Сонячне випромінювання в фотобиологии і фотозащита, # 05
Основна частина сонячної енергії досягає землі у вигляді трьох складових: видимого світла (40%) і інфрачервоного випромінювання (50%), ультрафіолету (10%). Найбільш значущою і добре вивченою частиною сонячного випромінювання є ультрафіолетові промені. Вони представлені трьома типами різних по довжині хвиль і позначаються буквами латинського алфавіту: UVC-промені - найкоротші (190-280 нм). UVB-промені - середньохвильові (280-320 нм) і UVA-промені - довгохвильові (320-400 нм). Говорячи про вплив ультрафіолету на людину, мають на увазі вплив UVB- і UVA-променів. Короткі UVC-промені практично повністю поглинаються озоновим шаром атмосфери, як і короткі і дуже активні космічні γ-промені. Ці промені згубні для всього живого на поверхні землі, тому проблема цілісності озонового шару викликає стурбованість вчених усього світу. Штучні UVC-промені використовують для знезараження приміщень.
UVB-промені більше розсіюються при проходженні через атмосферні шари, ніж UVA, зі збільшенням географічної широти рівень UVB-випромінювання зменшується. Крім того, його інтенсивність залежить від пори року і суттєво змінюється протягом дня.
Велика частина UVB поглинається озоновим шаром, на відміну від UVA, і його частка у всій енергії ультрафіолетового випромінювання в літній полудень складає близько 3%.
Різна і проникаюча здатність через бар'єр шкірного покриву. Так, UVB-промені на 70% відбиваються роговим шаром, на 20% послаблюються при проходженні через епідерміс, дерми досягають лише 10%. UVA-промені за рахунок поглинання, відображення і розсіювання з меншими втратами проникають в дерму - 20-30% і близько 1% від загальної енергії досягає підшкірної клітковини.
Тривалий час вважалося, що частка UVB-променів в шкідлива дія ультрафіолету становить 80%, оскільки саме цей спектр відповідає за виникнення еритеми сонячного опіку. На сьогоднішній день відомий цілий ряд біологічних ефектів сонячної радіації з переважним значенням різних діапазонів ультрафіолету. Потемніння меланіну (легкий і швидко проходить загар) виникає під впливом UVA вже через кілька годин і пов'язаний з фотооксідаціей вже наявного меланіну і його швидким перерозподілом по відростках меланоцитів в епідермальні клітини. Уповільнений загар розвивається через 3 дня і викликається дією UVB-променів. Він обумовлений активним синтезом меланіну в меланосомах, збільшенням кількості меланоцитів і активізацією синтетичних процесів в раніше неактивних меланоцитах. Уповільнений загар більш стійкий.
Синтез вітаміну D3 відбувається під впливом UVB-променів. Достатнім вважається щоденна експозиція особи і рук протягом приблизно 15 хв, за даними ВООЗ. Необхідно враховувати і географічний фактор, оскільки на деяких широтах високий рівень UVA-опромінення і низький UVB-променів, що може бути недостатнім для синтезу вітаміну D3.
Сильний вплив ультрафіолету проявляється у вигляді сонячної еритеми і / або опіку. Ерітематогеннимі є UVB-промені. Часто для оцінки ефекту UV-опромінення використовується термін «мінімальна еритемна доза» (ПЕД) - енергетична експозиція UV-випромінювання, що викликає ледь помітну еритему неопроміненої раніше шкіри. Для світлої шкіри 1 ПЕД дорівнює 200-300 Дж / м 2. Однак величина випромінювання, необхідна для розвитку еритеми, є суто індивідуальною і залежить від типу шкіри, її фізіологічної чутливості до сонячних променів.
Дія UVB на нормальну, чи не звикла до сонця шкіру викликає фотозахисних реакцію - синтез меланіну меланоцитами, збільшення кількості меланосом. Це обмежує надходження ультрафіолету до базального шару і до меланоцитів. Поряд з цим спостерігається гіперплазія епідермісу за рахунок проліферації кератиноцитів, що також призводить до розсіювання і ослаблення UV-випромінювання. Дані зміни носять адаптаційний характер і дозволяють шкірі витримувати подальше опромінення.
UVA-опромінення не викликає сонячних опіків. Однак при тривалій експозиції (місяці, роки) саме ці промені викликають появу ознак фотостаріння, а також UV-індукований канцерогенез. UVA - це основний фактор цитотоксического впливу сонячного світла в базальному шарі епідермісу, за рахунок утворення вільних радикалів і пошкодження ланцюгів ДНК. Оскільки UVA-випромінювання не сприяє потовщення епідермісу, що викликається ним загар малоефективний як захист від подальшого випромінювання.
Відомо вплив ультрафіолету на імунітет. Ряд дослідників припускають, що UV-опромінення пригнічує реакції імунної системи людини. UVA- і UVB-випромінювання може активувати вірус герпесу. Експериментальні дані про можливу активації ВІЛ, за даними ВООЗ, не підтвердилися. Однак при нестачі ультрафіолету також відзначається зниження імунітету (зменшується титр комплементу, активність лізоциму та ін.). Застосування профілактичних курсів UV-випромінювання в умовах його дефіциту (в північних широтах) має виражену адаптаційним дією.
Клітини Лангерганса (мігруючі дентрітние клітини) грають роль в імунологічному розпізнаванні і надзвичайно чутливі до ультрафіолету. Їх функція порушується при досягненні суберітемних доз опромінення (1/2 ПЕД). Звертає на себе увагу і більш тривалий термін відновлення популяції цих клітин після UVA-опромінення (2-3 тижнів), ніж після UVB (48 год).
Вважається, що достовірно встановлено вплив UV-випромінювання на частоту виникнення раку шкіри. Щодо впливу UV на виникнення меланоми думки фахівців розходяться. Часто відзначається переважне розвиток меланом на відкритих ділянках тіла, які зазнали надмірного впливу сонячного світла. Захворюваність на меланому продовжує зростати, причому в одних і тих же географічних районах темношкіре населення хворіє рідше. У Європі захворюваність і смертність набагато вище, ніж в північних країнах.
Парадоксально, що смертність від меланоми знижується при збільшенні дози UVB. Таке позитивний вплив може бути пов'язано як зі стимуляцією фотозахисні ефекту, так і з синтезом вітаміну D. Онкологи розглядають гормональну форму vit D3 -кальцітріол, який синтезується в нирках, як фактор, що регулює диференціювання і проліферацію пухлинних клітин. Необхідна доза для синтезу vitD3 невелика і складає близько 55 ПЕД на рік.
Серед чинників природної фотозахисту людини особливе місце належить меланіну. Кількість і якість меланіну визначає стійкість до ультрафіолетового впливу і пов'язане з кольором шкіри, волосся, очей. Активність меланогенеза і здатність шкіри до засмаги лягли в основу поділу людей на фототипи.
Тип 1 - завжди обгорають, ніколи не загоряють (руді, альбіноси);
Тип 2 - іноді обгорають, насилу домагаються засмаги (блондини);
Тип 3 - іноді обгорають, можуть засмагнути (європеоїди);
Тип 4 - обгорають тільки невеликі ділянки, завжди загоряють (азіати, індіанці);
Тип 5 - обгорають рідко, набувають інтенсивний загар (дравиди, австралійські аборигени);
Тип 6 - ніколи не обгорають, сильно загоряють (Негроїди).
Відзначено істотні відмінності в кількості і розподілі меланосом у білих і чорношкірих людей: у останніх відзначається більшу кількість меланосом, причому з більш рівномірним їх розподілом в шкірі. В результаті навіть засмаглий білошкіра людина гірше захищений від впливу ультрафіолету.
Серед чинників природної фотозахисту особливо важлива система репарації ДНК. Клітини мають ряд захисних механізмів, за допомогою яких вони можуть відновлювати пошкодження в ланцюгах ДНК. Зокрема, використовується механізм репарації шляхом вищепленію, в ході якого невелику ділянку пошкодженої ланцюга ДНК видаляється і заміщується новосинтезовані неушкодженим ділянкою. Багато клітини підключають для репарації ДНК механізм фотореактивації, за допомогою якого пошкодження може бути виправлено без розщеплення молекули ДНК. При цьому з молекулою ДНК, що містить піримідинові димер, зв'язується фермент. В результаті поглинання світла (300-500 нм) комплексом «фермент ДНК» фермент активується і відновлює пошкоджену ділянку молекули, розщеплюючи димери з утворенням нормальних піримідинових основ.
На сьогоднішній день існує багато вимог до новостворюваних препаратів з урахуванням їх ефективності та безпеки для споживача. Найбільш звичний і зрозумілий sun protection factor - SPF. Це коефіцієнт, що виражає відношення ПЕД захищеної UV-фільтром шкіри до ПЕД незахищеною шкіри. SPF орієнтований на Еритемний ефект, викликаний UVB-випромінюванням. Оскільки шкідливу дію UVA не пов'язане з еритемою, SPF не дає ніякої інформації про захищеність від UVA-випромінювання. В даний час використовується кілька показників, в основі яких закладена вираженість моментальної і відстроченої пігментації шкіри, що виникає у відповідь на дію UVA-променів, захищену і незахищену фотопротектором (IPD-immediate pigment darkening, PPD-persistent pigment darkening). Використовується також фактор, заснований на ступеня прояву фототоксичности.
Для європейських виробників фотозахисних коштів сьогодні існує єдина класифікація Colipa, яка оцінює допустимі значення SPF: низька фотозащита - 2-4-6; середня фотозащита - 8-10-12; високий фотозахист - 15-20-25; дуже високий фотозахист - 30-40-50; максимальна фотозащита - 50+.
У сонцезахисних засобах використовуються дві групи з'єднань, що відрізняються за механізмом захисної дії. Перша - це екрани, які є за хімічною природою мінеральними сполуками. Вони відображають і заломлюють сонячні промені і, як правило, «працюють» на поверхні шкіри. До них відносяться діоксид цинку (ZnO), діоксид титану (TiO2), оксид заліза (FeO Fe3 O4).
Інша група - хімічні фільтри, які являють собою органічні сполуки. Вони поглинають ультрафіолет, перетворюються в фотоізомери. Поглинена енергія при зворотному процесі вивільняється вже в безпечному довгохвильовому випромінюванні.
До UVB-фільтрів відносяться: ціннамати, бензофенон, пара-амінобезойная кислота, саліцилати, похідні камфори; UVA-фільтри - це дібензоілметан, бензофенон, похідні камфори, з'єднання, здатні проникати в глиб епідермісу.
Найбільш широко (до кінця 1980-х років) застосовувалися препарати, що містять ефіри параамінобензойної кислоти (РАВА). Зараз на їх зміну прийшли оксибензон, октокрилен, антранілати і ціннамати.
Крім спектра поглинання, значення має і коефіцієнт гасіння, т. Е. Наскільки активно препарат поглинає енергію (настільки він ефективний). Ефективними вважаються значення не менше 20.000 (butyimethoxydibenzoyl methane - 31.000, octyldemethil PABA - 28.400, ethylhexyl p-methoxycinnamate - 24.200).
Наступною важливою особливістю сонцезахисних засобів є фотостабільність - здатність зберігати свою структуру і властивості під впливом випромінювання. Деякі хімічні фільтри в значній мірі піддаються фотолизу. Наприклад, через 15 хв після впливу сонячного світла відзначається зниження активності: octyldimetyl PABA - на 15%, avobenzone - до 36%, octyl-p-methoxycinnamate - на 4,5%.
Стійкість препарату відображає його здатність залишатися на шкірі і зберігати свою поглинаючу здатність. Це надзвичайно важливо, оскільки сонцезахисний засіб використовується поза комфортних умов: на жарі (потіння), при купанні, фізичних навантаженнях.
Якщо сонцезахисний препарат (СЗП) поглинає тільки UVB-промені і малоефективний щодо UVA-променів, створюється помилкове відчуття безпеки тривалого перебування під сонцем.
Найвищим вимогам, які ставляться до СЗП, відповідає сонцезахисна лінія «Фотодерм». Введення інноваційних молекул дозволяє поєднувати гідності і фільтрів, і екранів, уникаючи недоліки обох груп. На сьогодні «Фотодерм» володіє максимально широким спектром фотозахисту, включаючи UVB- і UVA-промені, зберігає клітини епідермісу, включаючи клітини Лангерганса, від мутаційного дії ультрафіолету.
Ефект створюється завдяки особливим микрочастицам: Тіносорб М - органічний екран, Тіносорб S - новий хімічний фільтр. З'єднання нового покоління, здатні ефективно поглинати UVB- і UVA-промені, включаючи короткі UVA (320-340 нм) і довгі UVA (340-400 нм). Розроблений лабораторією «Біодерма» фільтр «Клітинна биозащита», що складається з двох натуральних молекул (ектоін і манітолу) дозволяє захищати клітини Лангерганса, захищати структури ДНК, стимулювати синтез протеїну, щоб не допустити термічного шоку, зберігати імунну систему.
«Фотодерм мах» - представник екстремальної ступеня захисту від усього спектра ультрафіолетового впливу, наділений онкопротекторним активністю.
Співробітниками лабораторії «Біодерма» розроблені специфічні фотозахисні засоби, з урахуванням особливостей фотозавісімих станів: для хворих вітіліго - «Фотодерм мах тональний», для пацієнтів, які страждають розацеа, - «Фотодерм АR», для підлітків з вугрові висипання - «Фотодерм AKN», при локальної гіперпігментації - «Фотодерм SPOT».
До сих пір предметом дискусій серед прихильників і противників засмаги залишається головне питання: корисний чи шкідливий ультрафіолет для людини? Про безперечну користь говорить той факт, що сонячні промені з початку століття використовують для лікування найрізноманітніших захворювань (так звана «геліотерапія»). Сонячні промені володіють вираженим антидепресивну дію. Полноспектровое освітлення з низькою емісією ультрафіолету застосовують в лікуванні сезонних афективних розладів. Дерматологічні захворювання (псоріаз, атопічний дерматит, склеродермія, іхтіоз) піддаються терапії за допомогою ультрафіолету.
Сонце - непростий один і союзник. Навіть здоровій людині, який планує свій відпочинок в незвичному для нього регіоні, необхідно проконсультуватися з фахівцем, щоб відпочинок став зміцненню здоров'я.
З питань літератури звертайтеся до редакції.
Л. О. Мечікова, В. В. Савенков
КВД № 3, Київ