Виды фотобиологических процессов.

Световое излучение разной длины волны поглощается разными молекулами, поэтому однотипные первичные реакции развиваются в разных субстратах и приводят к различному биологическому эффекту.

Выделяют три группы фотобиологических процессов:

1. Фотосинтетические – создание новой, обычно более сложной структуры. Примеры – фотосинтез растений, образование витамина Д из провитамина и синтез пигмента меланина у животных.

2. Процессы фоторецепции – получение информации об окружающей среде через посредство светового излучения. Пример – зрение позвоночных.

3. Фотодеструктивные – поражение, разрушение структуры (под влиянием больших порций световой структуры).

Сенсибилизированные фотобиологические процессы.

Фотобиологические процессы, протекающие с участием веществ, резко повышающих чувствительность системы к свету – сенсибилизированные фотобиологические процессы. Вещества, повышающие чувствительность системы к свету – фотосенсибилизаторы.

Классификация фотосенсибилизаторов:

1. По происхождению:

   1. Экзогенные (вводятся в организм извне)

   2. Эндогенные (присутствуют в организме постоянно, но как фотосенсибилизаторы проявляют себя лишь в случае резкого возрастания концентрации – при патологии). Пример – порфирины и их производные.

2. По механизму действия:

   1. Вещества, сами химически изменяющиеся под влиянием света. Их действие не зависит от присутствия кислорода. Пример – псоралены (фототерапия конных болезней), ПУФА (PUVA) (воздействие ведёт к излечиванию псориаза). Предположительный механизм: псорален по структуре близок к азотистым основаниям ДНК; на свету образует ковалентные связи с 1-2 остатками Тимина, в результате чего образуется бессмысленное слово: или ковалентно соединяются 2 цепочки в спирали ДНК, и считывание информации становится невозможным. Общий итог: нарушение биосинтеза макромолекул на стадии репликации. Нужна срочная репарация – восстановление повреждений, но клетки тканей псориазных бляшек живут в очень быстром темпе, следовательно механизмы репарации не успевают срабатывать, следовательно, больные клетки повреждаются и разрушаются, и наступает выздоровление.

   2. Соединения, которые под действием света сами химически не изменяются, а лишь переходят в возбуждённое, триплетное состояние; после чего отдают энергию возбуждения кислороду. Конечный результат процесса связан с изменением состояния кислорода и его последующим окислительным действием. Действие этих фотосенсибилизаторов – фотодинамический эффект, включающий три основных компонента: свет, хромофор (фотосенсибилизатор), кислород. Фотодинамическая терапия применяется в онкологии: в кровь вводят производные гематопорфирина, они избирательно поглощаются клетками раковой опухоли и делают последние чувствительными к низкоинтенсивному красному излучению лазера, следовательно, при облучении клетки разрушаются. Механизм действия: ПГП + hv → ПГП_S; ПГП_S → ПГП_T; ПГП_Т + О₂ (Т) → ПГП + О₂ (S). Кислород в возбуждённом синглетном состоянии приблизительно в 100 раз лучший окислитель, чем обычный кислород. Этот кислород вызывает избирательное повреждение опухолевых клеток. Аналогичная цепочка при нарушении биосинтеза порфиринов, когда в организме накапливается протопорфирин. Синглетный кислород начинает уничтожать здоровые клетки. Лечение – приём бета-каротина, инактивирующего синглетный кислород.