритемных доз в год на открытые участки тела.

В поверхностных слоях кожи локализованы также фоторецептор процесса иммуносупрессии - уроканиновая кислота. Воздействие УФИ вызывает ее изомеризацию с последующим изменением функции антигенпредставляющих клеток и увеличением либо количества, либо активности лимфоцитов-супрессоров.

Следствием этого является подавление способности организма отторгать раковые клетки, а также супрессия контактной гиперчувствительности и гиперчувствительности замедленного типа к различным антигенам.

Эффект иммуносупрессии наблюдается как у пигментированных, так и у непигментированных людей и не коррелирует с возникновением эритемы. Он четко регистрируется в диапазоне длин волн от 250 до 320 нм с максимумом спектра действия при 270 нм, не зависит от интенсивности излучения и определяется лишь суммарной дозой.

Кратковременные воздействия УФИ 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.

Дозы, необходимые для подавления отторжения опухолевого трансплантата, приближаются к канцерогенным (100-200 Дж/м2). Это дает основание полагать, что фотоиммунные реакции являются одной из причин увеличения частоты рака кожи в зонах с повышенной интенсивностью естественного УФИ.

Другим следствием индуцированной УФИ иммуносупрессии могут быть снижение резистенстности к инфекционным агентам, изменение характера течения и исхода некоторых инфекционных заболеваний. Весьма вероятным является также снижение эффективности вакцинации.

УФИ 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 УФИ близок к таковым для эритемы, загара и стимуляции синтеза витамина Д3, 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.

Канцерогенный эффект УФ-излучения аккумулируется в течение длительного времени, причем редкие периоды интенсивного облучения гораздо опаснее постоянного воздействия с той же накопленной дозой вследствие более высокой частоты меланом. Хотя существует мнение о беспороговом характере мутагенного эффекта УФИ, эффективная доза для канцерогенеза достаточно велика канцерогенным (100-200 Дж/м2), и развитие рака кожи у человека даже в зонах с высокой интенсивностью естественного УФИ занимает многие годы.

Типичной патологией глаза при воздействии УФ-излучения является фотокератоконъюктивит - 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, светобоязнью и блефароспазмом. Указанные симптомы обычно достигают максимума на 1-3 сутки и затухают через 2-7 сут.

В отличие от кожи глаз не вырабатывает устойчивости к повышенным воздействиям УФИ 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.

Рассматриваемые симптомы оказывают существенное влияние на функцию зрения. 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 возникновение катаракты, дегенерацию роговицы и сетчатки, птеригий, а также меланому сосудистой оболочки глаза. Самой важной из них является катаракта, в зрелой форме которой значительно ухудшаются разрешение, контраст и распознавание зрительных образов.

Спектр действия для катарактогенеза имеет максимум при 300 нм, минимальная эффективная доза имеет порядок 103 - 104 Дж/м2. Остальные виды отдаленной патологии глаза, хотя и являются очень опасными, встречаются значительно реже катаракты.

http://www.nsu.ru