Lühilainekiirguse mõju vastu elusorganismile pakub suurimat huvi ultraviolettkiirte mõju biopolümeeridele - valkudele ja nukleiinhapetele. Biopolümeeri molekulid sisaldavad süsinikku ja lämmastikku sisaldavaid molekulide ringrühmi, mis neelavad intensiivselt kiirgust lainepikkusega 260...280 nm. Neeldunud energia võib migreeruda mööda aatomite ahelat molekulis ilma märkimisväärse kadumiseta, kuni see jõuab nõrkade sidemeteni aatomite vahel ja sideme katkestab. Selle protsessi käigus, mida nimetatakse fotolüüsiks, moodustuvad molekulide killud, millel on kehale tugev mõju. Näiteks histamiin moodustub aminohappest histidiinist, ainest, mis laiendab vere kapillaare ja suurendab nende läbilaskvust. Lisaks fotolüüsile toimub biopolümeerides ultraviolettkiirte mõjul denaturatsioon. Teatud lainepikkusega valgusega kiiritades molekulide elektrilaeng väheneb, nad kleepuvad kokku ja kaotavad oma aktiivsuse - ensümaatilised, hormonaalsed, vahutamisvastased jne.

Valkude fotolüüsi ja denaturatsiooni protsessid toimuvad paralleelselt ja üksteisest sõltumatult. Neid põhjustavad erinevad kiirgusvahemikud: 280...302 nm kiired põhjustavad peamiselt fotolüüsi ja 250...265 nm - peamiselt denaturatsiooni. Nende protsesside kombinatsioon määrab ultraviolettkiirte toime mustri rakule.

Kõige tundlikum rakufunktsioon ultraviolettkiirte suhtes on jagunemine. Kiiritamine doosis 10(-19) J/m2 põhjustab umbes 90% bakterirakkude jagunemise seiskumise. Kuid rakkude kasv ja elutegevus ei peatu. Aja jooksul nende jagunemine taastub. Et põhjustada 90% rakkude surma, nukleiinhapete ja valkude sünteesi pärssimist, mutatsioonide teket, on vaja kiirgusdoosi tõsta 10 (-18) J/m2-ni Ultraviolettkiired põhjustavad muutusi nukleiinhapetes. mis mõjutavad rakkude kasvu, jagunemist, pärilikkust, need. elu peamistest ilmingutest.

Nukleiinhappe toimemehhanismi tähtsust seletatakse sellega, et iga DNA (desoksüribonukleiinhappe) molekul on ainulaadne. DNA on raku pärilik mälu. Selle struktuur krüpteerib teabe kõigi rakuvalkude struktuuri ja omaduste kohta. Kui elusrakus esineb mõni valk kümnete või sadade identsete molekulide kujul, siis DNA talletab infot raku kui terviku struktuuri, selles toimuvate ainevahetusprotsesside olemuse ja suuna kohta. Seetõttu võivad DNA struktuuri häired olla korvamatud või põhjustada tõsiseid eluhäireid.

Ultraviolettkiirguse mõju nahale

Naha ultraviolettkiirgusega kokkupuude mõjutab oluliselt meie keha ainevahetust. Teada on, et just UV-kiired käivitavad ergokaltsiferooli (D-vitamiini) moodustumise protsessi, mis on vajalik kaltsiumi imendumiseks soolestikus ja luustiku normaalse arengu tagamiseks. Lisaks mõjutab ultraviolettvalgus aktiivselt melatoniini ja serotoniini – ööpäevase (päevase) bioloogilise rütmi eest vastutavate hormoonide – sünteesi. Saksa teadlaste uuringud näitasid, et kui vereseerumit kiiritati UV-kiirtega, osales serotoniini, "erksuse hormooni" sisaldus veres. emotsionaalne seisund. Selle puudus võib põhjustada depressiooni, meeleolumuutusi ja hooajalisi funktsionaalhäireid. Samal ajal vähenes 28% võrra endokriin- ja kesknärvisüsteemi pärssiva toimega melatoniini hulk. Just see topeltefekt seletab kevadpäikese kosutavat mõju, mis tõstab tuju ja elujõudu.

Kiirguse mõju epidermisele – selgroogsete ja inimeste naha välispinnakihile, mis koosneb inimese kihistunud lameepiteelist – on põletikuline reaktsioon, mida nimetatakse erüteemiks. Esimese erüteemi teadusliku kirjelduse andis 1889. aastal A.N. Maklanov, kes uuris ka ultraviolettkiirte mõju silmale (fotooftalmia) ja tegi kindlaks, et need põhinevad levinud põhjustel. On kalorite ja ultraviolettkiirguse erüteem. Kalorite erüteem on põhjustatud nähtavate ja infrapunakiirte mõjust nahale ja verevoolust sellele. See kaob peaaegu kohe pärast kiiritamise lõppemist.

Kui nahale langevad kiired neelavad sarvkihi surnud rakud, ei avalda need kehale mingit mõju. Kiirituse mõju sõltub kiirte läbitungimisvõimest ja sarvkihi paksusest. Mida lühem on kiirguse lainepikkus, seda väiksem on nende läbitungimisvõime. Lühemad kui 310 nm kiired ei tungi epidermisest sügavamale. Pikema lainepikkusega kiired jõuavad pärisnaha papillaarsesse kihti, milles läbivad veresooned. Seega toimub ultraviolettkiirte koostoime ainega eranditult nahas, peamiselt epidermises. Peamine kogus ultraviolettkiirte neeldub epidermise idu- (põhi)kihis. Fotolüüsi ja denaturatsiooni protsessid põhjustavad idukihi stüloidrakkude surma. Aktiivsed valgu fotolüüsi tooted põhjustavad vasodilatatsiooni, naha turset, leukotsüütide vabanemist ja muid tüüpilisi erüteemi tunnuseid.

Fotolüüsiproduktid, mis levivad vereringe kaudu, ärritavad ka naha närvilõpmeid ning mõjutavad kesknärvisüsteemi kaudu refleksiivselt kõiki organeid. On kindlaks tehtud, et naha kiiritatud alalt ulatuvas närvis suureneb elektriliste impulsside sagedus. Erüteemi peetakse kompleksseks refleksiks, mille esinemine hõlmab aktiivseid fotolüüsiprodukte. Erüteemi raskusaste ja selle tekkimise võimalus sõltub seisundist närvisüsteem. Kahjustatud nahapiirkondades, kus esineb külmumist või närvipõletikku, ei ilmne erüteem üldse või on ultraviolettkiirte toimest väga nõrgalt väljendunud. Erüteemi teket pärsivad uni, alkohol, füüsiline ja vaimne väsimus.N. Finsen (Taani) kasutas ultraviolettkiirgust esimest korda mitmete haiguste raviks aastal 1899. Praegu on üksikasjalikult uuritud ultraviolettkiirguse erinevate piirkondade mõju ilminguid kehale. Päikesevalguses sisalduvatest ultraviolettkiirtest põhjustavad erüteemi 297 nm lainepikkusega kiired. Pikema või lühema lainepikkusega kiirte suhtes väheneb naha erüteemi tundlikkus. Tehiskiirguse allikate abil tekitati erüteemi kiirte vahemikus 250...255 nm. Kiiri lainepikkusega 255 nm toodab elavhõbeda-kvartslampides kasutatav elavhõbedaauru resonantsemissioon.

Seega on naha erüteemilise tundlikkuse kõveral kaks maksimumi. Kahe maksimumi vahelise süvenduse tagab naha sarvkihi varjestav toime.

Ultraviolettkiirgus annab energiat kehas toimuvateks fotokeemilisteks reaktsioonideks. Tavalistes tingimustes põhjustab päikesevalgus väikeses koguses aktiivsete fotolüüsiproduktide moodustumist, millel on organismile kasulik mõju. Ultraviolettkiired annustes, mis põhjustavad erüteemi teket, parandavad vereloomeorganite tööd, retikuloendoteliaalsüsteemi (sidekoe füsioloogiline süsteem, mis toodab kehale võõraid kehasid ja mikroobe hävitavaid antikehi), naha barjääriomadusi, ja kõrvaldada allergiad.

Inimese naha ultraviolettkiirguse mõjul tekib steroidsetest ainetest rasvlahustuv vitamiin D. Erinevalt teistest vitamiinidest võib see organismi sattuda mitte ainult toiduga, vaid moodustuda selles ka provitamiinidest. Ultraviolettkiirte, mille lainepikkus on 280...313 nm, mõjul muudetakse rasunäärmete poolt eritatavas nahalibestis sisalduvad provitamiinid D-vitamiiniks ja imenduvad organismi.

D-vitamiini füsioloogiline roll seisneb selles, et see soodustab kaltsiumi imendumist. Kaltsium on osa luudest, osaleb vere hüübimises, tihendab raku- ja koemembraane ning reguleerib ensüümide aktiivsust. Haigust, mis tekib D-vitamiini puuduse tõttu esimestel eluaastatel lastel, keda hoolivad vanemad Päikese eest varjavad, nimetatakse rahhiidiks.

Lisaks looduslikele D-vitamiini allikatele kasutatakse ka kunstlikke, kiiritades provitamiine ultraviolettkiirtega. Ultraviolettkiirguse tehisallikate kasutamisel tuleb meeles pidada, et lühemad kui 270 nm kiired hävitavad D-vitamiini. Seetõttu surutakse ultraviolettlampide valgusvoos filtreid kasutades alla spektri lühilaineosa. Päikesenälg väljendub ärrituvuses, unetuses, väsimus inimene. Suurtes linnades, kus õhk on tolmuga saastunud, ei jõua erüteemi tekitavad ultraviolettkiired peaaegu Maa pinnale. Pikaajaline töö kaevandustes, masinaruumides ja suletud tehase töökodades, öine töö ja päevane uni põhjustavad kerget nälga. Valgusnälgimist soodustab aknaklaas, mis neelab 90...95% ultraviolettkiirtest ega lase läbi kiiri vahemikus 310...340 nm. Märkimisväärne on ka seinte värv. Näiteks kollane värv neelab täielikult ultraviolettkiired. Valguse, eriti ultraviolettkiirguse puudumist tunnevad inimesed, lemmikloomad, linnud ja toataimed sügisel, talvel ja kevadised perioodid. Lambid, mis koos nähtava valgusega kiirgavad ultraviolettkiiri lainepikkuste vahemikus 300...340 nm, võivad kompenseerida ultraviolettkiirte puudumist. Tuleb meeles pidada, et vead kiirgusdoosi määramisel, tähelepanematus selliste küsimuste suhtes nagu ultraviolettlampide spektraalne koostis, kiirguse suund ja lampide kõrgus, lambi põlemise kestus võivad kasu asemel hoopis kahju tekitada.

Kiirte spekter, silmaga nähtav inimlik, ei oma teravaid, selgelt määratletud piire. Violetsele poolele omistasid mõned teadlased piiriks 4000 A, teised 3800 ja kolmandad nihutasid selle 3500 ja isegi 3200 A peale. Ilmselgelt on see seletatav silmade erineva valgustundlikkusega ja viitab piirkonna olemasolule. kiirtest, mis pole inimsilmale nähtavad.

Kui tundlik termomeeter asetatakse nähtava valguse spektrisse, näitab see olulist temperatuuri tõusu. Mis juhtub, kui nihutate termomeetrit (või termopaari) nähtavast spektrist kaugemale? Sellised katsed viidi läbi 19. sajandi alguses. Inglise astronoom W. Herschel. Pärast korduvaid uuringuid avastas ta, et üle punase värvi piiri näitab termomeeter temperatuuri tõusu teatud maksimumiga. See oli teadlasele tõestuseks uute kiirte, mida hiljem nimetati infrapunaks, olemasolust.

Mis juhtub spektri violetsest lühikese lainepikkuse otsast kaugemal? Ja siin tuvastati nähtamatute kiirte mõjul temperatuuri tõus. Tõsi, see on palju vähem väljendunud kui väljaspool spektri punast otsa ja skeptikud püüdsid selliste kiirte olemasolu kahtluse alla seada.

Kui saksa füüsik I. Ritter ja inglise teadlane W. Wollaston kasutasid 1801. aastal fotoplaati tundliku valguse vastuvõtjana, muutus uute kiirte, mida nimetatakse ultraviolettkiirteks, reaalsus vaieldamatuks. Spektri violetsest otsast kaugemale mustab fotoplaat isegi kiiremini kui nähtavate kiirte mõjul. Kuna fotoplaadi mustaks muutumine toimub fotokeemilise reaktsiooni tulemusena, on teadlased jõudnud järeldusele, et ultraviolettkiired on väga aktiivsed.

Edasised uuringud avastasid huvitava fakti: Päikesest lähtuvate ultraviolettkiirte spekter on väga kitsas – 4000-st (nähtava valguse piir) kuni 2900-3000 A-ni; siis see lõpeb järsult. Kunstlikest valgusallikatest on võimalik saada palju laiem ultraviolettspekter. Mis viga? Võib-olla ei kiirga Päike valgust, mille lainepikkus on lühem kui 2900 A? Füüsilisest vaatenurgast oleks selline piir seletamatu.

Vastuse küsimusele andis prantsuse teadlane A. Cornu. Ta leidis, et osoon neelab ultraviolettkiiri, mis on lühemad kui 2950 A. Atmosfääris olevad hapnikumolekulid koosnevad kahest aatomist; Osooni molekulis on neid kolm. Kui eeldada, et Päike kiirgab ka lühilainelisi ultraviolettkiiri, siis nende mõjul peaksid hapnikumolekulid lagunema üksikuteks aatomiteks, mis ühinedes teiste molekulidega moodustavad osooniosakesi. Atmosfääri ülemistes kihtides peaks osoon katma kogu Maa omamoodi kaitseekraaniga. Cornu hüpotees sai kinnitust, kui inimesed tungisid atmosfääri kõrgetesse kihtidesse. 25-30 km kõrgusel avastati tegelikult osoonikiht.

Maa pinnale jõudvate ultraviolettkiirte hulk sõltub Päikese kõrgusest. Kui see langeb 60°-lt 15°-le horisondi kohal, väheneb päikesekiirguse koguhulk vaid viiendiku võrra, ultraviolettkiirte hulk aga 20 korda. Sellisel juhul nihkub kiirguspiir pikkade lainete suunas. Kui Päike on seniidis (ekvatoriaalpiirkonnas), jõuavad Maa pinnale kiired pikkusega 2900 ja isegi 2890 A. Keskmistel laiuskraadidel lõpeb lühilaine piir ligikaudu 2970 A ja seejärel alles keskpäeval. suvekuudel. Päikese madalamal positsioonil nihkub piir 3000 A ja enamale. Polaarjoone kohal on Päike ka suvel nii madalal, et maapinnale jõuavad vaid pikima lainepikkusega ultraviolettkiired.

Kui Päike on seniidis, ületavad selle kiired atmosfääri paksuse võimalikult lühikesel teel; Kui Päikese kõrgus horisondi kohal väheneb, pikeneb nende tee läbi atmosfääri. Sel juhul hajuvad ultraviolettkiired kõige enam, kuigi suur on ka siniste, tsüaansete, kollaste ja roheliste kiirte hajuvus.

Ultraviolettkiirte intensiivne hajumine atmosfääris võimaldab teha kaks olulist järeldust. Esiteks peaks kõrguse tõustes Maa kohal nende kiirte arv suurenema ja nende ülekandepiir peaks nihkuma lühemate lainete suunas. Spetsiaalsed katsed on kinnitanud, et ülesmäge minnes suureneb ultraviolettkiirguse intensiivsus 3-4% iga 100 m kohta. Kõrgel mägedes leiti päikesevalguses kiiri lainepikkusega 2900 ja isegi 2850 A. Teiseks on hajutatud kiirte osatähtsus maapinnale jõudvate ultraviolettkiirte koguhulgast väga suur. Hajutatud ultraviolettkiirgus suve pärastlõunal moodustab 46–70% kogu ultraviolettkiirgusest ja suvekuudel 35–56%. Aasta ülejäänud kuudel moodustab hajuskiirgus ka olulise osa kogukiirgusest. Pilvistel päevadel, kui päikeseketas on kaetud pilvedega, jõuab Maa pinnale peamiselt hajutatud kiirgus. Seetõttu võite saada hea päevituse mitte ainult otsese päikesekiirte käes, vaid ka varjus ja pilvistel päevadel.

Lennud mitmekümne, saja ja isegi tuhande kilomeetri kõrgusele Maast võimaldasid uurida päikesespektri iseärasusi väljaspool Maa atmosfääri varjestavat mõju. Päikesekiirguse pidev spekter, mida läbivad Fraunhoferi jooned, säilitades täielikult oma tavapärase iseloomu, jätkub kuni laineteni pikkusega 2100 A. Veelgi kaugemal lühilainete suunas pideva spektri intensiivsus väheneb ja selle taustal ei ilmu enam tumedad Fraunhoferi jooned, vaid heledad kiirgusribad (vt joonis VI siseküljel).

Selle piirkonna eredaim emissioonijoon on vesinikujoon 1216 A (Lymani spektrirea esimene rida). Teine väga hele joon (lainepikkusega 303,8 A) kuulub ioniseeritud heeliumile. Piirkonnas 1000 kuni 84 A tuvastati arvukalt heeliumi, hapniku, lämmastiku, süsiniku, räni ja muude elementide ioonide spektrijooni, samuti kõiki Lymani seeria jooni kuni 919 A.

Päikese fotosfääri aktiivsetes piirkondades, eriti kromosfääri põletuste ajal, suureneb ultraviolettkiirguse intensiivsus järsult. 1216 A liini piirkonnas see enam kui kahekordistub, lühema lainepikkusega kiirgus suureneb oluliselt rohkem ning röntgenkiirgus (lainepikkusega alla 20 A) võimendub 10-100 korda. Isegi väike kromosfäärisähvatus tekitab mõnikord intensiivsema ultraviolettkiirguse voo, kui kogu Päike tavaliselt tekitab.

Ultraviolettkiired, mis katavad tohutul hulgal kiirgust vahemikus 4000 kuni 20 A, piirnevad nähtava valguse ja röntgenikiirgusega. Maapealsetes tingimustes piirab Päikesest lähtuvat ultraviolettkiirgust osoonilävi (2900-2950 A). Kuid tehislike ultraviolettkiirguse allikate (elavhõbe-kvarts, vesinik, kaarlambid jne) abil, andes nii joon- kui ka pideva spektri, on võimalik saada ultraviolettkiiri lainepikkusega kuni 1800 A. Esimene Saksa optiku V. Schumanni konstrueeritud vaakumspektrograaf võimaldas avastada kauge ultraviolettkiirguse piirkonna, mis ulatub 1800–1270 A. Seda kiirguspiirkonda nimetati vaakumiks ehk Schumanni kiirguseks. Nõgusat difraktsioonvõret kasutades sai Lyman 1914. aastal vesinikuliini lainepikkusega 1216 A. Seejärel uuris ta kiirte piirkonda kuni 500 A.

Mis tähtsus on ultraviolettkiirguse lainepikkustel elu jaoks Maal? Kogu spektri lühima lainepikkuse piirkond, alustades vaakumkiirgusest, imendub kergesti õhu-, vee-, klaasi-, kvartsimolekulidesse ega jõua biosfääri. Vahemikus 4000-1800 A ei ole spektri erinevate osade kiirte roll sama. Teatavasti mängisid kõige energiarikkamad lühilainelised kiired olulist rolli esimeste komplekssete orgaaniliste ühendite tekkes Maal. Kuid need kiired aitavad kaasa mitte ainult keeruliste ainete moodustumisele, vaid ka lagunemisele. Seetõttu toimus Maa eluvormide oluline edasiminek alles pärast seda, kui tänu roheliste taimede aktiivsusele rikastus meie atmosfäär hapnikuga ja moodustas kaitsva osoonitelgi. Selle võlvide all rullus lahti elusolendite areng, milles mängivad teatud rolli pikima lainepikkusega ultraviolettkiired (4000-2950 A).

Seega, kui võtta arvesse mitte ainult Päikese kiirgust, vaid ka maapealseid ultraviolettkiirte allikaid, siis pakub meile huvi ja tähtsust vaid vahemik 4000-1800 A. II Internatsionaali soovitusel 1932. a. Füsioteraapia ja fotobioloogia kongressil tuvastati selles vahemikus kolm piirkonda: piirkond A - 4000-3200 A, piirkond B - 3200-2750 A, piirkond C - 2750-1800 A. Iga lainete mõjus on olulisi erinevusi. need vahemikud elusorganismil.

Ultraviolettkiired toimivad ainele, sealhulgas elusainele, samade seaduste järgi nagu nähtav valgus. Osa neeldunud kiirgusenergiast muundub pidevalt soojuseks, kuid ultraviolettkiirte termiline mõju organismile tõsist mõju ei avalda. Levinum ja olulisem viis ultraviolettkiirte neeldunud energia vabastamiseks on luminestsents. Eriti kergesti toimuvad nende kiirte mõjul fotokeemilised reaktsioonid. Ultraviolettvalguse footonite energia on väga kõrge, nii et nende neeldumisel võib molekul puruneda tükkideks. Mõnikord lööb footon elektroni aatomist välja. Kuid enamasti on aatomid ja molekulid erutatud, hõlbustades nende sisenemist keemilistesse reaktsioonidesse. Kui neeldub üks kiirkvant lainepikkusega 2537 A, suureneb molekuli energia tasemeni, mis vastab molekulide soojusliikumise energiale temperatuuril 38 000 ° C.

Elusorganismides huvitab meid enim ultraviolettkiirte mõju biopolümeeridele – valkudele ja nukleiinhapetele. Fotosensibilisaatorite osalus antud juhul ei ole veel selgelt kindlaks tehtud. Tõenäoliselt on see väike, sest valgud ja nukleiinhapped neelavad ise intensiivselt ultraviolettkiiri. Molekulid, milles süsiniku- ja lämmastikuaatomid moodustavad tsüklistruktuure, neelavad valgust väga hästi. Selliseid rõngaid leidub ka biopolümeeri molekulides. Nukleiinhapetes on need lämmastiku alused, peamiselt pürimidiin (tüümiin, uratsiil, tsütosiin) ja puriin (adeniin, guaniin), mis neelavad peamiselt kiiri lainepikkusega 2600-2650 A. Valkudes tsüklilised aminohapped trüptofaan, türosiin, fenüülalaniin , histidiin neelab hästi kiiri pikkusega 2800 A.

Aatomite rühmad

moodustades aminohapete vahel peptiidsidemeid, neelavad lühema lainepikkusega kiiri (1800-2300 A) ja tsüstiindisulfiidsillad neelavad vaheenergia kiiri - 2537 A.

Neeldunud energia võib migreeruda (liikuda) mööda antud molekuli moodustavate aatomite ahelat ilma märkimisväärse kadudeta, kuni see jõuab aatomitevaheliste nõrkade sidemeteni. Rändav energia kulub nõrkade sidemete lõhkumisele. Peptiid- ja disulfiidsidemete katkemisel valgu molekuli suurus väheneb. Selle protsessi käigus, mida nimetatakse fotolüüsiks, moodustuvad molekulide killud, millel on kehale tugev mõju. Seega moodustub aminohappest histidiinist pärast rühma - COO- eraldamist histamiin - aine, mis laiendab vere kapillaare ja suurendab nende läbilaskvust. Histamiini moodustumine näib mängivat olulist rolli ultraviolettkiirte mõjus kehale.

Lisaks fotolüüsile toimuvad biopolümeerides ultraviolettkiirte mõjul ka muud muutused. Tavaliselt on valgumolekulidel sama elektrilaeng. Kiiritamisel molekulide laeng väheneb, need kleepuvad kergesti kokku, sadestuvad ja kaotavad oma aktiivsuse – ensümaatilised, hormonaalsed, antigeensed jne. Kõiki neid nihkeid kokku võttes nimetatakse denaturatsiooniks.

Valkude fotolüüsi ja denaturatsiooni protsessid toimuvad paralleelselt ja üksteisest sõltumatult. Neid põhjustavad erineva lainepikkusega ultraviolettkiired: kiired 2800-3020 A põhjustavad peamiselt fotolüüsi, kiired 2500-2650 A põhjustavad peamiselt denaturatsiooni. Nende protsesside erinevad kombinatsioonid määravad ultraviolettkiirte toimemustri kehale.

Kõige tundlikum rakufunktsioon ultraviolettkiirte suhtes on jagunemine. Kiired annuses 10 erg/mm 2 põhjustavad juba ligikaudu 90% bakterirakkude jagunemise lõpetamise. Kuid rakkude kasv ja elutegevus ei peatu. Aja jooksul jagunemine taastub. Et põhjustada 90% rakkude surma, nukleiinhapete ja valkude sünteesi pärssimist ning mutatsioonide teket, on vaja kiirgusdoosi tõsta 100 erg/mm2-ni.

Joonisel fig. Joonisel 16 on näha, et ultraviolettkiirte bakteritsiidse ja geneetilise toime kõverad, nende mõju rakkude kasvule ja jagunemisele on üksteisega väga sarnased ja kattuvad peaaegu nukleiinhapete kiirte neeldumise kõveraga. See tähendab, et ultraviolettkiired põhjustavad nukleiinhapetes muutusi, mis mõjutavad rakkude kasvu, jagunemist, pärilikkust ja nende olemasolu ehk raku elutegevuse peamisi ilminguid. Teatavasti mõjutavad organismi, rakku või ainet ainult need kiirgused, ainult need valguse footonid, mida see aine (rakk, organism) neelab. Ja nukleiinhapped neelavad nähtamatu ultraviolettkiirguse kvante palju tugevamalt kui valgud, isegi valkude maksimaalse valguse adsorptsiooni piirkonnas (umbes 2800 A). Pole üllatav, et see on kõige rohkem nukleiinhapetes olulised protsessid, mis iseloomustab ultraviolettkiirte bioloogilist mõju.

Nukleiinkomponendi tähtsust nende kiirte toimemehhanismis kehale seletab nukleiinhapete eriline roll rakus. Kui rakus esineb mõni valk kümnete või sadade täiesti identsete molekulide kujul, siis on iga DNA (desoksüribonukleiinhappe) molekul ainulaadne. DNA on raku pärilik mälu. Selle molekulide struktuur krüpteerib teabe kõigi rakuvalkude struktuuri ja omaduste ning seega ka raku kui terviku struktuuri, selles toimuvate ainevahetusprotsesside olemuse ja suuna kohta. On selge, et DNA molekulide struktuuri rikkumised on eriti olulised ja eriti ohtlikud; "päriliku" molekuli mis tahes osa rike võib olla korvamatu või põhjustada tõsiseid eluhäireid.

Riis. 16. Nukleiinhapete ultraviolettkiirguse neeldumise kõverad (1), rakkude jagunemise pärssimine (2) ja ultraviolettkiirte mutageenne toime (3)

Niisiis on ultraviolettkiirte toimemehhanismis peamine asi DNA kahjustus. Kuid milline on nende muutuste olemus? Teame juba, et DNA moodustavate lämmastikualuste tsüklilised struktuurid neelavad ultraviolettvalgust. Kui põhiahel - selle orgaanilise maailma suurima molekuli niit (DNA molekulmass ulatub 12-30 miljonini) moodustub suhkru desoksüriboosi ja fosforhappe vahelduvate rühmade vahel, siis on iga lüli külge kinnitatud lämmastikalused. sellest ketist, mis moodustab justkui redeli astmed. DNA molekul koosneb kahest ahelast, mis on spiraalselt üksteise kõrval keerdunud. Trepp on seega väändunud. Ja selle sammud on lämmastikualuste paarid. Nad seovad DNA ahelaid nõrkade, kuid arvukate vesiniksidemetega. Kui DNA ise dubleerub (ja siit algab rakkude jagunemine), katkevad vesiniksidemed ja kumbki kahest DNA ahelast täidab puuduva osa.

Ultraviolettkiirguse kvant toob endaga kaasa nii olulise energiavaru, et senine lämmastikaluse struktuur muutub selle jaoks “kitsaks”. Tavaliselt kulutatakse liigne energia kaksiksideme lõhkumisele molekuli nõrgimas kohas – tümiinis 5–6 süsinikuaatomit. Selle tulemusena moodustub kaks vaba valentsi, mis tuleb täita. Kõige sagedamini taastatakse katkenud kaksikside. Kuid kui katkestus toimub samaaegselt kahes naaberlämmastiku aluses, võivad valentssidemed sulguda mitte aluste sees, vaid nende vahel. Ja siis ilmub tümiinidimeer - DNA kiiritamise peamine fotoprodukt. Kui võrrelda DNA kaksikheeliksit tõmblukuga, siis vastab iga dimeer tõmbluku sulandunud hammastele, vältides ahelate lahknemist. Selle tulemusena katkeb DNA kahekordistumise protsess ja seejärel rakkude jagunemine. Kiirgusdoosi kasvades suureneb dimeeride hulk ja koos sellega eluhäired, mis teatud tasemel muutuvad eluga kokkusobimatuks. Koos dimeeride moodustumisega, lämmastikaluste oksüdatiivsel hävitamisel ja deaminatsioonil on teatud tähtsus ka näiteks adeniini muundumisel hüpoksantiiniks ultraviolettkiirguse mõjul, mis samuti moonutab päriliku informatsiooni tähendust.

Erinevalt teistest füüsikalistest ja keemilistest mõjuritest ei tapa ultraviolettkiired isegi suurtes annustes kiiritatud rakku kohe. Tavaliselt kaotab rakk mõneks ajaks (1-2 päeva) oma jagunemisvõime. Seejärel toimub kujuteldav taastumine ja rakk jaguneb 2-4 korda enne lõplikku surma.

Dimeeride (tümiini, samuti tsütosiini, tümiini-tsütosiini dimeeride) moodustumise protsess ei ole mitte ainult kasvu ja jagunemise pärssimise, vaid ka rakusurma, vaid ka mutageensete ja geneetiliste mõjude aluseks. Tugevate valentssidemete tekkimine lämmastikualuste vahel rikub geneetilist koodi ja moonutab päriliku teabe tähendust. Raku pärilik keel on ju neljatäheline ja just lämmastiku alused on selle tähed. Täpsemalt on lämmastiku aluste trio (triplet) geneetilise koodi lihtsaim ühik. Kui tekib tugev ühendus (tänu ultraviolettenergiale) naabruses asuvate tümiinide vahel samas DNA ahelas, siis DNA isedubleerumise ja rakkude jagunemise protsess ei katke. Tütarrakud aga pärivad krüptimist kirjavigadega – nende eluprogramm läheb segamini, ohtlik ahmimine võib samuti kuskil 2-3 põlvkonna pärast surma põhjustada või raku eluiga on tõsiselt häiritud. Seega muutuvad aatom-molekulaarsed ümberkorraldused, mis on võimalikud ultraviolettkiirguse kvantide liigse energia tõttu, ise rakkude, kudede, organite ja kogu organismi elutegevuse katkemise põhjuseks.

Protsess, mis sai alguse ultraviolettkiirte footonite neeldumisest biopolümeeride poolt, põhjustab selle arenedes kehas kõigile tuttavaid muutusi, nagu naha punetus (erüteem), selle tumenemine (parkimine, pigmentatsioon), antirahhiitne, desinfitseeriv toime jne.

Ultraviolettkiirte mõju nahale

Kuum suvepäev, ere päike, pilvitu sinine taevas, jõe kallas. Lamate nii, et keha on päikese käes. Mööduvad minuteid õndsat poolunustust; päikesekiirte paitav puudutus lõdvestab lihaseid ja leevendab väsimustunnet. Päikese käes kuumutatud nahapiirkonnad muutuvad puudutamisel roosakaks ja kuumaks. See punetus (kalorite erüteem) ilmneb naha soojenemise tõttu nähtavate ja infrapunakiirte Päikese poolt ning sellele tormava vere tõttu. See kaob peaaegu kohe pärast päevitamise lõpetamist.

Kuid 2-8 tunni pärast ilmub nahale uuesti punetus koos põletustundega. See on juba ultraviolett-erüteem, mis erineb mõne tunnuse poolest kalorite erüteemist. See ilmneb pärast varjatud perioodi naha kiiritatud piirkonnas ja asendub päevitamise ja koorimisega. Sellise erüteemi kestus on 10-12 tundi kuni 3-4 päeva. Punetav nahk on katsudes kuum, kergelt valulik ja tundub paistes ja kergelt paistes.

Põhimõtteliselt on erüteem põletikuline reaktsioon, naha põletus. Aga see põletik on eriline – mittemikroobne, aseptiline. Kui kiirte annus on liiga suur või nahk on nende suhtes eriti tundlik, koorub tursevedelik kuhjudes kohati maha naha väliskihi (epidermise) ja moodustab villid. Rasketel juhtudel ilmnevad epidermise nekroosi ja nekroosi piirkonnad. Mõni päev pärast erüteemi kadumist nahk tumeneb ja hakkab kooruma. Naha koorumisel tuleb osa pigmenti sisaldavaid rakke lahti ja päevitus tuhmub. Kuid see ei kao täielikult pärast mitu nädalat või isegi kuud. See on ultraviolett-erüteemi pilt palja silmaga vaadeldes. Mis siis, kui vaatate mikroskoobiga naha sisse?

Riis. 17. Inimese naha ristlõige mikroskoobi all 1 - epidermise sarvkiht; 2 - granuleeritud kiht; 3 - epidermise ogakiht; 4 - dermise papillaarne kiht; 5 - pärisnaha retikulaarne kiht

Inimese nahk ehk epidermis koosneb suurest hulgast rakukihtidest ja selle paksus on 0,5 mm (joonis 17). Selle eesmärk on kaitsta keha kahjustuste, temperatuuri ja rõhu kõikumiste eest ning olla nakkustõkkeks. Epidermise sügavaim idukiht külgneb naha endaga (dermis), milles läbivad veresooned ja närvid. Idukihis toimub pidev rakkude paljunemise protsess; vanemad surutakse noorte rakkude poolt väljapoole ja surevad. Surnud ja surevate rakkude kihid moodustavad epidermise välimise sarvkihi, mille paksus on 0,3 mm, mida pidevalt väljastpoolt eemaldatakse ja seestpoolt taastatakse.

Kui nahale langevad kiired neelavad sarvkihi surnud rakud, ei avalda need organismile loomulikult mingit mõju. Kiirituse mõju sõltub kiirte läbitungimisvõimest ja sarvkihi paksusest. Mida lühem on ultraviolettkiirte lainepikkus, seda väiksem on nende läbitungimisvõime. Lühemad kui 3100 A kiired ei tungi epidermisest sügavamale. Pikema lainepikkusega kiired jõuavad papillaarsesse dermisse, mis sisaldab veresooni. See tähendab, et ultraviolettkiirte koostoime ainega toimub eranditult nahas, peamiselt epidermises. Siit saab alguse ultraviolettkiirguse poolt põhjustatud biokeemiliste ja füsioloogiliste muutuste kompleksne ahel organismis.

Suurimad muutused toimuvad epidermise idukihis, kus neeldub suurem osa ultraviolettkiirtest. Biopolümeeride fotolüüsi ja denaturatsiooni protsessid põhjustavad idukihi ogaliste rakkude surma. Valkude fotolüüsi aktiivsed produktid (histamiin, histamiinilaadsed ained, atsetüülkoliin jne) põhjustavad vasodilatatsiooni, naha turset, leukotsüütide vabanemist ja muid tüüpilisi erüteemi tunnuseid. Fotolüüsiproduktid, mis levivad vereringe kaudu, ärritavad ka naha närvilõpmeid ning mõjutavad kesknärvisüsteemi kaudu refleksiivselt kõiki organeid. On kindlaks tehtud, et naha kiiritatud alalt ulatuvas närvis suureneb elektriliste impulsside sagedus.

Erüteemi raskusaste ja isegi selle tekkimise võimalus sõltuvad närvisüsteemi seisundist. Nõukogude teadlased (S. A. Brushtein, A. E. Shcherbak, A. R. Kirichinsky, G. S. Varshaver jt) leidsid, et haavade, närvilõikude, nende põletiku, külmakahjustuse, erüteemi korral vastavatel nahapiirkondadel või ei teki üldse või on väga nõrgalt väljendunud, vaatamata ultraviolettkiirte toimele. Erüteemi teket pidurdavad uni, anesteesia, alkoholimürgitus, füüsiline ja vaimne väsimus ning haigused. Seetõttu peetakse erüteemi kompleksseks refleksiks, mille esinemine hõlmab aktiivseid fotolüüsiprodukte.

Esimese teadusliku erüteemi kirjelduse andis 1889. aastal vene teadlane A. N. Maklakov, kes uuris ka ultraviolettkiirte mõju silmale (fotooftalmia) ja tegi kindlaks, et need põhinevad ühistel põhjustel. Silma limaskestal – sidekesel – ei ole kaitsvat sarvkihti, mistõttu on see kiirgusele tundlikum kui nahk. Silmavalu, punetus, pisaravool ja osaline pimedus tekivad sidekesta ja sarvkesta rakkude degeneratsiooni ja surma tagajärjel. Rakud muutuvad läbipaistmatuks. Pikalainelised ultraviolettkiired, mis jõuavad objektiivini suurtes annustes, võivad põhjustada hägusust – katarakti.

Taani teadlane N. Finsen kasutas 1899. aastal esimest korda ultraviolettkiirt teatud haiguste raviks. Hiljem uuriti üksikasjalikult ka teisi nende kiirte mõju ilminguid kehale, ultraviolettspektri erinevate osade poolt põhjustatud toime tunnuseid. Selgub, et erüteemi võivad põhjustada kahe erineva spektripiirkonna kiired. Päikesevalguses sisalduvatest ultraviolettkiirtest põhjustavad erüteemi kiired lainepikkusega 2970 A. Lühema ja pikema lainepikkusega kiirtele väheneb naha erüteemi tundlikkus. Kuid tehiskiirguse allikate abil tekitasid erüteemi ka 2500-2550 A kiired. Kiired lainepikkusega 2537 A tekivad elavhõbeda-kvartslampides kasutatava elavhõbedaauru resonantsemissioonijoonega.

Seega on naha erüteemilise tundlikkuse kõver kahe küüruga. Kahe maksimumi vahele jääv sadul ei ole juhuslik – see tekkis naha sarvkihi varjestava, neelava toime tõttu. Kui eemaldate (ettevaatlikult lõigate ära) keratiniseeritud rakkude surnud kihid, põhjustavad kiired lainepikkusega 2700-2800 A ka selles nahapiirkonnas punetust, temperatuuri tõusu, kerget valu, turset ja muid erüteemi nähte.

Üks keha vahendeid ülekuumenemise eest kaitsmiseks on vere tungimine nahka, naha veresoonte laienemine. Samal ajal tõuseb naha temperatuur ja soojusülekanne nii kiirguse (spektri infrapunapiirkonnas) kui ka konvektsiooni (nahaga külgneva õhukihi kuumutamise) toimel. Aga kui õhul ja ümbritsevatel objektidel endal on kõrge temperatuur, siis tuleb mängu teine ​​soojusülekande mehhanism – higistamisest tingitud aurustumine.

Kõik need termoregulatsioonimehhanismid on loodud kaitsma ainult Päikese nähtavate ja infrapunakiirte eest. Kuid ka suur hulk ultraviolettkiirgust on ohtlik ja seetõttu aktiveerub samaaegselt higistamisega inimese kaitsemehhanism ultraviolettkiirte eest. Selgub, et higi sisaldab urokaanhapet, ainet, mis neelab neid kiiri hästi, kuna selle molekulides on benseenitsükkel.

Looduslikes päikesevalguse tingimustes tekib pärast erüteemi naha pigmentatsioon ja päevitus. Pigmentatsiooni spektraalne maksimum (3400 A) ei lange kokku ühegi erüteemi tundlikkuse tipuga. Valides kiirgusallika, võite põhjustada pigmentatsiooni ilma erüteemita ja vastupidi.

Erüteem ja pigmentatsioon ei ole sama protsessi etapid, kuigi nad järgivad üksteist. Need on üksteisega seotud erinevate protsesside ilmingud. Naha pigment melaniin moodustub epidermise alumise kihi rakkudes - melanoblastides. Melaniini moodustumise lähteaineks on aminohapped türosiin, dioksüfenüülalaniin, aga ka adrenaliini lagunemissaadused. Ultraviolettkiired kiirendavad melaniini moodustumist ja kogunemist.

Mida tähendab päevitamine ja melaniini kogunemine, lähtudes keha huvidest? See kaitseb pärisnaha rakke, selles asuvaid veresooni ja närve pikalainelise ultraviolettkiirguse, aga ka nähtava ja infrapunakiirguse eest, mis põhjustab ülekuumenemist ja kuumarabandust.

Ultraviolettkiirte eest kaitsmiseks on epidermise sarvkihi paksenemine väga oluline. Üks kuni kolm päeva pärast erüteemi teket algab rakkude suurenenud jagunemine epidermise idukihis. Epidermis pakseneb, rakukihtide arv suureneb; Ultraviolettkiirtel on sellisest barjäärist raskem tungida. Kui kiiritamist korratakse, jätkab sarvkiht paksenemist. Seetõttu on pargitud nahk kare ja katsudes kare.

Loodus kasutas ultraviolettkiirte energiat selleks, et tekitada kehas kaitsereaktsioon mitte ainult nende kiirte, vaid ka teiste päikesespektrisse kuuluvate kiirte – nähtavate ja infrapunakiirte – vastu.

Lähis-infrapunakiired ja nähtav valgus, eriti selle pika lainepikkusega punane osa, tungivad kudedesse palju sügavamale kui ultraviolettkiired – 3-4 mm sügavusele. Mitte lasta neil kiirtel tungida sügavale kehasse, kaitsta õrnaid siseorganeid, mis on harjunud püsiva temperatuuriga, ülekuumenemise eest – see on üks ülesannetest, millega melaniin suurepäraselt toime tuleb. Tumepruuni, peaaegu musta pigmendi graanulid neelavad laias spektris.

Melaniin on inimkeha peamine pigment. See ei anna värvi mitte ainult pargitud nahale, vaid ka juustele, ripsmetele ja silmade iirisele. Melaniini leidub ka võrkkesta pigmendikihis ja see on seotud valguse tajumisega.

Melaniini moodustumise lähteproduktiks on aminohape türosiin, mis oksüdeeritakse ensüümi türosinaasi toimel dioksüfenüülalaniiniks. Ensüümi olemasolu on melaniini moodustamiseks hädavajalik. Geneetiline defekt, millega kaasneb türosinaasi tootmise häire, väljendub pigmentatsiooni puudumises. Selle defektiga inimestel on valged juuksed, ripsmed ja roosad silmad (veresooned on nähtavad läbi iirise, millel puudub pigment) ja neid nimetatakse albiinodeks. Melaniini puudus neid väga ei häiri. Kuid nad on päikesevalguse eest kaitsetud. Otseste päikesekiirte käes viibimine tähendab nende jaoks põletusi, ville ja isegi nekroosi.

Kuid melaniin ei ole ainult pigment, mitte passiivne kaitseekraan, mis kaitseb kudesid ja siseorganeid liiga kuumade päikesekiirte eest. Melaniin on erakordne aine, mille kaitsefunktsioonid organismis on palju laiemad ja keerukamad. Kui valkude, nukleiinhapete ja muude orgaaniliste ühendite molekulid neelavad ultraviolettkiirguse kvante, on sellise kohtumise üks tõenäolisi tagajärgi molekulide lagunemine ja lõhenemine. Hävitatud molekulide fragmente, millel on kõrge biokeemiline aktiivsus, nimetatakse ioonideks, kui neil on elektrilaeng, ja vabadeks radikaalideks, kui neil on paaritu elektron, vaba valents. Vabad radikaalid reageerivad valkude ja nukleiinhapete molekulidega, täiendades ja suurendades nende otsest kahjustust, põhjustades laviinilaadset protsessi, mis on sarnane uraani tuumade lagunemise ahelreaktsioonile, mida ergastab neutronite voog. Selle ahelreaktsiooni peatamine tähendab kiirguse kahjuliku mõju nõrgendamist ja selle tervisele ohtlike tagajärgede ärahoidmist.

Ja melaniin saab selle ülesandega suurepäraselt hakkama. Melaniini molekulid, mis moodustuvad türosiini, dioksüfenüülalaniini ja pürokatehhooli oksüdatiivse kondenseerumise tulemusena, on tohutud võrgustikustruktuuriga polümeerimolekulid. Melaniini prekursorite oksüdatsiooni käigus tekivad ka vabad radikaalid, nn semikinoonid. Enamik neist neutraliseerib kombineerituna üksteist, kuid mõned säilitavad melaniini molekulis paarituid elektrone. Kaasaegne teadus on relvastatud elektronparamagnetilise resonantsi (EPR) meetodiga, mis võimaldab tuvastada vabade radikaalide olemasolu. Seda meetodit kasutades õnnestus näidata, et hiiglaslikel melaniinivõrgu molekulidel on stabiilsete vabade radikaalide omadused. Veelgi enam, teised vabad radikaalid takerduvad kergesti selle võrgustiku lülidesse, seostuvad ja neutraliseeritakse.

Nagu imeline kaitsekate, hoiavad ja neutraliseerivad melaniini võrkmolekulid ultraviolettkiirguse poolt hävitatud aktiivseid, tugevatoimelisi molekulide fragmente, takistades nende sattumist vereringesse ja keha sisekeskkonda. Ja see melaniini kaitsefunktsioon pole vähem oluline kui soojuskiirte neeldumine. Statistika väidab kiretult, et nahavähk areneb kõrge pigmentatsiooniga nahaga inimestel võrdsetes päikesevalguse tingimustes umbes 10 korda harvemini kui valgetel inimestel. Melaniini eelised on siin vaieldamatud.

Looduses leidub kiirgust, mis on palju energiarikkam ja võimsam kui ultraviolett – need on röntgeni- ja gammakiirgused. Kui nad suhtlevad eluskudedega, tekivad vabad radikaalid ja ioonid palju sagedamini ja suuremas koguses kui siis, kui nahka valgustatakse päikese käes. Lisaks tungivad gammakiired inimkehasse kogu selle sügavusele ning molekulide lõhenemise protsess ei piirdu ainult nahaga. Vabade radikaalide poolt elundite ja kudede kahjustamise oht on sel juhul mõõtmatult suurem kui ultraviolettvalguse korral. Nendes tingimustes ei saa naha melaniin oma kaitsvat rolli täielikult täita, kuna see ei suuda säilitada sügavale tungivat kiirgust. Kuid kui suured melaniini molekulid muudetakse lahustuvasse olekusse (töötledes seda nõrga leelisega) ja viiakse seejärel verre, nõrgeneb tuumakiirguse hävitav toime märgatavalt. Seega leitakse, et ka melaniini kaitsvad omadused on uued, sama olulised ja kasulikud rakendused.

Kerge “toit” ja kerge paastumine

Seedekulglasse sattudes lagunevad toidust saadavad valgud, rasvad ja süsivesikud lihtsateks aminohapete, lihtsuhkrute ja rasvhapete molekulideks, millest looma organism ehitab üles kõige keerulisemad ained, mis on vajalikud tema rakkude ja kudede kasvuks. Kuid on üsna lihtsa ehitusega aineid, mis imenduvad kehasse otse toidust ja mida tema kudedes ei sünteesita. Nende ainete nimetus – vitamiinid (elutähtsad amiinid) – ei ole päris täpne, kuna vähesed neist sisaldavad NH2 aminorühma. Kuid nende eluline tähtsus ja vajalikkus inimeste jaoks on vaieldamatu.

Täiskasvanu päevane vitamiinivajadus ei ületa 2-5 mg; ainult C-vitamiini askorbiinhape) tuleb võtta iga päev koguses 50–75 mg. Isegi nii ebaolulise koguse "lisandite" puudumise tõttu kehas peatub rakkude kasv ja tekivad tõsised haigused. Näiteks C-vitamiini puudus põhjustab skorbuuti – haigust, mille puhul igemed veritsevad, juuksed langevad välja ja üldine nõrkus, veresoonte haprus, verevalumid tekivad naha all, siseorganites jne. B4-vitamiini puudumisel organismis (Bi-vitamiin) on kahjustatud närvitüved (polüneuriit), A-vitamiini puudus põhjustab haiguse nn. öine pimedus.

Loomade liha ja rasv sisaldab rasvlahustuvat D-vitamiini. Erinevalt teistest vitamiinidest ei pääse see organismi mitte ainult koos toiduga, vaid moodustub selles ka teistest ainetest. Erinevad taimsed ja loomsed saadused sisaldavad steroidseid aineid, mis ise ei oma vitamiiniaktiivsust, kuid on oma struktuurilt väga lähedased D-vitamiinile. See on ergosterool, mida leidub munakollases, nisuidudes, pärmis, seentes, aga ka 7,8-dehüdrokolesteroolis. , mida leidub ohtralt loomade ja inimeste nahas ja lihastes. Et muutuda D-vitamiiniks, peavad selle prekursorid provitamiinid läbima kaks muundumist: ühe süsinikutsükli (ringi B) purunemine ja molekulis kolmanda kaksiksideme moodustumise. Nende keemiliste ümberkorralduste läbiviimiseks on vaja energiat. Ja loodus leiutas juba selgroogsete evolutsiooni algstaadiumis lihtsa ja geniaalse mehhanismi Päikese ultraviolettkiirte energia selleks otstarbeks kasutamiseks. Naha rasunäärmed toodavad päevas umbes 20 g nahamäärdeainet, mis sisaldab märkimisväärses koguses 7,8-dehüdrokolesterooli või ergosterooli. Päikese ultraviolettkiirte mõjul lainepikkusega 2800-3130 A muutub see aine D-vitamiiniks ja imendub naha pinnalt verre.

D-vitamiini füsioloogiline roll seisneb selles, et see soodustab imendumist soolestikust ja kaltsiumi imendumist. Kaltsium on osa luudest, osaleb vere hüübimises, tihendab raku- ja koemembraane, reguleerib erinevate ensüümide aktiivsust ja täidab palju muid olulisi funktsioone. Seetõttu on oluline kaltsiumiioonide kontsentratsiooni püsivus veres ja teistes kehavedelikes. Inimese organismis eritavad tillukesed kõrvalkilpnäärmed spetsiaalset hormooni - paratüreoidokriini, mille abil hoitakse kaltsiumi (ja fosfori) sisaldus veres samal tasemel, sõltumata toiduga saadavast kogusest. Kui organismis napib D-vitamiini, siis toidust saadav kaltsium ei imendu ja selle vajaduse katab kaltsium luudes. Seetõttu on D-vitamiini vaeguse korral luukahjustus kõige tüüpilisem.

Haigust, mis tekib D-vitamiini puuduse tõttu esimestel eluaastatel lastel, keda hoolivad vanemad päikesekiirte eest varjavad, nimetatakse rahhiidiks. Rahhiidiga lapsed on kapriissed, ärrituvad, arenevad halvasti ega võta kaalus juurde. Haiguse peamised sümptomid on seotud skeleti moodustumise häiretega. Rahhiidiga lapsed hakkavad hilja kõndima või haigena lõpetavad kõndimise; nende luud, kaotades kaltsiumi, muutuvad liiga painduvaks ning lihaste tõmbejõu ja keharaskuse mõjul painduvad.

D-vitamiini puudust kogevad mõnikord ka täiskasvanud. Näiteks raseduse ajal suureneb organismi kaltsiumivajadus. Lapse luustiku moodustamiseks vajalik kaltsium, kui see toidust halvasti imendub, laenatakse ema keha luudest. Sel juhul areneb luude pehmenemine - osteomalaatsia.

Rahhiidi tekke vältimiseks kasutavad nad nii looduslikke D-vitamiini allikaid (tursamaksaõli) kui ka kunstlikke, kiiritades ultraviolettkiirtega provitamiine (ergosterool, kolesterool jne). Lühemad kui 2700 A kiired, mis ei sisaldu päikesevalguses, hävitavad D-vitamiini. Kui kunstlikult saadakse vitamiini ultraviolettlampide valgusvoost, välistatakse spetsiaalsete filtrite abil lühima lainepikkusega kiired. Ukraina NSV Teaduste Akadeemia Biokeemia Instituudis töötatakse edukalt välja uusi meetodeid D-vitamiini kunstlikuks tootmiseks.

D-vitamiin takistab rahhiidi teket ja ravib tekkinud haigust. Kuid parim efekt ilmneb ikkagi siis, kui see vitamiin moodustub loomulikul teel päikese käes valgustatud lapse nahas. Sel juhul kasutatakse looduse jõudu – kehale kõige tuttavamat teed.

Kerge nälgimine pole aga ainult rahhiit. See seisund, mida nõukogude teadlased on eriti üksikasjalikult kirjeldanud ja uurinud, on palju keerulisem ja laiem. Hambakudede (email, dentiin) lubja kadumine põhjustab nende hävimise. Tuberkuloosihaige organismis piiravad lubjarikkad ladestused kopsukoldeid, justkui vangistades haigusetekitajad. Ultraviolettkiirte puudumise tõttu võib organismi normaalne varustamine kaltsiumiga olla häiritud ja haiguse kulg halveneda. Kaltsiumi kadu organismis suurendab väikeste veresoonte – kapillaaride – haprust ja suurendab kudede läbilaskvust. Seetõttu külmetavad inimesed, kes elavad pikka aega ilma päikesevalguseta, kergesti ja põevad külmetushaigusi raskelt. Päikesenälg avaldub ka ärrituvuse, unetuse, väsimuse ja muude inimese närvisüsteemi talitlushäirete tunnustena.

Millistel tingimustel võib inimestel tekkida kerge nälg? Esiteks on suur tähtsus geograafilistel ja kliimatingimustel. Maapinna erinevatel laiuskraadidel on päevavalgustundide kestus erinevatel aastaaegadel erinev. Kui ekvaatoril on päev alati võrdne ööga ja kestab 12 tundi, siis poolustel kestab öö kuus kuud. Samuti on erinev Päikese kõrgus horisondi kohal. Ekvatoriaalpiirkonnas on Päike iga päev keskpäeval oma seniidis, kuid polaarjoonest kaugemal ei tõuse ta isegi helgemal poolaastal kõrgele. Kui Päikese kõrgus on 7,3°, siis hajumise tõttu pole tema valguses violetseid kiiri, ultraviolettkiirgusest rääkimata. Tabelis Joonisel 4 on kujutatud spektri lühilainepiiri sõltuvust Päikese kõrgusest horisondi kohal.

Riis. 18. Ultraviolettvalgustuse jaotus üle NSV Liidu territooriumi (erüteemi kiirguse aastased doosid piirkondades B + A, er.-tund/m2)

Mida põhja pool on inimeste elukoht, seda vähem ultraviolettkiiri Maale jõuab, seda pikem on nende puuduse periood (joon. 18). Leningradis jätkub N. F. Galanini sõnul 15. oktoobrist 15. märtsini bioloogiline polaaröö: erüteemi tekitavad kiired ei jõua Maale. Polaar- ja subpolaarse kliima karmid tingimused sunnivad inimesi peaaegu aastaringselt kandma paksu riietust, millest Päikesekiired läbi ei pääse ja see süvendab kerget nälga.

Tabel 4

Spektri lühilainepiiri nihe sõltuvalt Päikese kõrgusest horisondi kohal

Vähem olulised pole ka inimeste töö- ja elutingimused. Suurtes linnades, kus õhk on saastunud tolmu, suitsu ja tahmaga, ei jõua lühikesed ultraviolettkiired peaaegu Maa pinnale. Kerge näljahäda toob kaasa ka pikaajaline töötamine kaevandustes ja kaevandustes, masinaruumides ja suletud tehasetöökodades, öine töö ja päevane uni. Kerge toitumist mõjutavad ka elutingimused kodus, majade paigutus, tänavad ja linnaosad. Kui majade vahemaad on väikesed ja hoovid on sügavad kaevud, ei vaata päike peaaegu alumiste korruste akendesse. Väikesed aknad ja nendes olevad üksikud klaasid, määrdunud klaasid, kardinad, kardinad, isegi rohelised taimed võivad piirata ultraviolettkiirte sattumist koju. Isegi parima klassi aknaklaasid, mis neelavad kuni 90-95% ultraviolettkiirtest, ei edasta kiiri, mis on lühemad kui 3100-3400 A, millel on suurim aktiivsus. Olulise tähtsusega on ka seinte värvimine tööstusruumides ja elukorterites. Näiteks kollane värv neelab ultraviolettkiirguse täielikult.

Riietus takistab ka ultraviolettkiirte tungimist kehasse. Kõige halvemini läbivad need klambrid, linane, satiin, aga ka tumedaks värvitud puuvill, krepp de Chine ja trikookangad. Läbipaistvam - marquisette, Maya, looduslik krepp-georgette, värvimata krepp de Chine, eriti nailon ja nailon, lasevad ultraviolettkiiri kergesti läbi.

Kuidas tulla toime kerge näljahädaga? Võib-olla tuleb olulise osa meie planeedi elanikkonnast toidule lisada D-vitamiini?

Esiteks peate saama kasutada võimsat looduslikku ultraviolettkiirte allikat - Päikest. Jalutuskäigud maal, ujumine ja päevitamine jõe või mere kaldal ning matkamine aitavad kergest nälgimisest paremini kui mis tahes meditsiiniline vahend. Kogu aasta sooja perioodi jooksul, mitte ainult puhkuse ajal, tuleks nahapind võimalikult laialt elustava päikesevalguse kätte jätta. Muidugi peate jälgima mõõdukust. Päikesekiired ei ole kahjutu nauding. Suures koguses võivad need mitte ainult põhjustada nahapõletust, vaid ka aktiveerida hõõguva tuberkuloosikolde kehas või nõrgestada nõrka südant.

Nendes piirkondades, kus külmhooaeg on eriti pikk, tuleks kunstlikult rahuldada organismi vajadus ultraviolettkiirte järele. Lasteaedades, lasteaedades, koolides, haiglates, eriti põhja- ja idapiirkondades, kasutatakse spetsiaalseid lampe (nagu EUV, RVE jne), mis koos nähtava valgusega toodavad ka ultraviolettkiiri lainepikkusega 3000-3400 V. Paljudes kaevandustes Ja tööstusettevõtted on loonud spetsiaalse fotaria, kus töötajad saavad mõne minuti jooksul märkimisväärse annuse ultraviolettkiirgust. Kõik see võimaldab vältida paljusid tõsiseid haigusi ja tugevdab nõukogude inimeste tervist.

Päike hõivab meditsiiniliste abinõude arsenalis silmapaistva koha. Kõigi aegade arstid hindasid kõrgelt päikesekiirte rolli inimeste tervise ja elujõu säilitamisel. Kaasaegne teadus paljastas palju (kuid mitte kõiki) Päikese kasuliku mõju mehhanisme, lõi tingimused selle võimsa loodusjõu õigustatud ja mõistlikuks kasutamiseks. Päevitamist soovitatakse koos teiste looduslike tervendavate teguritega keha karastamiseks, vastupidavuse ja eluraskustele vastupanuvõime suurendamiseks. Tavalistes tingimustes põhjustab päevitamine väikese koguse aktiivsete fotolüüsiproduktide moodustumist, millel on organismile kasulik mõju. Ultraviolettkiired annustes, mis põhjustavad erüteemi teket, suurendavad vereloomeorganite tööd: valgete ja punaste vereliblede arv, hemoglobiin suureneb järk-järgult, leelisereserv ja vere hüübimine. Samal ajal suureneb rakkude ja kogu organismi hingamine, aktiivsemaks muutuvad ainevahetusprotsessid. Noored organismid võtavad päevast päikesevalgust saades kaalus juurde kiiremini ja arenevad jõulisemalt.

Fotolüüsitooted stimuleerivad eriti tugevalt selle kehasüsteemi tegevust, mis vastutab otseselt kahjulike eest kaitsmise eest välismõjud. Seda nimetatakse retikuloendoteliaalseks süsteemiks või, nagu on määratlenud väljapaistev Nõukogude teadlane A. A. Bogomolets, sidekoe füsioloogiliseks süsteemiks. See toodab valgeid vere- ja koerakke (leukotsüüdid ja histiotsüüdid), spetsiaalseid valke (antikehi), mis hävitavad võõraineid ja mikroobe. Ultraviolettkiirte erüteemiliste annuste mõjul muutuvad leukotsüüdid ja histiotsüüdid aktiivsemaks, neelavad ja hävitavad mikroorganisme energilisemalt; antikehi toodetakse kiiremini ja suuremates kogustes. Vastupidavus suureneb oluliselt mitte ainult külmetushaigused, aga ka muud haigused, haavad paranevad kiiremini. Nahk, mis kaitseb keha verevalumite, bakterite, mürkide ja ärritavate ainete tungimise eest, kiirituse mõjul tugevdab selle barjääriomadusi. Lõpuks kõrvaldavad ultraviolettkiired organismi suurenenud tundlikkuse – allergiad. Korduval kokkupuutel ultraviolettkiirtega näivad sümpaatilist-neerupealiste süsteemi stimuleerivad valkude lagunemissaadused seda treenivat, suurendades keha vastupidavust ja karastades seda.

Sama oluline on nende süsteemide treenimine, mis toodavad histaminaasi – ensüümi, mis hävitab histamiini ja kõrvaldab kiiresti selle kahjulikud mõjud organismile.

Kuid ultraviolettkiired võivad keha mõjutada ka muude looduslike tegurite kaudu. Me räägime ultraviolettkiirte mõjust õhule, mida me hingame, ja selle füüsilisele seisundile. Õhusaaste tolmu, gaaside ja veeauruga avaldab kehale kahjulikku mõju. Päikese ultraviolettkiired soodustavad atmosfääri loomulikku isepuhastumisprotsessi saastest, soodustades tolmu, suitsuosakeste ja tahma kiiremat oksüdeerumist, hävitades tolmuosakestel paiknevaid mikroorganisme. Loomulikult on sellel loomulikul isepuhastumisvõimel piirid ja see on ebapiisav, kui õhk on väga saastunud.

Kuid ultraviolettkiirte roll ei piirdu sellega. Kõige puhtam õhk pole ikka veel piisavalt “isuäratav”, kui seda pole Päikesekiirtega “töödeldud”. Nõukogude teadlased A. L. Tšiževski, L. L. Vassiljev, A. A. Minkh tuvastasid, et lagendiku õhul on tõesti raviomadused ja ultraviolettkiired on selle omaduse üks põhjusi.

Ultraviolett-, kosmilised kiired ja muud looduslikud tegurid ioniseerivad õhku. Tänu laengu olemasolule sisenevad ioonid kergemini keemilistesse reaktsioonidesse ja läbivad vabamalt kudede membraane. Lämmastik, mis moodustab suurema osa atmosfäärist (78%), ja süsinikdioksiid (0,03%) ionisatsiooni tulemusena eksisteerivad valdavalt positiivsete ioonide kujul. Välja löödud elektronid seostuvad peamiselt hapniku molekulidega, millel on erilised magnetilised omadused. Kui lämmastik ei mõjuta inimkeha ja süsinikdioksiid on kahjulik, siis negatiivsed hapnikuioonid, mis tungivad kergesti verre läbi kopsupõiekeste - alveoolide seina, interakteeruvad paremini hemoglobiiniga, parandavad keha varustatust tootega. eluks vajalik, mõjutada serotoniini ja teiste bioloogiliste tegurite taset.aktiivsed ained veres. Seetõttu on puhas õhk inimestele nii tervendav, seetõttu on looduse süles nii lihtne ja sügav hingata!

Kahjuks hävitavad suurte linnade, kodude ja ühiskondlike hoonete õhus sisalduvad lisandid kiiresti kergete õhuioonide koguse või vähendavad neid miinimumini. Viimastel aastatel on laialdaselt kasutatud kliimaseadmeid, mis puhastavad õhku saasteainetest ning annavad sellele soovitud temperatuuri ja niiskuse. Kuid sellised paigaldised ei suuda reeglina taastada õhu normaalset ioonkoostist. Looduslike tegurite, sealhulgas ultraviolettkiirte asendamine pole nii lihtne! Kuid teadlased leidsid väljapääsu: loodi ionisaatorid - seadmed, mis kunstlikult ioniseerivad õhku.

Kerged negatiivsed õhuioonid – hapnikuioonid – on inimeste tervisele kasulikud. Kahjuks toodavad paljud ionisaatorid mõlema laenguga ioone või, mis veelgi hullem, raskeid ioone pritsiva vee tagajärjel. Võib-olla on parim A.L. Chizhevsky disainitud ionisaator. Selles seadmes moodustub elektriväljas negatiivsete õhuioonide voog. Atmosfääri ionisatsioon on veel üks oluline viis, kuidas ultraviolettkiired mõjutavad inimeste elu ja tervist. Selleks, et inimesel säiliks vaimne elujõud, meeleselgus ja hävimatu tervis kõrge eani, peab ta saama kasutada päikesevalguse kasulikku jõudu.

"Kuhu paistab päike, sinna arst ei vaata"

See iidne ütlus on tänapäeval väga kaasaegne. Kapitalistlike riikide suurlinnade slummides virelevad paljud inimesed ilma valguseta, ilma lootuseta paremale elule. Just seal – pimedates ja kitsastes eluruumides – esineb rahhiiti ja tuberkuloosi, reumat ja bronhiaalastma, tüüfus, trahhoom, düsenteeria, koolera, rõuged - haigused, millest enamik on meil likvideeritud.

Ultraviolettkiired, mis hävitavad inimese naha idukihi rakke või silma limaskesta rakke, hävitavad kergesti kõikvõimalike nakkushaiguste patogeenid: tuberkuloosibatsillid, koolera vibrioonid, streptokokid, gripiviirused jne. Hävitamise mehhanism on sama, kuid tähendus bakteritsiidne toime ultraviolettkiired on tohutud ja täiesti sõltumatud.

Kõige tõhusamalt ja kiiremini hävitavad mikroorganismid kiired lainepikkusega 2537-2675 A. Mõlemal pool spektrit väheneb kiirguse bakteritsiidne efektiivsus. Kui võtta maksimaalseks efektiks 100%, siis lainepikkusega 2900 A (päikese spektri lühilaine piiri lähedal) kiirte aktiivsus on 30%, lainepikkusega 3000 A kiirte mõju on ainult 6% ja nähtava valguse (4000 A) piiril asuvate kiirte mõju - ainult 0,01% maksimumist.

Mikroorganismidel on erinev tundlikkus ultraviolettkiirguse suhtes. Pärmseened, hallitusseened ja bakterite eosed on nende toimele palju vastupidavamad kui bakterite vegetatiivsed vormid. Ja mõne paksu ja tiheda kestaga ümbritsetud seente eosed arenevad kõrgetes atmosfäärikihtides ja võivad isegi kosmosesse rännata. Mikroorganismide tundlikkus ultraviolettkiirte suhtes on eriti suur jagunemise perioodil ja vahetult enne seda. Bakteritsiidse toime, rakkude jagunemise ja kasvu pärssimise kõverad langevad peaaegu täpselt kokku ultraviolettkiirte nukleiinhapete neeldumise kõveraga (vt joonis 16). Järelikult põhjustab nukleiinhapete denatureerimine ja fotolüüs - pärilikkusaparaadi kõige olulisem komponent - tümiini dimeeride moodustumine, DNA ahelate ristsidemed, mis põhjustavad rakkude jagunemise ja kasvu peatumist ning suurtes annustes - nende surma. .

Mikroorganismide hulgas on inimestel koos sõpradega palju vaenlasi. Ultraviolettkiired on üks kõige enam võimsad relvad võidelda kahjulike mikroobide vastu. Madalrõhuga elavhõbedalampides, mida nimetatakse bakteritsiidseteks lampideks (BUV-seeria), moodustab kiirgus lainepikkusega 2537 A, millel on maksimaalne bakteritsiidne toime, üle 85% valgusvoost. Neid lampe kasutatakse kõige sagedamini mikroorganismide hävitamiseks.

Operatsioon on pooleli. Steriilsetes kitlites, mütsides ja maskides kirurgid kummardusid patsiendi kohale. Haava servad kaetakse steriilse linaga ja töödeldakse joodiga. Kirurgide käed on kindlalt peidetud õhukeste kummikinnaste alla. Näib, et kirurgilise haava kaitsmiseks mikroobide eest on tehtud kõik. Ja ometi tekivad mõnikord pärast kõige põhjalikumat meditsiinilist ettevalmistust mädased tüsistused. Nakkuse allikas on õhk. Bakteritsiidlambid annavad suurepärase efekti õhu desinfitseerimiseks. Nende kasutamisel väheneb tüsistuste arv 5-10 korda.

Nüüd on paljud operatsioonisaalid, riietusruumid, haiglapalatid, lasteaiad ja lasteaiad varustatud bakteritsiidsete lampidega. See on väga kasulik uuendus. Peate lihtsalt meeles pidama, et bakteritsiidsed kiired on kahjulikud nahale ja ennekõike silmadele. Seetõttu tuleks lambid sisse lülitada kas siis, kui ruumis pole inimesi, või suunata nende valgus üles ja külgedele, kuid mitte alla, vältides samal ajal peegeldust laest ja seintelt.

Ultraviolettkiirte bakteritsiidseid omadusi kasutatakse mänguasjade, nõude ja tööriistade desinfitseerimiseks; nende abiga pikeneb paljude toiduainete säilivusaeg. Kiired desinfitseerivad joogivett (kui see on piisavalt selge) ja inaktiveerivad vaktsiinide valmistamisel viirusi.

Kiired muudavad organismide olemust

Kaasaegne teadus on teinud suuri edusamme pärilikkuse probleemi uurimisel. Tõestatud on nukleiinhapete, aga ka valkude määrav roll päriliku teabe kogumisel, säilitamisel ja vanematelt lastele edasiandmisel. Kuid nukleiinhapped ja valgud neelavad kergesti ultraviolettvalguse footoneid. Põhjustades muutusi biopolümeeride struktuuris ja nende osalist denatureerimist, võivad need kiired muuta pärilikku teavet. Kui organismi sugurakud on kiiritatud, siis on ultraviolettkiirte põhjustatud muutused nukleiinhapete molekulides iseloomulikud kogu neist rakkudest kasvanud organismile ja isegi selle järglastele. Püsivaid pärilikke muutusi nimetatakse mutatsioonideks ja neid põhjustavat ainet mutageenseks. Ultraviolettkiirte mutageenne toime avastati aastatel 1932–1934. Ameerika geneetik E. Altenburg Drosophila kärbeste katsetes. Kiiritatud munadest kasvanud täiskasvanud kärbsed erinesid oma kolleegidest tiibade kuju, värvi, kõhu suuruse jms poolest.

Ultraviolettkiirte mõjul esinevate mutatsioonide ilmnemist täheldatakse kõigil üherakulistel ja lihtsatel paljurakulistel organismidel ning paljude taimede seemnetel. Kui baktereid, algloomi ja rakukultuure kiiritada ultraviolettkiirtega, siis suhteliselt väikesed kiirgusdoosid suurendavad mutatsioonide sagedust 1000-1000000 korda. Suurte kiirgusdooside korral osutuvad peaaegu kõik ellujäänud rakud teatud pärilike kahjustuste kandjateks. Ultraviolettkiirte vähene läbitungimisvõime piirab aga võimalust kasutada neid mutatsioonide tekitamiseks. Enamikul organismidel ja eriti imetajatel paiknevad sugurakud nii sügaval kehas, et ultraviolettkiired nendeni ei jõua. (Ainult suurematel ja suurema energiaga röntgeni- ja gammakiirguse kvantidel on selleks piisav läbitungiv jõud.) Ja ometi leiab ultraviolettkiirguse mutageenne aktiivsus praktilist rakendust. Mikroskoopiliselt väikese suurusega kiirgus- ja hallitusseened toodavad võimsaid meditsiinilised preparaadid- antibiootikumid. Ultraviolettkiired on usaldusväärseks abiliseks seente "tööviljakuse" suurendamisel. Kiiritatud ja muteerunud seente järglaste hulgast valitakse välja kõige produktiivsemad, mida kiiritatakse uuesti, saavutades lõpuks soovitud tulemused.

S.I. Alikhanyan ja tema kolleegid töötasid välja uued seente rassid, mis toodavad antibiootikume (terramütsiini ja erütromütsiini) 5-10 korda rohkem kui algsed proovid. Ja just antibiootikumide meditsiinis kasutamise ajal on seente tootlikkus kasvanud tuhandeid kordi ja tootmiskulud oluliselt vähenenud. Seega kasutatakse ultraviolettkiirte mutageenseid omadusi üherakuliste organismide ja mõnede taimede valikul.

Ultraviolettkiirguse kvantide poolt DNA molekulide struktuurile tekitatud kahjustused võivad olla erinevad. Kui üks pürimidiini alus asendatakse teisega (näiteks tümiin - tsütosiin või uratsiil) või puriin - puriin (adeniin - guaniin ja vastupidi), siis sellised vead - neid nimetatakse üleminekuteks - ei riku DNA molekuli konfiguratsiooni; tavaliselt ei tunneta neid ära ega kõrvalda raku parandussüsteemid (seda käsitletakse V peatükis). Teist tüüpi mutatsioonid - transversioonid, milles puriin asendatakse pürimidiiniga ja vastupidi, moonutavad molekuli skeletti üsna märgatavalt ja elimineeritakse tavaliselt enne, kui rakk jõuab eksliku teabe oma järglastele edastada. Lõpuks, kolmandat tüüpi mutatsioonid on ühe või mitme lämmastiku aluse kadu (deletsioon) või sisestamine.

Millised on vaadeldavate mutatsioonide tüüpide võimalikud tagajärjed? Kuna DNA molekulis sisalduv lämmastikualuste kolmik vastab kodeeritava valgu struktuuris ühele aminohappele, tähendab ühe lämmastikualuse asendamine teisega DNA-s (esimest ja teist tüüpi mutatsioonid) aminohappe asendamist; see võib mõjutada tulevase valgu talitlust rakus ja isegi teatud metaboolsete reaktsioonide kulgu. Kolmandat tüüpi mutatsioonidel võivad olla palju tõsisemad tagajärjed: aluse kustutamine või sisestamine muudab kogu šifrit, kuna kolmikute vaheline piir nihkub ja kodeeritud valgu struktuur on oluliselt moonutatud.

Mutatsioonid tekivad ka lühikeste ultraviolettkiirtega kiiritatud toidu söömisel, milles ilmselt tekivad kiiritamise tulemusena keemilised mutageenid.

Mitmerakuliste loomade keharakkudes esinevad mutatsioonid ei saa mõjutada kogu organismi ega selle järglaste pärilikkust. Nende mõju ulatub ainult kiiritatud raku enda järglastele. Kuid mõnikord võib raku degeneratsioon teatud tingimustel, mida veel täielikult ei mõisteta, minna nii kaugele, et see muutub vähiks. Pikaajaline kokkupuude kunstlikest allikatest pärineva päikesevalguse või ultraviolettkiirgusega suurtes annustes põhjustab katseloomadel (hiirtel, rottidel) pahaloomuliste kasvajate teket karusnahaga kaitsmata nahapiirkondadel: ninal, kõrvadel, sabal. Pärast kiiritamist naha sarvkiht pakseneb ja kasvaja tekkeks tuleb alustada suure kiirdoosiga ja seda järk-järgult suurendada.

Samuti on tõestatud päikesevalguse roll nahavähi tekkes inimestel. See ilmneb eranditult avatud nahapiirkondadel (näol, kaelal, kätel) ja peamiselt inimestel, kes on pikka aega päikesevalguse käes. Nahavähki haigestumus on suurem, mida rohkem on antud geograafilises piirkonnas päikesekiirgust. Veelgi enam, enamasti ei haigestu mitte kohalikud elanikud, vaid põhjapoolsematest piirkondadest pärit valgenahalised külastajad, kes on nende tingimustega vähem kohanenud. Nii põevad USA lõunaosariikides valged nahavähki 10-12 korda sagedamini kui mustanahalised ja Hawaii saartel isegi 42 korda sagedamini.

Fotodünaamilise toimega kantserogeensed ained võivad mängida teatud rolli nahavähi tekkes. Eksperimentidega on kinnitatud, et ultraviolettkiired põhjustavad nahas fotokeemilisi transformatsioone ja rasvataoliste ainete oksüdeerumist ning osa oksüdatsiooniprodukte omandab kantserogeenseid omadusi. Mõned teadlased väidavad, et raku pahaloomuline degeneratsioon toimub ultraviolettkiirte otsese neeldumise tagajärjel raku tuuma nukleoproteiinide poolt ja sellest tulenevate vigade tõttu päriliku teabe edastamisel keha tütarrakkudele. Nii või teisiti on nahavähi oht olemas ja pidevalt õues töötavad inimesed (madrused, karjased, mõned ehitusmeeste kategooriad, põllumajandustöötajad) peavad oma naha kaitsmiseks eelnevalt meetmeid võtma.

Elava keha sära

Millisest särast me siin räägime? Bioluminestsentsist – elusorganismide särast – oli ju eespool juttu. Nähtus, millega lugeja nüüd tuttavaks saab, erineb oluliselt bioluminestsentsist. Eluskeha ultraviolettkiirguse, nähtamatu luminestsentsi doktriini väljatöötamine on tihedalt seotud väljapaistva nõukogude teadlase A.G. Gurvichi töödega. Veel 1923. aastal suutis ta tõestada, et taime- või loomorganismi koed, milles toimub kiire rakkude paljunemine, on nähtamatu kiirguse allikad. Kui nende kiirte kiirte teele asetatakse veel üks eluskoe proov, hakkab selles kiirguse mõjul rakkude jagunemine kiiremini toimuma. Gurvich nimetas äsja avastatud kiiri mitogeneetilisteks, s.t kiirendavateks, põhjustades mitoosi – rakkude jagunemist.

Kuidas ta selle avastuseni jõudis, mille silmapaistev tähendus selgub alles täna, pool sajandit hiljem? Silmapaistev tsütoloog ja embrüoloog, kes pühendus viljastatud munarakust organismi arengu uurimisele, jõudis Gurvich järeldusele, et erinevate kudede, elundite ja süsteemide moodustumine toimub embrüos algselt homogeensest rudimendist, mitte ainult päriliku arengu programmi elluviimisel, aga ka embrüonaalsete rakkude vastastikuse mõju tõttu.

Analüüsides rakkude jagunemise protsessi - organismide kasvu ja arengu kõigi protsesside alust, tegi Gurvich kindlaks, et see on kahe erineva põhjuse tagajärg. Ühest küljest tuleb raku sees läbi viia arvukalt keerulisi biokeemilisi reaktsioone, mis valmistavad raku ette jagunemiseks. Praegu teame nendest protsessidest lõpmatult rohkem kui pool sajandit tagasi. Enne rakkude jagunemise algust tuleb lõpule viia DNA molekulide, peamiste päriliku teabe kandjate, isepaljunemise protsess; ainult sel juhul saavad kõik tütarrakud oma täieliku komplekti. Lisaks tuleb rakus moodustada spetsiaalne aparaat - lõhuspindel, mis seejärel justkui tõmbab eraldatud kromosoomide pooli vastassuundades. Lõpetada tuleb kõigi jagunemiseks vajalike ensüümsüsteemide tootmine.

Ühesõnaga, ainult kõigi nende intratsellulaarsete ettevalmistavate protsesside läbimine loob sisemised eeldused jagunemiseks. Gurvich nimetas nende intratsellulaarsete põhjuste kombinatsiooni "valmiduse teguriks".

Kuid tsütoloogi ja embrüoloogi laialdased kogemused veensid teadlast, et asi pole ainult rakusiseste protsesside puhul. Sageli vegeteerib täielikult jagunemiseks valmis rakk päevi, nädalaid, kuid, justkui ootaks käsku väljastpoolt. Ja maksa- ja närvikeskuste rakud jagunevad üldiselt ainult siis, kui nad satuvad erilistesse, ebatavalistesse tingimustesse. See tähendab, et koos sisemise "valmidusteguriga" nõuab rakkude jagunemine ka mingit stiimulit, tõuget väljastpoolt. Gurvich nimetas seda "rakendamise teguriks".

Selle käivitava aine olemus on teadlaste tähelepanu köitnud juba aastakümneid. Tõelise materialistliku bioloogina ei raisanud Gurvich aega spekulatiivsete, irratsionaalsete selgituste otsimisele, põhjuste otsimisele, mis peituvad väljaspool kude, väljaspool organismi. Peaaegu kohe tekkis mõte: kas "rakendustegur" pole mitte just agent, mille abil rakud omavahel suhtlevad? Tavalised ideed rakkudevahelise suhtluse meetodite kohta ei aidanud: embrüol pole veel närvisüsteemi, isegi kõige primitiivsemat. Keemilised koostoimed on võimalikud, kuid need ei suuda kõike seletada. Võimalike mehhanismide intensiivne otsimine viis esimese hüpoteesini.

Embrüo rakumassis, kiiresti kasvavates kudedes luuakse Gurvichi sõnul ainulaadne bioloogiline väli (gravitatsiooniliste elektromagnetväljade analoog, mille olemasolu oli neil aastatel füüsikute seas vaidlusi ja arutelusid), rakuliste jõudude interaktsiooni väli, mis moodustab rakkude diferentseerumise, erinevate kudede ja elundite ühest alge moodustumise.

Kui selline väli on olemas, tähendab see, et jagunevate rakkude kihtide teatud konfiguratsioonide korral peaksid vastasmõju jõud koest kaugemale minema ja neid saab tuvastada. See mõttekäik ajendas Gurvichi sibulajuurtega katseid läbi viima. Rakkude kihid, milles jagunemisprotsessid toimuvad, on selgroos kõverad, nii et teadlase sõnul peaksid bioloogilise välja hüpoteetilised jõud ulatuma lülisamba piiridest väljapoole.

Kuidas neid leida? Ilmselgelt on kõige mugavam kasutada mõnda muud bioloogilist objekti: pole ju bioloogiliste väljajõudude olemust ja isegi olemasolu fakti veel kindlaks tehtud, mistõttu ei saa nende tuvastamiseks kasutada füüsikalisi ega keemilisi meetodeid. Gurvich viis 1923. aastal läbi otsustava katse: teadlane tõi veel ühe juure sibulajuure põhja, kus toimusid aktiivselt rakkude jagunemisprotsessid. Mõne aja pärast lõigati teine ​​juur, värviti ja pandi mikroskoobi alla. Teadlase tähelepanelik silm avastas lõigus hämmastava nähtuse: poolduvate rakkude arv preparaadi pooles, mis oli suunatud esimese juure põhja poole, suurenes kaugemate rakukihtidega võrreldes 20-40%.

Korranud katset mitu korda ja pidevalt eduga, mõistis Gurvich, et see ei olnud juhus, et (esimese juure) jagunevad rakud mõjutasid mingil viisil teise taime rakke, suurendades neis rakkude jagunemise protsessi. Küsimus selle pikamaategevuse olemuse kohta huvitas teadlast kohe. Vahemaad muutes, erinevaid sõelu ja paljundatud rakukultuuride proove kasutades jõudis Gurvich olulistele järeldustele. Mõned taimekoed eraldavad õhku lenduvaid aineid, mis võivad stimuleerida või pärssida (olenevalt kontsentratsioonist) rakkude jagunemist bakteri- ja muudes rakukultuurides. Kuulus Nõukogude bioloog B. P. Tokin, kes pühendas seejärel kogu oma elu nende ainete uurimisele, nimetas neid fütontsiidideks.

Kuid Gurvichi katsetes tulid bioloogilise välja jõud välja ka hermeetiliselt suletud, ühtlaselt suletud anumast, kus oli lõhustumisbakterite ja pärmikultuur, ning tõhustasid sibula juurerakkude jagunemist, kui anum oleks ainult kvartsklaasist. Tavaline klaas katkestas jagunevate rakkude vastasmõju ja muutus ületamatuks takistuseks bioloogilise välja jõududele. Kuid kvarts erineb klaasist eelkõige selle poolest, et suudab ultraviolettkiiri läbi viia, neelamata. Nii jõudis Gurvich veendumusele, et bioloogilise välja jõud on elektromagnetilise, optilise iseloomuga.

Gurvichi käsutuses ei olnud piisavalt tundlikke instrumente, et mõõta koe kiirgava nähtamatu valguse hulka, et seda objektiivselt registreerida ja kvantitatiivselt iseloomustada. Ja ometi suutis teadlane kindlaks teha, et mitogeneetilise kiirguse spekter jääb vahemikku 1800-3260 A ja et ühest selle kiirguse kogusest piisab raku jagunemiseks, mis on lõpetanud sisemise mitoosiks valmistumise. Nähtamatud kiired vabanevad lühikese välgatusega enne rakkude jagunemise algust. Naaberrakkudesse neeldunud footonite kiirgav osa põhjustab neis nähtamatu sähvatuse, omamoodi ahelreaktsiooni, sekundaarse kiirguse.

Võib vaid imestada, kuidas Gurvich, kes oli teaduse arengust 30–50 aasta võrra ees, suutis hiilgavalt ennustada ja osaliselt tõestada (kasutades meie tänasest vaatenurgast primitiivset laboritehnoloogiat) mitte ainult mitogeneetilise kiirguse olemasolu, vaid selle füüsiline olemus ja rakusisesed energiaallikad, et hinnata raku sügavustest toodud teabe suurimat tähendust nähtamatu valgus. Nii selgus, et piki närvikiudu kulgeva ergastusimpulsiga ei kaasne mitte ainult elektripotentsiaali kõikumiste laine (nn aktsioonipotentsiaal), vaid ka ultraviolettkiirguse laine. Selgus, et kasvajarakud on tugevad kiirgajad. Aga vähihaigete verre ilmub kiiritust takistav aine – nn vähikustutaja.

Gurvich jõudis veendumusele, et mitogeneetiliseks kiirguseks vajalik energia vabaneb normaalsete metaboolsete reaktsioonide käigus, kuid selle otsene allikas on kõrvalsaadused, mingil määral juhuslikud ainevahetusproduktid - vabad radikaalid. Tänapäeval on kindlalt tõestatud, et eluskudede peamine kiirgusenergia allikas on peroksiidradikaalide vastastikune neutraliseerimine - peamiselt rasvataoliste ainete - lipiidide - mitteensümaatilise oksüdatsiooni produktid.

Uue valdkonna uurimine tõotas palju huvitavat. Kuid nende arengule oli tõsine takistus. Rakkude valguskeel oli nii nõrk, et tolleaegsed füüsilised instrumendid ei suutnud seda registreerida. Seetõttu tuli kiirguse allikatena ja vastuvõtjatena (detektoritena) kasutada bioloogilisi objekte - sibulajuuri, seejärel pärmikultuure tahkel toitainekeskkonnas. Mõju võeti arvesse visuaalselt – jagunevate rakkude arvu järgi ning palju sõltus vaatleja tähelepanelikkusest ja kohusetundlikkusest. Lõpuks ei olnud alati võimalik registreerida mitogeneetilise kiirguse mõju. Kui koe või kultuuri rakud paljunesid kiiresti ja takistamatult, ei olnud väline tõuge vajalik. Mitogeneetilised kiired kiirendasid jagunemist ainult selle hilinemise taustal.

Üksikud füüsikahuvilised tegid kõvasti tööd, et luua mitogeneetiliste kiirte tuvastamiseks piisavalt tundlikke instrumente. Sellised seadmed - "fotoniloendurid" - lõi siin G. M. Frank ja välismaal prantsuse füüsik R. Audubert. 1938. aastal rääkis Nõukogude suurim optikafüüsik, hilisem NSVL Teaduste Akadeemia president S. I. Vavilov nendest töödest järgmiselt: „Oduberti äärmiselt huvitavate uuringute tulemused ... lubavad uskuda, et ultraviolettkiirgus ... bioloogilise protsessid on lõpuks paika pandud tavapäraste füüsikaliste meetoditega. Need uuringud on väga usaldusväärne kinnitus olulisele avastusele, mille Gurvich tegi viimase kümnendi keskel." [Cit. autor: A. G. Gurvich, L. D. Gurvich. Sissejuhatus mitogeneesi õpetusesse. M., NSVL Meditsiiniteaduste Akadeemia kirjastus, 1948].

Kuid suurenes ka tööde arv, mille puhul Gurvichi andmeid ei kinnitatud või kahtluse alla seatud. Lõppkokkuvõttes mängis otsustavat rolli tollase laboritehnika ja salvestusoptiliste instrumentide üldine ebatäiuslikkus. Esimestel sõjajärgsetel aastatel oli inimesi, kes nägid bioloogilises väljateoorias idealismi ilmingut, kes meenutasid, et Gurvichi õpetajast, silmapaistvast saksa embrüoloogist G. Drieschist sai elu viimastel aastatel avatud vitalist. Lõppkokkuvõttes langes järsult huvi mitogeneetilise kiirgusega seotud uuringute vastu ja pärast A. G. Gurvichi surma töö selles valdkonnas sisuliselt lakkas.

Aastad on möödunud. Raadioelektroonika ja mõõtetehnoloogia on jõudnud kaugele. Ilmunud on uued ülitundlikud seadmed - nn fotokordisti torud (PMT), mis ühendavad fotoelementide ja vooluvõimendite omadused. Uuel metoodilisel tasemel sai võimalikuks see, millest A.G. Gurvich unistas juba aastaid - võimalikuks sai üksikute elusrakkude saadetud, ebaolulise intensiivsusega valgusvoogude usaldusväärne objektiivne registreerimine.

1954. aastal avastasid Itaalia teadlased L. Colli ja U. Faccini, kasutades kuiva jääga jahutatud fotokordisti (tundlikkuse suurendamiseks), mõne taime seemikute kuma. Aastatel 1958-1959 Moskva ülikooli teadlased Yu. A. Vladimirov ja F. F. Litvin tõestasid eluskudede luminestsentsi olemasolu, mida nad nimetasid ülinõrgaks. Alates 1961. aastast viisid seal läbi B. N. Tarusovi ja tema kolleegide A. I. Žuravlev ja teised teadlased ulatuslikke ülinõrga luminestsentsi uuringuid. Tänapäeval tehakse selles valdkonnas tööd väga laialdaselt ja selle arv kasvab iga aastaga. Ja mõte pole siin ainult tundlike salvestusseadmete loomises. Bioloogia üldine arengutase on nüüd nii kõrge, et see hakkab vabalt opereerima selliste füüsikaliste mõistetega nagu vabad radikaalid, kemoluminestsents, kvantsaagis, mõisted, mille Gurvich oli üks esimesi, kes bioloogiasse juurutas.

Rakkude ja kudede ülinõrk sära, nagu bioluminestsents, millest oli juttu eelmises peatükis, toimub tänu orgaaniliste ainete oksüdatsioonienergiale. Kuid lutsiferiini-lutsiferaasi reaktsioonis tagab spetsiaalse ensüümi olemasolu, et peaaegu kogu oksüdatsiooni käigus vabanev energia muundatakse valguseks. Seetõttu on tulikärbse värisev valgus pimedal ööl näha sadade meetrite kaugusel. Ülinõrgal luminestsentsil (mida dutsiferiini-lutsiferaasi reaktsioonist eristamiseks nimetatakse biokemiluminestsentsideks) ei ole oma ensüümi ja selle kvantsaagis on 10-5-10-6, st vaid sajatuhandik energiast. koe lipiidide oksüdatsiooni signaal on valgustatud. Selle kiirguse tuvastamiseks on vaja ülitundlikke fotokordisti torusid.

Lipiidide või fosfolipiidide oksüdatsiooniprotsess õhuhapniku toimel toimub vaheproduktide - peroksiidradikaalide - moodustumisega ja on hargnenud ahelaga isekiirenev reaktsioon. Kui jätta see loomulikule kulgemisele, suureneb oksüdeerunud toodete hulk laviinina.

Organismis ei saa see reaktsioon kulgeda kontrollimatult: selles mängivad olulist rolli lipiidid - membraanide oluline komponent, rakkude ehituse ja funktsioonide alus. Kõik meie kudedes olevad rasvad sisaldavad spetsiaalseid aineid – antioksüdante (tokoferool jne), mis püüavad kinni ja neutraliseerivad rasvade oksüdatsioonist tekkivaid radikaale ning hoiavad oksüdatsiooniprotsessi pidevalt stabiilselt madalal tasemel. Seda mehhanismi, nagu näitavad N. M. Emanueli, E. B. Burlakova, A. I. Žuravlevi ja teiste teadlaste uuringud, kasutatakse kehas rakkude jagunemise kiiruse kontrollimiseks.

Fakt on see, et vabad radikaalid aeglustavad rakkude jagunemist. Mida suurem on antioksüdantide hulk koes, seda kiiremini tekivad selles mitoosid. Ilmselt seetõttu kogunevadki kiiresti kasvavad kasvajad suures koguses inhibiitoreid – aineid, mis aeglustavad rasvade oksüdatsiooni protsessi. Nii kaugele on meid viinud tutvumine biokemoluminestsentsiga. Ja mis on eriti oluline, kõik need ja palju muud Huvitavaid fakte meie keha rakkude töö kohta selgus ja uuriti suuresti tänu kudede ülinõrga sära analüüsile - A. G. Gurvichi avastatud rakkude salakeelele.

1939. aastal ütles Gurvich väljapaistva nõukogude biokeemiku E. S. Londoni mälestusele pühendatud kõnes, et teadlasi on kahte tüüpi. Omade avastused leiavad aset hetkel, mil teadus on nendeks valmis, kui on küpsed tingimused nende avastuste üldiseks tunnustamiseks. Teised – Gurvich arvas nende hulka ka Londoni – on teadlased, kes olid ajast ees, need õnnetud geeniused, kes ei naudi oma kaasaegsete tunnustust. Nii raske saatus tabas Aleksander Gavrilovitš Gurvitšit. Tema mõte oli pool sajandit oma ajast ees ja alles täna hakkavad tema ideed, avastused ja ettenägemised täituma ning neid kinnitab kogu teaduse kulg.

Ja kuigi tänapäeval tehakse suurem osa ülinõrga luminestsentsi uurimisega seotud töödest spektri nähtavas piirkonnas (kudede ultraviolettkiirgus on endiselt tuhandeid kordi nõrgem kui nähtav kiirgus), pole kahtlust, et kudede ultraviolettluminestsentsi ei eksisteeri. reaktsiooni juhusliku kaasproduktina, vaid rakkudevahelise suhtluse viisina.oluline infovahetuse kanal. Hiljutine Novosibirskist pärit V. P. Kaznachejevi juhitud nõukogude bioloogide rühma avastus on selle järjekordne tõend.

Kui rakukultuur on nakatunud viirusega või söötmesse viiakse mürgine sublimaat, rakud surevad. Kuid kui tuua surevasse kultuuri veel üks tervislik kultuur, nii et need on eraldatud kvartsklaasist topeltseinaga, ilmnevad nakatamata kultuuris mõningase viivitusega muutused, peegeldades pilti nakatunud kultuuris arenenud draamast. Mis see on - õnnetus? Tuhanded katsed väidavad, et 90% juhtudest täheldatakse peegelefekti. Kuid võib-olla õnnestus viirusel tungida naaberkultuuri? Testimine lükkab selle oletuse ümber. Samas peatab kvartsist klaasnõude asendamine klaasiga kirjeldatud nähtuse täielikult.

Niisiis, kiired on nähtamatud ja mõõtmatult nõrgad, kuid kontrollivad elu kõige intiimsemaid, varjatumaid saladusi! Kiirguslaine, mis ilmneb nakatunud kultuuris protsessi igas järgnevas etapis, reprodutseeritakse täpselt detektorkultuuriga. Täiuslik häiresüsteem, mis mitte ainult ei teavita ohust, vaid mobiliseerib ka võitlema, kutsub vastupanule ja isegi ülemäärasele jõudude ülepingutamisele, kontrollib rakkude elu ja surma, nende kasvu ja paljunemist.

See, mis veel hiljuti tundus skeptikutele pooleldi fantaasia, pooleldi kogemusveaga, on nüüdseks ümberlükkamatult kindlaks tehtud: valguskiir on kõige keerulisemate eluprotsesside aktiivne osaleja ja reguleerija. Raku sügavusest lähtuvad kiired on uus ja oluline teabeallikas selle seisundi ja funktsioonide kohta. Õppides mõistma rakkude keelt, suudavad teadlased ja arstid patsiente varem, täpsemalt ja tõhusamalt ära tunda ja seega ravida. Vähikustuti tuvastamine verest võib osutuda üheks usaldusväärseks meetodiks haigete varajaseks avastamiseks ning see omakorda muudab nende ravi efektiivsemaks. Meditsiini jaoks saab palju kasu, kui uurida praktiliselt tervete inimeste verre kustutaja ilmumise põhjuseid. Kas siin on viidet vähiriskile tulevikus?

Peate õppima mõistma rakkude valguskeelt, lugema ja kasutama nende sügavustest tulevat väärtuslikumat teavet. V. P. Kaznatšejevi ja tema kolleegide avastus on järjekordne tõend selle poole sajandi eest A. G. Gurvitši poolt alustatud tee viljakusest.

Ultraviolettkiirguse kasutamine inimestel

Niisiis, me teame, et ultraviolettkiired täidavad meie keha jõu, energia ja jõuga, muutes selle tugevamaks, vastupidavamaks ja kõvemaks. Nad peavad pidevat salasõda haiguste vastu, hävitades nende patogeene ja tugevdades organismi vastupanuvõimet. Nähtamatud kiired ioniseerivad õhku ja katavad meie naha kuldse päevitusega. Need töötavad nähtamatult meie keha varjatud sügavustes, olles üheks teguriks eluvormide edenemisel Maal, kiirendades tähtsamaid eluprotsesse. Ultraviolettkiiri kasutatakse toidu säilitamiseks ja laste mänguasjade desinfitseerimiseks. Võib-olla pole ühtki inimtegevuse haru ega ainsatki eluvaldkonda üldiselt, millele see nähtamatu töötaja ühel või teisel viisil oma mõju avaldaks.

Kuid ultraviolettvalgusel on veel üks rakendus – see on inimeste ustav abiline põllumajanduses. Mõne taime seemnete ultraviolettkiirguse abil on võimalik saada mutatsioone, mille hulgast saab valida väärtuslike majanduslike omadustega isendeid. Eriti huvitav on ultraviolettkiirguse kasutamine loomakasvatuses. Aasta sügis-, talve- ja kevadperioodil hakkavad kariloomad ja kodulinnud tundma valguse, eriti ultraviolettvalguse puudust. Looma kaalutõus väheneb (isegi piisava söödakoguse korral). Lehmad hakkavad tootma vähem piima, kanad - mune, viljatuse juhtumid sagenevad ja järglased sünnivad nõrgemana. Kõik see juhtub seetõttu, et kariloomade ja kodulindude veres väheneb hemoglobiini, punaste vereliblede, valgu ja kaltsiumi hulk.

Väljapääs olukorrast on selge: ultraviolettkiirguse puudumist tuleb kunstlikult täiendada. Siiski tuleb meeles pidada, et vead kiirgusdoosi määramisel, tähelepanematus sellistes küsimustes nagu ultraviolettlampide valguse spektraalne koostis, vedrustuse kõrgus loomalaudade kohal, nende põlemise kestus jne, võib kasu asemel kahju tekitada. Põllumajanduses kasutatavad PRK tüüpi lambid ei sobi loodusliku ultraviolettkiirguse puuduse täiendamiseks. Nende spekter sisaldab lühilainelisi kiiri (kuni 1800 A), mis hävitavad D-vitamiini, põhjustavad silmahaigusi ja kasvu pärssimist. Kunstlikuks kiiritamiseks sobivad EUV või RVE lambid, mis toodavad pikalainelist ultraviolettkiirgust, mis on koostiselt sarnane päikesekiirgusega. Igapäevane valgustus nende lampidega võimaldab suurendada sigade ja lihaveiste kaalutõusu ning tõsta lehmade piimajõudlust latiperioodil. Kanad pärast igapäevast kiiritamist suurendavad munatoodangut 10-15% võrra; munad muutuvad suuremaks ja neil on tugevam koor. Kiiritamine vähendab oluliselt kanade surma varases eas: nad kasvavad kiiresti ja haigestuvad harva. Munade ultraviolettkiirgus haudejaamades suurendab kanade koorumist munadest ja nende kaalu võrreldes kiiritamata kanadega.

See ultraviolettkiirte kasulik mõju on tingitud mitmete tegurite mõjust. Bakteritsiidse toime tulemusena väheneb munade pinna saastumine; lampide töö käigus väikestes kogustes tekkivad osoon ja lämmastikoksiidid soodustavad kanaembrüote eluprotsesse. Osa pikima lainepikkusega kiirtest läbib kesta ja mõjutab otseselt embrüot ja selle toiduvarusid, vedeldab munavalge ja muudab selle embrüole paremini seeditavaks.

Inimeste teenistusse on võetud veel üks ultraviolettkiirte hämmastav omadus: paljud putukad, enamik neist kahjurid, "näevad" ultraviolettkiirt ja püüdlevad nende poole vastupandamatult. Mõned putukad kasutavad emaste leidmiseks teatud lainepikkusega nähtamatuid kiiri. Seda putukate omadust kasutades kasutatakse mõnes riigis (Jaapan, USA, Jugoslaavia jt) ultraviolettlampe edukalt putukakahjurite massiliseks hävitamiseks. Kui lamp on varustatud metallvõrguga ja läbi selle juhitakse vool, siis valguse poole lendavad liblikad, mardikad ja sääsed surevad võrku puudutades. Kolm tundi öösel töötades hävitab üks lamp kuni 5 tuhat putukat.

Kas nähtamatu kiire "kutsealade" nimekiri on ammendatud? Muidugi mitte! Palju on, mida me veel ei tea. Teadus ja elu liiguvad pidevalt edasi ning see, mis täna tundub unistusena, muutub homme igapäevaseks. Ultraviolettkiirte kasutamise võimalused pole muidugi veel täielikult ära kasutatud. Nende võimas loodusjõud teenib alati inimest; See pole fantaasia, vaid reaalsete võimaluste kaine kaalumine.

Ultraviolettkiirguse mõju inimorganismile on tänapäeval üsna hästi uuritud. Ultraviolettkiired kuuluvad elektromagnetilise kiirguse kategooriasse, hõivates röntgenikiirguse ja nähtava kiirguse vahelise spektrivahemiku. Samal ajal kasutatakse kunstlikult loodud ultraviolettkiirguse allikaid laialdaselt meditsiinis ja kosmetoloogias, aga ka põllumajanduses.

Looduslikud ja kunstlikud allikad

Paljud UV-kiirguse allikad võivad olla looduslikku või kunstlikku päritolu ning nende Maale jõudmine sõltub otseselt mitmest esitatud tegurist:

• atmosfääriosooni kontsentratsioon maapinna kohal;
• Päikese kõrgus horisondi kohal;
• kõrguse indikaatorid;
• atmosfääri dispersioon;
• pilvkatte seisund;
• kiirte peegeldumisaste vee- ja maapinnalt.

Päikesevalguse koostis võtab arvesse UV-B ja UV-A kiirguse intensiivsuse proportsioone ning tehisallikate klassifikatsioon sõltub kasutusalast ja teatud spektrivahemikust:

• rahhiidivastase toimega erüteemlambid. Möödunud sajandi 60ndatel välja töötatud lambid kompenseerisid loodusliku kiirguse “UV-puudust” ja intensiivistasid D3-vitamiini fotokeemilise sünteesi protsesse inimese nahas;
• ultraviolett-LL-id, mille kiirgusspekter ühtib teatud lendavate kahjurite, mida esindavad kärbsed, sääsed, ööliblikad, fototaksise mõjuspektriga, mis on haiguste ja nakkuste kandjad või kahjustavad erinevaid tooteid ja tooteid;
• allikad nagu “kunstlik solaarium”, mis põhjustavad üsna kiiret päevituse teket. Ultraviolettkiirgust reguleeritakse rangelt sõltuvalt paigaldusviisist ja tüüpilistest nahaomadustest. Tavalise ja kompaktse versiooni võimsus võib olla 15-230 W lainepikkusel 30-200 nm.

1980. aastal kirjeldas Ameerika psühhiaater Alfred Levy niinimetatud talvedepressiooni mõju, mida praegu liigitatakse haiguseks, mida nimetatakse hooajast sõltuvaks häireks. Lühidalt: seda haigust provotseerib ebapiisav insolatsioon loomuliku valguse kujul.

UV-kiirgus

Paljud mitmesugustes tarbekaupades kasutatavad polümeerid võivad UV-kiirgusega kokku puutudes laguneda. Sellise mõju probleemiks peetakse värvi kadumist, pinna tuhmi tekkimist, pragunemist ja mõnel juhul toote enda täielikku hävimist. Hävitamise sagedus ja kiirus suurenevad kokkupuuteajaga ning sõltub päikesekiirguse intensiivsuse astmest. Seda efekti nimetatakse polümeeride UV-vananemiseks. Väga tundlike polümeeride kategooria hõlmab:

• polüpropüleenid;
• polüetüleenid;
• orgaaniline klaas;
• spetsiaalsed kiud, sealhulgas aramiid.

Polümeeridele avalduvat toimet kasutatakse nanotehnoloogias, röntgeni litograafias, aga ka transplantoloogias ja muudes valdkondades.

Inimeste tervist võib mõjutada mitmel viisil:

• UVA või peaaegu ultraviolettkiirgus (UVA, 315-400 nm);
• UV-C ehk kaugult ultraviolettkiirgus (UVC, 100-280 nm);
• UV-B-kiired (UVB, 280-315 nm).

Ultraviolettkiirguse spetsiifilisi omadusi on kinnitanud kosmosemeditsiin, kosmoselendudel praktiseeritakse ennetavat UV-kiirgust. Naha kokkupuude suurtes kogustes põhjustab erineva raskusastmega põletusi ja ultraviolettkiirguse mutageneesi. Ultraviolettkiirte põhjustatud silmakahjustuste peamine tüüp oftalmoloogilises kliinilises praktikas on sarvkesta põletus (elektro-oftalmia).

Kasutusala

Tänu UV-kiirte võib näha krediidi plastist VISA kaardid peidetud kujutis ning usaldusväärse kaitse tagamiseks mõne riigi dokumentide ja passide võltsimise eest on need sageli varustatud luminestsentsmärkidega, mis on nähtavad ainult ultraviolettvalguses. Ultraviolettkiirgust meditsiinis ja muudes valdkondades esindab:

• õhu, vee ja erinevate pindade desinfitseerimine väga erinevates inimtegevuse valdkondades;
• füsioterapeutiline protseduur, teatud kehapiirkondade kiiritamine erineva ulatusega UV-kiirgusega;
• UV-spektrofotomeetria, mis põhineb kiiritamisel, kasutades muutuva lainepikkusega monokromaatilist UV-kiirgust;
• mineraalide analüüs, mis võimaldab määrata aine koostist kuma tüübi alusel;
• kromatograafiline analüüs, mis aitab mõnda tuvastada orgaaniline aine vastavalt sära värvile ja säilivusindeksile;
• püünised kahjuritele;
• solaariumid;
• restaureerimistööd lakikile vananemise määramiseks;
• lakkide ja värvide kuivatamine;
• hambaplommide kõvenemine.

Biotehnoloogias võimaldab mitteioniseeriv ultraviolettkiirgus saada geneetilisi mutatsioone. Kõige rohkem mutatsioonimuutusi täheldatakse kiiritamise tulemusena kiirgusega lainepikkusel 265 nm, mida desoksüribonukleiinhapped hästi neelavad.

UV-kiirte positiivne mõju inimkehale

Väikestel annustel on inimestele ja loomadele kasulik mõju. Päikesekiired on võimsa ravi- ja ennetava toimega ning aitavad tervist hoida. Ultraviolettkiirte mõju varieerub ja sõltub otseselt lainepikkusest. Mõnel neist lainetest on vitamiinimoodustav toime koos D-vitamiini tekkega nahas, teistel aga pigmendi- ja erüteemiefekt. Lühimatel ultraviolettkiirtel võib olla üsna võimas bakteritsiidne toime.

1903. aastal kasutas Taani füsioterapeut N. Finsen päikesekiiri nahatuberkuloosi ravis. Just tänu sellistele uuringutele sai teadlane Nobeli preemia. Ultraviolettkiired mõjutavad neuroretseptori aparaati ja kutsuvad esile keerukaid keemilisi transformatsioone kehas. Kiiritus mõjutab kesknärvisüsteemi toonust, parandab ainevahetust ja avaldab positiivset mõju vere koostisele ning aktiveerib ka endokriinsete näärmete tööd.

Ultraviolettvalgus hoiab ära ja ravib ka mõningaid haigusi, sealhulgas rahhiiti, ekseemi, psoriaasi ja kollatõbe.

Oluline on meeles pidada, et päikesevalguse positiivne mõju ilmneb teatud annuste korral ja iga üleannustamine võib põhjustada tõsiseid südame-, närvi- ja veresoonkonna häireid.

Ultraviolettkiirguse negatiivne mõju kehale

Ultraviolettkiirte negatiivset mõju põhjustavad keemilised muutused elusrakkude neelavates molekulides, sealhulgas nukleiinhapetes ja valkudes. Negatiivset mõju väljendavad jagunemishäired, mutatsioonid ja rakusurm. Silmi võib kahjustada tugev päikesevalgus, mis peegeldub lumelt, valgelt liivalt ja veelt, suurendades valguse taset. Selline kokkupuude kiirtega põhjustab sageli fotokeratiiti (sarvkesta põletik) ja fotokonjunktiviiti (silma sidemembraani põletik).

Fotokeratiit põhjustab sageli täielikku või osalist pimedaksjäämist, millele eelneb krooniline ärritus ja pisaravool. Katarakti teket soodustab korduv kokkupuude päikesevalgusega. Nahk vajab ka täielikku kaitset liigse ultraviolettkiirguse eest. Keha päikesevalguse tundlikkuse tase on inimestel erinev, muutub vanusega ja sõltub tööst kilpnääre. Kevadel on nahal suurem tundlikkus ultraviolettkiirguse suhtes. Üsna kiiresti muutub kiirguse mõjul nahk punaseks ja korduval kokkupuutel tekib päevitus. Ülekuumenemise tagajärjel tekivad põletused tugeva valu ja põletustundega.

Korduv päikese käes viibimine kutsub esile naharakkude degeneratsiooni, millega kaasnevad muttide ja vanuselaikude ilmumine, mis muudab päevituse ebaühtlaseks. Solaariumide liigne kasutamine ja päevitamine põhjustab nahavähkide, sealhulgas kartsioomi ja pahaloomulise melanoomi arvu suurenemist. Siiski pole vaja end ultraviolettkiirgusest täielikult ilma jätta. Loodusliku insolatsiooni puudumine põhjustab arengut mitmesugused haigused, sealhulgas üldine immuunsuse vähenemine ja rahhiit.

UV kaitse

Praegu on päikesekiirguse ohtlikkust ja ultraviolettkiirguse nahka kahjustavat mõju hinnatud üsna täpselt. Kaitseks kasutatakse riietust, erinevaid väliseid päikesekaitsetooteid, päikeseprille ja ohutu käitumise reegleid.

Rõivaste kaitse

Kehanahka tuleb kaitsta riietega, mille valimisel tuleks tähelepanu pöörata kanga stiilile ja omadustele. Soovitatav on valida võimalikult palju keha katvaid mudeleid pükste ja pikkade seelikute, T-särkide ja pikkade varrukatega pluuside näol. Tumedad riided kaitsevad kõige paremini päikesekiirte eest, kuid kuumenevad kiiresti ja suurendavad keha ülekuumenemist. Arstid soovitavad riideid, mis on valmistatud tihedast kangast, sealhulgas puuvillast, linasest ja kanepist, aga ka polüestrist. Peanahka peate kaitsma mis tahes mütsidega.

Välised päikesekaitsetooted

Kasutage päikesekaitsetooteid, mille päikesekaitsefaktor (SPF) on 30 või kõrgem. Maksimaalse päikeseaktiivsuse ajal (kell 10.00-16.00) kantakse päikesekaitsekreemi avatud nahapiirkondadele kiirusega 2 mg naha sentimeetri kohta. Esmalt peate lugema toote tootja antud juhiseid. Mitteveekindlad tooted vajavad pärast vette kastmist uuesti pealekandmist.

Vari päikesetundidel

Avatud päikese käes viibimise kestuse piirangud on ultraviolettkiirguse kahjulike mõjude eest kaitsmise eeltingimus. Eriti oluline on seda reeglit järgida päevasel ajal ning päikesekiirguse intensiivsus määratakse lihtsa testiga: kui inimese vari on inimese pikkusest lühem, siis on päikesekiired väga aktiivsed ning kaitsemeetmed peavad olema. võtta.

Päikeseprillid

Peate pöörama tähelepanu mitte ainult naha, vaid ka silmade kaitsmisele. Silma melanoomi tekkeriski saate minimeerida, kandes spetsiaalseid suure läbimõõduga päikeseprille. Selliste klaaside klaasid võimaldavad blokeerida umbes 98-99% ultraviolettkiirtest lainepikkusel 400 nm. Kaitsmine ultraviolettkiirguse kahjulike mõjude eest võib pikendada inimeste eluiga.

UV-kiirte bioloogilise toime mehhanism on väga keeruline, mitmetähenduslik ja pole täielikult mõistetav. See mehhanism ei põhine termilistel efektidel, nagu infrapunakiirguse puhul, vaid fotokeemilistel reaktsioonidel, mis toimuvad biopolümeeride – valkude ja nukleiinhapetega. Elektrone molekulidest välja löövate footonite mõjul muutub valgumolekulide laeng, mis lõpuks põhjustab valkude denaturatsiooni. Kiiritamine põhjustab ka fotolüüsi, st suurte, kõrge bioloogilise aktiivsusega molekulide (histamiin, atsetüülkoliin jne) "fragmentide" moodustumist. Fotolüüsi põhjustavad footonid, mille lainepikkus on valdavalt erüteemilises tsoonis, ja denaturatsiooni põhjustavad footonid, mille lainepikkus on bakteritsiidses tsoonis.

Nukleiinhapete ja DNA molekulidega toimuvad muutused mõjutavad rakkude elutähtsaid protsesse, nende kasvu ja jagunemist ning võivad põhjustada rakkude ja üherakuliste organismide – bakterite – surma. Olenevalt lainepikkusest ja nende struktuurist on erinevatel bakteritel erinev tundlikkus kiirgusele. Seega sureb kõige rohkem stafülokokid lainepikkustel suurusjärgus 265 nm, E. coli - 251 nm jne. Ultraviolettkiired põhjustavad ka viiruste ja bakteriofaagide hävimist, neutraliseerivad mõningaid bakteriaalseid toksiine (näiteks kobra mürk) ja mitmed teised mürgised ained. Rakusurm nõuab aga küllaltki suurt kiirgusdoosi. Seega on ühe E. coli raku surmaks vaja keskmiselt 2·106 footoni.

UV-kiirguse bakteritsiidset toimet kasutatakse õhu desinfitseerimiseks suletud ruumides. Sellist õhukanalisatsiooni kasutatakse operatsioonisaalides ja riietusruumides, mis suurendab dramaatiliselt kirurgilist aseptikat. UV-kiirguse bakteritsiidset toimet kasutatakse laialdaselt tööstuslikus linnukasvatuses, kuna kariloomade suure kontsentratsiooni tõttu on linnumajades mikroobse õhusaaste tõttu aerogeensete infektsioonide oht. Bakteritsiidne kiiritamine õhukeskkonna desinfitseerimiseks kanade kasvatamisel näitas, et õhu kiiritamine 3 korda päevas 5–25 minuti jooksul suurendab oluliselt kanade ohutust ja eluskaalu suurenemist võrreldes kontrollruumide kanadega. Desinfitseerimise eesmärgil on isolaatorite, karantiini ja muude ruumide sissepuhke- ja väljatõmbeõhk loomafarmides avatud ultraviolettkiirgusele. Lisaks desinfitseerivale toimele aitab UV-kiirgus parandada õhu ioonset koostist (suurendab kergete õhuioonide kontsentratsiooni), vähendab vesiniksulfiidi ja süsihappegaasi hulka. UV-kiirguse allikate töötamisel tekib osoon, mis toimib loomakasvatushoonete väljatõmbeõhu halva lõhnaga gaasikomponentide oksüdeerijana.

Ultraviolettkiirguse mõju algab selle imendumisest nahas. Selleks, et kiiritamine tekitaks bioloogilisi mõjusid, peab see tungima sügavamale kui naha sarvkiht, naha endaga külgnevasse epidermise idukihti (dermis), milles läbivad veresooned ja närvid. Inimestel on kiirtel pikkus; lained alla 300 nm ei tungi epidermisest sügavamale (~0,5 mm). Just epidermise idukihis algab ultraviolettkiirguse poolt põhjustatud biokeemiliste reaktsioonide ja füsioloogiliste protsesside kompleksne ahel. Üks kõige enam olulised reaktsioonid– histamiini moodustumine heterotsüklilise aminohappe histidiini dekarboksüülimisel.

Histamiin koos teiste molekulide "fragmentidega" kantakse läbi vere ja lümfisoonte. Histamiin on aine, mis laiendab veresooni, põhjustades hüpereemiat, st elundi kiiritatud piirkonna verevarustuse suurenemist. Aktiivse hüpereemia korral tekib 1 erüteem, mille moodustumine nõuab teatud intensiivsusega kiiritamist. Seega on ultraviolettkiirguse intensiivsuse läviväärtus lainepikkusega 296,7 nm 335 W/m2.

Naha reaktsioon kiirgusele - pigmentatsioon (parkimine). Naha pigment melaniin on koondunud epidermise kõige madalamatesse kihtidesse. Sarvkihti tungivad kiired lainepikkusega 200–250 nm põhjustavad ainult erüteemi; kiirgus lainepikkusega 250–270 nm läbib sarvkihti, põhjustades pigmentatsiooni ja erüteemi; Veelgi rikkalikumat pigmentatsiooni ja erüteemi põhjustab 270–320 nm lainepikkusega kiirgus, mis tungib veresoonte kihini ning stimuleerib rasvnäärmete ja närvilõpmete talitlust. Lõpuks läbib dermist kiirgus lainepikkusega 320–390 nm, mis põhjustab pigmentatsiooni, sageli ilma eelneva erüteemita. Pigmentatsiooni rolli, nagu ka pigmentatsiooni mehhanismi, ei ole veel piisavalt uuritud. Võimalik, et melaniin säilitab hävitatud molekulide aktiivseid fragmente, takistades nende sattumist verre. Ultraviolettkiirguse mõju ei piirdu nahaga, hoolimata asjaolust, et see ise ei tungi sügavale kehasse. Kapillaaride kaudu levivad fotolüüsiproduktid ärritavad naha närvilõpmeid ja mõjutavad kesknärvisüsteemi kaudu ühel või teisel määral kõiki elundeid. On kindlaks tehtud, et naha kiiritatud piirkondadest ulatuvates närvides suureneb elektriimpulsside sagedus. Kiirituse mõju tugevneb, kui nahka eelnevalt veega niisutada, kiiritada kõrgsagedusliku elektrivälja või ultraheliga. See viitab veel kord sellele, et ultraviolettkiirguse esmane toime saab alguse nahast ning sellega kaasneb üldine ainevahetuse kiirenemine ja organismi immunobioloogilise seisundi tõus, mis omakorda viib resorptsiooniprotsesside kiirenemiseni. patoloogilised tooted ja kudede regenereerimine.

Teistest ultraviolettkiirguse bioloogilistest mõjudest väärib tähelepanu D-vitamiini moodustumine, mis soodustab luude osaks oleva kaltsiumi imendumist soolestikust ja omastamist, mis täidab mitmeid olulisi füsioloogilisi funktsioone. D-vitamiini puudusel ei imendu toidus sisalduv kaltsium ja selle vajaduse katab luu kaltsium ning see toob kaasa rahhiidi. Rahhiiti põdevatel lastel on luustiku moodustumine häiritud, luud muutuvad painduvaks, lapsed lakkavad kõndimisest ja kasvamisest. D-vitamiin võib tekkida ka kehas endas ultraviolettkiirguse mõjul lainepikkusega 280–315 nm. Kõige tõhusam on kombineeritud kiiritamine ultraviolett-, infrapuna- ja nähtava valgusega.

Fotohemoteraapia. Haiguste puhul, millega kaasneb vere viskoossuse suurenemine, kasutatakse vere viskoossuse vähendamiseks fotohemoteraapia meetodit. See seisneb patsiendilt väikese koguse vere võtmises (ligikaudu 2 ml/kg kehakaalu kohta), selle eksponeerimisest UV-kiirgusele ja selle süstimisest tagasi vereringesse. Ligikaudu 5 minutit pärast 100-200 ml kiiritatud vere manustamist patsientidele täheldatakse viskoossuse olulist langust kogu ringleva vere mahus (umbes 5 l). Viskoossuse vere kiirusest sõltuvuse uuringud on näidanud, et fotohemoteraapia käigus väheneb viskoossus kõige tugevamalt (umbes 30%) aeglaselt liikuvas veres ning kiiresti liikuvas veres ei muutu see üldse. UV-kiirgus põhjustab punaste vereliblede agregatsioonivõime vähenemist ja suurendab punaste vereliblede deformeeritavust. Lisaks väheneb verehüüvete teke. Kõik need nähtused viivad nii vere makro- kui ka mikrotsirkulatsiooni olulise paranemiseni.

Viimaste aastate uuringud on näidanud ultraviolett-autohemoteraapia lubadust, s.o. vere kiiritamine, et stimuleerida keha kaitsvaid omadusi erinevate sisehaiguste, aga ka sümptomaatilise viljatuse korral. Kiiritamiseks mõeldud veri segatakse antikoagulandiga, kiiritatakse kvartsküvettides ja süstitakse tagasi sama inimese veresoonde.

UV-kiirguse terapeutiline kasutamine. Taastusravi füsioterapeutilistes meetodites kasutatakse laialdaselt pikalaine (A), keskmise (B) ja lühilaine (C) ultraviolettkiirgust. Ultraviolettkiirguse kvantide neeldumisel kudedesse (nahasse) tekivad mitmesugused fotokeemilised ja fotobioloogilised reaktsioonid.

Kiiritust tekitavad kunstlikud allikad: lambid kõrgsurve(elavhõbeda kaartorud), luminofoorlambid, madalrõhuga gaaslahenduslambid, mille üks sortidest on bakteritsiidsed lambid. Allikad jagunevad integraalseteks, mis kiirgavad kõiki spektri piirkondi, ja selektiivseteks, mis tekitavad kiirgust valdavalt ühes piirkonnas.

Pikalaine kiiritamine(valdav erüteem ja päevitusefekt). Seda kasutatakse paljude dermatoloogiliste haiguste raviks. Mõned furokumariini seeria keemilised ühendid (näiteks psoraleen) võivad nende patsientide nahka sensibiliseerida pikalainelise ultraviolettkiirguse suhtes ja stimuleerida melaniini pigmendi moodustumist melanotsüütides. Nende ravimite kombineeritud kasutamine ja sellele järgnev kiiritamine pikalainelise ultraviolettkiirgusega kiiritamine on fotokemoteraapia ehk PUVA-ravi (PUVA: P – psoraleen, UVA – A-tsooni ultraviolettkiirgus) aluseks. Sel juhul kiiritatakse osa või kogu keha.

Kesklaine kiiritamine(peamiselt vitamiine moodustav, rahhiidivastane toime).

Lühilaine kiiritamine(peamiselt bakteritsiidne toime). Selle mõjul hävib mikroorganismide ja seente struktuur. See on loodud elavhõbe-kvartsbakteritsiidsete lampide abil, joon. 30.8a. Nina limaskesta ja mandlite lokaalseks kiiritamiseks kasutatakse kiiritajaid (joonis 30.85).

Mõned tehnikad kasutavad vere kiiritamiseks lühilainekiirgust.

Ultraviolett paastumine. Paljud inimesed on kiirgusega vähe kokku puutunud. Need on Kaug-Põhja, Arktika elanikud, kaevandustööstuse, metroo, akendeta tööstuse töötajad ja suurte linnade elanikud. Linnades seostatakse päikesevalguse puudumist atmosfääriõhu saastatusega tolmu, suitsu ja gaasidega, mis säilitavad peamiselt päikesespektri UV-osa. Siseruumides ei lase aknaklaas UV-kiiri lainepikkusega l< 310 нм. Резко снижают УФ поток загрязненные стекла, занавеси (тюлевые занавески снижают УФ излучение на 20%). Поэтому на многих производствах и в быту наблюдается так называемая «биологическая полутьма». В первую очередь страдают дети (возрастает вероятность заболевания рахитом). Поэтому для организации освещения всегда необходимо проводить санитарно-реабилитологические мероприятия.

Ultraviolettkiirguse ohud. Selle kiirguse positiivsete bioloogiliste mõjude kõrval kehale tuleb märkida ka kiirguse negatiivseid külgi. Esiteks kehtib see kontrollimatu päevitamise tagajärgede kohta: põletused, vanuselaigud, silmakahjustused - fotooftalmia areng. Ultraviolettkiirguse mõju silmale on sarnane erüteemiga, kuna see on seotud valkude lagunemisega silma sarvkesta ja limaskestade rakkudes. Inimese elusaid naharakke kaitsevad UV-kiirte hävitava mõju eest naha sarvkihi “surnud” rakud. Silmad jäävad sellest kaitsest ilma, seetõttu tekib silma märkimisväärse kiirgusdoosi korral pärast varjatud perioodi sarvkesta (keratiit) ja silma limaskesta põletik (konjunktiviit). See efekt on tingitud kiirgusest, mille lainepikkus on lühem kui 310 nm. Erilist tähelepanu väärib UV-kiirguse blastomogeenne toime, mis põhjustab nahavähi teket. Nahavähk on levinud kõigi maakera rahvaste seas, kes elavad erinevates kliimatingimustes.

Samuti tuleb tähele panna, et UV-kiirgus mõjub silmadele kahjulikult, kuna silma limaskestal (konjunktiivil) puudub kaitsev sarvkiht ja seetõttu on silm ultraviolettkiirguse suhtes tundlikum kui nahk. Ultraviolettkiired, mis jõuavad läätseni, põhjustavad teatud annustes selle hägustumist - katarakti. Seetõttu tuleb kõik ultraviolettkiirgusega tööd teha kaitseprillidega.

UV-kiirguse korral ei tunne inimene isegi ohtliku doosi saamise hetkel midagi. Nahas puuduvad spetsiaalsed UV-retseptorid. Seda kiirgust silm ei taju, soojusefekt on nii väike, et inimene seda praktiliselt ei tunne.

On kindlaks tehtud, et peamine tegur on UV-kiirguse mõju põhjustades vähki nahk, aga ka katarakt (läätse hägustumine). Polaaruurijatele ja mägironijatele on UV-kiirgus ohtlik, kuna selle kiirguse suure intensiivsuse tõttu tekivad naha ja silmade päikesepõletused.

UV-kiirguse puudumine võib põhjustada D-beri puudulikkust. UV võib avaldada positiivset mõju. Seega naha dermatoosidega (näiteks psoriaasiga) patsientidel haigused ägenevad talvel ja paranemine toimub suvel. Põhjuseks on UV-kiirguse terapeutiline toime, mis on suvel päikesevalguse spektris palju suurem kui talvel.

Sageli soovitatakse päevitamist paljude haiguste taastusravimeetodina. UV-kiirguse toime põhjustab naha hüperpigmentatsiooni, mis põhjustab päevitamist. Päevitamine on "aeglane" fotobioloogiline protsess. See hakkab arenema 2-3 päeva pärast kiiritamist, saavutab maksimumi 13-21 päeva pärast ja kaob seejärel mitme kuu jooksul. Päevitamise toimespekter on sarnane erüteemi toimespektriga. Ultraviolettvalgus käivitab naha pigmendi melaniini keeruka biosünteesi ahela spetsiaalsetes rakkudes - melanotsüütides. Melaniini ilmumine on keha kaitsereaktsioon.

Päevitamisega ei tohi üle pingutada. Kevadel rannas olles ei tasu unustada, et meie nahk on talvega kaotanud oma melaniinikaitse. Ultraviolettkiirguse minimaalne doos, mis käivitab melanogeneesi, on ligikaudu pool minimaalsest erüteemi doosist. Seetõttu tuleks esimestel päevadel päevitada väga lühikest aega, et erüteem veel ei tekiks ja pigmendi moodustumine oleks juba alanud. Ja alles mõne päeva pärast, kui melaniini on nahas kogunenud, saate päikese käes veedetud aega järk-järgult suurendada. Pärast päevitamist ei tohiks end liigselt päikesevalguse käes hoida. Ultraviolettkiirgus (eriti UV-B) põhjustab mitmeid soovimatuid mõjusid: naha enneaegset vananemist, kortsude teket avatud kehapiirkondadele ja nahavähki.

UV-kiirgus käivitab raku poolt vahendatud immuunsuse pärssimise – immunosupressiooni.

Meditsiinis kasutatakse UV-kiirgust laialdaselt fotohemoteraapia meetodil, mida kasutatakse vere suurenenud viskoossusega seotud haiguste korral.

UV-kiirguse (eriti UV-B) suured annused, mida inimesed saavad, on seotud atmosfääri seisundiga, eriti atmosfääri osooniaukudega. Stratosfääri osoon määrab päikese ultraviolettkiirguse lühilainepikkuse piiri. Osooni lagunemine toimub eelkõige siis, kui fluorosüsivesinike ühendid, mida kasutatakse laialdaselt tööstuslikes ja kodumajapidamises kasutatavates külmikutes, samuti aerosoolide valmistamisel, satuvad atmosfääri. Osoonikihi kaitsva toime ja selle lämmastikoksiidi NO poolt hävitamise protsessi diagramm on näidatud joonisel fig.

Riis. Osoonikihi kaitsva toime skeem (a) ja selle hävitamise protsess lämmastikoksiidiga NO (b); tumedad nooled – soojuskiirgus, heledad nooled – UV-kiirgus

Osooni hävitamine toimub seetõttu, et saastavate gaasimolekulide lämmastikuaatomid interakteeruvad tugevalt ühe osoonimolekulis oleva hapnikuaatomiga ja tõmbavad selle sellest eemale. Selle tulemusena tekib hapnik, mille kaudu UV-kiirgus takistamatult läbib.