ВИДИМЫЕ ЛУЧИ

Занимая промежуточное положение между УФ и ИК, видимые лучи обладают специфическим действи­ем на орган зрения, для которого они являются аде­кватным раздражителем, фоточувствительные клет­ки глаза воспринимают и преобразуют энергию све­та, в результате чего организм получает необходимую информацию о состоянии окружающей среды. Кро­ме того, они оказывают тепловое (более мягкая энер­гия) и общебиологическое действие на кожу.

Общеизвестно, что наблюдается определенное соотношение биологических ритмов организма и ритмов солнечного излучения: органы живут согласно "внутренним часам", т.е. у человека вырабатыва­ется четкий динамический стереотип. Ломка его про­исходит, когда человек за несколько часов перено­сится на расстояние в тысячи километров. В настоя­щее время изучением этих вопросов занимается хро-нобиология.

Пример. После перелета Париж - Нью-Йорк чело­веку требуется несколько дней для восстановления ритма "сон - бодрствование", неделя — для восста­новления температурного ритма, несколько недель для того, чтобы началось нормальное функциониро­вание желез внутренней секреции (Конгресс Юнеско "Солнце на службе человека", Париж, 1973 г.).

Кроме того, хронобиология изучает изменения в восприимчивости человеческого организма к лекар­ствам и вредным веществам в различное время суток.

Пример. Смертность крыс, которым сделали инъ­екции никотина, колебалась в зависимости от време­ни суток: в 18.00 — 83%, в 13.00 — 8%.

Инъекции пенициллина наиболее благоприятно делать в период: с 19.00 до 4.00.

Видимые лучи действуют тонизирующе на весь организм. Следует выделить влияние на организм в зависимости от длины волны.

Красные лучи приближаются по своему действию к ИК, производя тепловой эффект. Они повышают возбудимость нервной системы, стимулируют дея­тельность гипофиза и других желез внутренней сек­реции. Так, Жак Бенуа доказал, что красные и оран­жевые лучи солнечного света стимулируют половые железы, вызывая ускоренное созревание гонад.

Фиолетовые лучи обладают выраженным фото­химическим действием (образуют загар). Для полу­чения от видимых лучей загарного эффекта нужна большая энергия, чем от УФ-лучей.

Наиболее нейтральным цветом является зеленый (человек в течение многовекового эволюционного развития был окружен зеленой растительностью). Другие цвета будут возбуждать или угнетать нервную систему.

Красно-желтые цвета оказывают бодрящее действие и производят впечатление теплых тонов.

Сине-фиолетовые цвета оказывают успокаи­вающее действие и производят впечатление холодных тонов.

Душевное настроение меланхоликов улучшается при помещении их в комнату с красным освещением. Для неуравновешенных людей желательно синее ос­вещение.

Бехтерев В.М. рекомендовал лиц с психическим возбуждением помещать в палаты голубого цвета, а с психическим угнетением — в палаты с розовыми сте­нами.

В настоящее время установлено, что окраска стен и станков существенно влияет на работоспособность людей. Поэтому рекомендуются светло-желтые, зе­леные, оранжевые станки, кабины.

Ультрафиолетовая радиация (10-400 нм). В за­висимости от длины волны ультрафиолетовое излу­чение делят на ближний диапазон с длиной волн 200-400 нм и дальний или вакуумный — с длиной волн 10-200 нм.

Ультрафиолетовые лучи впервые открыл Ri'tter в 1801 г. Они обладают наибольшей биологической ак­тивностью и требуют к себе особого внимания, т.к. при ограничении или лишении ультрафиолетового облуче­ния развиваются патологические процессы, получив­шие название "светового голодания" или ультрафиолетовой недостаточности. В естественных условиях основным источником УФ- излучения является Солнце, в спектре которого до поверхности Земли доходят только волны ближнего диапазона, что связано с по­глощением волн дальнего диапазона озоном и кисло­родом в атмосфере. Кванты УФ-излучения разных диапазонов несут различную энергию, которая опре­деляет характер их биологического действия.

Условно весь ультрафиолетовый спектр, дости­гающий поверхности планеты или излучаемый искус­ственными источниками, делят на 3 области:

А — 400-320 нм (преимущественное эритемное и загарное действие);

В — 320-280 нм (преимущественное антирахити­ческое действие);

С — 280-200 нм (преимущественное бактерицид­ное действие).

Механизмы действия УФ на организм:

1. Непосредственное.

2. Гуморальное.

3. Рефлекторное.

4. Витаминизирующее.

1. Непосредственное действие УФ-излучения на клетки живого организма связано со сложными фо­тохимическими процессами и, в первую очередь, с повреждающим действием на живую клетку и дена­турацией белков.

В результате такого физического воздействия УФ-лучей в коже происходит:

а) расшатывание белковых связей в клетке и по­явление осколков белковых молекул;

б) клеточные ферменты, включаясь, ликвидируют поврежденные белковые вещества;

в) накапливаются продукты клеточного распада с последующим выходом гистамина и гистаминоподоб-ных веществ;

г) развивается местная реакция — УФ-эритема — асептическое воспаление со всеми признаками, харак­теризующими любой воспалительный процесс: по­краснение, боль, припухлость и даже нарушение функций и повышение температуры.

Процесс возникновения эритемы сложен. Несмот­ря на то, что это местная реакция, ее возникновение невозможно без участия нервной системы. Был про­веден эксперимент: подопытному была сделана но-вокаиновая блокада, затем проведено облучение УФ-лучами — эритема не возникала.

Гистологическая картина:

Через 1-2-3 часа период, необходимый для накоп­ления вышеперечисленных веществ, в коже:

1) набухание клеток;

2) небольшое увеличение просвета сосудов;

3) количество слоев эпидермиса не увеличено;

4) ядра клеток без изменения. Через 6 часов:

1) эпидермис утолщен (набухание клеток и уве­личение слоев);

2) появляются отек и инфильтрация лейкоцитами кожи.

Через 24 часа:

1) эпидермис значительно утолщен (6-7 слоев);

2) утолщение рогового слоя;

3) ядра клеток набухают с последующими вакуо­лизацией и кариорексисом;

4) резко увеличивается число лейкоцитов, Это острый период развития эритемы. Деятельность организма направлена на преодоле­ние повреждающего действия УФ-излучения.

Через 72 часа:

1) клетки принимают нормальный вид;

2) эпидермис утолщен;

3) появляется пигментация.

Эти остаточные явления на месте эритемы служат примером приспособления к действию УФ-лучей.

2. Гуморальное воздействие связано с появле­нием гистамина и гистаминоподобных веществ.

Появление легкой эритемы сопровождается раз­рушением 12 млн. клеток, при этом разрушение 1 мг белка сопровождается выходом 1 мкг гистамина.

Гистамин является физиологическим антагонис­том адреналина и норадреналина. Поэтому становит­ся понятным значение гистамина как стимулятора сим-патико-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем, играющих большую роль в приспособитёль-ных и компенсаторных реакциях организма.

3. Рефлекторное действие. Эритема — мощный источник раздражения, автоматически включающий вегетативные защитные реакции преодоления и при­способления. Известно использование рефлекторно­го действия УФ-излучения с целью повышения тону­са центральной нервной системы, а также для акти­вации физиологических процессов в отдаленных ор­ганах и системах.

В эксперименте доказано, что УФ-излучение сти­мулирует симпатическую нервную систему, что мо­жет приводить к усилению выведения холестерина из организма. Кроме того, УФ-лучи изменяют пря­мую и непрямую возбудимость поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры. Так, наблюдается усиление моторики кишечника, спазм бронхов, сужение про­света сосудов. Уф-облучение влияет на физическую выносливость, изменяя возбудимость поперечно-по-лосатых мышц, увеличивая скорость мышечных реак­ций.

Эритема резко очерчена, т.к. гистаминоподобных продуктов недостаточно для развития ее вне зоны облучения, а защитная реакция симпато-адреналовой системы, препятствующей распространению этих про­дуктов, приводит к сужению капилляров вокруг.

4. Витаминизирующее действие. 250 тысяч саль­ных желез кожи ежедневно выделяют около 20 г жи­ровой смазки. В ней содержится 7,8-дегидрохолес-терин-провитамин Д. Под действием УФ-лучей (глав­ным образом 290-313 нм) происходит разрыв кольца и превращение провитамина в витамин Д-

При гиповитаминозе Д происходит нарушение фосфорно-кальциевого обмена. В анализах крови наблюдаются биохимические сдвиги:

1) гипофосфатемия — снижение неорганическо­го фосфора до 3-1,5мг%;

2) не изменяется или наблюдается очень неболь­шое снижение (до 8,5 мг%) кальция в крови. При 6-7 мг% Са в крови — тетания, при 4-5 мг% — кома и смерть. Поэтому, несмотря на снижение усвоения кальция, паращитовидные железы поддерживают его минимальную концентрацию в крови за счет вымыва-ния из костей;

3) повышение активности щелочной фосфатазы (до 30-60 вместо максимальных 15 единиц по Бодан-скому или 1,5-2,0 вместо 0,5 единиц по Кею).

Следует отметить, что затрудняется усвоение каль­ция и фосфора из пищи.

Обычно из желудочно-кишечного тракта неусво­енными выводятся 20-40% кальция и 15% фосфора.

При авитаминозе Д кальций не усваивается до 90-100% и до 70% — фосфор.

Проявления гиповитаминоза Д могут быть самы­ми разнообразными:

1. Рахит, остеопороз, остеомаляция.

2. Увеличение склонности к простудным, инфек­ционным заболеваниям.

3. Замедление заживления ран и переломов. Ста­тистические данные показывают, что в северных ши­ротах — 64,7 койко-дня и 44,7 — при УФ-облучении.

4. Снижение содержания кальция в нервной тка­ни сопровождается нарушением тормозных процес­сов, снижением умственной и физической работоспо­собности (снижение успеваемости у школьников, по­явление раздражительности и т.д.).

5. Могут развиваться остеомаляция и тяжелые ток­сикозы у беременных.

6. Наблюдается чаще развитие кариеса зубов.

Процент заболевания кариесомГородские дети Сельские дети

67,4% 25,4% хороший световой

режим

95,4% 65,4% плохой световой режим

7. Имеется опасность вспышки туберкулеза в результате нарушения обызвествления очагов. Ультрафиолетовая терапия имеет преимущества перед приемом препаратов витамина Д:

1) исключено токсическое действие, вызываемое введением в организм чрезмерно больших доз вита­мина Д;

2) вырабатывается эндогенный витамин Д,. Известно, что для нормальной регуляции фосфор-но-кальциевого обмена необходимо наличие не толь­ко экзогенного (поступающего с продуктами питания), но и эндогенного витамина Цу

3) УФ-облучение в целом благотворно влияет на организм человека.

Итак, можно с уверенностью сказать, что УФ- из­лучение, воздействуя на организм человека через кожный покров, нервно-гуморальные пути, при соот­ветствующей локализации и дозировке оказывает благотворное влияние.

Суммируя действие УФ-лучей, можно выделить следующее:

1. Усиление обмена веществ и ферментативных процессов.

2. Повышение тонуса центральной нервной систе­мы и стимулирующее влияние на симпатическую нерв­ную систему с последующей регуляцией холестери-нового обмена.

3. Повышение иммунобиологической реактивнос­ти организма связано с увеличением глобулиновой фракции крови и фагоцитарной активности лейкоци­тов. Отмечается также увеличение количества эрит­роцитов и содержания гемоглобина.

4. Изменение активности эндокринной системы:

1) стимулирующее действие на симпато-адре-наловую систему (увеличение адреналиноподобных веществ и сахара в крови);

2) угнетение функции поджелудочной железы.

5. Специфическое образование витамина Дд.

6. Отмечают увеличение сопротивляемости орга­низма к действию ионизирующего излучения.

7. Бактерицидное — губительное действие на мик­роорганизмы.

Наряду с положительным биологическим воздей­ствием на организм УФ-лучей следует отметить и от­рицательные стороны облучения. В первую очередь это относится к последствиям бесконтрольного загорания: ожоги, пигментные пятна, повреждение глаз (развитие фотоофтальмии).

Действие УФ-радиации на глаза подобно эрите­ме, т.к. оно связано с разложением протеинов в клет­ках роговой и слизистой оболочек глаза. Живые клет­ки кожи человека защищены от деструктивного дей­ствия УФ-лучей "мертвыми" клетками рогового слоя кожи. Глаза лишены этой защиты, поэтому при зна­чительной дозе облучения глаз после скрытого пери­ода развивается воспаление роговой оболочки (ке­ратит) и слизистой оболочки глаз (конъюнктивит). Клинически это выражается появлением светобояз­ни, обильного слезотечения, острой боли, ощущени­ем постороннего тела. Длительность —1-2 дня. Этот эффект обусловлен радиацией с длиной волны коро­че 310 нм.

Особого рассмотрения заслуживает бластомоген-ное действие УФ-радиации, приводящее к развитию рака кожи. В эксперименте было доказано, что ежедневное многочасовое интенсивное УФ- облуче­ние крыс и мышей в течение многих месяцев вызвало почти у всех животных образование злокачественных опухолей, локализованных главным образом на без­волосистых частях головы. К бластомогенным отно­сятся УФ-лучи с длиной волны 290-330 нм, особенно 301-303 нм.

Рак кожи распространен у всех народов Земного шара, живущих в разных климатических условиях. Однако частота заболеваний раком кожи среди на­селения разных стран далеко не одинакова. Так, в Австралии число таких больных составляет более половины общего числа всех онкологических боль­ных. Клинические наблюдения показывают, что чаще рак кожи развивается у людей со светлой кожей. Так, на Гавайскихостровах рак кожи среди белых встре­чается в 42 раза чаще, чем среди негров. В Казахста­не казахи болеют раком кожи в 10 раз реже, чем при­езжие. Механизм бластомогенного действия УФ-ра­диации пока неясен.

Итак, мы разобрали биологическое значение для организма инфракрасной, видимой и ультрафиолето­вой радиации.

Многие люди находятся в условиях недостаточно­го облучения или, как принято говорить, солнечного или светового голодания. И в наибольшей степени это относится к УФ-недостаточности.

Наиболее серьезное влияние оказывает световое голодание на жителей крайнего Севера и Заполярья, пребывающих в период длительной, полярной ночи в неблагоприятных свето-климатических условиях. Уже на широте 69° (Мурманск) полярная ночь длится 52 дня.

Кроме того, существует довольно большой кон­тингент людей, которые систематически лишены ес­тественного света. К ним относятся:

1) рабочие угольной, горнорудной промышлен­ности;

2) работники метрополитенов;

3) рабочие безоконных или "бесфонарных" про­изводств;

4) жители крупных городов.

В городах недостаток солнечного света связан с загрязнением атмосферного воздуха пылью, дымом, газами, задерживающими в основном ультрафиоле­товую часть солнечного спектра.

По данным Куличковой:

в пригороде потери УФ — 23%

в городе — 26-42% (в Лос-Анджелесе — 35%).

Проникновение УФ-лучей вглубь помещения со­провождается резким уменьшением интенсивности радиации. При южной ориентации окон интенсивность внутри помещения зависит от глубины помещения.

Даже при открытых окнах:

1. На подоконнике — 51% УФ от исходной интен­сивности потока УФ-лучей.

2. На расстоянии 1 м — уменьшается еще на 20-25%.

3. На расстоянии 1,5 м остается только 5-8% от падающего потока УФ-лучей.

Двойное остекление снижает количество УФ- лу­чей в 5-6 раз.

Даже лучшее оконное стекло не пропускает УФ-лучи короче 310 нм. Увиолевые стекла пропускают лучи с длиной волны до 254,4 нм.

Резко снижают ультрафиолетовый поток загряз­нение стекол и применение занавесей. Тюлевые за­навески снижают УФ-радиацию на 20%. Поэтому на многих производствах и в быту наблюдается так на­зываемая "биологическая полутьма". В первую оче­редь страдают дети. В дореволюционной России на Севере 100% детей болело рахитом.

Существует 2 подхода ликвидации ультрафиоле­товой недостаточности:

1. Максимальное использование естественного УФ-излучения.

2. Применение искусственных источников.

Дозируют Уф-облучение в эритемных дозах.

Количество УФ-радиации, вызывающее через 6-10 часов едва заметное покраснение кожи незагоре­лого человека, называется эритемной или пороговой дозой.

2-3 дозы дают яркую эритему.

5 доз — болезненный ожог.

10 доз — ожог с образованием волдырей.

Фоточувствительность зависит от:

1) возраста (особенно чувствительны дети до 1 года);

2) повторяемости;

3) цвета кожи и волос (блондины более чувстви­тельны, чем брюнеты), пола (мужчины менее чувстви­тельны, чем женщины);

4) заболеваний печени (увеличивают чувствитель­ность);

5) применения лекарственных средств (хинин, сульфаниламиды и др. повышают чувствительность);

наркоз, сон и опьянение (уменьшают чувствительность к УФ-лучам);

6) от длительного УФ-голодания (в крови и моче появляется гематопорфирин).

Считают, что появление гематопорфирина сопро­вождается снижением устойчивости организма и к другим повреждающим факторам (химическим, бак­териологическим, механическим). Внутривенное вве­дение 0,2 г гематопорфирина с одновременным УФ-облучением в эксперименте вызывает появление глубоких некрозов в коже.

Известно, что годовое количество солнечной ра­диации и ее распределение по отдельным сезонам за­висят от географической широты. Например, на ши­роте 60° (Ленинград) можно получить 630 эритемных доз естественной УФ-радиации в год, человеку же нужно их всего 45. Следовательно, в условиях чистой атмосферы человек может получить их в 14 раз боль­ше необходимого количества.

Если принять годовое количество ультрафиолето­вого излучения за 100, то при равномерном его распределении на каждый месяц придется 8,3%.

В действительности дело обстоит иначе:

Так, в Санкт-Петербурге на 4 летних месяца (май-август) приходится 75% общегодовой УФ-радиации, в том числе:

апрель - 11%

сентябрь - 8%

октябрь - 3-4%

март - 1%—

ноябрь - 1 %

январь-декабрь - нет

Пороговая эритема в ясный день летнего месяца при открытом горизонте может быть получена на юге Средней Азии за 8-9 мин, в Крыму — за 10-12 мин, в Москве — за 40 мин, на Крайнем Севере — за 60 мин.

Как показывает опыт, для борьбы с ультрафиоле­товой недостаточностью особенно эффективно при­менение комплекса гигиенических мероприятий:

1. Борьба за чистоту атмосферы.

2. В северных районах страны необходимо боль­ше применять архитектурно-планировочные приемы, обеспечивающие проникновение внутрь здания УФ-лучей.

3. Следует больше использовать в строительстве увиолевое стекло, ацетил-целлюлозные пленки, цел­лофан (армированный капрон), пропускающие УФ-лучи.

4. Широко проводить санитарно-просветительную работу.

Так, в средней полосе в июле около 260 часов со­лнечного сияния. Это время надо использовать для естественного УФ-облучения.

5. Применение соляриев, состоящих из кабин, по­крытых полиэтиленовой пленкой, с целью продления приема солнечных ванн и защиты от сильного ветра. Пленка обычная толщиной 100-200 мкм. Надо учиты­вать, что пленки оптически стареют. Лучше применять в холодное время, т.к. температура внутри кабины выше на 10-12°, чем снаружи.