История открытия. Природа ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение  поставляет энергию для фотохимических реакций в организме. В нормальных условиях солнечный свет вызывает образование  небольшого количества активных продуктов  фотолиза, которые оказывают на организм благотворное действие. Ультрафиолетовые лучи в дозах, вызывающих образование  эритемы, усиливают работу кроветворных органов, ретикуло-эндоте-лиальную систему (Физиологическая система соединительной ткани, вырабатывающая антитела разрушающие чужеродные организму тела и микробы), барьерные свойства кожного покрова, устраняют аллергию.

Под действием ультрафиолетового  излучения в коже человека из стероидных веществ образуется жирорастворимый  витамин D. В отличие от других витаминов  он может поступать в организм не только с пищей, но и образовываться в нем из провитаминов. Под влиянием ультрафиолетовых лучей с длиной волны 280...313 нм провитамины, содержащиеся в кожной смазке выделяемой сальными железами, превращаются в витамин D и всасываются в организм.

Физиологическая роль витамина D заключается в том, что он способствует усвоению кальция. Кальций входит в  состав костей, участвует в свертывании  крови, уплотняет клеточные и  тканевые мембраны, регулирует активность ферментов. Болезнь, возникающая при  недостатке витамина D у детей первых лет жизни, которых заботливые родители прячут от Солнца, называется рахитом.

Кроме естественных источников витамина D используют и искусственные, облучая провитамины ультрафиолетовыми  лучами. При использовании искусственных  источников ультрафиолетового излучения  следует помнить, что лучи короче 270 нм разрушают витамин D. Поэтому  с помощью фильтров в световом потоке ультрафиолетовых ламп подавляется  коротковолновая часть спектра. Солнечное голодание проявляется  в раздражительности, бессоннице, быстрой  утомляемости человека. В больших  городах, где воздух загрязнен пылью, ультрафиолетовые лучи вызывающие эритему  почти не достигают поверхности  Земли. Длительная работа в шахтах, машинных отделениях и закрытых заводских  цехах, труд ночью, а сон в дневные  часы приводят к световому голоданию. Световому голоданию способствует оконное стекло, которое поглощает 90...95% ультрафиолетовых лучей и не пропускает лучи в диапазоне 310...340 нм. Окраска стен также имеет существенное значение. Например, желтая окраска  полностью поглощает ультрафиолетовые лучи. Недостаток света, особенно ультрафиолетового излучения, ощущают люди, домашние животные, птицы и комнатные растения в осенний, зимний и весенний периоды.

Восполнить недостаток ультрафиолетовых лучей позволяют лампы, которые  наряду с видимым светом излучают ультрафиолетовые лучи в диапазоне  длин волн 300...340 нм. Следует иметь  в виду, что ошибки при назначении дозы облучения, невнимание к таким  вопросам, как спектральный состав ультрафиолетовых ламп, направление  излучения и высота размещения ламп, длительность горения ламп, могут  вместо пользы принести вред.

Бактерицидное действие ультрафиолетового излучения

Нельзя не отметить и бактерицидную  функцию УФ-лучей. В медицинских учреждениях активно пользуются этим свойством для профилактики внутрибольничной инфекции и обеспечения стерильности оперблоков и перевязочных. Воздействие ультрафиолета на клетки бактерий, а именно на молекулы ДНК, и развитие в них дальнейших химических реакций приводит к гибели микроорганизмов.

Загрязнение воздуха пылью, газами, водяными парами оказывает  вредное влияние на организм. Ультрафиолетовые лучи Солнца усиливают процесс естественного  самоочищения атмосферы от загрязнений, способствуя быстрому окислению  пыли, частичек дыма и копоти, уничтожая  на пылинках микроорганизмы. Природная  способность к самоочищению имеет  пределы и при очень сильном  загрязнении воздуха оказывается  недостаточной.

Ультрафиолетовое излучение  с длиной волны 253...267 нм наиболее эффективно уничтожает микроорганизмы. Если принять  максимум эффекта за 100%, то активность лучей с длиной волны 290 нм составит 30%, 300 нм - 6%, а лучей лежащих на границе видимого света 400 нм,- 0,01% максимальной.

Микроорганизмы обладают различной чувствительностью к  ультрафиолетовым лучам. Дрожжи, плесневые  грибки и споры бактерий гораздо  устойчивее к их действию, чем вегетативные формы бактерий. Споры отдельных  грибков, окруженные толстой и плотной  оболочкой, отлично себя чувствуют  в высоких слоях атмосферы  и, не исключена возможность, что  они могут путешествовать даже в  космосе.

Чувствительность микроорганизмов  к ультрафиолетовым лучам особенно велика в период деления и непосредственно  перед ним. Кривые бактерицидного эффекта, торможения и роста клеток практически  совпадают с кривой поглощения нуклеиновыми кислотами. Следовательно, денатурация  и фотолиз нуклеиновых кислот приводит к прекращению деления и роста клеток микроорганизмов, а в больших дозах к их гибели.

Бактерицидные свойства ультрафиолетовых лучей используются для дезинфекции  воздуха, инструмента, посуды, с их помощью  увеличивают сроки хранения пищевых  продуктов, обеззараживают питьевую воду, инактивируют вирусы при приготовлении  вакцин.

Негативное воздействие  ультрафиолетового облучения

Хорошо известен и ряд  негативных эффектов, возникающих при  воздействии УФ-излучения на организм человека, которые могут приводить к ряду серьезных структурных и функциональных повреждений кожи. Как известно, эти повреждения можно разделить на:

острые, вызванные большой  дозой облучения, полученной за короткое время (например, солнечный ожог или  острые фотодерматозы). Они происходят преимущественно за счет лучей УФ-В, энергия которых многократно превосходит энергию лучей УФ-А. Солнечная радиация распределяется неравномерно: 70% дозы лучей УФ-В, получаемых человеком, приходится на лето и полуденное время дня, когда лучи падают почти отвесно, а не скользят по касательной - в этих условиях поглощается максимальное количество излучения. Такие повреждения вызваны непосредственным действием УФ-излучения на хромофоры - именно эти молекулы избирательно поглощают УФ-лучи. Они возникают преимущественно за счет лучей спектра А, которые несут меньшую энергию, но способны глубже проникать в кожу, и их интенсивность мало меняется в течение дня и практически не зависит от времени года. Как правило, этот тип повреждений - результат воздействия продуктов свободнорадикальных реакций (напомним, что свободные радикалы - это высокореактивные молекулы, активно взаимодействующие с белками, липидами и генетическим материалом клеток).

Роль УФ-лучей спектра А в этиологии фотостарения доказана работами многих зарубежных и российских ученых, но тем не менее, механизмы фотостарения продолжают изучаться с использованием современной научно-технической базы, клеточной инженерии, биохимии и методов клеточной функциональной диагностики.

Слизистая оболочка глаза - коньюктива - не имеет защитного  рогового слоя, поэтому она более чувствительна к УФ-облучению, чем кожа. Резь в глазу, краснота, слезотечение, частичная слепота появляются в результате дегенерации и гибели клеток коньюктивы и роговицы. Клетки при этом становятся непрозрачными. Длинноволновые ультрафиолетовые лучи, достигая хрусталика, в больших дозах могут вызвать его помутнение - катаракту.