Тема III. Лечение ультрафиолетовыми лучами Определение. Параметры
Ультрафиолетовое облучение – метод лечения с применением ультрафиолетового излучения спектра электромагнитных колебаний от 180 до 400 нм.
В солнечном спектре на долю ультрафиолетовых лучей приходится 4%, а в искусственных источниках – до 70%. По биологическому действию на организм и в зависимости от длины волны ультрафиолетовый спектр условно делят на три зоны. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны равной 400 – 320 нм относят к длинноволновым (ДУФ), 320 –280 нм – средневолновым (СУФ), 280 – 180 нм – коротковолновым (КУФ).
Механизмы лечебного действия
Кванты ультрафиолетового (УФ) излучения, поглощаясь атомами и молекулами кожи, вызывают в ней: фотобиологические и фотохимические реакции:
фотолиз (разрушение белковых молекул),
фотобиосинтез (образование более сложных биологических молекул), фотоизомеризацию (образование молекул с новыми физико-химическими свойствами),
появление биорадикалов (атомов или химических соединений с неспаренным электроном, обладающих выраженной реакционной способностью, осуществляющие важнейшие биохимические процессы, например, ферментативное окисление),
высвобождение таких биологически активных веществ как ацетилхолин, гистамин, простагландины и др.,
повышение активности ферментов (пероксидазы, гистаминазы, тирозиназы и др.).
Этот комплекс реакций обуславливает процессы неспецифической протеинотерапии, проявляющиеся изменением органов и систем (в том числе и эндокринных), стимулирующие защитные механизмы неспецифической резистентности и саногенеза (восстановление нарушенной саморегуляции). Особенности их проявления зависят от длины волны УФ лучей (рис. 12). Так, наибольшим бактерицидным эффектом обладают УФ лучи с длиной волны равной 260 нм 180 – 300 нм), антирахитическим – 280 нм (240 – 310 нм), эритемообразующим – 300 нм (281 – 320 нм), канцерогенным – 310 нм (280 – 330 нм), пигментообразующим – 340 нм (300 400 нм).
Рис. 12. Спектральная зависимость важнейших биологических эффектов ультрафиолетового излучения: 1 – конъюнктивит, 2 - бактерицидный эффект, 3 – антирахитический эффект, 4 – эритема, 5 – канцерогенный эффект, 5 – образование пигмента
Механизм действия ДХФ (рис. 13) связан со способностью их вызывать процессы декарбоксилирования тирозина (заменимой аминокислоты, участвующей в биосинтезе катехоламинов, тироксина, многих животных и растительных белков), приводящие к образованию меланина в меланоцитах базального слоя эпидермиса. Это обуславливает появление пигментации кожи (загара). Усиленный меланогенез в коже сопровождается компенсаторной активацией адренокортикотропного и меланиностимулирующего гормонов гипофиза, участвующих в регуляции секреторной функции надпочечников.
При использовании фотосенсибилизаторов (пувален, аммифурин, бероксан, исоберан, псорален) можно значительно повысить уровень чувствительности кожи к УФ лучам. Фотосенсибилизирующие средства, принятые внутрь, под влиянием последующего облучения ДУФ лучами и тимидиновых оснований (азотсодержащие соединения) ДНК кожи образуют С-4-циклобутанфотоаддитивные соединения, которые подавляют митозы делящихся клеток дермы и замедляют их обновление. Этот эффект нашел применение в лечении псориаза и витилиго под названием фотохимиотерапии или PUVA– терапии. На пораженных участках кожи таких больных под влиянием фотохимиотерапии возникает пигментация, исчезают бляшки и происходит полное восстановление структуры дермы эпидермиса.
ДУФ лучи в малых дозах улучшают процессы высшей нервной деятельности, активизируют мозговое кровообращение и тонус мозговых сосудов, стимулируют симпато-адреналовую систему, гипофиз, функцию коры надпочечников, щитовидной и половых желез. Большие дозы ДУФ снижают тонус симпатической части вегетативной нервной системы
Рис.13. Механизмы действия и лечебные эффекты УФ лучей длинноволнового диапазона
Сложное воздействие ДУФ лучей обуславливается и наличием иммунного механизма. Сущность его заключается в том, что метаболические продукты фотобиологических и фотохимических реакций УФ облучения, связываясь с белками кожи, образуют антигены, активирующие Т-лимфоциты. В ответ происходит пролиферация В-лимфоцитов с выделением лимфокинов (медиаторов клеточного иммунитета), приводящие к усилению секреции гидролаз (ферментов, катализирующих реакции расщепления внутримолекулярных связей) и антимедиаторов воспаления (гистаминазы, простагландиндегидрогеназы и др.). Антигены и иммуноглобулин G, попавшие в кожу, активируют процессы образования Т-лимфоцитов – хелперов (помощников). У ослабленных больных Т-хелперный ответ кожи снижен и преобладает антигенное воздействие. Последнее вызывает тренирующий иммунный эффект и повышает неспецифическую резистентность организма. Одновременно ДУФ лучи приводят к образованию специфического фермента фотореактивации, способствующего восстановлению нуклеиновых кислот. Однако длительное воздействие ДУФ лучей сопровождается исчезновением в шиповатом слое эпидермиса клеток Лангерганса, обладающих антигенпродуцирующей функцией и участвующих в иммунном надзоре. При этом ослабляется интенсивность фотобиологических и фотохимических реакций, а антигены, индуцированные ими, могут вызывать бласттрансформацию (трансформацию в малодифференцированные клетки) клеточных элементов кожи, активировать анигенспецифические Т-супрессоры (подавляющие), обладающие способностью блокировать выработку Т-хелперов.
Кванты средневолновых УФ лучей (СУФ) обладают более значительной энергией по сравнению с ДУФ. Поглощаясь кожей, они также образуют низкомолекулярные продукты фотолиза и фоторадикалы. Такие из них, как токсические метаболиты кислорода и продукты перекисного окисления липидов, воздействуя на ультраструктуру биомембран, изменяют липидно- белковые взаимоотношения мембранных энзимов, их проницаемость, вязкость и др. Транспортируясь клетками Лангерганса из эпидермиса в дерму, продукты фотодеструкции активируют Т-хелперы и В-лимфоциты, образуя иммуноглобулины А, М и Е. Иммуноглобулин Е, в свою очередь, вызывает дегрануляцию тучных клеток, базофилов и эозинофилов. Выделившиеся в результате этого гистамин, гепарин, фактор активации тромбоцитов усиливают проницаемость сосудистой стенки и тонус сосудов кожи. Происходит увеличение количества функционирующих сосудов микроциркуляторного русла и формируется ограниченный участок гиперемии – эритема (краснота). Она образуется только в зоне облучения спустя 4 – 12 часов и представляет собой асептическое воспаление, сопровождающееся расширением и переполнением кровью капилляров, фибриноидным набуханием, отечностью и болезненностью кожи. Дальнейшее развитие реакции прерывается из-за повышения в дерме содержания цисурокановой кислоты, обладающей
выраженным иммуносупресивным действием. Наиболее выраженная эритема наблюдается на вторые сутки, когда образуется некроз и некробиоз клеток эпителия. Максимальным эритемообразующим действием обладают СУФ лучи с длиной волны 297 нм.
Ультрафиолетовая эритема сопровождается разнообразными лечебными факторами. Противовоспалительное ее действие обуславливается повышенной фагоцитарной активностью лейкоцитов, увеличенным содержанием противовоспалительных гормонов, нарастанием активности гиалуронидазы (ферментов, катализирующих реакции расщепления). При угасании эритемы в коре головного мозга создается новая доминанта, которая может «подавить» существующие в организме боли. Биологически активные вещества, блокируя проводимость немиелинизированных нервных волокон также способны вызывать болеутоляющий эффект. Стимулируя процессы метаболизма в зоне воздействия а также в зоне надсегментарных структур вегетативного отдела нервной системы, УФ эритема оказывает выраженное трофическое действие, приводя к ускорению процессов эпителизации. Вызывая компенсаторное усиление активности антигистаминных и кинингидролизующих систем, повышая уровень серотонина, ацетилхолинэстеразы в крови, а также стимулируя глюкокортикоидную функцию коры надпочечников, УФ эритема обладает и десенсибилизирующим действием усиливая защитные иммунобиологические реакции организма.
На 3 – 4 день эритема постепенно исчезает и на ее месте может появится слабовыраженная нестойкая пигментация, которая более свойственна неоднократным облучениям. Эта пигментация не является специфической ответной реакцией на СУФ облучение, а является следствием активации дифференцировки клеток дермы и мегалобластов шиповатого слоя эпидермиса продуктами фотодеструкции белков.
Важно учитывать чувствительность кожи к УФ лучам. Выявлено, что максимальная чувствительность кожи к УФ лучам имеет место в верхней части спины, пояснично-крестцовой области и нижней половины живота, наименьшая – на коже кистей и стоп (рис.14).
Рис. 14. Регионарная чувствительность тела человека к средневолновому ультрафиолетовому излучению (в процентах от максимального)
Дети, особенно раннего возраста, обладают большей чувствительностью к УФ лучам. У стариков она, напротив, понижена. При облучении УФ лучами учитываются цвет кожи, время года, функциональное состояние больного. Определенную роль играют и сами заболевания. Такие болезни, как дерматозы, экзема, подагра, заболевания печени, гипертиреоз, болезнь Рейно и др. способны повышать чувствительность кожи к ультрафиолетовым лучам. Другие болезненные состояния и патологические процессы – пролежни, отморожения, трофические повреждения, газовая гангрена, рожистое воспаление, болезни периферических нервов и спинного мозга ниже уровня повреждения – снижают ее. На чувствительность кожи к УФ лучам влияют и медикаменты. Повышают ее салицилаты, препараты ртути и висмута, сульфаниламиды, хинин, акрихин и др., снижают – препараты кальция, инсулин, различные мази.
По интенсивности СУФ облучения различают субэритемные (не вызывающие эритему) и эритемные дозы. Субэритемные дозы СУФ облучения (280 – 310 нм) приводят к превращению находящегося в коже 7-дегидрохолестерина в холекальциферол (витамин Д3). После гидроксилирования в печени он превращается в 25-гидроксихолекальциферол и связывается с Са2-связывающим белком, после чего получает способность регулировать всасывание ионов кальция и фосфатов в кишечнике. Наряду с этим он активирует щелочную фосфатазу крови, стимулирует гликолиз в эритроцитах, участвует в насыщении гемоглобина кислородом и облегчает его освобождение в тканях. После повторного гидроксилирования 25-гидроксихолекальциферол превращается в 1,25-дигидрохолекальциферол, который регулирует экскрецию ионов кальция и фосфатов с мочой и накопление кальция в костной ткани. При недостаточном содержании в организме 1,25-дигидрохолекальциферола экскреция ионов кальция с мочой и калом увеличивается с 20 – 40 до 90 – 100%, а фосфатов – с 15 до 70%. Это приводит к формированию рахита, угнетению общей резистентности организма, снижению умственной работоспособности, замедлению интеллектуального развития детей. При облучении СУФ лучами эргостерина дрожжей образуется изомер витамина Д3эргокальциферол (витамин Д2). Витамин Д2также обладает выраженным противорахитическим действием, участвует в кинетике витамина С, нормализует синтез витамина А, вызывает усиление метаболических процессов в тканях, подвергнутых облучению. При выраженном истощении организма, когда нарушается белковый, жировой обмен и образование холестерина, СУФ облучение не вызывает появление витамина Д3в коже. УФ лучи с длиной волны 265 нм вызывают переход витамина Д3в его токсический дериват – токсистерин.
СУФ лучи в эритемных дозах обуславливают накопление в коже биологически активных веществ, которые активируют микроциркуляторное русло тканей. Это приводит к дегидратации (снижению отека), уменьшению альтерации (нарушению жизнедеятельности клеток, тканей, органов), снижению инфильтративно-экссудативной фазы воспаления. СУФ облучение, вызывая рефлекторные реакции в организме, стимулирует деятельность практически всех систем. В результате восстанавливаются нарушенные процессы белкового, углеводного и липидного обменов, активизируется адаптационно-трофическая функция симпатической нервной системы. Под влиянием СУФ облучения восстанавливается мукоцилиарный транспорт в слизистых оболочках трахеи и бронхов, стимулируется гемопоэз, кислотообразующая функция желудка, фильтрация почек, улучшается сократительная способность миокарда, повышается функция внешнего дыхания (рис. 15).
Механизм действия УФ излучения коротко-волнового диапазона (рис. 16) заключается в денатурации и фотолизе нуклеиновых кислот и белков в результате избыточного поглощения энергии его квантов молекулами ДНК и РНК. Вследствие этого происходит инактивация генома (совокупность хромосомных наследственных факторов) и белоксинтетического аппарата клеток. Возникающие при этом летальные мутации с ионизацией атомов и молекул приводят к инактивации и разрушению микроорганизмов и грибов.
Через несколько часов после облучения КУФ лучами развивается эритема красноватого цвета с синюшным оттенком. Происхождение эритемы обусловлено микроциркуляторными изменениями, характеризующимися в начальном периоде облучения кратковременным спазмом капилляров с последующим продолжительным расширением субкапиллярных вен. Исчезает эритема в течение 1 – 2 суток, оставляя шелушение погибшего эпидермиса и слабовыраженную пигментацию на месте облучения. Наряду с расширением сосудов терминального (конечного) кровообращения КУФ лучи нормализуют свертывающую систему крови, активируют трофические и метаболические процессы в тканях.
Лечебные возможности КУФ лучей значительно расширились при использовании методики аутотрансфузии облученной ультрафиолетом крови (АУФОК). Облучение крови КУФ лучами вызывает ряд фотохимических и фотофизических процессов, приводящих к морфофункциональным изменениям различных компонентов крови. Происходит стимуляция клеточного дыхания форменных элементов крови, увеличивается количество оксигемоглобина и повышается кислородная емкость крови. Активация перекисного окисления липидов при этом в мембранах эритроцитов и лейкоцитов вызывает появление в крови активных радикалов и гидроперекисей, способных нейтрализовать токсические продукты. Под влиянием облучения крови КУФ лучами увеличиваются межклеточные дистанционные взаимодействия форменных элементов с рецепторно-сигнальными белками различных элементов крови. При этом возникают различного рода неспецифические реакции. Некоторые из них (изменение агрегационных свойств эритроцитов и тромбоцитов, фазовые изменения содержания лимфоцитов и иммуноглобулинов А, М и G, повышение бактерицидной активности крови) и лежат в основе успешного использования АУФОК с лечебной целью.