УФ-С(длина волны излучения100-280нм);УФ-В(280-315нм);УФ-А(315-400нм)

Лабораторная работа №3. Изучение влияния УФ излучения на человека

Влияние ультрафиолетового излучения на человека»

выполнить задание по оценке биологического действия УФИ.

Лабораторная работа:

1.«Оценка биологического действия УФИ (определение типа чувствительности кожи и оценка риска развития рака кожи от воздействия УФИ)».

2.«Оценка биологического действия УФИ (расчет минимального времени солнечного воздействия, необходимого для обеспечения суточной потребности человека в витамине Д3 и времени безопасного воздействия УФИ)».

 

Теоретическая часть

Ультрафиолетовое излучение как фактор среды обитания

Глобальный процесс деградации озонового слоя Земли, одним из проявлений которого является образование «озоновых дыр», привел к нарушению привычного режима естественного УФ излучения (далее – УФИ).

С избыточным влиянием УФИ Всемирная организация здравоохранения связывает более 25 заболеваний и нарушений состояния здоровья. Среди наиболее социально и экономически значимых неблагоприятных последствий влияния УФИ следует отметить онкологические заболевания кожи и катаракту, являющуюся одной из основных причин слепоты во всем мире.

Для предупреждения возникновения нарушений здоровья, связанных с воздействием УФИ, чрезвычайно важно своевременное информирование населения о потенциальной опасности избыточного воздействия УФ излучения и возможных мерах защиты.

В количественном выражении УФИ составляет около 5 % от всего потока солнечного излучения, достигающего Земной атмосферы.

Ультрафиолетовую составляющую солнечного излучения называют биологически активной, как обладающую наиболее выраженным влиянием на живой организм.

С учетом особенностей биологического воздействия УФ излучение подразделяют на три спектральных диапазона:

УФ-С(длина волны излучения100-280нм);УФ-В(280-315нм);УФ-А(315-400нм).

Наиболее опасным, обладающим сильным бактерицидным действием (приводит к гибели микробные клетки и вирусы), является УФ-С излучение. Оно полностью поглощается в верхних слоях атмосферы стратосферным кислородом и озоновым слоем и не достигает поверхности Земли.

УФ-В излучение также поглощается озоновым слоем атмосферы и лишь около 6% его достигает поверхности Земли. Но именно оно вызывает основные нежелательные эффекты – ожоги и опухоли кожи, заболевания органов зрения, угнетение иммунной системы.

Наконец, УФ-А излучение мало ослабляется атмосферой, но и производимый им биологический эффект приблизительно в 1000 раз слабее, чем у УФ-В излучения.

Эволюция человека происходила в условиях постоянного воздействия на него солнечного излучения и ультрафиолетовое излучение в оптимальных дозах необходимо для нормального функционирования организма. Кожа человека, глаза, кровеносные сосуды, функции ряда эндокринных желез непосредственно реагируют на солнечное излучение.

Ультрафиолетовое излучение обладает бактерицидным действием, приводя к гибели микробные клетки и вирусы, нормализует обмен веществ, снижает проявление ряда кожных заболеваний – псориаза, дерматитов, экземы. В профилактике рахита давно известна положительная роль ультрафиолетовых солнечных лучей, поскольку в коже под их воздействием образуется витамин D.

Недостаточность УФИ (солнечное голодание) проявляется в раздражительности, бессоннице, быстрой утомляемости человека. Это характерно для северных районов, где земной поверхности достигает лишь небольшое количество ультрафиолетовых лучей. К световому голоданию приводят и длительная работа в шахтах, машинных отделениях и закрытых заводских цехах, труд ночью.

В то же время УФИ может оказывать и вредное воздействие: ожоги кожи, ее преждевременное старение, заболевание оболочек и внутренних сред глаза (катаракта или помутнение хрусталика, фотоконъюнктивит и другие), фототоксические и фотоаллергические реакции, угнетение иммунитета. Наиболее опасными для здоровья и жизни человека являются провоцируемые ультрафиолетовым солнечным излучениембазально-клеточныйи плоскоклеточный раки кожи и особенно злокачественная меланома. Опасность этих заболеваний усугубляется тем, что они имеют значительный латентный период – последствия могут проявиться через годы или даже десятки лет.

При воздействии УФИ на клетку возникают изменения в нуклеиновых кислотах, которые влияют на рост, деление и наследственность клеток, т. е. на основные проявления жизнедеятельности.

Типичной патологией глаз при воздействии УФИ являются острое воспаление роговицы и конъюнктивиты. В зависимости от интенсивности и дозы воздействия, заболевание развивается через 0,2-24часа после облучения, сопровождается ощущением присутствия в глазу твердого тела, слезотечением и светобоязнью.

В отличие от кожи, глаз не вырабатывает устойчивости к повышенным дозам УФИ, и после нового облучения возникают те же заболевания. Длительное воздействие УФИ может вызвать катаракты, дегенерацию роговицы и сетчатки, а также онкологию сосудистой оболочки глаза. Наиболее опасным для поражения глаз является УФ-В диапазон.

При воздействии на орган зрения основная часть УФИ поглощается конъюнктивой и роговицей, на которых действие излучения сказывается гораздо сильнее, чем на внутренних оболочках глаза, при этом уязвимость тканей увеличивается с возрастом. Эпителий, покрывающий роговицу и конъюнктиву, не имеет специальной защиты от УФ лучей, в отличие от эпидермиса, относительно устойчивого к УФИ благодаря роговому слою и меланину – пигменту, вырабатываемому в организме человека.

Ведущую роль в защите кожи от УФИ играют меланин, роговой слой эпидермиса и уроканиновая кислота. При ультрафиолетовом облучении в коже утолщается роговой слой, усиливается пигментация кожи и др.

Несмотря на высокую способность кожи адаптироваться к поражающему действию УФ излучения, многократные облучения даже в небольших дозах и в течение многих лет вызывают ее изменения. К негативным последствиям избыточного солнечного воздействия относят солнечный ожог, фотостарение кожи, злокачественные новообразования кожи.

Одной из основных мишеней повреждающего действия УФИ на кожу является коллаген, определяющий ее состояние, нормальное функционирование и упругость. Разрушение коллагена приводит к преждевременному старению кожи, появлению морщин, шелушению.

Рост числа онкологических заболеваний, индуцируемых повышенными дозами солнечной радиации, является признанным фактом. Последние 20 лет наблюдается постоянное уменьшение озонового слоя, при этом 1% снижения озона вызывает в среднем 2% увеличения частоты немеланомных раков кожи (далее - НМРК) и 0,6% для меланомы.

Установлено повышение риска развития меланомы у людей, которые проживали в районах с высокой инсоляцией в раннем детстве, особенно, если они впоследствии подвергались воздействию высоких уровней УФИ во взрослой жизни, то есть воздействия, полученные в детстве и в старшем возрасте, взаимосвязаны. Известна связь увеличенного риска меланомы и частоты серьезных ожогов в раннем возрасте.

Солнечные ожоги, полученные в детстве, могут значительно повышать риск и базально-клеточного рака. Обнаружена максимальная частота раков кожи на участках тела, которые интенсивно подвергаются солнечному воздействию, а низкие уровни – на грудной клетке, животе и ягодицах.

Чаще всего меланома у мужчин встречается на туловище, обычно на спине, у женщин – на ногах. В отличие от меланомы и БКР, для возникновения плоскоклеточного рака кожи фактором риска является общее время воздействия УФИ с увеличением риска по мере накопления дозы в течение жизни.

Для численной оценки степени опасности УФ излучения в 1994 году Всемирная метеорологическая организация (ВМО) совместно с Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предложили ввести единый стандарт – УФ-индекс (UVI).

Он определяется как дневной максимум биологически активной облученности в Вт/м2, умноженной на 40.

UVI = 40 × Е(λ) × К (λ) dλ

где Е(λ) интенсивность приземной солнечной радиации, К(λ) – спектр действия эритемы, утвержденный Международной комиссией по освещенности (СIЕ).

Для безоблачного неба УФ-индекс соответствует значению облученности в момент истинного полудня и характеризует максимально возможный риск УФ облучения в течение дня. В средних широтах значения УФ-индекса находятся в диапазоне1-10 и зависят, в основном, от высоты Солнца над горизонтом, общего содержания озона в атмосфере, облачности и состояния подстилающей поверхности. В весенне-летний период (май – июль) в Беларуси в безоблачные или малооблачные дни интенсивность УФ излучения может достигать значений0,15-0,18Вт/м2 а УФ-индекс, соответственно, 6-7единиц. При высокой прозрачности атмосферы и низком содержании озона возможны и большие значения (до 8,5).

Степень вредного воздействия УФ излучения зависит не только от полученной человеком дозы ультрафиолетового облучения, но также и от индивидуальных особенностей кожи. Обычно по способности к загару выделяют четыре основных типа кожи. При планировании своей деятельности на открытом воздухе – проведения работ, отдыха или занятий спортом – можно использовать простую схему оценки величины УФ облучения. Она учитывает следующие факторы: величину УФ-индекса (определяет сезонную зависимость интенсивности УФ излучения и время возникновения эритемы), индивидуальные особенности человека (тип кожи), вид деятельности на открытом воздухе и использование средств защиты от УФИ. Степень вредного воздействия УФ излучения зависит не только от полученной человеком дозы ультрафиолетового облучения, но также и от индивидуальных особенностей кожи. Обычно по способности к загару выделяют четыре основных типа кожи.

Для выполнения оценки определяются следующие параметры: А – исходное время. Значения получаемой УФ дозы существенно различаются в зависимости от сезона и времени суток. Исходное время показывает (для безоблачной погоды) время (в минутах), за которое достигается доза облучения 1 МЭД на горизонтальной площадке. Например, это может быть лицо или спина человека, загорающего лежа. В табл. 2 приведены значения исходного времени для людей с типом кожи I (в середине месяца) для типичных значений УФ-индекса в средних широтах.

Учет особенностей чувствительности различных типов кожи осуществляется при помощи коэффициента типа кожи В.

Для оценки УФ дозы нужно умножить значение исходного времени А на величину коэффициента типа кожи В:

А × В

Тип кожи I: В = 1,0 Тип кожи II: В = 1,2 5 Тип кожи III: В = 1,7 Тип кожи IV: В = 2,25

Для получения правильных оценок используется коэффициент вида деятельности (С). При этом величину (А × В) необходимо умножить на указанный коэффициент С, зависящий от вида деятельности.

Таким образом, произведение А × В ×С дает реальное время получения человеком дозы 1 МЭД без использования защитных средств.

В табл. 3 приведены ориентировочные значения коэффициента С для различных видов деятельности на открытом воздухе Наконец, при использовании различных солнцезащитных средств вводится еще и коэффициент D -солнцезащитныйфактор (SPF).

Если вы используете солнцезащитные кремы или препараты, необходимо умножить значение А × В × С на D, где D – солнцезащитный фактор, указанный на этикетке препарата. Произведение А × В × С × D дает время получения дозы 1 МЭД при использовании защитных кремов и препаратов.

Пример: июнь, полдень, безоблачное небо, пешеходная прогулка, человек с типом кожи III:

Исходное время А: А = 20 минут. Коэффициент типа кожи В: В = 1,5. Коэффициент вида деятельности С: С = 3.

Время получения дозы 1 МЭД без защитных средств:

А×В×С=20×1,5×З = 90 минут.

С использованием защитного крема со значением SPF = 4:

А × В × С × D = 20 × 1,5 × 3 × 4= 360 минут, или 6 часов.