Биологическое действие ультрафиолетового излучения

УФ-часть солнечного спектра наиболее активна в биологическом отношении. Интенсивность и спектральный состав ее постоянно меняются в зависимости от сезона года, состояния атмосферы, количества водяных паров, аэрозолей, высоты стояния Солнца над горизонтом, от уровня запыления и годового загрязнения атмосферного воздуха.

Ультрафиолетовое излучение может оказывать на людей не только полезное влияние, но и вредное, поэтому имеет большое значение для медицинской науки и практического здравоохранения.

По характеру биологического действия УФ-часть спектра условно разделяют на три области – А, В и С. Длины волн области А 400 – 320 нм ультрафиолетового излучения (оказывают преимущественно эритемно-загарное действие – пигментообразующее); области В – 320 – 280 нм (D-витаминообразующее, слабое бактерицидное действие); области С–280 – 210 нм (сильное бактерицидное, D-витаминообразующее действие).

Различают биогенное и абиогенное влияние ультрафиолетового излучения. Существует несколько видов биогенного влияния УФ-излучения.

D-витаминообразующее (антирахитическое) действие УФ-излучения сводится к следующему. В организме человека (в коже) из производных холестерина – эргостерина, 7-дегидрохолестерина и других провитаминов под влиянием УФ-излучения при длине волн 320 – 280 нм образуются кальциферолы (витамин D), что проявляется фотоизомеризацией. В этом случае органические вещества под влиянием излучения, не изменяя своего химического состава, приобретают новые химические и биологические свойства благодаря внутренней перегруппировке атомов в молекулах. Примером изомеризации может быть образование под влиянием ультрафиолетового излучения эргохолекальциферола (витамина D₂) из провитамина эргостерина, холекальциферола (витамина D₃) из провитамина 7-дегидрохолестерина, дегидроэргокальциферола (витамина D₄) – из провитамина 2,2-дегидроэргостерина.

Кальциферолы. принимая активное участие в фосфорно-кальциевом обмене, обеспечивают проницаемость слизистой оболочки кишок для ионов кальция, всасывание последнего, а также реабсорбцию фосфатов в канальцах нефронов. Кальций обусловливает проницаемость мембран, свёртываемость крови, служит пластическим материалом для роста клеток. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, многих клеточных компонентов. Кальциферолы снижают активность щелочной фосфатазы; при гипо- и авитаминозе D она увеличивается для восстановления содержания кальция в крови за счёт кальция костей.

В целом, кальциферолы нормализуют процессы минерализации костей, влияют на обмен лимонной кислоты, утилизацию белков и минеральных веществ пищи. При гипо- и авитаминозе D в организме происходят патологические изменения: нарушается процесс свёртываемости крови, возникает слабость мышц (у детей – отвислый живот, нарушение фиксации головы), повышается ломкость костей из-за вымывания из них кальция, нарушается процесс окостенения, развивается близорукость.

С целью профилактики или лечения гипоавитаминоза D следует употреблять препараты холекальциферола, обязательно в комплексе с УФ-облучением. Избыточное поступление в организм витамина с пищей может привести к гипервитаминозу, что вызывает гиперкальциемию, апатию, уменьшение массы тела, развитие мочекаменной болезни. Ультрафиолетовое переоблучение не вызывает гипервитаминоз D. Для профилактики рахита следует применять ультрафиолетовое облучение. Это более физиологично, чем употребление искусственных препаратов витаминов группы D, поскольку под влиянием УФ-излучения организм сам синтезирует холекальциферол, а лечебные препараты могут вызвать аллергию.

Общестимулирующее действие УФ-излучения проявляется образованием эритемы (через 2 – 8 ч после облучения эритемогенным УФ-излучением), сохраняющейся в течение 1 - 4 дней. При этом кожа в области воздействия краснеет, становится горячей, болезненной, несколько отечной. УФ-излучение оказывает влияние на белковый метаболизм: способствует увеличению содержания общего и аминокислотного азота, повышению уровня альбуминов и гамма-глобулинов. Кроме того, оно стимулирует систему мононуклеарных фагоцитов и костного мозга, нормализует белковый спектр крови и процесс кроветворения – обусловливает увеличение количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов, усиление резистентности клеток, активность ферментов тканевого дыхания, микросомальных ферментов печени, митохондрий. Это свидетельствует об активизации процессов гликолиза и возрастании степени насыщенности крови кислородом, об усилении фагоцитарной активности лейкоцитов, бактерицидных свойств крови и кожи. УФ-излучение в малых дозах активирует процессы в коре головного мозга, повышает умственную работоспособность, мышечный тонус и физическую выносливость, эффективность отдыха.

УФ-излучение в эритемных дозах активирует процессы образования соединительной ткани, эпителизации кожи, что используется при лечении ран и язв, особенно медленно заживающих.

В процессе онтогенеза у человека сформировались эффективные способы защиты от чрезмерного влияния УФ-излучения. К ним относятся утолщение кожи, ее пигментация.

Пигментообразующее действие УФ-излучения сводится к образованию пигмента меланина в клетках нижнего слоя эпидермиса – в меланобластах - из аминокислот тирозина, оксифенилаланина. Меланин – основной пигмент человека. Он защищает ядра клеток кожи, а также внутренние органы от перегревания инфракрасным и видимым излучением. Молекулы белков, нуклеиновых кислот и других органических соединений, поглотив фотоны УФ-излучения, распадаются и расщепляются. При этом образуются ионы, свободные радикалы, другие биологически активные вещества. Они, реагируя с молекулами других веществ, дополняют и усиливают повреждения. Однако полимерные молекулы с сетчатой структурой – молекулы меланина – подавляют данную реакцию, то есть служат эффективным средством защиты организма от влияния ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение благотворно влияет лишь в тех случаях, когда дозы облучения незначительны.

Абиогенное влияние УФ-излучения имеет место при увеличении суммарной дозы эритемной облученности. В этих случаях угнетаются процессы синтеза ДНК и функциональной активности центральной нервной системы, развивается гипертрофия клеток пучковой и сетчатой зон коркового вещества надпочечников, а также происходят нарушения обмена витаминов, усиливается онкогенез.

К абиогенным, т.е. к неблагоприятным для человека эффектам УФ-излучения, следует относить: бактерицидное(280,0 – 210,0 нм) и канцерогенное(ожоги, дерматит, деградация коллагена, развитие эрозий, язв, доброкачественных и злокачественных опухолей) действия; фототоксикоз (повреждение кожи видимым излучением - 320 – 400 нм - в присутствии фотосенсибилизаторов, не обусловленное аллергической реакцией); фотоаллергия (приобретённая способность кожи давать реакцию, как правило, патологического характера на видимое излучение - 320 – 400 нм - самостоятельно или в присутствии фотосенсибилизаторов).

Неблагоприятные последствия избыточного влияния УФ-излучения ослабляются после приема аскорбиновой кислоты, облучения длинноволновым ультрафиолетовым, видимым или инфракрасным излучением.