УФ-излучение и кожа

Спектр солнечного излучения состоит из ультрафиолетовых лучей А, В, С. (200-400 нм), видимого света (400-760 нм) и инфракрасного света (более 800 нм). Лучи УФ-А, являясь самыми жесткими, проникают глубже всего в дерму, длина волны - 320-400 нм. Лучи УФ-В, средневолновая часть ультрафиолетового спектра, с длиной волны 290-320 нм. Лучи УФ-С имеют длину волны -200-290 нм. обладают самой высокой энергией и являются самой опасной частью ультрафиолетового спектра. Известно, что чем короче длина волны, тем сильнее воспалительное действие УФ лучей. Однако в связи с малой проникающей способностью, почти все лучи УФ - С задерживаются озоновым слоем земли. Незначительная часть, достигающая земли и попадающая на кожу людей не проникает глубже верхних слоев эпидермиса, благодаря чему доля вины УФ-С в воспалительной реакции кожи в ответ на УФО оказывается минимальной.
УФ - В действуют на уровне эпидермиса, повреждая клетки Лангерганса, таким образом, ослабляя иммунитет кожи и индуцируя воспалительную реакцию и реакцию образования свободных радикалов. Кроме того, они стимулируют высвобождение из клеточных депо ионов железа и меди, которые также являются катализаторами реакции образования гидроксил-радикалов из перекиси водорода.

УФ - А лучи имеют наименьшую энергию, но обладают самой высокой проникающей способностью. Они свободно проникают сквозь тучи, стекло, одежду проходят сквозь эпидермис, достигают дермы, где и оказывают свое разрушающее действие. При этом без эритемы активизируются меланоциты, которые ускоряют синтез меланина, благодаря чему появляется быстрый загар. Это свойство УФ-А используется в соляриях.
Известно, что меланогенез находится под контролем меланостимулирующего гормона гипофиза. Под воздействием УФО раздражаются фоторецепторы и свободные нервные окончания, располагающиеся в эпидермисе, которые посылают импульсы в головной мозг и гипофиз. Гипофиз вырабатывает меланоетимулирующий гормон, который активизирует выработку меланина меланоцитами. Пептиды аналогичного действия, стимулирующие выработку меланина, вырабатываются и кератиноцитами. Синтез меланина усиливается также окисью азота (NO), вырабатываемой активированными макрофагами. Фрагменты ДНК также могут стимулировать синтез меланина. Кроме того, найдено, так называемое вещество P - нейропептид, выделяемый свободными нервными окончаниями эпидермиса в ответ на УФО и другие стрессовые воздействия, которое также стимулирует выработку меланина. Меланоцит через свои многочисленные отростки передает зерна меланина в гранулах (меланосомах) путем пиноцитоза кератиноцитам. Таким образом, происходит изменение цвета кожи, то есть загар.
Небольшие дозы УФО. способствующие красивому загару, необходимы для эмоционального и физического благополучия человека. Синтез витамина Д, нормальный метаболизм кальция также невозможны без участия УФО. Однако частая инсоляция даже небольшими дозами УФО. приводящая к усиленной выработке меланоцитами меланина, неравномерному утолщению эпидермиса и, особенно, рогового слоя, являющимися нормальной физиологической защитной реакцией организма, наряду с сопутствующей дегидратацией кожи, способствуют ухудшению вида кожи и появлению, так называемых «солнечных морщин».
В процессе развития геронтологии, науке о старении организма было обнаружено, что ведущая роль в этом процессе принадлежит свободным радикалам и активным формам кислорода. Под действием УФО в коже происходят фотохимические реакции, продуктами которых являются свободные радикалы и активные формы кислорода, вызывающие в организме общую патологическую цепную реакцию. Интенсивность фотохимических реакций определяется дозой облучения, толщиной кожи и распределением в ней хромофоров, - молекул, которые могут поглощать УФ - излучение, защищая от него кожу. Основные хромофоры кожи - нуклеиновые и аминокислоты, урокаиновая кислота, меланин. Каждый хромофор поглощает длину волны определенного спектра. Считают, что урокаиновая кислота выполняет роль природного фильтра и поглощает лучи основного ультрафиолетового диапазона (240-300 нм). Меланин поглощает световое излучение в диапазоне 350-1200 нм. Вследствие фотохимических реакций происходит усиленный синтез меланина, как защитной реакции организма против проникающего излучения. Однако если в коже имеется мало пигментных клеток, она оказывается практически не защищена от проникающего ультрафиолетового излучения. Установлено также, что в коже рыжеволосых людей большое количество предшественника меланина - феомеланина, у которого отмечена максимальная склонность к генерированию свободных радикалов. Такая кожа в ответ на солнечное облучение дает островоспалительную реакцию и практически не загорает. У людей с такой кожей риск канцерогенеза, фотостарения самый высокий. У людей негроидной расы, с темнокоричневой кожей большое количество пигментных клеток и меланосомы с зернами меланина густо расположены в апикальных отделах всех клеток кожи, обращенных к поверхности, плотно прикрывая ядра с генетическим аппаратом от проникающего излучения. Поэтому у них редко бывают злокачественные образования кожи, а проявления фотостарения минимальны. Учитывая важность последствий солнечного облучения на различные типы кожи было разработано несколько классификаций фототипов кожи.

Под воздействием УФО в коже происходит образование высокоактивных молекул, способных реагировать с другими биомолекулами. Это в первую очередь активные формы кислорода супероксиданион-радикал и гидроксил-радикал.
Супероксиданион-радикал превращается в перекись водорода, а она в гидроксил-радикал. который является самым долгоживущим и активным из всех кислородных радикалов. Свободные радикалы вступают в реакцию с другими молекулами, окисляя их и вызывая повреждения на всех клеточных уровнях, вплоть до мутаций в генетическом аппарате клеток всего организма. У большинства клеток в результате мутаций вступает в действие программа на самоустранение, в результате реализации которой наступает клеточная смерть, Меланоциты не имеют такой программы. Это приводит к накоплению мутаций и может закончиться появлением меланомы. В связи со снижением иммунитета под влиянием УФО на уровне кожи (гибель клеток Лангерганца) и на уровне организма в целом не все клетки с мутациями оказываются устранены из организма, поэтому возникает серьезный риск появления злокачественных новообразований. Особенно такая опасность велика в отношении белокожих, рыжеволосых и светловолосых людей. Наибольший процент онкологии кожи зарегистрирован у белокожих жителей Австралии, наименьший - у жителей северных стран. Имеются данные о значительном увеличении риска онкологических заболеваний у детей, подвергшихся в раннем детстве неумеренной инсоляции.
Свободные радикалы индуцируют в организме серию всевозможных реакций, однако наибольшее значение имеет взаимодействие их с липидами в результате которого возникает их перекисное окисление. Учитывая, что полиненасыщенные жирные кислоты входят в состав всех клеточных мембран становится понятно каковы последствия такого взаимодействия. В результате этих реакций образуется большое количество новых свободных радикалов и метаболитов арахидоновой кислоты, которые инициируют воспалительную реакцию в тканях. По мере развития воспалительного процесса в тканях образуются все новые свободные радикалы, которые усиливают окислительный стресс, вызванный УФО.
Эластические волокна, отвечающие за эластичность кожи, имеющие тонкую структуру первыми реагируют на атаку свободных радикалов. В них появляются сшивки, препятствующие сократимости и ухудшающие их прочность. Вследствие чего эластические волокна легко рвутся, фрагментируются, благодаря действию эластаз, их количество резко сокращается. В коллагеновых волокнах, отвечающих за плотность кожи, также происходят сшивки. Воспалительный инфильтрат хронически облучаемой и поврежденной свободными радикалами кожи содержит повышенное количество макрофагов и тучных клеток, выделяющих протеиназы. Сшитый коллаген оказывается более доступен коллагеназам, которые его фрагментируют. Межклеточное вещество дермы также претерпевает изменения. Сшивки в молекулах гликозаминогликанов с последующей деградацией их молекул приводят к ухудшению влагоудерживающей способности кожи.
Таким образом, в облученной УФО коже происходит резкое снижение количества нормальных молекул мукополисахаридов, уменьшается количество вновь синтезтрованных коллагеновых и эластиновых волокон и увеличивается количество патологически измененных структурных компонентов дермы, которые превращаются в аморфные скопления, так называемого эластоидного материала. В результате кожа резко теряет тургор, эластичность, влагоудерживающую способность, на ней появляются преждевременные морщины, пигментные пятна, гиперкератозы.
Изменения морфологии кожи под влиянием солнечного облучения.
1. Стимуляция базальных кератиноцитов в результате чего происходит неравномерное утолщение эпидермиса.
2. Неравномерное утолщение рогового слоя.
3. Уменьшение количества нормальных коллагеновых и эластиновых волокон.
4. Уменьшение количества нормальных молекул гликозаминогликанов.
5. Уменьшение количества иммунокомпетентных клеток.
6. Эластоидное видоизменение коллагеновых и эластических волокон.
7. Повышение количества меланоцитов и меланинсодержащих кератиноцитов.
8. Стимуляция ангиогенеза.
9. Вазодилятация.
10. Стимуляция тучных клеток.
Клинические проявления УФО на кожу.
1. Очаговый и диффузный гиперкератоз.
2. Гипермеланозы: лентиго, мелазма. актиническая меланодермия.
3. Дегидратация кожи.
4. Снижение тургора, эластичности.
5. Появление актинических морщин.
6.Диффузная или очаговая стойкая эритема.
7. Телеангиоэктазии.
8. Очаговый гемосидероз.
9. Появление новообразований.
Известно, что после массированной инсоляции часто возникает обострение хронических заболеваний, возникает рецидив герпеса, появляются новообразования как доброкачественные, так и злокачественные. Все это связано с иммуносупрессий, возникающей в ответ на длительное пребывание на солнце. Гибель клеток Лангерганца - первой линии иммунной защиты в эпидермисе под влиянием лучей-В является одной из причин снижения иммунитета кожи и всего организма в целом. Доказано также, что УФ-В излучение ингибирует клеточный иммунитет (реакцию гиперчувствительности замедленного типа) и ослабляет иммунологический надзор за трансформированными эпидермальными клетками. Кроме того, УФ-В-излучение действует на образование пиримидиновых димеров в ДНК, которые вызывают генетические поломки и как следствие появление клонов атипичных клеток. Стимуляция ангиогенеза, солнечная эритема способствуют быстрому распростанению атипичных клеток в коже и попаданию их в лимфатическую систему. Так схематично можно представить механизм возникновения самого серьезного осложнения, вызванного инсоляцией — появления злокачественных новообразований. Наиболее распространенные из них - это плоскоклеточный рак, базально-клеточная эпителиома, меланома и целого ряда преканкрозов (актинический кератоз, болезнь Бо-вена, болезнь Педжета. себорейная кератома. кожный рог и др.).
Из вышесказанного вытекает жизненная необходимость защиты организма и кожи от повреждающего влияния УФО.
Возможности защиты от УФО.
1. Эндогенная фотопротекция.
2. Экзогенная фотопротекция.
К эндогенной фотопротекции относится пероральный прием антиоксидантов, иммуномодуляторов, ферментов, антигистаминных препаратов. Наиболее известными препаратами и веществами антиоксидантного действия являются витамины С, Е, каратиноиды, убихинон (коэнзим Q), биофлавоноиды. Они же обладают иммуномодулирующими свойствами. Из ферментов заслуженной популярностью пользуются супероксиддисмутаза и каталаза.
К экзогенной фотопротекции относятся солнцезащитные косметические средства - кремы, лосьоны. Первоначально солнцезащитная косметика создавалась с фотопротекцией от УФ-В лучей. Для таких средств использовалась маркировка UVB. Позже, когда было обнаружено, что лучи А вызывают фотостарение, стали создавать косметические средства с маркировкой UVA, которая говорит о защите от лучей А. С маркировкой Broad spectrum выпускаются косметические средства с защитой от лучей А и В. Sunblock содержит физические УФ фильтры, отражающие весь спектр солнечного света. SPF (Sun Protection Factor) показывает, насколько минимальная эритемная доза защищенной кожи превышает минимальную эритемную дозу незащищенной кожи. Дает представление о защите от УФ-В лучей.
Для того, чтобы солнцезащитное средство отвечало современным требованиям, предъявляемым к фотопротекторам оно должно поглощать или отражать лучи в максимально широком диапазоне; быть устойчивым к свету, нагреванию, воде; иметь низкую проникающую способность; легко размазываться по коже и не забивать поры; не обладать токсико-аллергическими свойствами. В состав таких средств, помимо УФ - фильтров, входит основа (эмульсия) и эмульгаторы, эмоленты, энхансеры (при органических фильтрах). Фильтры бывают физические и химические. Физические солнцезацитные композиции содержат неорганические частицы меньше 1 мкм в диаметрежоторые рассеивают, поглощают или отражают УФ - излучение. Чаще всего в качестве неорганических УФ - фильтров используют окись титана (TiO2), оксиды цинка (ZnO), оксиды железа (Fe2O3; Fe3O4) и др. К химическим (органическим) УФ - фильтрам относят водо- и жирорастворимые органические соединения. Ранее в солнцезащитной косметике широко использовалась пара-аминобензойная кислота (РАВА). Однако было обнаружено ее фотосенсибилизирующее и аллергизирующее действие, что привело к отказу от ее применения. В качестве УФ - В фильтров используют циннаматы, бензофенон, салицилаты, производные камфоры и др. В качестве УФ - А фильтров используют дибензоилметан, бензофенон, производные камфоры и др. Довольно часто в солнцезащитной косметике используются природные средства - экстракты алоэ, ромашки, кофейная кислота, масло «ши» или «каритэ», 1,3-бетта-глюканы и др. В связи с тем, что органические фильтры обладают раздражающим и аллергизирующим действием, которые усиливаются прямо пропорционально концентрации используемого вещества, производители фотопротекторных средств пытаются создавать такие композиции, в которых была бы низкая концентрация УФ - фильтров и высокая степень защиты или отдают предпочтение неорганическим фильтрам.