Я на сонечку лежу.
Кандидат фізико-математичних наук Е. ЛОЗОВСЬКА.
Сонячне світло поліпшує настрій, стимулює утворення в шкірі життєво необхідного вітаміну D, але в той же час, на жаль, сприяє появі зморшок і збільшує ризик розвитку раку шкіри. Значна частина як корисних, так і шкідливих ефектів пов'язана з тією частиною сонячного випромінювання, яка невидима для людського ока, - ультрафіолетом.
З настанням теплих літніх днів нас так і тягне погрітися на сонечку. Сонячне світло поліпшує настрій, стимулює утворення в шкірі життєво необхідного вітаміну D, але в той же час, на жаль, сприяє появі зморшок і збільшує ризик розвитку раку шкіри. Значна частина як корисних, так і шкідливих ефектів пов'язана з тією частиною сонячного випромінювання, яка невидима для людського ока, - ультрафіолетом.
Спектр електромагнітного випромінювання і спектр сонця. Кордон між ультрафіолетом В і С відповідає пропускання земної атмосфери.
Ультрафіолет викликає різні пошкодження молекул ДНК в живих організмах.
Інтенсивність ультрафіолету B залежить від широти і пори року.
Одяг з бавовни служить хорошим захистом від ультрафіолету.
Сонце є основним джерелом енергії для нашої планети, а надходить ця енергія у вигляді випромінювання - інфрачервоного, видимого та ультрафіолетового. Ультрафіолетова область розташована за короткохвильового кордоном видимого спектру. Коли мова йде про вплив на живі організми, в ультрафіолетовому спектрі сонця зазвичай виділяють три області: ультрафіолет А (УФ-А; 320-400 нанометрів), ультрафіолет В (УФ-В; 290-320 нм) і ультрафіолет С (УФ-С ; 200-290 нм). Ділення це досить довільно: межа між УФ-В і УФ-С обрана з тих міркувань, що світло з довжиною хвилі менше 290 нм не досягає поверхні Землі, оскільки земна атмосфера, завдяки кисню і озону, виконує роль ефективного природного світлофільтру. Кордон між УФ-В і УФ-А заснована на тому, що випромінювання коротше 320 нм викликає набагато сильнішу еритему (почервоніння шкіри), ніж світло в діапазоні 320-400 нм.
Спектральний склад сонячного світла багато в чому залежить від пори року, погоди, географічної широти і висоти над рівнем моря. Наприклад, чим далі від екватора, тим сильніше короткохвильова межа зсувається в бік довгих хвиль, оскільки в цьому випадку світло падає на поверхню під косим кутом і проходить більшу відстань в атмосфері, а значить, сильніше поглинається. На положення короткохвильового кордону впливає і товщина озонового шару, тому під "озоновим дірами" на поверхню Землі потрапляє більше ультрафіолету.
Опівдні інтенсивність випромінювання на довжині хвилі 300 нм в 10 разів вище, ніж за три години до цього або через три години. Хмари розсіюють ультрафіолет, але тільки темні хмари здатні блокувати його повністю. Ультрафіолетові промені добре відбиваються від піску (до 25%) і снігу (до 80%), гірше від води (менше 7%). Потік ультрафіолету зростає з висотою, приблизно на 6% з кожним кілометром. Відповідно в місцях, розташованих нижче рівня моря (наприклад, біля берегів Мертвого моря), інтенсивність випромінювання менше.
ЖИТТЯ ПІД СОНЦЕМ
Без світла життя на Землі не могла б існувати. Рослини використовують сонячну енергію, запасають її за допомогою фотосинтезу і забезпечують енергією через їжу всіх решта живі істоти. Людині і іншим тваринам світло забезпечує можливість бачити навколишній світ, регулює біологічні ритми організму.
Цю життєрадісну картину трохи ускладнює ультрафіолет, оскільки його енергії досить, щоб викликати серйозні пошкодження ДНК. Вчені налічують більше двох десятків різних хвороб, які виникають або посилюються під дією сонячного світла, серед них пігментна ксеродерма, плоскоклітинний рак шкіри, базаліома, меланома, катаракта.
Звичайно, в процесі еволюції наш організм виробив механізми захисту від ультрафіолету. Перший бар'єр, який перегороджує потенційно небезпечному випромінюванню доступ в організм, - шкіра. Практично весь ультрафіолет поглинається в епідермісі, зовнішньому шарі шкіри товщиною 0,07-0,12 мм. Чутливість до світла багато в чому визначається спадковою здатністю організму виробляти меланін, темний пігмент, який поглинає світло в епідермісі і тим самим захищає глибші шари шкіри від фотоповрежденія. Меланін виробляють особливі клітини шкіри - меланоцити. Ультрафіолетове опромінення стимулює вироблення меланіну. Найбільш інтенсивно цей біологічний пігмент утворюється при опроміненні світлом УФ-В діапазону. Правда, ефект проявляється не відразу, а через 2-3 дні після перебування на сонці, зате зберігається протягом 2-3 тижнів. При цьому прискорюється поділ меланоцитів, зростає число меланосом (гранул, що містять меланін), збільшується їх розмір. Світло УФ-А діапазону теж здатний викликати загар, але слабший і менш стійкий, оскільки число меланосом не збільшується, а відбувається лише фотохімічні окислення попередника меланіну в меланін.
За сприйнятливості до сонячних променів виділяють шість типів шкіри. Шкіра типу I дуже світла, вона легко обгорає і зовсім не покривається загаром. Шкіра типу II легко обгорає і покривається слабким загаром. Шкіра типу III швидко покривається загаром і обгорає в меншій мірі. Шкіра типу IV ще більш стійка до сонячних променів. Шкіра типів V і VI темна від природи (наприклад, у корінних жителів Австралії і Африки) і майже не схильна до шкідлива дія сонця. У представників негроїдної раси ризик розвитку немеланомного раку шкіри нижче в 100 разів, а меланоми - в 10 разів у порівнянні з європейцями.
Найбільш уразливі до дії ультрафіолету люди з дуже світлою шкірою. У них навіть короткочасне перебування на яскравому сонці викликає еритему - почервоніння шкіри. За виникнення еритеми відповідає в основному УФ-В випромінювання. В якості запобіжного дії ультрафіолету на організм часто використовують таке поняття, як мінімальна еритемна доза (ПЕД), тобто така, при якій оком помітно слабке почервоніння. Насправді величина ПЕД різна не тільки у різних людей, але і у однієї людини на різних ділянках тіла. Наприклад, для шкіри живота білого незагорілі людини величина ПЕД становить близько 200 Дж / м 2. а на ногах - в три з гаком рази вище. Еритема зазвичай виникає через кілька годин після опромінення. У важких випадках розвивається справжній сонячний опік з пухирями.
Які речовини в епідермісі крім меланіну поглинають ультрафіолет? Нуклеїнові кислоти, амінокислоти триптофан і тирозин, уроканіновая кислота. Найбільш небезпечні для організму пошкодження нуклеїнових кислот. Під дією світла в діапазоні УФ-В утворюються димери за рахунок ковалентних зв'язків між сусідніми піримідиновими (цитозином або тиміном) підставами. Оскільки піримідинові димер не вписуються в подвійну спіраль, ця частина ДНК втрачає здатність до виконання своїх функцій. Якщо пошкодження невеликі, спеціальні ферменти вирізають дефектну ділянку (і це ще один досить ефективний механізм захисту). Однак, якщо збиток більше, ніж здатність клітини до ремонту, клітина гине. Зовні це проявляється в тому, що обпалена шкіра "злазить". Пошкодження ДНК може призводити до мутацій і як наслідок - до ракових захворювань. Відбуваються і інші пошкодження молекул, наприклад утворюються зшивання ДНК з білками. До речі, видиме світло сприяє заліковування ушкоджень нуклеїнових кислот (це явище називається фотореактивації). Запобігати небезпечні наслідки фотохімічних реакцій допомагають антиоксиданти, що містяться в організмі.
Ще один наслідок ультрафіолетового опромінення - пригнічення імунітету. Можливо, така реакція організму покликана послабити запалення, викликане сонячним опіком, проте при цьому знижується стійкість до інфекцій. Сигналом для придушення імунітету служать фотохімічні реакції уроканіновой кислоти і ДНК.
МОДА НА ЗАГАР - СИМВОЛ ІНДУСТРІАЛЬНОГО СУСПІЛЬСТВА
Довгий час біла шкіра вважалася відмінною рисою знатних і багатих: відразу було видно, що її власникам не доводиться з ранку до ночі працювати в поле. Але в ХХ столітті все змінилося, бідні верстви населення тепер проводили цілі дні на заводах і фабриках, а багаті могли дозволити собі відпочивати на свіжому повітрі, біля моря, демонструючи красивий золотистий загар. Після Другої світової війни мода на засмагу набула масового характеру; засмагла шкіра стала вважатися ознакою не тільки достатку, а й відмінного здоров'я. Розрослася туристична індустрія, яка пропонує відпочинок у моря в будь-який час року. Але минув певний час, і лікарі забили на сполох: виявилося, у любителів засмаги частота раку шкіри зросла в кілька разів. І як рятівного засобу було запропоновано всім без винятку користуватися сонцезахисними кремами та лосьйонами, до складу яких входять речовини, що відображають або поглинаючі ультрафіолет.
Відомо, що ще за часів Колумба індіанці мали звичай розфарбовувати себе червоною фарбою, щоб захиститися від сонця. Можливо, стародавні греки і римляни використовували для цих цілей суміш піску з рослинним маслом, оскільки пісок відбивав сонячні промені. Застосування хімічних сонцезахисних засобів почалося в 1920-х роках, коли в якості сонцезахисного засобу була запатентована параамінобензойна кислота (вітамін ПАБК). Однак вона розчинялася у воді, так що захисний ефект зникав після купання, і до того ж дратувала шкіру. У 1970-ті роки на зміну ПАБК прийшли її ефіри, майже нерозчинні у воді і не викликають сильного роздратування. Справжній бум в області сонцезахисної косметики почався в 1980-і роки. Поглинають ультрафіолет речовини (в косметології за ними закріпилася назва "УФ-фільтри") стали додавати не тільки в спеціальні "пляжні" креми, а й майже в усі косметичні продукти, призначені для використання в денний час: крем, рідку пудру, губну помаду.
За принципом дії УФ-фільтри можна розділити на дві групи: що відбивають світло ( "фізичні") і поглинають ( "хімічні"). До відображає засобів відносяться різного роду мінеральні пігменти, перш за все діоксид титану, оксид цинку, силікат магнію. Принцип їх дії простий: вони розсіюють ультрафіолет, не даючи йому проникнути в шкіру. Окис цинку захоплює область довжин хвиль від 290 до 380 нм, інші - дещо менше. Основний недолік відображають засобів той, що вони являють собою порошок, непрозорі і надають шкірі білий колір.
Природно, що виробників косметики більше залучали прозорі і добре розчинні "хімічні" УФ-фільтри (відомі в фотохімії як УФ-абсорбери). До них відносяться вже згадувана ПАБК і її ефіри (зараз їх майже не використовують, так як з'явилися відомості, що вони розкладаються з утворенням мутагенів), саліцилати, похідні коричної кислоти (ціннамати), антранілова ефіри, оксібензофенони. Принцип дії УФ-абсорбера полягає в тому, що, поглинувши квант ультрафіолету, його молекула змінює свою внутрішню структуру і перетворює енергію світла в тепло. Найбільш ефективні і світлостійкі УФ-абсорбери працюють по внутрішньо-молекулярні циклу перенесення протона.
Для характеристики захисної ефективності кремів, лосьйонів і іншої косметичної продукції стали використовувати так званий сонцезахисний фактор (по-англійськи "sun protection factor", або SPF). Ідея сонцезахисного фактора була вперше запропонована в 1962 році австрійським вченим Францем Грайтером і прийнята представниками косметичної і фармацевтичної промисловості. Сонцезахисний фактор визначається як відношення мінімальної дози ультрафіолету, необхідної для виникнення еритеми при дії на захищену шкіру, до дозі, що викликає такий же ефект при незахищеній шкірі. Набула широкого поширення популярна інтерпретація: якщо без захисту ви обгоряєте за 20 хвилин, то, намазав шкіру кремом із захисним фактором, скажімо, 15, отримаєте сонячний опік тільки пробувши на сонці в 15 разів довше, тобто через 5 годин.
Оманливе відчуття ЗАХИСТУ
Здавалося б, рішення проблеми ультрафіолету знайдено. Але на ділі все не так просто. У науковій літературі стали з'являтися повідомлення, що у людей, які постійно користуються сонцезахисними препаратами, частота виникнення таких різновидів раку шкіри, як меланома і базаліома, не тільки не знизилася, але і зросла. Було запропоновано кілька пояснень цього дивного факту.
Насамперед вчені припустили, що споживачі неправильно користуються сонцезахисними засобами. При тестуванні кремів прийнято наносити на шкіру 2 мг крему на 1 см 2. Але, як показали дослідження, люди часто завдають тонший шар, в 2-4 рази менше, відповідно зменшується і фактор захисту. Крім того, креми і лосьйони частково змиваються водою, наприклад під час купання.
Знайшлося й інше пояснення. Як уже зазначалося, більшість хімічних УФ-абсорберів (а саме вони найбільш широко використовуються в косметиці) поглинають світло тільки в УФ-В області, запобігаючи розвитку сонячного опіку. Але, за деякими даними, меланома виникає під дією УФ-А випромінювання. Чи не пропускаючи УФ-В випромінювання, сонцезахисні засоби блокують природний застережливий сигнал - почервоніння шкіри, сповільнюють утворення захисного засмаги, і в результаті людина отримує надмірну дозу в області УФ-А, яка як раз і може спровокувати рак.
Результати опитувань показують, що ті, хто користується кремами з більш високим фактором захисту, проводять на сонці більше часу, а значить, неусвідомлено піддають себе більшому ризику.
Не можна забувати і про те, що суміш хімічних речовин, які входять до складу захисних кремів, при тривалому впливі ультрафіолету може стати джерелом вільних радикалів - ініціаторів окислення біомолекул. Деякі з УФ-фільтрів потенційно токсичні або викликають алергію.
Настав час згадати про те, що поми-мо численних негативних ефектів ультрафіолету є і позитивні. І найяскравіший приклад - фотосинтез вітаміну D3.
В епідермісі міститься значна частина 7-дігідрохолестерола, попередника вітаміну D3. Опромінення світлом УФ-В діапазону запускає ланцюжок реакцій, в результаті яких і виходить холекальциферол (вітамін D3), поки що не активний. Ця речовина зв'язується з одним з білків крові і переноситься в нирки. Там воно перетворюється в активну форму вітаміну D3 - 1, 25-дігідроксіхолекальціферол. Вітамін D3 необхідний для всмоктування кальцію в тонкому кишечнику, нормального фосфорно-кальцієвого обміну і утворення кісток, при його нестачі у дітей розвивається важке захворювання - рахіт.
Після опромінення всього тіла в дозі 1 ПЕД концентрація вітаміну D3 в крові зростає в 10 разів і повертається до попереднього рівня через тиждень. Застосування сонцезахисних засобів пригнічує синтез вітаміну D3 в шкірі. Дози, необхідні для його синтезу, невеликі. Вважається достатнім щодня проводити на сонці приблизно по 15 хвилин, підставляючи сонячним променям обличчя і руки. Сумарна річна доза, необхідна для підтримки рівня вітаміну D3. становить 55 ПЕД.
Хронічний дефіцит вітаміну D3 призводить до ослаблення кісткової тканини. До групи ризику відносяться темношкірі діти, які живуть в північних країнах, і літні люди, які мало бувають на свіжому повітрі. Деякі дослідники вважають, що збільшення частоти захворюваності на рак при використанні сонцезахисних засобів пов'язано саме з блокуванням синтезу вітаміну D3. Не виключено, що його дефіцит призводить до зростання ризику раку товстої кишки і молочної залози.
Інші корисні ефекти ультрафіолету пов'язані в основному з медициною. Ультрафіолетом лікують такі захворювання, як псоріаз, екзема, рожевий лишай. Данська лікар Нільс Фінсен в 1903 році отримав Нобелівську премію за застосування ультрафіолету в лікуванні червоного вовчака туберкульозу шкіри. Метод опромінення крові ультрафіолетом зараз успішно застосовують для лікування запальних та інших захворювань.
Солом'яний капелюшок ВІД ЗАСМАГИ
Питання про те, корисний чи шкідливий ультрафіолет, не має однозначної відповіді: і так, і ні. Багато що залежить від дози, спектрального складу і особливостей організму. Надлишок ультрафіолету безумовно небезпечний, але на захисні креми повністю покладатися не можна. Потрібні додаткові дослідження, щоб встановити, в якій мірі вживання сонцезахисних засобів може сприяти розвитку ракових захворювань.
Кращий засіб уберегти шкіру від сонячного опіку, передчасного старіння, а заодно і знизити ризик розвитку раку - одяг. Для звичайної літнього одягу характерні захисні фактори вище 10. Добрими захисними властивостями володіє бавовна, правда в сухому вигляді (при намоканні він пропускає більше ультрафіолету). Не забудьте про капелюх з широкими полями і сонцезахисні окуляри.
Захист від сонця повинна бути індивідуальною, в залежності від місця проживання, сезону і типу шкіри.