Действие УФ-излучения на организм



В заключительном разделе обзора рассмотрим действие УФ-излучения на организм. Его особенности для млекопитающих и человека обусловлены, с одной стороны, принципиальной идентичностью фотохимических процессов, протекающих в клетках прокариотов и эукариотов, а с другой – относительно низкой проникающей способностью УФ-излучения. Поэтому все основные проявления УФ-радиации развиваются в покровных тканях млекопитающих – эпителии роговицы и конъюнктивы глаза и эпидермисе кожи. Так, в клетках эпителия роговицы крыс развивается УФ-болезнь, подобная наблюдающейся у инфузорий (см. выше). При последующем освещении видимым светом восстанавливается до 60% фотоповреждений роговицы. Также оказалось, что видимый свет в 1,8 раза ослабляет развитие эритемы кожи человека под действием УФ-излучения. Следовательно, большая часть фотоповреждений клеток млекопитающих и человека, как и летальный эффект у микроорганизмов, подвержены репарации за счет фотореактивации и имеют своей основой индукцию образования димеров в ДНК клеточных ядер под действием УФ-излучения.

Дегенерация и массовая гибель клеток эпителия роговицы и конъюнктивы влечет за собой развитие фотоофталмии – острого конъюнктивита и кератита. Длинноволновое УФ-излучение обладает большей проникающей способностью, чем коротковолновое, и в больших дозах при многократном воздействии вызывает дегенеративные изменения и снижение прозрачности эпителия передней стенки хрусталика, вплоть до образования катаракты. Оказалось, что после удаления хрусталика при катаракте пациенты могут видеть УФ-излучение в области 300 – 400 нм, в норме поглощаемое хрусталиком.

УФ-эритема – это, в сущности, асептическое воспаление, развивающееся вследствие гибели клеток шиповидного и, в меньшей степени, базального слоев эпидермиса. Она проявляется в виде локальной гиперемии, припухлости, гипертермии и легкой болезненности. При более высоких дозах возникает отек кожи с образованием волдырей (II степень) и даже некрозов (III степень). Самый наружный, роговой слой эпидермиса толщиной 0,03 мм состоит из омертвевших клеток, которые постепенно оттесняются кнаружи и слущиваются. Он выполняет барьерную функцию, поглощая коротковолновое УФ-излучение, в том числе и в области нуклеинового пика. Лишь длинноволновое УФ-излучение с максимумом действия 297 нм достигает жизнеспособных и делящихся клеток эпидермиса, оказывая на них летальное действие и вызывая тем самым утолщение рогового слоя.

Коротковолновое УФ-излучение вносит свой вклад в развитие эритемной реакции опосредованно, за счет фотохимического образования в клетках рогового слоя гистамина, радикалов, перекисей и других активных продуктов. Генерализация первоначально местного процесса обусловлена поступлением в кровь и лимфу продуктов распада клеток, перекисного окисления их компонентов, а также биологически активных веществ – гистамина, комплекса лизосомальных протеаз и нуклеаз, серотонина, гепарина, катехоламинов и других продуктов активации тучных клеток. Это приводит к раздражению нервных окончаний и развитию рефлекторных сосудистых реакций. В биологическом действии УФ-излучения эритема – не только одно из важнейших локальных проявлений действия ультрафиолета, но и источник гуморальных и нервных влияний на весь организм.

При естественной инсоляции вслед за эритемой развивается пигментация. Однако существует и длинноволновая пигментация с максимумом при 340 нм, развивающаяся без эритемы. В основе феномена развития пигментации лежит накопление зерен пигмента меланина в меланоцитах – особых клетках базального слоя эпидермиса. Меланин – это полимер, образующийся в ряду сложных ферментативных превращений аминокислоты фенилаланина. Его молекулы формируют сложную сетчатую структуру, способную фиксировать свободные радикалы и другие активные продукты облучения. Сам меланин, экстрагированный из клеток в виде раствора, может поглощать наряду с видимым и инфракрасным светом также и УФ-излучение. Но в клетках он присутствует в виде гранул, что не обеспечивает физического экранирования. Очевидно, главный защитный механизм действия меланина при УФ-облучении имеет не физическую, а биохимическую природу и состоит в связывании и частичной инактивации продуктов облучения. Меланин выполняет функцию своего рода громоотвода для стока избыточной электронной энергии фотовозбуждения.

Основная защитная реакция кожи на многократное УФ-облучение у белокожих европеоидов – реактивное утолщение рогового слоя эпидермиса и усиленная пролиферация клеток, расположенных более глубоко. Хроническое облучение ультрафиолетом сопровождается утолщением кожи, ее огрублением и постарением, развитием так называемого актинического кератоза, телеангиэктазий, келоидных рубцов на месте ожога, лейкоплакий и со временем у части лиц базиолом и плоскоклеточного рака кожи.

Существенные индивидуальные (врожденные и приобретенные), этнические и расовые различия в степени пигментированности кожи обуславливают и значительные различия в фоторезистентности. Пигментация, несомненно, имеет приспособительное значение для популяций, проживающих в районах с высоким уровнем инсоляции. У негроидов толщина рогового слоя такая же, как и у белокожих европеоидов. Повышенная фоторезистентность лиц черной расы обусловлена, прежде всего, высокой их пигментированностью. Кроме того, у них развит аппарат кожного потоотделения. Присутствие в составе пота уроканиновой кислоты, образующейся из гистамина в роговом слое облученной кожи, обеспечивает дополнительное экранирование кожи от УФ-излучения. Среди европеоидов наибольшей фоточувствительностью характеризуются ирландцы и скандинавы, лица с рыжей окраской волос, голубыми глазами и белой, склонной к образованию веснушек кожей.

Индукция УФ-радиацией молекулярных повреждений структуры и функций ДНК и генетического механизма клеток в целом создает предпосылки для мутагенеза. Мутагенез, индуцированный УФ-излучением и другими физическими и химическими агентами, идет при участии ферментов репарации и возникает вследствие ее ошибок. За счет низкой проникающей способности УФ-излучения сфера его мутагенных возможностей ограничивается вирусами, микроорганизмами, простейшими, пыльцой растений, яйцами насекомых и т.д.. УФ-мутагенез успешно используется в промышленности антибиотиков, ферментов, аминокислот для получения и последующего отбора и культивирования наиболее высокопроизводительных штаммов микроорганизмов – производителей биологически активных веществ.

Применительно к человеку, мутагенная активность УФ-излучения выражается в индукции соматических мутаций в клетках кожи. Возникновение клонов трансформированных клеток эпидермиса представляет собой один из этапов процесса возникновения опухоли. Существуют многочисленные эпидемиологические и экспериментальные доказательства канцерогенного действия УФ-излучения. Так, установлен отчетливый рост заболеваемости раком кожи (базилиомой и плоскоклеточным раком) в направлении от полюсов Земли к экватору, с увеличением высоты стояния солнца над горизонтом, интенсивности инсоляции, числа ясных дней в году, доли УФ-компоненты в световом потоке. Рак кожи в 80-90% случаев локализован на лице и других открытых частях тела. Наибольшая частота отмечена у лиц, постоянно находящихся под солнцем в силу своей профессии (моряки, скотоводы, геологи и др.). Все это подтверждает роль УФ-излучения в этиологии рака кожи у человека. С увеличением пигментации кожи заболеваемость раком кожи многократно снижается. Высокая фоточувствительность белокожих ирландцев и скандинавов, особенно рыжих, веснушчатых и голубоглазых, сочетается с высокой частотой развития у них кожных форм рака. Поэтому в низких широтах заболевают раком кожи, главным образом, белокожие выходцы из более высоких широт, тогда как пигментированные аборигены почти не болеют.

Получены подтверждения связи с инсоляцией также этиологии злокачественной меланомы. Наблюдается увеличение заболеваемости от полюсов к экватору, особенно среди слабо пигментированных европеоидов. Предполагают, что в этиологии меланом УФ-излучение выступает в роли коканцерогена, взаимодействующего с химическими канцерогенами и вызывающими развитие опухоли. В то же время рост заболеваемости меланомой в ряде стран, в том числе Северной Европы, в последние десятилетия связывают с изменением привычек значительной части населения. К ним относятся частые и длительные солнечные ванны, ношение более короткой и легкой летней одежды и чулок из синтетических тканей, прозрачных для УФ-излучения, поездки в южные районы с повышенной инсоляцией. Большое значение в росте заболеваемости меланомой и раком кожи имеет техногенное разрушение озонового слоя атмосферы. Оно может иметь длительные и серьезные последствия, т.к. расчеты показывают, что при снижении количества озона на 1% интенсивность УФ-радиации возрастает на 2%, а заболеваемость раком кожи на 8%.

В механизме канцерогенного действия УФ-излучения решающее значение имеет, очевидно, прямое его поглощение ДНК ядер клеток кожи. Это приводит к образованию типичных молекулярных фотопродуктов и, прежде всего, димеров. Наблюдаемый факт фотореактивации УФ-канцерогенеза подтверждает участие димеров в его механизме. Дефектность систем репарации при некоторых наследственных заболеваниях также сопровождается повышенной заболеваемостью – опухолями кожи. Но рак кожи возникает не только у лиц с наследственными дефектами репаративных систем. Очевидно, при длительной и интенсивной инсоляции часть дефектов не репарируется даже при нормальной функции этих систем.

Важная роль в развитии онкологических заболеваний придается иммунодепрессивному действию больших доз УФ-излучения. На фоне подавления иммунитета (иммунодефициты, пожилой возраст, перенесенные заболевания, трансплантация органов, лучевая терапия, лечение иммунодепрессантами) атипичные клетки могут ускользать из-под иммунного надзора и давать зачаток опухоли, еще более усиливающей депрессию по мере своего роста. Показано, что дозы УФ-излучения, существенно превышающие пороговую эритемную дозу, угнетают неспецифическую реактивность. Однако, в отличие от других иммунодепрессантов УФ-излучение даже в больших дозах не вызывает необратимых изменений в иммунной системе.

По-видимому, реализация канцерогенного действия УФ-излучения возможна несколькими путями. Один из них, на наш взгляд самый существенный и аргументированный, связан с прямым мутагенным воздействием на ДНК-матрицу. С другой стороны, УФ-излучение как важный фактор природной среды может оказывать канцерогенное и/или коканцерогенное действие в комбинации с другими агентами – онкогенными вирусами, химическими канцерогенами.



Права на статью принадлежат ООО "Электронная Медицина".