Солнечное излучение имеет колебательную природу колебательного цикла и характер непрерывности. Характерные особенности каждого из этих излучений имеют свою, особую биологическую роль. В этом обзоре мы рассмотрим характеры и механизмы биологического воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения, имеющие только часть электромагнитного спектра в области 180 - 400 нм.
Весь спектр излучений солнца можно поделить на несколько зон:
- излучение по рентгену – ниже 2 нм;
- ультрафиолетовое излучение – от 2 нм до 400 нм;
- видимый участок спектра – от 400 нм до 750 нм;
- инфракрасное излучение – выше 750 нм.
Квантовая энергия данного излучения (70–140 ккал/моль) превосходна над энергией активации большого числа химических реакций. Именно поэтому УФ-радиация по праву считается самой фотохимически активизированной частью всего спектра.
Ультрафиолетовое излучение из разряда 2 - 180 нм активнейшее поглощается кислородом, содержащимся в воздухе. Благодаря этому, оно возможно лишь в космосе, либо в лабораторных условиях, а не на земле.
Обсуждаемый нами спектр УФ-излучений, которые имеют биологическое значение, диапазонно делятся на три подраздела по своей проникающей возможности и фотохимической активной деятельности:
- область А (320-400 нм);
- область В (275-320 нм);
- область С (180-275 нм).
На сегодняшний день, в фотобиологии возникла тенденция выделять, так называемый, диапазон экологии (295-400 нм) и УФ-излучение искусственно созданных источников (короче 295 нм).
В земной атмосфере излучение Солнца короткими волнами, излучение рентгеновское, и короткий ультрафиолет, при взаимодействии с молекулярным кислородом, образуют озоновый слой на расстоянии от 20 до 30 км от земли.
Озон ведет поглощение всех видов излучений с длинами волн короче 295 нм и экранирует земную поверхность и нижележащие слои атмосферы от губительных воздействий этих излучений.
Но, есть и другая сторона УФ лучей. Они оказывают мощнейшее действие на многие процессы физиологии в организме человека. Более того, данное излучение сыграло неоценимую роль в процессах эволюции, которые когда-либо происходили на Земле.
Ультрафиолет, вкупе с космическими лучами и радоиактивнымиэлементами находящимися в земной коре, с разрядами электричества в атмосфере, с вулканическими извержениями и падениями метеоритных камней на поверхность Земли выступил основополагающим фактором, который способствовал абиогенному синтезу соединений органики на планете.
Простейшие формы жизни испытали на себе мутагенное воздействие УФ-лучей, что способствовало ходу эволюции биологических процессов и увеличило разнообразие форм жизни на Земле.
Земные организмы, в ходе эволюции, приспособились использовать для жизни и развития энергию различных спектров солнечного света.
Самыми известными являются следующие роли части солнечного света, которую можно видеть: фотосинтез, зрение и инфракрасное теплоизлучение.
Как выяснилось, ультрафиолетовые элементы солнечного диапазона тоже довольно неплохо используются. Например, для фотохимического синтеза витамина D, который является одним из главных регуляторов для обмена кальция и фосфора в человеческом организме.
Предшествующие витамину D 7,8-дегидрохолестерин, эргостерин и другие, попадающие в организм с едой, выдворяются на кожную поверхность при помощи сальных желез.
Кванты ультрафиолетовых лучей, в ходе инсоляции, начинают активное взаимодействие на молекулярном уровне с провитамином D. Измененный, в результате фотохимического преобразования, витамин D снова всасывается в кровь.
Подобная реакция применяется и в промышленности для искусственного производства витамина D из провитаминов, путем обогащения им природных источников. Например, китового жира.
Недостаток этого витамина может приводить к сложнейшим заболеваниям. Таким, как рахит у детей, или уменьшению содержания кальция в костной ткани в зрелом организме.
Основная симптоматика недостатка витамина D такова:
— быстрая утомляемость;
— частые головные мигрени;
— слабое противостояние организма простудным и инфекционным заболеваниям.
Профилактику подобных недугов хорошо проводить при помощи инсоляции, а также, при использованииэритемных ламп совместно с назначенными препаратами – самим витамином D , либо обогащенных им продуктов.
Случаи дефицита ультрафиолета в организме северных жителей, геологов, особенно в зимнее-весенние периоды, у населения крупных городов с низкой прозрачностью атмосферы для УФ-лучей. Проявляется эта недостаточность в неправильном минеральном обмене. Это световое голодание лишний раз доказывает физиологически — важную роль ультрафиолета для организма.
Облучение кожи в пределах допустимой нормы составляет 0,1- 1,5 пороговых эвритермных доз. Оно стимулирующее действует на организм человека: возрастает активность клеток, повышается иммунитет, организм начинает лучше сопротивляться простудным и вирусным заболеваниям и интоксикациям, ранозаживление проходит гораздо быстрее, срастание переломов проходит менее безболезненно, и в короткий срок, стимулируется эндокринная система.
Если предварительно провести облучение ультрафиолетом, то это повысит устойчивость организма к рентгеновским и гамма-лучам. На иммунодепрессию, вызванную опухолевыми процессами и лучевой терапией, хорошо воздействует УФ-облучение. Оно сокращает сроки заживления лучевых дерматитов и язв на 40-50%.
Проведенные клинические опыты полностью подтвердили эффективность данного метода и высоко оценили помощь ультрафиолета в медицине.
Во время испытаний, врачи могли наблюдать у больных уменьшение тяжести лучевых изменений, и ликвидация последствий стала проходить уже на третью неделю. Более того, наблюдался хорошо выраженный положительный косметический эффект.
Для общестимулирующего действия ультрафиолетового излучения задействуется несколько механизмов:
- Улучшение минерального обмена и увеличение барьерных свойств тканей, благодаря укреплению сосудисто-тканевых мембран.
- Стимулируется иммунокомпетентная система, а также вся система соединительных тканей.
- Повышается реактивность систем органов.
Становится очевидным, что ультрафиолетовое излучение в физиологических дозах просто необходимо для оптимального баланса в жизнедеятельности организма.
Стимулирующее действие ультрафиолета можно наблюдать в повышении работоспособности, устойчивости организма к вредным агентам, в отсутствии аллергических реакций, в эффектедесенбилизации, который без использования ультрафиолета, возможен только при длительном лечении аллергии.
Применение УФ-радиации показано во всех случаях, когда срочно необходимо восстановление иммунноактивности, мобилизации защитных свойств организма, регуляции обменного процесса.
Расширение научных знаний и целенаправленное применение УФ-лучей, для стимулирования всех функций организма, а также использование их как мощнейшее средство природного закаливания, способно дать еще больший эффект не только профилактики, но и лечения.
Рассмотрев положительное влияние ультрафиолетовых лучей, необходимо отметить и вопросы, связанные и с повреждающим действием механизмов ультрафиолета на молекулярные и клеточные структуры. Действия эти могут быть бактерицидные, мутагенные и канцерогенные.
