Моделирующее действие Влияние на внутриклеточное содержание кальция

Стимуляция иммунитета

Торможение опухолевого роста

Стимуляция клеток-киллеров

Ощущение боли

Рис. 2.5. Функции мелатонина в организме человека

Интересно отметить, что, по имеющимся данным, нукле-отидная последовательность гена СЬК ответственна за су­ществование в человеческой популяции «сов» и «жаворон­ков». У первых из них в 3111-м положении указанного гена присутствует цитозин, что кардинальным образом меняет ход биологических часов.

2.3. Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовая радиация — часть электромагнитного спектра, которая находится между самой мягкой частью ионизирующего излучения, с одной стороны, и видимым спектром — с другой.

Нижнее ограничение спектра (100 нм) эквивалентно энергии фотона в 12,4 эВ, которая приблизительно соответ­ствует энергии ионизации в биологических структурах.

Выделяют три диапазона ультрафиолетового излучения (УФИ):

• УФА — 400—320 нм — длинноволновое, хорошо прони­кающее в кожу излучение. Является доминирующей частью солнечной радиации. Слабо поглощается в атмосфере и по­этому достигает поверхности Земли. Помимо этого, испускает­ся специальными лампами, которые применяются в соляриях;

• УФВ — 320—280 нм — средневолновая, «загарная» ради­ация. Значительная часть солнечного спектрального диапа­зона поглощается стратосферным озоном;

• УФС — 280—200 нм — коротковолновая, бактерицидная радиация. Вся эта спектральная область солнечного света поглощается в стратосфере. Испускается бактерицидными лампами, а также при электросварке.

Следовательно, основная часть солнечного УФИ — до 290 нм — активно поглощается озоновым слоем стратосфе­ры. Интенсивность воздействия ультрафиолетового излуче­ния зависит от метеоусловий и географического местополо­жения. В табл. 2.1 представлена зависимость различных диа­пазонов УФИ от широты местоположения и времени суток.

Таблица 2.1

Процент суточного количества уфв и уфа, достигающих поверхности Земли в ясный, безоблачный день

Широта	УФВ		УФА
	И-13ч	9-15 ч	11-13 ч	9-15 ч
40"	28	75	25	68
70°	26	69	21	60

Главная мишень действия ультрафиолетового излучения — кожа человека, так как глубже оно не проникает. Как извест­но, кожа человека состоит из эпидермиса (0,07—0,12 мм) и дермы (1—2 мм). В эпидермисе поглощается большая часть ультрафиолета. Эпидермис — это многослойный эпителий, состоящий главным образом из эпидермальных клеток -кератиноцитов.

Кератиноциты образуют пять параллельных поверхност­ных слоев, каждый из которых соответствует определенной стадии дифференциации кератиноцитов. К дерме примыка­ет базальный слой (вгташт Ъава1е), затем идут шиповидный (81гашт зртозит), зернистый (81гашт §гапи1о8ит), блестя­щий и роговой слои (81гашт сотеит). Базальные клетки име­ют столбчатую форму, способны делиться и отвечают за рост эпидермиса. Зернистые клетки уплощены и содержат гранулы кератогиалина. Роговой слой состоит из омертвев­ших плоских кератиноцитов.

В базальном слое находятся меланоциты — пигментные клетки нейроэктодермального происхождения, имеющие гранулы меланосомы с меланином. Эти клетки содержат фермент тирозиназу, участвующую в превращении тирози­на в меланин, и под действием света могут резко менять свою форму, образуя псевдоподии. Меланоциты распреде­лены по телу неравномерно. В коже лба находится этих кле­ток в два раза больше, чем в верхних конечностях. Бледные люди содержат пигментных клеток не меньше, чем смуглые индивидуумы. Окраска их кожи объясняется тем, что клет­ки продуцируют разное количество меланина.

Под эпидермисом лежит дерма, имеющая два слоя — со-сочковый и ретикулярный. Поверхностный, сосочковый слой сформирован рыхлой соединительной тканью, прони­занной коллагеновыми, эластиновыми, мышечными и нерв­ными волокнами, а также кровеносными сосудами (капил­ляры, венулы, артериолы). В ретикулярном слое содержатся также тучные и другие типы клеток.

Благодаря высокому содержанию поглощающих свет ве­ществ (белки, нуклеиновые кислоты, пигменты), а также не-однородностям кожа за счет поглощения, отражения и рас­сеивания хорошо ослабляет оптическое излучение. УФИ с X < 315 нм поглощается почти полностью уже в эпидермисе.

УФИ — важнейший фактор синтеза витамина 0₃ в орга­низме человека. При этом провитамин 0₃ под влиянием УФВ превращается сначала в превитамин 0₃, а затем изо-меризуется под действием тепла (I = 37 °С) в витамин 0₃. Согласно данным ВОЗ для ежесуточного синтеза 400 1Е ви­тамина 0₃ необходима доза 60 МЭД в год, что равносильно ежедневному пребыванию на солнечном свету в течение 15 мин.

На клеточном уровне существует 3 «мишени» для УФИ: ДНК, белки, липиды.

Повреждение ДНК играет основную роль в развитии дальнейшей патологии у человека. В результате фотохими­ческих реакций с азотистыми основаниями могут образовы­ваться тиминовые димеры (рис. 2.6, а); химически изме­ненные азотистые основания — гидрат урацила (рис..2.6, б); 5-8-цистеин, 6-гидрокситимин (рис. 2.6, в); пиримидинти-мин (рис. 2.6, г) и др.

Следствием этого могут быть хромосомные аберрации, мутагенный эффект, канцерогенез. Данные процессы про­исходят не только в клетках кожи, но и в форменных эле­ментах крови — лимфоцитах, которые попадают в подкож­ные капилляры.

Помимо этого, активируется процесс перекисного окисле­ния липидов, что приводит к повреждению биологических мембран.

Естественная защита от УФИ включает несколько меха­низмов.

• Образование загара, связанного с появлением меланина. Меланин в силу своего строения способен поглощать фото­ны и этим самым ослаблять интенсивность действующего излучения. Кроме того, этот пигмент — «ловушка» свобод­ных радикалов, образующихся при облучении кожи. Нако­нец, меланин связывает ионы железа, которые катализиру­ют процесс окислительного стресса и тем самым перекисное окисление липидов. В результате меланин ингибирует цеп­ные реакции окисления липидов и другие свободноради-кальные реакции.

В процессе эволюции выработано несколько механизмов пигментации, способных защищать организм от вредного воздействия УФИ.

Способ прямой пигментации является не основным, ре­зервным механизмом. В клетках кожи вокруг ядер даже в не­загорелой коже имеется меланин. При действии УФИ окис­ляется бесцветная, восстановленная форма меланина. Пиг­ментация возникает без скрытого периода и достигает мак­симума уже через час. Этот механизм запускается от УФА, т.е. от мягкого УФИ. Следует учитывать, что от мягкого УФИ не просто загореть. Одинаковый загар от УФВ форми­руется за 15 с, а от УФА — за 75 мин. Это приводит к тому, что для получения загара в соляриях приходится увеличи­вать дозу УФА, что может приводить к большему поврежда­ющему эффекту на клетки кожи.

От воздействия УФВ запускается другой, гораздо более мощный механизм — эритемный (непрямая пигментация). Спектральный максимум его лежит в области 290 нм. В ре­зультате воздействия УФВ происходит образование эрите­мы. В механизме этого способа пигментации лежит расши­рение сосудов, приводящее к увеличивающемуся притоку крови, что повышает сосудистую проницаемость и экссуда­цию нейтрофильных лейкоцитов. Эритема появляется пос­ле скрытого латентного периода, длящегося 1—8 ч, и продол­жается до одного дня и больше. Высокие дозы УФ-радиации ведут к сокращению скрытого периода и большой про­должительности эритемы. Интенсивность эритемы увели­чивается с возрастанием дозы УФВ. Степень гиперемии от­личается для эритем, вызванных различными длинами волн УФВ. Имеются по крайней мере два различных эритемных механизма: один основан на воздействии радиации на поверх­ностные сосуды, благодаря чему их расширение вызывает покраснение кожи; другой — на косвенном, когда лучи действуют на эпидермис и расширение сосудов вызывается активными веществами, влияющими на сосуды в дерме (простагландины). В результате развития эритемы запуска-

■» Меланин

Рис. 2.7. Схема синтеза меланина

ется механизм синтеза меланина. При этом из аминокисло­ты тирозина под действием тирозиназы и последующей по­лимеризации продукта синтезируется меланин (рис. 2.7).

Две первые стадии образования меланина проходят с участием ферментов. Последующие реакции легко осуществ­ляются спонтанно с участием супероксидного и других сво­бодных радикалов.

Связанный с белками меланин путем аксонального транспорта переносится в верхние слои кожи, оказывается в верхнем роговом слое, где и выполняет функцию фильтра. УФИ вызывает следующие эффекты на коже человека:

• активируется пролиферация меланоцитов;

• меланоциты гипертрофируются и выпускают разветв­ленные цитоплазматические выросты — псевдоподии;

• увеличивается число меланосом;

• растет скорость образования меланина в меланосомах;

• усиливается перенос меланосом в кератиноциты, что совпадает с увеличением скорости деления и смены керати-ноцитов;

• возрастает размер меланосом (особенно выраженный у представителей кавказской и монголоидной рас);

• в эпидермисе снижается концентрация ингибирующих тирозйназу сульфгидрильных соединений, за счет чего воз­растает активность этого фермента.

• Образование из транс-циоформы урокановой (уроканино-вой) кислоты. Это соединение (рис. 2.8) выделяется с потом человека и способно захватывать кванты УФИ. В темноте происходит обратная реакция с выделением теплоты. Во время купания кислота вместе с потом смывается, что и обусловливает более легкое образование загара после приня­тия водных процедур.

• Ороговение верхнего слоя кожи. Первоначально УФ-ра-диация тормозит деление клеток в коже. Немедленно после облучения отмечается прекращение деления клеток на срок до 24 ч и более. Последующее ускорение деления клеток вызывает гиперплазию эпидермиса с максимумом через 5—6 дней, сопровождаемую потерей лишнего клеточного материала (шелушение).

Установлено, что различные спектральные диапазоны УФИ не одинаково воздействуют на кожу человека, основ­ной реакцией которой является развитие эритемы. Напри­мер, кожа является в 100 раз более чувствительной к УФИ с длиной волны X = 298 нм, чем с X = 319 нм. Вклад различ­ных диапазонов УФИ в формирование эритемы отражает так называемый спектр эритемного действия (СЭД), значе­ния которого выражают в единицах мощности потока УФИ, приходящегося на единицу площади (Вт/м²). Согласно ре­комендациям международных организаций мак­симальным значением СЭД следует считать величину 0,25 Вт/м². В обыденной практике при мониторинге уровня ультрафиолетового излучения большинство стран использу­ют так называемый индекс ультрафиолетового излучения (УФ-индекс), который сообщается населению через сред­ства массовой информации. УФ-индекс рассчитывается пу­тем умножения СЭД на коэффициент 40. Согласно этому УФ-индекс при максимально допустимом рекомендуемом

о

Рис. 2.8. Урокановая (уроканиновая) кислота

В(<рдействии УФИ с СЭД, равным 0,25 Вт/м², будет состав­ляв 10 Вт/м² (0,25 Вт/м² • 40 = 10 Вт/м²).

г ВОЗ рекомендует следующую градацию УФ-индексов:

у- • 1—2 — низкий;

• 3-5 — средний; а* • 6—7 — высокий;

- • 8—10 — очень высокий;

• И и более — экстремальный.

В летнее время на территории Республики Беларусь УФ-индекс колеблется от 5 до 8.

^; Каждый человек характеризуется индивидуальной чув­ствительностью кожи к действию УФИ. Всего известно шесть типов чувствительности кожи к действию УФИ, однако в рредних широтах выделяют четыре основных типа. "~1 тип. Особо чувствительная кожа. Индивидуумы отли­чаются голубым или зеленым цветом глаз, наличием весну­шек, часто рыжим цветом волос. Плохо или почти не загора­ют (рис. 2.9, а).

II тип. Чувствительная кожа. Люди с данной чувстви- тельностью кожи характеризуются голубым, зеленым или серым цветом глаз, светло-русыми или каштановыми волоса- ми (рис. 2.9, б).

3. тип. Нормальная кожа. У индивидуумов темно-русые или каштановые волосы. Глаза серые или светло-карие. Лег­ко загорают (рис. 2.9, в).

4. тип. Нечувствительная кожа. Люди с этим типом от­личаются смуглой кожей, темными глазами и темным цве­том волос (рис. 2.9, г).

535323534823484853234853534853534853

Для человека величиной, характеризующей воздействие УФИ, является минимальная эритемная доза (МЭД). Это та­кая, доза ультрафиолетового излучения, которая вызывает на незагорелой коже спустя 8—10 ч гиперемию или эритему. Подсчитано, что одна единица МЭД соответствует энергии 250 Дж/м² и вызывает указанный эффект у индивидуумов с II типом чувствительности кожи. Другие типы чувстви­тельности кожи имеют свои значения плотности потока (табл. 2.2).

Таблица 2.2