Czym jest promieniowanie słoneczne? Podział i wpływ promieniowania UV

Wpływ promieniowania słonecznego od lat wzbudza kontrowersje w środowisku naukowców i lekarzy, którzy badają zarówno jego negatywny, jak i pozytywny wpływ na życie człowieka. Bez wątpienia można stwierdzić, iż długotrwała ekspozycja na promieniowanie UV, prowadzi do nieodwracalnych zmian w skórze. Proces ten określany jest często jako - fotostarzenie. Dodatkowo występuje szereg czynników środowiskowych, które go nasilają, są to m. in: palenie tytoniu, nadużywanie alkoholu, ekspozycja w skrajnych warunkach atmosferycznych, nieodpowiednia dieta, zaburzenia hormonalne, stres oraz brak snu.

Czym jest promieniowanie słoneczne? Podział promieniowania

Promieniowanie słoneczne to wiązka fal elektromagnetycznych i cząstek elementarnych o różnej długości fali. Wyróżniamy tu promieniowanie podczerwone (770-1500 nm), światło widzialne (400-770 nm), promieniowanie UV (100-400 nm). Promieniowanie UV dodatkowo możemy podzielić na promieniowanie:

• UVA (320-400 nm) - stanowi około 90-95% promieniowania, które dociera do powierzchni Ziemi, połowa promieniowania przenika do skóry właściwej, jest odpowiedzialne za powstawanie opalenizny i fotostarzenie się skóry, przyczynia się do reakcji fotoalergicznych. Promieniowanie UVA wzmaga działanie promieniowania UVB w obrębie naskórka, w wyniku czego uszkodzona zostaje tkanka łączna.
• UVB (290-320 nm) - to najbardziej szkodliwy zakres promieniowania słonecznego pomimo, że 95% tego promieniowania jest zatrzymywane przez warstwę rogową naskórka, powoduje oparzenia skóry, powstawanie rumienia, zmian nowotworowych, działa drażniąco na siatkówkę i rogówkę oka.
• UVC (100-290 nm) - zatrzymywane prawie w całości przez warstwę ozonową atmosfery, przedziera się w niewielkim stopniu do powierzchni Ziemi. Uszkadza rogówkę i natychmiast wywołuje rumień na skórze. Z tego powodu promieniowanie UVC znalazło zastosowanie w lampach bakteriobójczych stosowanych do sterylizacji.

Poszczególne typy promieniowania różnią się miedzy sobą nie tylko zakresem długości fali, lecz również efektami działania biologicznego. Im krótsza długość fali, tym większa energia emitowanego promieniowania elektromagnetycznego. Skutki wnikania promieniowania UV zależą od dawki promieniowania, czasu ekspozycji i stopnia penetracji skóry.

Należy pamiętać, że promieniowanie słoneczne nie jest pochłaniane przez gładkie, jasne powierzchnie, a także wodę, śnieg itp.

Wpływ promieniowania UV

Szereg badań naukowych potwierdza, iż promieniowanie UV zmniejsza o ponad 30% ukrwienie skóry oraz zawartość kwasu hialuronowego i kolagenu typu IV i VII, co powoduje powstawanie i pogłębianie się zmarszczek. Kambayashi wraz z zespołem przeprowadzili eksperyment, w którym badano jak zmienia się wygląd skóry poddanej naświetlaniu UV. Do badań zostały wykorzystane myszy pozbawione sierści. Ich skóra została poddana naświetlaniu promieniami UV w minimalnej dawce, która powodowała rumień (UVB - 20 mJ/cm² i UVA - 14 J/cm²). Naświetlanie trwało 10 tygodni. Po tym czasie zauważono iż na powierzchni skóry myszy pojawiły się widoczne, głębokie zmarszczki, których nie posiadały osobniki z grupy kontrolnej. Osobniki były obserwowane dodatkowo przez kolejne 24 tygodnie, w tym czasie na powierzchni skóry nie stwierdzono zmian nowotworowych i powstawania rumienia.

Promieniowanie UV powoduje także uszkodzenia DNA, zwiększa ryzyko rozwinięcia się nowotworów, zwłaszcza czerniaka złośliwego (nowotwór melanocytów), a także powstawania mutacji keratynocytów. Kambayashi w swych badaniach oprócz oceny wizualnej określał za pomocą elektroforezy żelowej wpływ promieniowania na zawartość keratyny w skórze myszy. Keratyny w warstwie rogowej (59,63 i 65 kDa) zostały zidentyfikowane na podstawie masy cząsteczkowej. Jednoznacznie stwierdzono, iż zawartość keratyny wzrosła. Z badań tych wynikało, że nawet niskie, ale przewlekłe dawki promieniowania UV mogą zmieniać proces keratynizacji. Nieodwracalny wzrost ilości keratyny nawet po zaprzestaniu naświetlania promieniowaniem UV może być wywołany zmianami w środowisku zewnątrzkomórkowym spowodowanymi przez zmniejszenie ilości kolagenu typu IV, podstawowego składnika błony.

Lampy UV

W ostatnim czasie bardzo popularny stał się zabieg upiększający paznokcie, którym do utwardzenia lakieru stosuje się lampy emitujące promieniowanie UV. Ich użycie generuje wiele pytań i wątpliwości, czy aby na pewno chęć posiadania pięknych paznokci nie zaszkodzi zdrowiu. Sprzedaż i produkcja urządzeń nie jest regulowana. Na rynku pojawiają się coraz to nowe modele o większej mocy, by skrócić czas wykonywania zabiegu. Lampy te emitują głównie promieniowanie UVA, podobne do tego, które jest używane w solariach. Szkodliwość opalania w solarium została wielokrotnie zbadana i potwierdzona, a w niektórych krajach korzystanie z tego zabiegu jest możliwe dopiero po uzyskaniu pełnoletności. W Polsce problem ten reguluje ustawa z dnia 15 września 2017 r. o ochronie zdrowia.

Pierwsze wzmianki w literaturze naukowej dotyczące potencjalnie szkodliwego wpływu lamp UV stosowanych w manicure zostały omówione przez MacFarlane i Alonso, którzy to opisali dwa przypadki wystąpienia nowotworu skóry na dłoni. Zmiany chorobowe wystąpiły u dwóch zdrowych kobiet w średnim wieku, u których nigdy wcześniej nie zaobserwowano symptomów choroby nowotworowej oraz nie stwierdzono ich w wywiadzie rodzinnym. Obie kobiety stosowały lakiery utwardzane światłem UV i w obu przypadkach zmiany nowotworowe pojawiły się na powierzchni dłoni. Z tego powodu stwierdzono, że ekspozycja na światło UV emitowane przez lampy do utwardzania lakierów jest potencjalnym czynnikiem ryzyka rozwoju raka skóry.

Do zupełnie przeciwnych wniosków doszli z kolei Markova i Weinstock. Przedmiotem ich badań było promieniowanie emitowane przez trzy rodzaje lamp obecnych powszechnie na rynku:

• urządzenie A składało się z czterech 9-W żarówek UV (łącznie 36 W),
• urządzenie B z jednej 9-W świetlówki,
• urządzenie C składało się z sześciu 1-W diod elektroluminescencyjnych (łącznie 6 W).

Dawkę promieniowania podczas wykonywania zabiegu manicure z użyciem lampy UV porównano z dawką na jaką narażony jest pacjent poddawany fototerapii wąskozakresowej, znanej jako fototerapia NB-UVB, zabiegowi stosowanemu m. in. w leczeniu łuszczycy. Przyjęto, iż pojedyncza sesja fototerapii odpowiada ok. 15-30 zabiegom w okresie od 5-10 tygodni, natomiast średni czas naświetlania podczas manicure wynosi 10 min/tydzień. W przeprowadzonym eksperymencie stwierdzono, że dawka promieniowania UV podczas jednej sesji fototerapii jest równa promieniowaniu wyemitowanemu przez 250 lat cotygodniowego stosowania lampy UV w celu utwardzenia lakieru do paznokci.

Podobne badania zostały wykonane przez Shipp i współpracowników. Przeanalizowano siedemnaście różnych źródeł światła z 16 salonów kosmetycznych. Zauważono szerokie różnice producentów urządzeń, mocy i liczby żarówek. Źródła o wyższej mocy wykazywały wyższe natężenie promieniowania UVA. Na podstawie mediany zmierzonego natężenia promieniowania UVA określono dostarczaną gęstość energetyczną. Porównując te liczby z gęstością powodującą degradację DNA (60 J/cm2), wykazano, że lampy używane do utwardzania lakieru emitują gęstość energii powodującą uszkadzanie DNA keratynocytów. Wykazano przy tym, że dłuższe czasy ekspozycji prowadziły do zwiększonego prawdopodobieństwa uszkodzenia skóry.

Naświetlanie promieniami UV, wykazuje nie tylko negatywne skutki. Dzięki nim jest możliwa synteza witaminy D, która jest niezbędna do wchłaniania wapnia, a jej niedobór powoduje krzywicę i osteoporozę. Witamina D reguluje także różnicowanie się komórek naskórka. Promieniowanie UV znalazło szerokie zastosowanie w leczeniu wielu chorób skóry takich jak: łuszczyca, bielactwo, choroby łojotokowe, alergiczne, autoimmunologiczne oraz nowotworowe. Dodatkowo zauważono, że poprzez stymulowanie produkcji endorfin światło słoneczne poprawia samopoczucie, działa antydepresyjnie i przeciwbólowo.