Солнечное излучение и его эколого-гигиеническое значение. Из чего состоит солнце

Основная часть солнечной энергии достигает земли в виде трех составляющих: видимого света (40 %) и инфракрасного излучения (50 %), ультрафиолета (10 %). Наиболее значимой и хорошо изученной частью солнечного излучения являются ультрафиолетовые лучи. Они представлены тремя типами различных по длине волн и обозначаются буквами латинского алфавита: UVC-лучи — самые короткие (190-280 нм). UVB-лучи — средневолновые (280-320 нм) и UVA-лучи — длинноволновые (320-400 нм). Говоря о воздействии ультрафиолета на человека, подразумевают воздействие UVB- и UVA-лучей. Короткие UVC-лучи практически полностью поглощаются озоновым слоем атмосферы, как и короткие и очень активные космические γ-лучи. Эти лучи губительны для всего живого на поверхности земли, поэтому проблема целостности озонового слоя вызывает обеспокоенность ученых всего мира. Искусственные UVC-лучи используют для обеззараживания помещений.

UVB-лучи больше рассеиваются при прохождении через атмосферные слои, чем UVA, с увеличением географической широты уровень UVB-излучения уменьшается. Кроме того, его интенсивность зависит от времени года и существенно меняется в течение дня.

Большая часть UVB поглощается озоновым слоем, в отличие от UVA, и его доля во всей энергии ультрафиолетового излучения в летний полдень составляет около 3 %.

Различна и проникающая способность через барьер кожного покрова. Так, UVB-лучи на 70 % отражаются роговым слоем, на 20 % ослабляются при прохождении через эпидермис, дермы достигают лишь 10 %. UVA-лучи за счет поглощения, отражения и рассеивания с меньшими потерями проникают в дерму — 20-30 % и около 1 % от общей энергии достигает подкожной клетчатки.

Длительное время считалось, что доля UVB-лучей в повреждающем действии ультрафиолета составляет 80 %, поскольку именно этот спектр отвечает за возникновение эритемы солнечного ожога. На сегодняшний день известен целый ряд биологических эффектов солнечной радиации с преимущественным значением разных диапазонов ультрафиолета. Потемнение меланина (легкий и быстро проходящий загар) возникает под влиянием UVA уже через несколько часов и связан с фотооксидацией уже имеющегося меланина и его быстрым перераспределением по отросткам меланоцитов в эпидермальные клетки. Замедленный загар развивается через 3 дня и вызывается действием UVB-лучей. Он обусловлен активным синтезом меланина в меланосомах, увеличением количества меланоцитов и активизацией синтетических процессов в ранее неактивных меланоцитах. Замедленный загар более устойчив.

Синтез витамина D 3 происходит под воздействием UVB-лучей. Достаточным считается ежедневная экспозиция лица и рук в течение примерно 15 мин, по данным ВОЗ. Необходимо учитывать и географический фактор, поскольку на некоторых широтах высокий уровень UVA-облучения и низкий UVB-лучей, что может быть недостаточным для синтеза витамина D 3 .

Сильное воздействие ультрафиолета проявляется в виде солнечной эритемы и/или ожога. Эритематогенными являются UVB-лучи. Часто для оценки эффекта UV-облучения используется термин «минимальная эритемная доза» (МЭД) — энергетическая экспозиция UV-излучения, вызывающая едва заметную эритему необлученной ранее кожи. Для светлой кожи 1 МЭД равна 200-300 Дж/м 2 . Однако величина излучения, необходимая для развития эритемы, является сугубо индивидуальной и зависит от типа кожи, ее физиологической чувствительности к солнечным лучам.

Действие UVB на нормальную, не привыкшую к солнцу кожу вызывает фотозащитную реакцию — синтез меланина меланоцитами, увеличение количества меланосом. Это ограничивает поступление ультрафиолета до базального слоя и до меланоцитов. Наряду с этим наблюдается гиперплазия эпидермиса за счет пролиферации кератиноцитов, что также приводит к рассеиванию и ослаблению UV-излучения. Данные изменения носят адаптационный характер и позволяют коже выдерживать последующее облучение.

UVA-облучение не вызывает солнечных ожогов. Однако при длительной экспозиции (месяцы, годы) именно эти лучи вызывают появление признаков фотостарения, а также UV-индуцированный канцерогенез. UVA — это основной фактор цитотоксического воздействия солнечного света в базальном слое эпидермиса, за счет образования свободных радикалов и повреждения цепей ДНК. Поскольку UVA-излучение не способствует утолщению эпидермиса, вызываемый им загар малоэффективен в качестве защиты от последующего излучения.

Известно воздействие ультрафиолета на иммунитет. Ряд исследователей предполагают, что UV-облучение подавляет реакции иммунной системы человека. UVA- и UVB-излучение может активировать вирус герпеса. Экспериментальные данные о возможной активации ВИЧ, по данным ВОЗ, не подтвердились. Однако при недостатке ультрафиолета также отмечается снижение иммунитета (уменьшается титр комплемента, активность лизоцима и др.). Применение профилактических курсов UV-излучения в условиях его дефицита (в северных широтах) обладает выраженным адаптационным действием.

Клетки Лангерганса (мигрирующие дентритные клетки) играют роль в иммунологическом распознавании и чрезвычайно чувствительны к ультрафиолету. Их функция нарушается при достижении субэритемных доз облучения (1/2 МЭД). Обращает на себя внимание и более длительный срок восстановления популяции этих клеток после UVA-облучения (2-3 нед), нежели после UVB (48 ч).

Считается, что достоверно установлено влияние UV-излучения на частоту возникновения рака кожи. Относительно влияния UV на возникновение меланомы мнения специалистов расходятся. Часто отмечается преимущественное развитие меланом на открытых участках тела, подвергшихся избыточному воздействию солнечного света. Заболеваемость меланомой продолжает расти, причем в одних и тех же географических районах темнокожее население болеет реже. В Европе заболеваемость и смертность гораздо выше, нежели в северных странах.

Парадоксально, что смертность от меланомы снижается при увеличении дозы UVB. Такое положительное влияние может быть связано как со стимуляцией фотозащитного эффекта, так и с синтезом витамина D. Онкологи рассматривают гормональную форму vit D 3 -кальцитриол, синтезируемый в почках, как фактор, регулирующий дифференцировку и пролиферацию опухолевых клеток. Необходимая доза для синтеза vitD3 невелика и составляет около 55 МЭД в год.

Среди факторов естественной фотозащиты человека особое место принадлежит меланину. Количество и качество меланина определяет устойчивость к ультрафиолетовому воздействию и сопряжено с цветом кожи, волос, глаз. Активность меланогенеза и способность кожи к загару легли в основу деления людей на фототипы.

Тип 1 — всегда обгорают, никогда не загорают (рыжие, альбиносы);

Тип 2 — иногда обгорают, с трудом добиваются загара (блондины);

Тип 3 — иногда обгорают, могут загореть (европеоиды);

Тип 4 — обгорают только небольшие участки, всегда загорают (азиаты, индейцы);

Тип 5 — обгорают редко, приобретают интенсивный загар (дравиды, австралийские аборигены);

Тип 6 — никогда не обгорают, сильно загорают (негроиды).

Отмечены существенные различия в количестве и распределении меланосом у белых и чернокожих людей: у последних отмечается большее количество меланосом, причем с более равномерным их распределением в коже. В результате даже загоревший белокожий человек хуже защищен от воздействия ультрафиолета.

Среди факторов естественной фотозащиты особенно важна система репарации ДНК. Клетки имеют ряд защитных механизмов, посредством которых они могут восстанавливать повреждения в цепях ДНК. В частности, используется механизм репарации путем выщепления, в ходе которого небольшой участок поврежденной цепи ДНК удаляется и замещается новосинтезированным неповрежденным участком. Многие клетки подключают для репарации ДНК механизм фотореактивации, с помощью которого повреждение может быть исправлено без расщепления молекулы ДНК. При этом с молекулой ДНК, содержащей пиримидиновый димер, связывается фермент. В результате поглощения света (300-500 нм) комплексом «фермент ДНК» фермент активируется и восстанавливает поврежденный участок молекулы, расщепляя димеры с образованием нормальных пиримидиновых оснований.

На сегодняшний день существует много требований к вновь создаваемым препаратам с учетом их эффективности и безопасности для потребителя. Наиболее привычный и понятный sun protection factor — SPF. Это коэффициент, выражающий отношение МЭД защищенной UV-фильтром кожи к МЭД незащищенной кожи. SPF ориентирован на эритемный эффект, вызванный UVB-излучением. Поскольку повреждающее действие UVA не связано с эритемой, SPF не дает никакой информации о защищенности от UVA-излучения. В настоящее время используется несколько показателей, в основе которых заложена выраженность моментальной и отсроченной пигментации кожи, возникающей в ответ на действие UVA-лучей, защищенную и незащищенную фотопротектором (IPD-immediate pigment darkening, PPD-persistent pigment darkening). Используется также фактор, основанный на степени проявления фототоксичности.

Для европейских производителей фотозащитных средств сегодня существует единая классификация Colipa, оценивающая допустимые значения SPF: низкая фотозащита — 2-4-6; средняя фотозащита — 8-10-12; высокая фотозащита — 15-20-25; очень высокая фотозащита — 30-40-50; максимальная фотозащита — 50+.

В солнцезащитных средствах используются две группы соединений, отличающихся по механизму защитного действия. Первая — это экраны, являющиеся по химической природе минеральными соединениями. Они отражают и преломляют солнечные лучи и, как правило, «работают» на поверхности кожи. К ним относятся диоксид цинка (ZnO), диоксид титана (TiO 2), оксид железа (FeO Fe 3 O 4).

Другая группа — химические фильтры, которые представляют собой органические соединения. Они поглощают ультрафиолет, преобразуются в фотоизомеры. Поглощенная энергия при обратном процессе высвобождается уже в безопасном длинноволновом излучении.

К UVB-фильтрам относятся: циннаматы, бензофенон, пара-аминобезойная кислота, салицилаты, производные камфоры; UVA-фильтры — это дибензоилметан, бензофенон, производные камфоры, соединения, способные проникать в глубь эпидермиса.

Наиболее широко (до конца 1980-х годов) применялись препараты, содержащие эфиры парааминобензойной кислоты (РАВА). Сейчас на их смену пришли оксибензон, октокрилен, антранилаты и циннаматы.

Кроме спектра поглощения, значение имеет и коэффициент гашения, т. е. насколько активно препарат поглощает энергию (настолько он эффективен). Эффективными считаются значения не менее 20.000 (butyimethoxydibenzoyl methane — 31.000, octyldemethil PABA — 28.400, ethylhexyl p-methoxycinnamate — 24.200).

Следующей важной особенностью солнцезащитных средств является фотостабильность — способность сохранять свою структуру и свойства под влиянием излучения. Некоторые химические фильтры в значительной мере подвергаются фотолизу. К примеру, через 15 мин после воздействия солнечного света отмечается снижение активности: octyldimetyl PABA — на 15 %, avobenzone — до 36 %, octyl-p-methoxycinnamate — на 4,5 %.

Устойчивость препарата отражает его способность оставаться на коже и сохранять свою поглощающую способность. Это чрезвычайно важно, поскольку солнцезащитное средство используется вне комфортных условий: на жаре (потение), при купании, физических нагрузках.

Если солнцезащитный препарат (СЗП) поглощает только UVB-лучи и малоэффективен в отношении UVA-лучей, создается ошибочное ощущение безопасности длительного пребывания под солнцем.

Самым высоким требованием, предъявляемым к СЗП, соответствует солнцезащитная линия «Фотодерм». Введение инновационных молекул позволяет сочетать достоинства и фильтров, и экранов, избегая недостатки обеих групп. На сегодня «Фотодерм» обладает максимально широким спектром фотозащиты, включая UVB- и UVA-лучи, сохраняет клетки эпидермиса, включая клетки Лангерганса, от мутационного действия ультрафиолета.

Эффект создается благодаря особым микрочастицам: Тиносорб М — органический экран, Тиносорб S — новый химический фильтр. Соединения нового поколения, способные эффективно поглощать UVB- и UVA-лучи, включая короткие UVA (320-340 нм) и длинные UVA (340-400 нм). Разработанный лабораторией «Биодерма» фильтр «Клеточная биозащита», состоящий из двух натуральных молекул (эктоина и маннитола) позволяет защищать клетки Лангерганса, защищать структуры ДНК, стимулировать синтез протеина, чтобы не допустить термического шока, сохранять иммунную систему.

«Фотодерм мах» — представитель экстремальной степени защиты от всего спектра ультрафиолетового воздействия, наделенный онкопротекторной активностью.

Сотрудниками лаборатории «Биодерма» разработаны специфические фотозащитные средства, с учетом особенностей фотозависимых состояний: для больных витилиго — «Фотодерм мах тональный», для пациентов, страдающих розацеа, — «Фотодерм АR», для подростков с угревыми высыпаниями — «Фотодерм AKN», при локальной гиперпигментации — «Фотодерм SPOT».

До сих пор предметом дискуссий среди сторонников и противников загара остается главный вопрос: полезен или вреден ультрафиолет для человека? О несомненной пользе говорит тот факт, что солнечные лучи с начала века используют для лечения самых разных заболеваний (так называемая «гелиотерапия»). Солнечные лучи обладают выраженным антидепрессивным действием. Полноспектровое освещение с низкой эмиссией ультрафиолета применяют в лечении сезонных аффективных расстройств. Дерматологические заболевания (псориаз, атопический дерматит, склеродермия, ихтиоз) поддаются терапии с помощью ультрафиолета.

Солнце — непростой друг и союзник. Даже здоровому человеку, планирующему свой отдых в непривычном для него регионе, необходимо проконсультироваться со специалистом, чтобы отдых послужил укреплению здоровья.

По вопросам литературы обращайтесь в редакцию.

Л. О. Мечикова, В. В. Савенков
КВД № 3, Москва

Кандидат физико-математических наук Е. ЛОЗОВСКАЯ.

С наступлением теплых летних дней нас так и тянет погреться на солнышке. Солнечный свет улучшает настроение, стимулирует образование в коже жизненно необходимого витамина D, но в то же время, к сожалению, способствует появлению морщин и увеличивает риск развития рака кожи. Значительная часть как полезных, так и вредных эффектов связана с той частью солнечного излучения, которая невидима для человеческого глаза, - ультрафиолетом.

Спектр электромагнитного излучения и спектр солнца. Граница между ультрафиолетом В и С соответствует пропусканию земной атмосферы.

Ультрафиолет вызывает различные повреждения молекул ДНК в живых организмах.

Интенсивность ультрафиолета B зависит от широты и времени года.

Одежда из хлопка служит хорошей защитой от ультрафиолета.

Солнце служит главным источником энергии для нашей планеты, а поступает эта энергия в виде излучения - инфракрасного, видимого и ультрафиолетового. Ультрафиолетовая область расположена за коротковолновой границей видимого спектра. Когда речь идет о влиянии на живые организмы, в ультрафиолетовом спектре солнца обычно выделяют три области: ультрафиолет А (УФ-А; 320-400 нанометров), ультрафиолет В (УФ-В; 290-320 нм) и ультрафиолет С (УФ-С; 200-290 нм). Деление это достаточно произвольно: граница между УФ-В и УФ-С выбрана из тех соображений, что свет с длиной волны менее 290 нм не достигает поверхности Земли, поскольку земная атмосфера, благодаря кислороду и озону, выполняет роль эффективного природного светофильтра. Граница между УФ-В и УФ-А основана на том, что излучение короче 320 нм вызывает гораздо более сильную эритему (покраснение кожи), чем свет в диапазоне 320-400 нм.

Спектральный состав солнечного света во многом зависит от времени года, погоды, географической широты и высоты над уровнем моря. Например, чем дальше от экватора, тем сильнее коротковолновая граница сдвигается в сторону длинных волн, поскольку в этом случае свет падает на поверхность под косым углом и проходит большее расстояние в атмосфере, а значит, сильнее поглощается. На положение коротковолновой границы влияет и толщина озонового слоя, поэтому под "озоновыми дырами" на поверхность Земли попадает больше ультрафиолета.

В полдень интенсивность излучения на длине волны 300 нм в 10 раз выше, чем за три часа до этого или три часа спустя. Облака рассеивают ультрафиолет, но только темные тучи способны блокировать его полностью. Ультрафиолетовые лучи хорошо отражаются от песка (до 25%) и снега (до 80%), хуже от воды (менее 7%). Поток ультрафиолета возрастает с высотой, приблизительно на 6% с каждым километром. Соответственно в местах, расположенных ниже уровня моря (например, у берегов Мертвого моря), интенсивность излучения меньше.

ЖИЗНЬ ПОД СОЛНЦЕМ

Без света жизнь на Земле не могла бы существовать. Растения используют солнечную энергию, запасают ее с помощью фотосинтеза и обеспечивают энергией через пищу всех остальные живые существа. Человеку и другим животным свет обеспечивает возможность видеть окружающий мир, регулирует биологические ритмы организма.

Эту жизнерадостную картину немного осложняет ультрафиолет, поскольку его энергии достаточно, чтобы вызвать серьезные повреждения ДНК. Ученые насчитывают более двух десятков различных болезней, которые возникают или усугубляются под действием солнечного света, среди них пигментная ксеродерма, плоскоклеточный рак кожи, базалиома, меланома, катаракта.

Конечно, в процессе эволюции наш организм выработал механизмы защиты от ультрафиолета. Первый барьер, который преграждает потенциально опасному излучению доступ в организм, - кожа. Практически весь ультрафиолет поглощается в эпидермисе, наружном слое кожи толщиной 0,07-0,12 мм. Чувствительность к свету во многом определяется наследственной способностью организма производить меланин, темный пигмент, который поглощает свет в эпидермисе и тем самым защищает более глубокие слои кожи от фотоповреждений. Меланин вырабатывают особые клетки кожи - меланоциты. Ультрафиолетовое облучение стимулирует выработку меланина. Наиболее интенсивно этот биологический пигмент образуется при облучении светом УФ-В диапазона. Правда, эффект проявляется не сразу, а спустя 2-3 дня после пребывания на солнце, зато сохраняется в течение 2-3 недель. При этом ускоряется деление меланоцитов, возрастает число меланосом (гранул, содержащих меланин), увеличивается их размер. Свет УФ-А диапазона тоже способен вызывать загар, но более слабый и менее стойкий, поскольку число меланосом не увеличивается, а происходит лишь фотохимическое окисление предшественника меланина в меланин.

По восприимчивости к солнечным лучам выделяют шесть типов кожи. Кожа типа I очень светлая, она легко обгорает и совсем не покрывается загаром. Кожа типа II легко обгорает и покрывается слабым загаром. Кожа типа III быстро покрывается загаром и обгорает в меньшей степени. Кожа типа IV еще более устойчива к солнечным лучам. Кожа типов V и VI темная от природы (например, у коренных жителей Австралии и Африки) и почти не подвержена повреждающему действию солнца. У представителей негроидной расы риск развития немеланомного рака кожи ниже в 100 раз, а меланомы - в 10 раз по сравнению с европейцами.

Наиболее уязвимы к действию ультрафиолета люди с очень светлой кожей. У них даже кратковременное пребывание на ярком солнце вызывает эритему - покраснение кожи. За возникновение эритемы отвечает в основном УФ-В излучение. В качестве меры действия ультрафиолета на организм часто используют такое понятие, как минимальная эритемная доза (МЭД), то есть такая, при которой глазом заметно слабое покраснение. На самом деле величина МЭД различна не только у разных людей, но и у одного человека на разных участках тела. Например, для кожи живота белого незагорелого человека величина МЭД составляет около 200 Дж/м 2 , а на ногах - в три с лишним раза выше. Эритема обычно возникает через несколько часов после облучения. В тяжелых случаях развивается настоящий солнечный ожог с волдырями.

Какие вещества в эпидермисе кроме меланина поглощают ультрафиолет? Нуклеиновые кислоты, аминокислоты триптофан и тирозин, уроканиновая кислота. Наиболее опасны для организма повреждения нуклеиновых кислот. Под действием света в диапазоне УФ-В образуются димеры за счет ковалентных связей между соседними пиримидиновыми (цитозином или тимином) основаниями. Поскольку пиримидиновые димеры не вписываются в двойную спираль, эта часть ДНК теряет способность к выполнению своих функций. Если повреждения небольшие, специальные ферменты вырезают дефектный участок (и это еще один довольно эффективный механизм защиты). Однако, если ущерб больше, чем способность клетки к ремонту, клетка гибнет. Внешне это проявляется в том, что обожженная кожа "слезает". Повреждение ДНК может приводить к мутациям и как следствие - к раковым заболеваниям. Происходят и другие повреждения молекул, например образуются сшивки ДНК с белками. Кстати, видимый свет способствует залечиванию повреждений нуклеиновых кислот (это явление называется фотореактивацией). Предотвращать опасные последствия фотохимических реакций помогают антиоксиданты, содержащиеся в организме.

Еще одно следствие ультрафиолетового облучения - подавление иммунитета. Возможно, такая реакция организма призвана ослабить воспаление, вызванное солнечным ожогом, однако при этом снижается устойчивость к инфекциям. Сигналом для подавления иммунитета служат фотохимические реакции уроканиновой кислоты и ДНК.

МОДА НА ЗАГАР - СИМВОЛ ИНДУСТРИАЛЬНОГО ОБЩЕСТВА

Долгое время белая кожа считалась отличительной чертой знатных и богатых: сразу было видно, что ее обладателям не приходится с утра до ночи работать в поле. Но в ХХ веке все изменилось, бедные слои населения теперь проводили целые дни на заводах и фабриках, а богатые могли позволить себе отдыхать на свежем воздухе, у моря, демонстрируя красивый золотистый загар. После Второй мировой войны мода на загар приобрела массовый характер; загорелая кожа стала считаться признаком не только достатка, но и отменного здоровья. Разрослась туристическая индустрия, предлагающая отдых у моря в любое время года. Но прошло некоторое время, и врачи забили тревогу: оказалось, у любителей загара частота рака кожи возросла в несколько раз. И в качестве спасительного средства было предложено всем без исключения пользоваться солнцезащитными кремами и лосьонами, в состав которых входят вещества, отражающие или поглощающие ультрафиолет.

Известно, что еще во времена Колумба индейцы имели обыкновение раскрашивать себя красной краской, чтобы защититься от солнца. Возможно, древние греки и римляне использовали для этих целей смесь песка с растительным маслом, поскольку песок отражал солнечные лучи. Применение химических солнцезащитных средств началось в 1920-х годах, когда в качестве солнцезащитного средства была запатентована парааминобензойная кислота (ПАБК). Однако она растворялась в воде, так что защитный эффект исчезал после купания, и к тому же раздражала кожу. В 1970-е годы на смену ПАБК пришли ее эфиры, почти нерастворимые в воде и не вызывающие сильного раздражения. Настоящий бум в области солнцезащитной косметики начался в 1980-е годы. Поглощающие ультрафиолет вещества (в косметологии за ними закрепилось название "УФ-фильтры") стали добавлять не только в специальные "пляжные" кремы, но и почти во все косметические продукты, предназначенные для использования в дневное время: крем, жидкую пудру, губную помаду.

По принципу действия УФ-фильтры можно разделить на две группы: отражающие свет ("физические") и поглощающие ("химические"). К отражающим средствам относятся разного рода минеральные пигменты, прежде всего диоксид титана, оксид цинка, силикат магния. Принцип их действия прост: они рассеивают ультрафиолет, не давая ему проникнуть в кожу. Окись цинка захватывает область длин волн от 290 до 380 нм, остальные - несколько меньше. Основной недостаток отражающих средств тот, что они представляют собой порошок, непрозрачны и придают коже белый цвет.

Естественно, что производителей косметики больше привлекали прозрачные и хорошо растворимые "химические" УФ-фильтры (известные в фотохимии как УФ-абсорберы). К ним относятся уже упоминавшаяся ПАБК и ее эфиры (сейчас их почти не используют, так как появились сведения, что они разлагаются с образованием мутагенов), салицилаты, производные коричной кислоты (циннаматы), антраниловые эфиры, оксибензофеноны. Принцип действия УФ-абсорбера заключается в том, что, поглотив квант ультрафиолета, его молекула изменяет свою внутреннюю структуру и преобразует энергию света в тепло. Наиболее эффективные и светостойкие УФ-абсорберы работают по внутримолекулярному циклу переноса протона.

Большинство УФ-абсорберов поглощают свет только в УФ-В области. Обычно солнцезащитные средства содержат не один УФ-фильтр, а несколько, как физических, так и химических. Общее содержание УФ-фильтров может превышать 15 процентов.

Для характеристики защитной эффективности кремов, лосьонов и прочей косметической продукции стали использовать так называемый солнцезащитный фактор (по-английски "sun protection factor", или SPF). Идея солнцезащитного фактора была впервые предложена в 1962 году австрийским ученым Францем Грайтером и принята представителями косметической и фармацевтической промышленности. Солнцезащитный фактор определяется как отношение минимальной дозы ультрафиолета, необходимой для возникновения эритемы при действии на защищенную кожу, к дозе, вызывающей такой же эффект при незащищенной коже. Получила широкое распространение популярная интерпретация: если без защиты вы обгораете за 20 минут, то, намазав кожу кремом с защитным фактором, скажем, 15, получите солнечный ожог только пробыв на солнце в 15 раз дольше, то есть через 5 часов.

ОБМАНЧИВОЕ ЧУВСТВО ЗАЩИТЫ

Казалось бы, решение проблемы ультрафиолета найдено. Но на деле все не так просто. В научной литературе стали появляться сообщения, что у людей, которые постоянно пользуются солнцезащитными препаратами, частота возникновения таких разновидностей рака кожи, как меланома и базалиома, не только не снизилась, но и возросла. Было предложено несколько объяснений этого обескураживающего факта.

Первым делом ученые предположили, что потребители неправильно пользуются солнцезащитными средствами. При тестировании кремов принято наносить на кожу 2 мг крема на 1 см 2 . Но, как показали исследования, люди часто наносят более тонкий слой, в 2-4 раза меньше, соответственно уменьшается и фактор защиты. Кроме того, кремы и лосьоны частично смываются водой, например во время купания.

Нашлось и другое объяснение. Как уже отмечалось, большинство химических УФ-абсорберов (а именно они наиболее широко используются в косметике) поглощают свет только в УФ-В области, предотвращая развитие солнечного ожога. Но, по некоторым данным, меланома возникает под действием УФ-А излучения. Не пропуская УФ-В излучение, солнцезащитные средства блокируют природный предупреждающий сигнал - покраснение кожи, замедляют образование защитного загара, и в результате человек получает избыточную дозу в области УФ-А, которая как раз и может спровоцировать рак.

Результаты опросов показывают, что те, кто пользуется кремами с более высоким фактором защиты, проводят на солнце больше времени, а значит, неосознанно подвергают себя большему риску.

Нельзя забывать и о том, что смесь химических веществ, которые входят в состав защитных кремов, при длительном воздействии ультрафиолета может стать источником свободных радикалов - инициаторов окисления биомолекул. Некоторые из УФ-фильтров потенциально токсичны либо вызывают аллергию.

"СОЛНЕЧНЫЙ" ВИТАМИН

Настало время вспомнить о том, что поми-мо многочисленных негативных эффектов ультрафиолета есть и позитивные. И самый яркий пример - фотосинтез витамина D 3 .

В эпидермисе содержится довольно много 7-дигидрохолестерола, предшественника витамина D 3 . Облучение светом УФ-В диапазона запускает цепочку реакций, в результате которых и получается холекальциферол (витамин D 3), пока еще не активный. Это вещество связывается с одним из белков крови и переносится в почки. Там оно превращается в активную форму витамина D 3 - 1, 25-дигидроксихолекальциферол. Витамин D 3 необходим для всасывания кальция в тонком кишечнике, нормального фосфорно-кальциевого обмена и образования костей, при его недостатке у детей развивается тяжелое заболевание - рахит.

После облучения всего тела в дозе 1 МЭД концентрация витамина D 3 в крови возрастает в 10 раз и возвращается к прежнему уровню через неделю. Применение солнцезащитных средств подавляет синтез витамина D 3 в коже. Дозы, необходимые для его синтеза, невелики. Считается достаточным ежедневно проводить на солнце примерно по 15 минут, подставляя солнечным лучам лицо и руки. Суммарная годовая доза, необходимая для поддержания уровня витамина D 3 , составляет 55 МЭД.

Хронический дефицит витамина D 3 приводит к ослаблению костной ткани. К группе риска относятся темнокожие дети, живущие в северных странах, и пожилые люди, которые мало бывают на свежем воздухе. Некоторые исследователи считают, что увеличение частоты заболеваемости раком при использовании солнцезащитных средств связано именно с блокировкой синтеза витамина D 3 . Не исключено, что его дефицит приводит к возрастанию риска рака толстой кишки и молочной железы.

Другие полезные эффекты ультрафиолета связаны в основном с медициной. Ультрафиолетом лечат такие заболевания, как псориаз, экзема, розовый лишай. Датский врач Нильс Финсен в 1903 году получил Нобелевскую премию за применение ультрафиолета в лечении волчаночного туберкулеза кожи. Метод облучения крови ультрафиолетом сейчас успешно применяют для лечения воспалительных и других заболеваний.

СОЛОМЕННАЯ ШЛЯПКА ОТ ЗАГАРА

Вопрос о том, полезен или вреден ультрафиолет, не имеет однозначного ответа: и да, и нет. Многое зависит от дозы, спектрального состава и особенностей организма. Избыток ультрафиолета безусловно опасен, но на защитные кремы полностью полагаться нельзя. Требуются дополнительные исследования, чтобы установить, в какой степени употребление солнцезащитных средств может способствовать развитию раковых заболеваний.

Лучшее средство уберечь кожу от солнечного ожога, преждевременного старения, а заодно и снизить риск развития рака - одежда. Для обычной летней одежды характерны защитные факторы выше 10. Хорошими защитными свойствами обладает хлопок, правда в сухом виде (при намокании он пропускает больше ультрафиолета). Не забудьте про шляпу с широкими полями и солнцезащитные очки.

Рекомендации достаточно просты. Избегайте бывать на солнце в самые жаркие часы. Будьте особенно осторожны с солнцем, если принимаете лекарства, обладающие свойствами фотосенсибилизаторов: сульфаниламиды, тетрациклины, фенотиазины, фторхинолоны, нестероидные противовоспалительные препараты и некоторые другие. Фотосенсибилизаторы входят и в состав некоторых растений, например зверобоя (см. "Наука и жизнь" № 3, 2002 г.). Усиливать действие света могут ароматические вещества, входящие в состав косметики и духов.

Учитывая, что у ученых есть сомнения в эффективности и безопасности солнцезащитных кремов и лосьонов, не пользуйтесь ими (а также дневной косметикой с высоким содержанием УФ-фильтров) без особой необходимости. Если такая необходимость возникла, отдавайте предпочтение тем средствам, что обеспечивают защиту в широком спектре - от 280 до 400 нм. Как правило, такие кремы и лосьоны содержат окись цинка или другие минеральные пигменты, поэтому имеет смысл внимательно прочесть состав на этикетке.

Защита от солнца должна быть индивидуальной, в зависимости от места жительства, сезона и типа кожи.

В 80-е годы XIX века в Америке и Европе загорелое тело считалось красивым и желанным, к чему стремились очень многие. Это дало ученым массу поводов и материалов для исследований. Они выяснили, что изменения кожи, называемые возрастными, в большинстве своем зависят вовсе не от количества прожитых человеком лет, а от вредного воздействия ультрафиолета, который ответственен за появление загара.

Так возникла теория фотостарения - преждевременного увядания кожи под воздействием УФ-излучения. Ее подтверждают данные, что кожа жителей южных стран стареет быстрее, чем тех, кто не избалован солнцем. Кроме того, открытые области тела, не защищенные одеждой, быстрее подвергаются различным изменениям.

Механизм фотостарения

Проникая в кожу, УФ-лучи встречаются с естественным ультрафиолетовым фильтром - меланином, задерживающим более 90% ультрафиолетового излучения. Таким образом, загар - не что иное, как реакция кожи на травмирующее действие солнечного излучения. Сейчас многие знают, что длительное воздействие ультрафиолета способствует развитию меланомы, рака кожи, ускоряет старение и появление морщин.

Виды УФ-излучений

Типы солнечных лучей
Ультрафиолетовое излучение делится на три составляющие: лучи А, В и С (УФА-, УФB-, УФС-лучи соответственно). При прохождении солнечного света через земную атмосферу самые опасные УФС-лучи и около 90% УФB-лучей среднего диапазона поглощаются озоном, кислородом и углекислым газом. Поэтому радиация, доходящая до человека, в большей степени содержит ультрафиолет УФА и небольшое количество УФВ.

Чем опасны УФВ-лучи
УФВ-лучи способствуют образованию меланина, приводят к фотостарению кожи, а также стимулируют развитие большинства видов рака кожи, однако они блокируются защитными веществами, содержащимися в кремах от загара.

Чем опасны УФА-лучи
УФА-лучи менее активны в стимуляции развития многих видов рака кожи, нежели УФВ, но они способствуют образованию меланомы - самой опасной разновидности рака кожи. Кроме того, это излучение не блокируется многими солнечными фильтрами, поэтому основная защита от него - это одежда.

Почему ультрафиолет опасен для человека:

• он снижает выработку коллагена - белка соединительной ткани организма, из-за нехватки которого кожа теряет эластичность и на ней появляются морщины;
• он провоцирует огрубение и утолщение рогового слоя кожи, вследствие чего она становится сухой, тусклой и шероховатой;
• он провоцирует сосудистые изменения, нарушение пигментации кожи, а также развитие новообразований.

О пользе солнца

Место под солнцем
Несмотря на опасность ультрафиолетового излучения для организма, в малых дозах оно может быть полезным. Для этого достаточно всего лишь несколько раз в неделю подставлять солнечному свету лицо или руки в течение 10-15 минут.

Целебный ультрафиолет:

• под воздействием ультрафиолета в организме синтезируется витамин D, который регулирует обмен кальция и служит строительным материалом для костной ткани;
• солнечный свет активизирует иммунную систему, повышает сопротивляемость организма к вирусам и инфекциям;
• солнце благоприятно влияет на нервную систему человека, увеличивая выработку эндорфинов (гормон радости) и тем самым повышая настроение;
• в малых дозах ультрафиолет предупреждает появление заболеваний сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата (остеохондроз, артрит) и органов дыхания (бронхит, ринит), дерматологических заболеваний (псориаз, нейродермит, экзема и др.), недостаточность мозгового кровообращения.

Как правильно загорать

Начинать загорать нужно понемногу, в утренние и вечерние часы, проводя на солнце от 10 до 15 минут с перерывами. Как смуглым, так и бледнокожим людям следует обязательно использовать солнцезащитные средства, соответствующие их типу кожи и с подходящим фактором защиты. Наносить их на кожу следует за 20-30 минут до выхода на улицу.
Обладателям особо чувствительной к солнечным лучам кожи необходимо как можно чаще находиться в тени и использовать средства с наивысшим SPF-фактором (Sun Protection Factor). Глазам и губам также нужна защита от солнца, поэтому следует использовать солнцезащитный крем для кожи вокруг глаз, бальзам для губ с SPF и надевать солнечные очки, выходя на улицу.

Пилинги считаются эффективным средством по устранению
симптомов фотостарения кожи. Они обладают отшелушивающим
действием, а также возвращают коже тонус и красоту.

Елена Кобозева, врач-дерматовенеролог, косметолог: «Ультрафиолет является главным фактором старения кожи. При чрезмерном солнечном облучении он провоцирует так называемый мелкоморщинистый тип старения. Кожа становится похожей на сморщенное печеное яблоко, покрытое сетью мелких морщин. Кроме того, ультрафиолетовое излучение провоцирует образование пигментных пятен. Особенно это становится заметным в возрасте старше 35 лет. Поэтому летом необходимо постоянно защищать кожу с помощью солнцезащитных кремов с высоким фактором защиты».

Эксперт: Елена Кобозева, врач-дерматовенеролог, косметолог
Катерина Капустина

Особенности воздействия прямых солнечных лучей на организм сегодня интересуют многих, в первую очередь тех, кто желает провести лето с пользой для себя, запастись солнечной энергией и приобрести красивый здоровый загар. Что же собой представляет солнечное излучение и какое влияние оно оказывает на нас?

Определение

Солнечные лучи (фото ниже) — это поток радиации, которая представлена электромагнитными колебаниями волн, имеющих разную длину. Спектр излучения, испускаемого солнцем, разнообразен и широк как по длине и частоте волны, так и по воздействию на человеческий организм.

Виды солнечных лучей

Различают несколько областей спектра:

1. Гамма-излучение.
2. Рентгеновское излучение (длина волны - менее 170 нанометров).
3. Ультрафиолетовое излучение (длина волны - 170-350 нм).
4. Солнечный свет (длина волны - 350-750 нм).
5. Инфракрасный спектр, оказывающий тепловое воздействие (длин волны - более 750 нм).

В плане биологического влияния на живой организм самыми активными являются ультрафиолетовые солнечные лучи. Они способствуют образованию загара, оказывают гормонопротективное воздействие, стимулируют выработку серотонина и других важных компонентов, повышающих жизненный тонус и жизнеспособность.

Ультрафиолетовое излучение

В ультрафиолетовом спектре выделяют 3 класса лучей, которые по-разному воздействуют на организм:

1. А-лучи (длина волны - 400-320 нанометров). Обладают наименьшим уровнем радиации, в солнечном спектре на протяжении дня и года остаются постоянными. Для них почти не существует преград. Вредное влияние солнечных лучей этого класса на организм наиболее низкое, вместе с тем их постоянное присутствие убыстряет процесс естественного старения кожи, потому как, проникая до росткового слоя, они повреждают структуру и основание эпидермиса, разрушая волокна эластина и коллагена.
2. В-лучи (длина волны - 320-280 нм). Лишь в определенные время года и часы дня доходят до Земли. В зависимости от географической широты и температуры воздуха обычно проникают в атмосферу с 10 до 16 часов. Эти солнечные лучи принимают участие в активации синтеза в организме витамина Д3, что выступает их главным положительным свойством. Однако при длительном воздействии на кожу они способны изменить геном клеток таким образом, что они безудержно начинают размножаться и формировать рак.
3. С-лучи (длина волны - 280-170 нм). Это самая опасная часть спектра УФ-излучения, безоговорочно провоцирующая развитие рака. Но в природе все очень мудро устроено, и вредные солнечные лучи С, как и большая часть (90 процентов) В-лучей, поглощаются озоновым слоем, не доходя до поверхности Земли. Так природа охраняет все живое от вымирания.

Положительное и отрицательное влияние

В зависимости от длительности, интенсивности, периодичности воздействия УФ-излучения в человеческом организме развиваются положительные и отрицательные эффекты. К первым можно отнести образование витамина Д, выработку меланина и формирование красивого, ровного загара, синтез регулирующих биоритмы медиаторов, выработку важного регулятора эндокринной системы - серотонина. Вот поэтому мы после лета чувствуем прилив сил, рост жизненного тонуса, хорошее настроение.

Отрицательные эффекты ультрафиолетового воздействия заключаются в ожогах кожи, повреждении коллагеновых волокон, появлении дефектов косметологического характера в виде гиперпигментации, провоцировании раковых заболеваний.

Синтез витамина Д

При воздействии на эпидермис энергия солнечного излучения преобразуется в тепло или расходуется на фотохимические реакции, в результате которых в организме осуществляются различные биохимические процессы.

Поступление витамина Д происходит двумя путями:

• эндогенным - за счет образования в коже под воздействием УФ-лучей В;
• экзогенным - за счет поступления с пищей.

Эндогенный путь - это довольно сложный процесс реакций, протекающих без участия ферментов, но при обязательном участии УФ-облучения В-лучами. При достаточной и регулярной инсоляции количество витамина Д3, синтезируемого в коже во время фотохимических реакций, в полной мере обеспечивает все потребности организма.

Загар и витамин Д

Активность фотохимических процессов в коже напрямую зависит от спектра и интенсивности воздействия ультрафиолетового облучения и находится в обратной зависимости от загара (степени пигментации). Доказано, что чем более выражен загар, тем больше времени нужно для накопления провитамина Д3 в коже (вместо пятнадцати минут три часа).

С точки зрения физиологии это объяснимо, поскольку загар - это защитный механизм нашей кожи, и образовавшийся в ней слой меланина выполняет функцию определенного барьера на пути как УФ-лучей В, служащих медиатором фотохимических процессов, так и лучей класса А, которые обеспечивают термическую стадию превращения в коже провитамина Д3 в витамин Д3.

А вот поступающий с пищей витамин Д только компенсирует дефицит в случае недостаточной выработки в процессе фотохимического синтеза.

Образование витамина Д при нахождении на солнце

Сегодня уже установлено наукой, что для обеспечения суточной потребности в эндогенном витамине Д3 достаточно пребывать под открытыми солнечными УФ-лучами класса В в течение десяти-двадцати минут. Другое дело, что такие лучи в солнечном спектре присутствуют не всегда. Их наличие зависит как от сезона года, так и от географической широты, поскольку Земля при вращении меняет толщину и угол атмосферного слоя, через который солнечные лучи проходят.

Поэтому излучение солнца не постоянно способно образовывать в коже витамин Д3, а только тогда, когда в спектре присутствуют УФ-лучи В.

Солнечное излучение в России

В нашей стране с учетом географического расположения богатые УФ-лучами класса В периоды солнечного излучения распределяются неравномерно. Например, в Сочи, Махачкале, Владикавказе они длятся около семи месяцев (с марта по октябрь), а в Архангельске, Санкт-Петербурге, Сыктывкаре продолжаются около трех (с мая по июль) или даже меньше. Прибавьте к этому число пасмурных дней в году, задымленность атмосферы в крупных городах, и становится ясно, что большая часть жителей России испытывает нехватку гормонотропного солнечного воздействия.

Вероятно, поэтому интуитивно мы стремимся к солнцу и рвемся на южные пляжи, при этом забывая, что солнечные лучи на юге абсолютно другие, непривычные нашему организму, и, кроме ожогов, могут спровоцировать сильнейшие гормональные и иммунные всплески, способные увеличить риск онкологических и иных недугов.

Вместе с тем южное солнце способно исцелять, просто во всем должен соблюдаться разумный подход.

Живительные лучи.

Солнце испускает три типа ультрафиолетовых лучей. Каждый из этих типов по-разному воздействует на кожу.

Большинство из нас после отдыха на пляже чувствует себя более здоровыми и полными жизни. Благодаря живительным лучам в коже образуется витамин D, который необходим для полноценного усвоения кальция. Но благотворно воздействуют на организм только небольшие дозы солнечного облучения.

Но сильно загорелая кожа это все-таки поврежденная кожа и,как следствие преждевременное старение и высокий риск развития рака кожи.

Солнечный свет - электромагнитное излучение. Кроме видимого спектра излучения в нем присутствует ультрафиолетовое, которое собственно и отвечает за загар. Ультрафиолет стимулирует способность пигментных клеток меланоцитов производить больше меланина, выполняющего защитную функцию.

Типы УФ лучей.

Существуют три типа ультрафиолетовых лучей, которые различаются по длине волны. Ультрафиолетовое излучение способно проникать сквозь эпидермис кожи в более глубокие слои. Это активизирует процесс производства новых клеток и кератина, в результате кожа становится более жесткой и грубой. Солнечные лучи, проникая сквозь дерму разрушают коллаген и приводят к изменениям толщины и текстура кожи.

Ультрафиолетовые лучи А.

Эти лучи обладают наиболее низким уровнем радиации. Раньше было принято считать, что они безвредны, однако, в настоящее время доказано, что это не так. Уровень этих лучей остается практически постоянным на протяжении всего дня и года. Они проникают даже сквозь стекло.

УФ лучи типа А проникают сквозь слои кожи, достигая дермы, повреждают основание и структуру кожи, разрушая волокна коллагена и эластина.

А-лучи способствуют появлению морщин, уменьшают эластичность кожи, ускоряют появление признаков преждевременного старения, ослабляют защитную систему кожи, делая ее более подверженной инфекциям и, возможно, онкологическим заболеваниям.

Ультрафиолетовые лучи В.

Лучи этого типа испускаются солнцем лишь в определенные времена года и часы дня. В зависимости от температуры воздуха и географической широты они обычно проникают в атмосферу в период с 10 до 16 часов.

УФ лучи типа В наносят коже более серьезный урон, так как взаимодействуют с молекулами ДНК, которые содержатся в клетках кожи. В-лучи повреждают эпидермис, что приводит к появлению солнечных ожогов. В-лучи повреждают эпидермис, что приводит к появлению солнечных ожогов. Излучение этого типа усиливает активность свободных радикалов, которые ослабляют естественную защитную систему кожи.

Ультрафиолетовые лучи В способствуют появлению загара и вызывают солнечные ожоги, ведут к преждевременному старению и появлению темных пигментных пятен, делают кожу грубой и шершавой, ускоряют появление морщин, могут спровоцировать развитие предраковых заболеваний и рака кожи.