 |
Искусственные источники УФИ
|
|
|
|
Фактически любой материал, нагретый до температуры, превышающей 2500 еК, генерирует УФИ. Источниками УФИ является сварка кислородно-ацетиленовыми, кислородно-водородными, плазменными горелками.
Искусственные источники УФО делятся на две группы: интегральные, излучающие все три области УФ-спектра, и селективные, излучающие преимущественно одну область.
К интегральным источникам относятся: люминесцентные лампы дуговые ртутно-трубчатые (ДРТ) разной мощности, которые используют в приборах различного назначения с максимумом излучения на длине волны 253,7 нм, т.е. соответствующие максимуму бактерицидной эффективности, и высокого давления с длинами волн 254, 297, 303, 313 нм, которые используются в фотохимических реакторах, в печатном деле, для фототерапии кожных заболеваний
К селективным источникам относятся: люминесцентные эритемные лампы ЛЭ, выпускаются мощностью 15 и 30 Вт. Лампы излучают УФ-лучи длиной 285–380 нм. Применяют для профилактики УФ недостаточности и в установках для загара (соляриях) имеющих различное количество инсоляционных рефлекторных ламп.
Специфическое действие УФ излучения
- УФ-излучение с диапазоном волн от 400 до 320 нм вызывает эритемно-загарное действие;
- УФ-излучение с диапазоном волн от 320 до 275 нм - антирахитический и слабо бактерицидный эффекты;
- коротковолновое УФ-излучение с длиной волн от 275 до 180 нм оказывает повреждающее действие на биологическую ткань.
Внешне местное действие. Особенностью естественного УФ-излучения является его способность эритему, являющуюся специфической реакцией организма на действие УФ-радиации. Кожа становится слегка отечной и болезненной, температура ее повышается. Эритема эта равномерная, с четкими границами, появляется через определенный латентный промежуток времени: под действием КУФ лучей через 1,5-2 часа, ДУФ лучей - через 4-6 часов. Максимальной интенсивности она достигает через 16-20 часов, держится несколько дней, постепенно угасая. Более длительно держится эритема, вызванная ДУФ лучами. Наиболее чувствительна к УФ лучам кожа живота. Далее по степени снижения чувствительности идут: кожа груди и спины (около 75% по отношению к чувствительности кожи живота), наружной поверхности плеча (75- 50%), лба, шеи, бедра, икр (50-25%), тыльной поверхности кистей и стоп (25%)
|
|
|
В наибольшей степени образовывать эритему способна УФ-радиация с длиной волны максимум 296,7 нм (табл. 1). Как видно из таблицы, излучение с длиной волны 285 нм в 10 раз, а лучи с длиной волны 290 нм и 310 нм в 3 раза менее активно образуют эритему, чем излучение с длиной волны 297 нм.
Таблица 1.
Эритемная эффективность монохроматического УФ-излучения
| Длина волны, нм | Эритемная эффективность |
| 285, 289, 290, 292, 295 | 0,09 0,25 0,31 0,70 0,98 |
| 1,00 | |
| 300 302 305 310 313 315 | 0,83 0,55 0,33 0,11 0,03 0,01 |
Отличия УФ-эритемы от ИК-эритемы
УФ-эритема возникает вследствие фотохимической реакции в коже. В основе этой реакции лежит действие образующегося гистамина, который является сильным сосудорасширяющим средством.
УФ-эритема имеет свои особенности и отличается от тепловой эритемы: возникает по прошествии латентного периода (2-8 ч), имеет строго очерченные границы и переходит в загар. Образование в коже пигмента обусловлено окислением адреналина и нор-адреналина до меланина.
Эритема возникшая под влиянием ИК-излучения, развивается тотчас после воздействия, имеет размытые края и в загар не переходит.
Благоприятные биологические эффекты ультрафиолетовой радиации
Длинноволновое излучение
Меланинтранспортирующий эффект. Стимулирует транспорт гранул меланина из меланоцитов эпидермиса в дерму, что обусловливает пигментацию (быстрый загар) кожи. Меланин появляется через 2 ч, после облучения, но не защищает кожу от солнечного ожога. Меланин является мощным антиоксидантом и подавляет активацию перекисного окисления липидов. Максимальным меланинтранспортирующим действием обладает облучение с длиной волны 340-360 нм.
|
|
|
Стимуляция активностиклеточных элементов кожи, что сопровождается увеличением количества митозов. В результате ускоряются процессы эпителизации, активируется образование соединительной ткани. В связи с таким действием они применяются для лечения медленно заживающих ран и язв. Активация нейтрофилов и макрофагов повышает сопротивляемость кожи в отношении инфекции, что используется для лечения и профилактики ее гнойничковых поражений.
Иммуностимулирующий эффект. Продукты фотодеструкции связываются с белками кожи и образуют антигенные пептиды, которые взаимодействуя с клетками Лангерганса эпидермиса запускают формирование клеточного иммунного ответа. Запуск описанных выше процессов происходит через 15-16 ч и достигает максимума через 24-48 ч после инициации антигенного пептида. Повторный контакт с фотодеструктивными антигенными пептидами увеличивает численность Т-лимфоцитов, параллельно увеличивается фагоцитарная активность лейкоцитов, нарастает титр комплимента, титр агглютинации. Следовательно, регулярное ДУФ-облучение повышает уровень иммунорезистентности организма к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды.
Длительное длинноволновое УФ-облучение приводит к практически полному исчезновению клеток Лангерганса. В этом случае ДУФ-индуцированные антигенные пептиды активируют антигенспецифические Т-супрессоры, которые блокируют активность Т-хелперов, что может вызвать бласттрансформацию клеточных элементов кожи и формирование злокачественных опухолей.
Общий нервно-рефлекторный эффект УФ лучей связан с раздражением обширного рецепторного аппарата кожи. В результате регулярных общих облучений ответные рефлекторные реакции совершенствуются, что выражается в снижении генерализации рефлекторного ответа и усилении местных защитных реакций. Противоболевое действие УФ лучей, наблюдаемое при местном облучении, связано не только с воздействием на рецепторы кожи, по и созданием доминанты в центральной нервной системе. Малые дозы при общем облучении стимулируют рецепторы кожи и рефлекторным путем стимулируют деятельность центральной нервной системы. Влияние на эндокринные железы реализуется не только по гуморальному механизму, но и посредством рефлекторных воздействий на гипоталамус.
|
|
|
С учетом столь тесного взаимодействия гуморального и нервно-рефлекторного механизмов, теорию общего действия УФ лучей рассматривают как нервно-гуморальную.
Средневолновое излучение
Средневолновое УФ-В излучения рассматривают в субэритемных и эритемных дозах раздельно.
Субэритемные дозы.
Меланинсинтезирующий и иммуностимулирующий эффекты - СУФ-излучение в диапазоне 305-320 нм стимулируют образование меланина в меланоцитах и активацию Т-клеточного иммунитета. Усиление меланогенеза приводит к компенсаторной активации синтеза адренокортикотропного и меланинстимулирующего гормонов гипофиза, которые регулируют секреторную деятельность надпочечников.
Витаминообразующий эффект - СУФ-облучение в диапазоне 280-310 нм липидов поверхностных слоев кожи запускается синтез витамина D, который регулирует экскрецию ионов кальция и фосфатов с мочой и накопление кальция в костной ткани. Эндогенное образование витамина D3 это достаточно сложный процесс, состоящий из нескольких стадий: → биосинтез холестерина → превращение холестерина в провитамин D3: 7-ДГХ → образование превитамина D3 в ходе неферментативной, зависимой от УФ-света фотохимической реакции термическая трансформация превитамина D3 в витамин D3 → поступление D3 с помощью D-связывающего транспортно белка, на последующие этапы в печень, почки, где происходит синтез гормона кальцитриола.
Кальцитриол выполняет целый ряд функций, основные из которых связаны с усвоением кальция, с формированием и регуляцией минерализации костной ткани.
|
|
|
Эритемные дозы.
Иммуномодулирующий, десенсибилизирующийи трофо-стимулирующий эффекты – (локальное облучение) при нарастании интенсивности СУФ-излучения продукты фотодеструкции - антигенные пептиды - вызывают образование иммуноглобулинов А, М и Е, а также грануляцию тучных клеток базофилов и эозинофилов с выделением гистамина, гепарина, фактора активации тромбоцитов ФАТ) и других соединений, регулирующих тонус и проницаемость сосудов кожи. В результате в прилежащих слоях кожи и сосудах происходит выделение биологически активных веществ, которые существенно увеличивают тонус сосудов и локальный кровоток. Это приводит к формированию ограниченной гиперемии кожи - эритемы. Она возникает через 3-12 ч от момента облучения сохраняется до 3 суток, имеет четкие границы и ровный красно-фиолетовый цвет.
Противовоспалительный эффект - э ритема приводит к дегидратации и снижению отека, уменьшению альтерации, подавлению инфильтративно-экссудативной фазы воспаления в сегментарно связанных с областью облучения подлежащих тканях и внутренних органах.
Под влиянием эритемных доз УФ лучей снижается чувствительность нервных рецепторов кожи, часть из них разрушается, впоследствии восстанавливаясь. Такое действие является показанием для применение УФ лучей с целью болеутоления.
Возникающие при СУФ-облучении рефлекторные реакции стимулируют деятельность практически всех систем организма. Происходит активация адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы и восстановление нарушенных процессов белкового, углеводного и липидного обмена в организме.
Антиканцерогенный эффект. УФ-В излучение может повлиять на сопротивляемость организма к образованию опухолей, увеличивая ее при облучении субэритемными дозами и уменьшая при облучении большими дозами.
Общее гуморальное действие СУФ лучей связано с всасыванием и попаданием в кровоток биологически активных веществ, образующихся в коже. Обычно это действие рассматривается на примере гистамина, физиологическими антагонистами которого являются катехоламины: адреналин и норадреналин. Если количество гистамина и других биологически активных веществ настолько велико, что активность симпато-адреналовой системы недостаточна для нейтрализации их действия, преобладают общие патологические реакции, что наблюдается при облучении эритемными дозами больших поверхностей кожи. В этом случае могут возникнуть деструктивные изменения в надпочечниках. Многократные применения лечебных доз УФ лучей стимулируют по гуморальному механизму симпато-адреналовую и гипофиз-адреналовую системы, функцию коры надпочечников, щитовидной и половых желез, что в конечном итоге повышает их работоспособность. Такое воздействие создает эффект тренировки.
|
|
|
Коротковолновое излучение
Бактерицидный и микоцидный эффекты. Лечебное применение основано на способности вызывать денатурацию и фотолиз нуклеиновых кислот и белков. Происходящие при этом летальные мутации с ионизацией атомов и молекул приводят к инактивации и разрушению структуры микроорганизмов и грибов.
Под влиянием естественного УФ-излучения бактерицидного спектра происходит санация воздушной среды, воды, почвы.
Неблагоприятные биологические эффекты ультрафиолетовой радиации,связанные с избытком УФ излучения
Неблагоприятные эффекты чаще всего возникают при чрезмерных недозированных облучениях на солнце или в соляриях от действия УФ-излучения областей «С» (280-180 нм) и «В» (320-280 нм), вызывая наиболее сильные реакции в эпидермисе. ДУФ-излучение (область «А» - 400-320 нм) оказывает более мягкое влияние, преимущественно на дерму
В коже имеется много так называемых хромофоров - молекул, поглощающих в значительном количестве УФ-излучение с определенными длинами волн. К ним относятся:
- белковые соединения и нуклеиновые кислоты (240-300 нм);
- гистидин, меланин (350-1200 нм);
- триптофан и тирозин (285-280 нм);
- нуклеиновые кислоты (250-270 нм);
- порфириновые соединения (400-320 нм) и др.
Под влиянием поглощения УФ-излучения в хромофорных субстанциях эпидермиса и дермы развертываются фотохимические реакции, которые приводят к образованию активных форм кислорода, радикалов перекиси водорода и других свободнорадикальных соединений что может привести к повреждению липидных структур эпидермиса, клеточных мембран (дегрануляций тучных клеток, повреждение клеток Лангерганса), угнетению синтеза ДНК и РНК с последующим изменением генетического аппарата клеток и т.д.
К фотобиологическим процессам, происходящим в коже с участием эндогенных хромофоров, относятся эритема и эдема кожи, пигментация, синтез витамина D, индукция рака кожи (фотоканцерогенез), фотоаллергия и фотоиммуносупрессия и др. Ниже представлены патологические фотобиологические процессы.
Ø О жог (Eritema Solarea), сопровождающийся сильным покраснением и припухлостью, плохим самочувствием, тревожным сном, головными болями, повышением температуры тела, ожогом кожи с краснотой, отеком, пузырями.
Ø Фотосенсибилизация - явление повышения чувствительности организма (чаще кожи и слизистых оболочек) к действию ультрафиолетового или видимого излучений:
1. Ф отоаллергические реакции, когда УФ-излучение химически изменяет вещество, оказавшееся на коже, так, что оно начинает вызывать аллергию, при этом для их возникновения необходима первичная иммунологическая сенсибилизация, т.е. многократное действие фотоаллергена (фотоаллергены: косметика и парфюмерия, содержащая мускус, амбру, масло бергамота, сандаловое масло, некоторые антибактериальные агенты, а также лекарственные средства, например, ибупрофен), при равном воздействии фотоаллергена фотоаллергии проявляются не у всех, а в зависимости от индивидуальной чувствительности организма. Клинически проявляются в виде острой крапивницы, аллергического дерматита, экземы, в более тяжелых случаях – анафилактической реакции.
2. Фототоксические реакции – обусловлены способностью веществ понижать устойчивость клеток к неблагоприятному воздействию света, возникает сразу после однократного облучения у всех лиц подвергшихся действию фототоксического вещества (фототоксиканты: псоралены, порфирины, тетрациклины, фенотиазины, сульфаниламиды, хлорпромазин и др). Клинически фототоксические эффекты проявляются в форме эритемы и пигментации.
Ø Фото старение. Это особый вид повреждения кожи, связанный с чрезмерной инсоляцией (воздействием солнечного излучения). Воздействие ультрафиолетовых лучей А вызывает в коже усиленное деление материнских клеток эпидермиса - кератиноцитов, участвующих в ороговении (кератинизации) эпидермиса и его постоянном обновлении. Нарушение дифференцировки (последовательного развития) кератиноцитов приводит к неравномерному ороговению и утолщению эпидермиса. Изменения эпидермиса влекут за собой изменения в более глубоких слоях кожи. Так, в дерме начинается процесс, именуемый «солнечным эластозом» - происходит разрушение эластиновых волокон (их уплотнение, нарушение структуры, фрагментация, закручивание, уменьшение количества), возникают очаги хронического воспаления, застойные явления в капиллярах. Тяжесть эластоза прямо пропорциональна мощности, экспозиции и спектру УФ-излучения. Раньше считалось, что развитие эластоза связано исключительно со средневолновым УФ-излучением (УФB, 280—320 нм). Однако в настоящее время выявлено участие в этом процессе и длинноволнового УФ-излучения (УФA, 320—400 нм). Клинически эластоз проявляется в виде утолщённой, желтоватой, часто бугристой кожи.
При фотостарении проявляются все признаки, сопровождающие естественное возрастное старение кожи (большое количество морщин, тонкая и сухая кожа с явлениями себорейного кератоза). На начальных фазах фотостарения многие его симптомы имеют обратимый характер. Даже в случае длительного воздействия УФ-излучения на кожу уже через несколько месяцев после его прекращения наблюдается нормализация репаративных процессов в коже.
Ø Онкологические заболевания. Ультрафиолетовое излучение может приводить к образованию мутаций (ультрафиолетовый мутагенез). Образование мутаций, в свою очередь, может вызывать рак и меланому кожи.
Ø Повреждение глаз. Ультрафиолетовое излучение средневолнового УФ-В диапазона (280-315 нм) практически неощутимо для глаз человека и в основном поглощается эпителием роговицы, что при интенсивном облучении вызывает радиационное поражение - ожог роговицы (электроофтальмия). Это проявляется усиленным слезотечением, светобоязнью, отёком эпителия роговицы, блефароспазмом.
В результате выраженной реакции тканей глаза на ультрафиолет глубокие слои (строма роговицы) не поражаются т. к. человеческий организм рефлекторно устраняет воздействие ультрафиолета на органы зрения, поражённым оказывается только эпителий. После регенерации эпителия зрение, в большинстве случаев, восстанавливается полностью.
Мягкий УФ-А диапазона (315—400 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста. Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают.
УФ-С диапазона (100—280 нм) может проникать до сетчатки глаза. Так как ультрафиолетовое коротковолновое излучение обычно сопровождается ультрафиолетовым излучением других диапазонов, то при интенсивном воздействии на глаза гораздо ранее возникнет ожог роговицы (электроофтальмия), что исключит воздействие ультрафиолета на сетчатку по вышеуказанным причинам.
Защитные реакции кожи на избыточное УФ-облучение:
- утолщение рогового слоя и отражение или поглощение света кератином;
- выработка пигмента меланина, который поглощает фотоны и как экран ослабляет интенсивность действующего излучения, является перехватчиком свободных радикалов, образующихся при облучении кожи, связывает ионы двухвалентного железа, которые катализируют процесс пероксидного окисления липидов, тем самым меланин ингибирует цепные реакции пероксидного окисления липидов и другие свободнорадикальные реакции.
- образование и накопление уроканиновой кислоты, которая, переходя из цис-формы в транс-форму, способствует нейтрализации энергии;
- селективная кумуляция каротиноидов в дерме и гиподерме, где бета-каротин действует как стабилизатор клеточных мембран и поглотитель кислородных радикалов;
- выработка ферментов супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и других, нейтрализующих кислородные радикалы;
- восстановление поврежденной ДНК. и нормализация процесса репликации.
Неблагоприятные биологические эффекты ультрафиолетовой радиации,связанные с недостатком УФ излучения
Световое голодание - патологическое состояние обусловленное длительным отсутствие УФИ. С ультрафиолетовым голоданием сталкиваются жители крайнего Севера, рабочие горнорудной промышленности, метрополитена, жители крупных городов. В городах недостаток ультрафиолета связан с загрязнением атмосферного воздуха пылью, дымом, газами, задерживающими УФ-часть солнечного спектра. Окна помещений не пропускают УФ-лучи с длиной волны λ < 310 нм. Значительно снижают УФ-поток загрязненные стекла и занавеси (тюлевые занавески снижают УФ-излучение на 20 %). Поэтому на многих производствах и в быту наблюдается так называемая «биологическая полутьма».
Основные проявления УФ голодания:
- синдром сезонного психо-эмоционального расстройства (в осенне-зимний период), характеризующийся депрессией, упадком сил, желанием замкнуться в себе, а также повышенным аппетитом и потребностью во сне;
- нарушение обмена веществ и развитие недостаточности витамина D, что сопровождается резким снижением сопротивляемости организма;
- снижение общей резистентности организма, что проявляется в увеличении частоты инфекционной заболеваемости.
|
|
|
