13. Гигиеническое значение солнечной радиации. Патологические состояния, связанные с недостатком или избытком солнечного излучения. Профилактика светового "голодания".

Характер влияния солнечного излучения на организм и здоровье человека определяется его спектральным составом: видимое излучение обеспечивает функцию зрительного анализатора и физиологические функции, инфракрасное - оказывает тепловое воздействие, ультрафиолетовое - общестимулирующее, биологическое, эритемное, антирахитическое, бактерицидное влияние. Рациональное использование солнечного излучения способствует укреплению здоровья, повышению его реактивности и устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды. И, наоборот, при недостаточной инсоляции, особенно при УФ-дефиците, у человека повышается восприимчивость к инфекционным заболеваниям, у детей может развиться рахит.

Биологическое действие видимой части спектра. Реализация действия видимой области спектра на организм человека происходит путем модуляции активности циркадианных циклов, или биологических часов. Данный цикл выражается в изменении физиологических и поведенческих реакций. У молодых людей продолжительность циркадианного цикла составляет 25-26 ч; в зрелом возрасте — приблизительно 24 ч; в пожилом — менее 24 ч. Известны четыре гена, ответственных за периодичность процесса: PER (англ - period), TIM (time-less), CLK (clock) и CYC (cycle). В результате многочисленных реакций под их влиянием образуется мелатонин. Максимальные уровни мелатонина обнаруживаются в крови людей в период между 23 и 5 ч. Днем этот гормон почти не определяется. Следовательно, в темноте больше образуется мелатонина, который тормозит выработку тропных гормонов гипофиза и имеет отношение к таким функциям организма, как частота дыхания, давление крови, температура, сон, половые функции, обмен воды, жиров, и к другим метаболическим процессам. Так реализуется свободный, т.е. естественный, ход биологических часов. Синхронирующий фактор этого механизма — начало светового дня. Через сетчатку глаза утренний свет воздействует на клетки супрахиазматического ядра гипоталамуса. Под действием нервных импульсов в данных клетках происходит окончательный распад PER/TIM-комплекса. Этот момент — точка отсчета, которая и настраивает биологические часы.

В условиях недостаточной освещенности в зимнее время года,поздней осенью (рано темнеет и поздно светает) начало рабочего дня люди проводят при искусственном освещении. При этом отсутствует главный фактор, способствующий распаду PER/TIM-комплекса, — необходимая освещенность. Именно поэтому в клетках супрахиазматических ядер белковый комплекс будет существовать более продолжительный промежуток времени, обусловливая симптоматику, описанную выше. При длительном пребывании в темноте продолжительность свободного хода биоритма составляет менее 24 ч, напротив, при постоянной освещенности этот промежуток времени превышает 24 ч.

Биологическое действие инфракрасного излучения. Проходя через земную атмосферу, ИК-излучение ослабляется в результате рассеивания и поглощения.

Наиболее короткое ИК-излучение проникает сквозь ткани тела, в том числе и сквозь кости черепа, на глубину 4 - 5 см. При локальном действии на ткани ИК-излучение несколько ускоряет биохимические реакции, ферментативные и иммунобиологические процессы, рост клеток и регенерацию тканей, усиливает кровоток. Интенсивность прогрева подкожной клетчатки и внутренних органов снижается благодаря кровообращению. При дальнейшем воздействии ИК-излучения глубинное прогревание тканей усиливается, что может привести к тепловому удару.

Активные продукты распада, образующиеся под влиянием инфракрасного излучения на кожу, приводят к образованию нервных импульсов, которые распространяют местное действие на весь организм. При таком влиянии (гуморальном и нервном) нормализуется тонус вегетативной нервной системы, снимается чрезмерное напряжение, ослабевает тонус мышц, сосудов, достигается болеутоляющий и противовоспалительный эффект. Благодаря этому ИК-излучение используется в лечебной практике (физиотерапия).

Интенсивность теплового излучения в СИ измеряется в джоулях (Дж), килоджоулях (кДж), мегаджоулях (МДж) на метр квадратный в час [МДж/(м2.ч)]. Внесистемная (устаревшая) единица [кал/(см2.мин)] встречается в старых руководствах, справочниках и на шкалах измерительных приборов – актинометров.

Биологическое действие ультрафиолетового излучения. УФ-часть солнечного спектра наиболее активна в биологическом отношении. Интенсивность и спектральный состав ее постоянно меняются в зависимости от сезона года, состояния атмосферы, количества водяных паров, аэрозолей, высоты стояния Солнца над горизонтом, от уровня запыления и годового загрязнения атмосферного воздуха. Для человека величиной, характеризующей воздействие ультрафиолетового излучения, является минимальная эритемная доза (МЭД). Это такая доза ультрафиолетового излучения, которая вызывает на незагорелой коже спустя 8-10 часов гиперемию или эритему.

По характеру биологического действия УФ-часть спектра условно разделяют на три области – А, В и С. Длины волн области А 400 – 320 нм ультрафиолетового излучения (оказывают преимущественно пигментообразующее действие); области В – 320 – 280 нм (D-витаминообразующее, слабое бактерицидное действие); области С – 280 – 210 нм (D-витаминообразующее, сильное бактерицидное действие). Различают биогенное и абиогенное влияние ультрафиолетового излучения. Существует несколько видов биогенного влияния УФ-излучения.

D-витаминообразующее (антирахитическое) действиеУФ-излучения сводится к следующему. В организме человека (в коже) из производных холестерина и других провитаминов под влиянием УФ-излучения при длине волн 320 – 280 нм образуются кальциферолы (витамин D), что проявляется фотоизомеризацией.

Кальциферолы, принимая активное участие в фосфорно-кальциевом обмене, обеспечивают проницаемость слизистой оболочки кишечника для ионов кальция, всасывание последнего, а также реабсорбцию фосфатов в канальцах нефронов. Кальций обусловливает проницаемость мембран, свѐртываемость крови, служит пластическим материалом для роста клеток. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, многих клеточных компонентов. В целом, кальциферолы нормализуют процессы минерализации костей, влияют на обмен лимонной кислоты, утилизацию белков и минеральных веществ пищи. При гипо- и авитаминозе D в организме происходят патологические изменения: нарушается процесс свѐртываемости крови, возникает слабость мышц (у детей – отвислый живот, нарушение фиксации головы), повышается ломкость костей из-за вымывания из них кальция, нарушается процесс окостенения, развивается близорукость.

С целью профилактики или лечения гиповитаминоза D рекомендуется использовать сочетание дозированного УФ-излучения с физиологическими дозами витамина D, в том числе и в составе продуктов питания (тунец, печень тунца, сельдь, лосось, яичный желток, молоко). Избыточное поступление в организм витамина D с пищей может привести к гипервитаминозу, что вызывает гиперкальциемию, апатию, уменьшение массы тела, развитие мочекаменной болезни.

Общестимулирующее действие УФ-излучения. УФ-излучение оказывает влияние на белковый метаболизм: способствует увеличению содержания общего и аминокислотного азота, повышению уровня альбуминов и гамма-глобулинов. Кроме того, оно стимулирует систему мононуклеарных фагоцитов и костного мозга, нормализует белковый спектр крови и процесс кроветворения – обусловливает увеличение количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов, усиление резистентности клеток, активность ферментов тканевого дыхания, микросомальных ферментов печени, митохондрий. УФ-излучение в малых дозах активирует процессы в коре головного мозга, повышает умственную работоспособность, мышечный тонус и физическую выносливость, эффективность отдыха.

Пигментообразующее действие УФ-излучения сводится к образованию пигмента меланина в клетках нижнего слоя эпидермиса – в меланобластах - из аминокислот тирозина, оксифенилаланина. Меланин – основной пигмент человека. Он защищает ядра клеток кожи, а также внутренние органы от перегревания инфракрасным излучением. Ультрафиолетовое излучение благотворно влияет лишь в тех случаях, когда дозы облучения незначительны.

К абиогенным, т.е. неблагоприятным для человека эффектам УФ-излучения, следует относить: бактерицидное (280,0 – 210,0 нм), повреждающее и канцерогенное действие (ожоги, дерматит, деградация коллагена, развитие эрозий, язв, доброкачественных и злокачественных опухолей); фототоксикоз (повреждение кожи видимым излучением - 320 – 400 нм - в присутствии фотосенсибилизаторов, не обусловленное аллергической реакцией); фотоаллергия (приобретѐнная способность кожи давать реакцию, как правило, патологического характера на видимое излучение - 320 – 400 нм - самостоятельно или в присутствии фотосенсибилизаторов).

В процессе онтогенеза у человека сформировались эффективные способы защиты от чрезмерного влияния УФ-излучения. К ним относятся утолщение кожи, ее пигментация. Неблагоприятные последствия избыточного влияния УФ-излучения ослабляются после приема антиоксидантного комплекса (аскорбиновой кислоты, витаминов Е, А, селена).

В качестве профилактических мер используют рациональный режим труда, солнцезащитную одежду и солнцезащитные средства. Так, в период с 10 до 14 ч, когда регистрируется 2/3 дневной дозы ультрафиолетового излучения, особенно в полдень, следует избегать работ на открытом воздухе или работать в защитной одежде, с использованием солнцезащитных средств.

Следует помнить, что обычная одежда создает ложное мнение о защищенности кожи, поскольку пропускает от 20 до 50% ультрафиолетового излучения.

УФ-недостаточность и ее профилактика. Население Республики Беларусь может испытывать УФ-дефицит в зимнее время года. УФ-дефицит испытывают также лица, работающие в шахтах или в помещениях, где нет естественного освещения (метро, трюмы, машинные отделения и т.п.). При недостатке солнечного света может нарушиться физиологическое равновесие организма человека, что в свою очередь может вызвать развитие патологического состояния, называемого ультрафиолетовой недостаточностью или световым голоданием. Наиболее часто данная патология проявляется гипо- или авитаминозом D, вследствие чего снижаются защитные силы и адаптационные возможности организма. А это, как известно, обусловливает его предрасположенность к различным заболеваниям (например, простудного характера).

УФ-недостаточность может способствовать обострению хронических заболеваний (туберкулез, полиартрит, радикулит), снижению сопротивляемости организма по отношению к токсическим, канцерогенным, мутагенным и инфекционным агентам.

УФ-недостаточность у детей, даже при нормальном их питании, играет ведущую роль в развитии экзогенного рахита (вследствие нарушения обмена кальция и фосфора), у взрослых - остеопороза, и способствует замедленному срастанию костей при переломах, увеличению заболеваемости кариесом зубов.

Для определения УФ-недостаточности у больных применяют различные методы:

1)определение чувствительности кожи к ультрафиолетовому излучению;

2) определение активности щелочной фосфотазы сыворотки крови, которая участвует в обмене фосфолипидов, аденозинтрифосфорной кислоты; 3) определение содержания неорганического фосфора, аскорбиновой кислоты в крови и моче. Наиболее достоверным показателем УФ-недостаточности считают повышение активности щелочной фосфотазы.

Для профилактики ультрафиолетовой недостаточности следует проводить комплекс гигиенических мероприятий:

1. Рациональная застройка населѐнных мест.

2. Охрана атмосферного воздуха от загрязнений.

3. Обеспечение достаточного солнечного облучения.

4. Применение искусственного УФ-облучения для компенсации недостатка солнечного све-

та.

В целях предупреждения ультрафиолетовой недостаточности устраивают солярии, а в зимнее время фотарии (см.), которые организуются в лечебно-профилактических учреждениях (в больницах, санаториях, домах отдыха, детских оздоровительных учреждениях), и при некоторых производствах.

Для профилактики ультрафиолетовой недостаточности, помимо солнцелечения (см. Гелиотерапия), большую роль играет применение искусственных источников излучения: ртутно-кварцевых или эритемных увиолевых ламп (см. Облучатели ультрафиолетовые).

В облучательных установках длительного действия обычное искусственное освещение обогащается ультрафиолетовым излучением при помощи специальных эритемных увиолевых ламп.