UV up to date, czyli co każdy na temat promieniowania słonecznego wiedzieć powinien

© Vladimir Voronin - Depositphotos

Do XX wieku za zachodzące w skórze zjawiska fotobiologiczne odpowiedzialne było tylko naturalne promieniowanie słoneczne, jednak z biegiem czasu zaobserwowano znaczną dostępność sztucznych źródeł emitujących promienie UV. Tego typu urządzenia mają za zadanie odwzorowywać całość lub część spektrum promieniowania słonecznego. W konsekwencji działania te prowadzą do kumulowania się w skórze niekorzystnych zjawisk fotobiologicznych oraz zwiększania ryzyka związanego z tymi zjawiskami. W ostatnich latach szczególnie wśród młodych osób pojawiło się zjawisko polegające na psychicznej potrzebie bycia opalonym (ang. tanning addictive behaviour).

Wyróżnia się kilka rodzajów promieni świetlnych: promieniowanie podczerwone, światło widzialne i promieniowanie nadfioletowe. Te trzy typy razem wzięte noszą nazwę promieniowania optycznego i stanowią fragment widma fal elektromagnetycznych, które wchodzą w skład promieni słonecznych docierających do Ziemi. Promieniowanie podczerwone dostaje się na powierzchnię Ziemi w 59–65%, promieniowanie widzialne w 33–40%, promieniowanie nadfioletowe w 1–2%. Promieniowanie elektromagnetyczne tworzy się jako efekt zmian zachodzących w atomach i cząsteczkach emitującego je ciała, a także w postaci oddzielnych porcji energii, tzw. kwantów, inaczej zwanych fotonami, mających postać fal poprzecznych. Skutki, jakie powoduje w tkankach wyżej wymienione promieniowanie, zależy od ilości energii pochłoniętej przez te tkanki. Promieniowanie ultrafioletowe (UV) zaliczane jest do promieniowania elektromagnetycznego o długości fali 100–400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 10–400 nm). Zostało ono odkryte w 1801 roku przez Wilhelma Rittera i Williama Wollastona podczas badania światła słonecznego. Główną jego cechą charakterystyczną jest niewywoływanie wrażeń wzrokowych u człowieka i duża aktywność biologiczna, co oznacza, że wykazuje działanie m.in. mutagenne i bakteriobójcze oraz wyzwala wydzielanie pigmentu. Poza tym ultrafiolet jest w stanie wywołać reakcje fotochemiczne, tj. utlenianie, redukcję, rozkład i polimeryzację, a także powoduje fotoluminescencję niektórych substancji. Głównym, a zarazem najsilniejszym źródłem promieniowania ultrafioletowego jest Słońce, natomiast najbardziej rozpowszechnionymi sztucznymi źródłami tego promieniowania są lampy wyładowcze (głównie rtęciowe)

Ze wszystkich rodzajów promieniowania słonecznego to właśnie nadfiolet wywiera największy wpływ na organizm człowieka. Jest to promieniowanie niewidzialne i nie wywierające efektu cieplnego. Umiejscowione jest ono pomiędzy obszarem fioletu widma widzialnego a tzw. miękkimi promieniami Roentgena. W zależności od długości fali dzieli się je na: promieniowanie UVA (400– 315 nm), promieniowanie UVB (315– 280 nm) i promieniowanie UVC (280– 100 nm). Promieniowanie o zakresie fali 200–100 nm, nazywane promieniowaniem Schumanna, nie ma istotnego znaczenia w medycynie, ponieważ pochłaniane przez parę wodną i powietrze jest w stanie rozchodzić się tylko w próżni.

Charakterystyka promieni UVA

Promienie UVA, nazywane inaczej długimi promieniami UV, stanowią około 90% całego promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi. Promieniowanie to zostało podzielone na UVA 1, o długości fali 340–400 nm, i UVA 2, o długości fali 320–340 nm. Bardzo istotny jest również fakt, iż zawartość UVA w promieniach słonecznych jest 500–1000 razy większa niż UVB. Promieniowanie to jest w stanie przenikać przez szybę okienną, samochodową i chmury, co ma ogromne znaczenie w praktyce klinicznej. Istotną cechą tego promieniowania jest to, że nie powoduje u zdrowych osób wystąpienia rumienia i oparzeń, natomiast wywołuje opaleniznę. Promienie UVA w ilości większej niż 50 procent docierają do warstwy siateczkowatej i brodawkowatej skóry właściwej. Oddziałują na fibroblasty, komórki dendrytyczne skóry, komórki nacieku zapalnego, w tym limfocyty T, komórki tuczne, granulocyty i komórki śródbłonka naczyń. Mają wpływ również na macierz międzykomórkową, a przede wszystkim na włókna kolagenowe. Mimo że promienie UVA nie są wprost absorbowane przez DNA, to są w stanie wywierać na niego pośredni wpływ, poprzez aktywne cząsteczki tlenu. Dowiedziono, że pod wpływem UVA również może dochodzić do zmian w DNA i powstania mutacji. Dodatkowo naukowcy dostarczają coraz więcej dowodów na to, że promienie te nasilają także indukowaną przez UV immunosupresję.

Przez bardzo długi okres czasu twierdzono, że ten rodzaj promieniowania jest mniej toksyczny i szkodliwy niż promieniowanie UVB. Badania dowiodły jednak, iż promieniowanie UVA jest równie niebezpieczne, odpowiada za wiele niekorzystnych zjawisk, do których zalicza się m.in. fotostarzenie się skóry i rozwój nowotworów skóry. Natężenie promieniowania UVA jest praktycznie identyczne przez cały dzień od wschodu do zachodu słońca i tak samo działa niezależnie od pogody czy pory roku. Rola UVA w patofizjologii zmian u człowieka jest dodatkowo zwiększona tym, że stanowi ono główne spektrum aktywujące wiele substancji o działaniu światłouczulającym. Promienie UVA wykorzystywane są w przemyśle solaryjnym z uwagi na stymulację pigmentacji, czyli wywołanie opalenizny bez efektu zaczerwienienia lub poparzenia skóry.

Charakterystyka promieni UVB

Jest to promieniowanie średnie, inaczej zwane promieniowaniem rumieniotwórczym, stanowiącym około 5% promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi. Promienie te są w około 90% pochłaniane w naskórku, a w szczególności w warstwie rogowej. Wywołują one tworzenie się cyklobutanowych dimerów pirymidynowych (ponad 50% wszystkich uszkodzeń wywoływanych przez UV), fotoproduktów (pirymidyno-purynowych – 20–30% uszkodzeń), monoadduktów pirymidynowych (1% uszkodzeń), fotoproduktów purynowych (1% uszkodzeń). Ponadto powoduje powstanie uszkodzeń oksydacyjnych, które charakteryzują się reakcją aktywnych form tlenu z resztami cukrowymi lub zasadami nukleinowymi. Promieniowanie to charakteryzuje się silnym działaniem rumieniotwórczym, a także posiada wysoką energię. Jest główną przyczyną oparzeń słonecznych, a także odpowiada za pigmentację skóry, czyli efekt opalenizny. Dowiedziono, iż promienie UVB nie penetrują przez szyby okienne ani chmury, przenikają natomiast przez wodę i szkło kwarcowe. Najsilniejsze działanie wykazuje w godzinach od 10 rano do 15 po południu. Wraz ze zmianą pory roku zmienia się natężenie promieniowania UVB, latem jest ono największe. Rumień lub oparzenie staje się widoczne po 12– 24 godzinach od ekspozycji na słońce, a maksymalny efekt działania ma miejsce po 24–48 godzinach. W przeciwieństwie do promieni UVA, promieniowanie rumieniotwórcze wykazuje działanie drażniące spojówki, a także rogówkę i może być przyczyną rozwoju zaćmy. Ważną cechą jest fakt, iż promienie UVB powodują obniżenie odporności immunologicznej organizmu, co z kolei prowadzi do znacznie częściej występujących infekcji wirusowych i bakteryjnych, m.in. opryszczki, a nawet przyczynia się do rozwoju nowotworów.

PIŚMIENNICTWO

1. Falk M. Self-estimation or phototest measurement of skin UV sensitivity and its association with people's attitudes towards sun exposure. Anticancer Res. 2014 Feb;34(2):797-803.
2. Lahtz C, Kim SI, Bates SE, Li AX, Wu X, Pfeifer GP. UVB irradiation does not directly induce detectable changes of DNA methylation in human keratinocytes. F1000Res. 2013 Feb 13;2:45.
3. Kim H, Choi P, Kim K, Kuh H, Beak D, Lee J, Yi J, Choi B. Performance degradation of c-Si solar cells under UV exposure. J Nanosci Nanotechnol. 2014 May;14(5):3561-3.
4. Markova-Car EP, Jurišić D, Ilić N, Kraljević Pavelić S. Running for time: circadian rhythms and melanoma. Tumour Biol. 2014 Apr 14.
5. Poepping C, Beck SE, Wright H, Linden KG. Evaluation of DNA damage reversal during medium-pressure UV disinfection. Water Res. 2014 Mar 5;56C:181-189.
6. Reinau D, Achermann C, Arnet N, Meier CR, Hatz C, Surber C. Sun protective behaviour of vacationers spending holidays in the tropics and subtropics. Br J Dermatol. 2014 Mar 26. doi: 10.1111/bjd.12995.
7. Bald T, Quast T, Landsberg J, Rogava M, Glodde N . Ultraviolet-radiation-induced inflammation promotes angiotropism and metastasis in melanoma. Nature. 2014 Mar 6;507(7490):109-13.
8. Bellono NW, Najera JA, Oancea E. UV light activates a Gαq/11-coupled phototransduction pathway in human melanocytes. J Gen Physiol. 2014 Feb;143(2):203-14.
9. Grether-Beck S, Marini A, Jaenicke T, Krutmann J. Photoprotection of human skin beyond ultraviolet radiation. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2014 Apr- -Jun;30(2-3):167-74.
10. Kraemer A, Chen IP, Henning S, Faust A, Volkmer B, Atkinson MJ, Moertl S, Greinert R. UVA and UVB irradiation differentially regulate microRNA expression in human primary keratinocytes. PLoS One. 2013 Dec 31;8(12):e83392.