Что такое УФ-излучение и так ли оно вредно?

Еще в начале XX века загар был на пике моды, а сегодня уже в норме вещей использовать SPF даже если за окном облачно, или пасмурно, и все это из-за страха УФ-излучения, которое зачастую не вредит нам сразу, но его негативный эффект может быть очень отсроченным и даже в некоторых случаях жизнеугрожающим.

Но не смотря на то, что все наслышаны о вреде ультрафиолета, не все знают о том, что же не так с солнцем и его лучами?

Изучен данный фактор внешней среды уже достаточно подробно и многогранно, так что мы решили разобраться в вопросе и обсудить:

• Что такое ультрафиолет?
• Чем он плох, а чем хорош?
• Может ли наш организм сам противостоять этому фактору?
• Так можно ли все-таки загорать?

Что такое ультрафиолет?

Солнечное излучение является основным источником энергии Земли, содержащим значительное количество УФ-лучей.

УФ-излучение существует в основном в виде электромагнитной энергии, невидимой и неощутимой для человеческих органов чувств, и оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на здоровье человека.

УФ-свет был впервые открыт в 1801 году. УФ-излучение охватывает диапазон длин волн 100–400 нм, характеризующийся более высокой частотой и более короткими длинами волн, чем видимый свет.

Даже при сильном истощении озонового слоя над Антарктикой количество UVC, достигающее поверхности, остаётся незначительным или нулевым. Озоновые дыры в первую очередь увеличивают UVB-излучение.

Атмосфера Земли обеспечивает защиту от большей части лучей UVB, но оказывает лишь ограниченное экранирование от них. Количество солнечного УФ-излучения, достигающего поверхности Земли, варьируется в зависимости от нескольких факторов, включая угол наклона солнца на небе, географическую широту, облачность, высоту над уровнем моря, толщину озонового слоя и отражение от поверхности Земли.

Влияние UVA излучения на кожу изначально было менее изучено, чем UVB, однако, в настоящий момент установлено, что UVA составляет бóльшую часть УФ, достигающего поверхности Земли, он способен проходить через облака и стекло, и именно поэтому фотостарение происходит даже при отсутствии выраженных солнечных ожогов. Воздействие UVA проявляется не сразу, а накапливается со временем, что делает его потенциально более опасным, человек может годами не обгорать, но постепенно накапливать повреждения кожи.

УФ-излучение рассматривается как две стороны одной медали: с одной стороны, в небольших количествах солнечное УФ-излучение имеет важное значение для здоровья, поскольку способствует выработке витамина D, однако оно также оказывает и пагубное воздействие, в том числе способствует развитию различных кожных заболеваний, наиболее опасным из которых является рак кожи.

Так ли наша кожа на самом деле беззащитна?

Наш организм хорошо адаптирован к условиям жизни на Земле. Кожа, в частности, обладает собственными механизмами защиты от УФ-излучения.

Главный естественный защитный механизм кожи — меланин. Этот пигмент синтезируется клетками меланоцитами и распределяется между клетками эпидермиса. Меланин способен поглощать УФ-лучи и частично переводить их энергию в тепло, уменьшая повреждение клеток. Именно поэтому люди с более темной кожей имеют более высокую естественную фотозащиту.

Важно, что меланин не единственный барьер. В защите участвует и роговой слой эпидермиса, он отражает и рассеивает часть излучения. Кроме того, кожа обладает собственной антиоксидантной системой: витамины C и E, ферменты супероксиддисмутаза и каталаза помогают нейтрализовать свободные радикалы, образующиеся под действием УФ-лучей. Еще один важный механизм — система репарации ДНК. Каждый день клетки кожи устраняют огромное количество повреждений, вызванных солнечным светом.

Пока эти системы справляются, кожа сохраняет относительную стабильность, но с возрастом и при хроническом воздействии ультрафиолета эффективность восстановления снижается.

Чем полезен ультрафиолет?

Очень много мы слышим о вреде этого фактора внешней среды, но польза в нем также велика.

УФ это не абсолютный враг, фактически именно солнечное излучение является главным источником энергии для жизни на Земле. Благодаря УФ существуют фотосинтез, климатические процессы и большинство экосистем планеты, и для человека солнечный свет также играет важную биологическую роль в виде участия в синтезе витамина D, влияния на циркадные ритмы, сон, настроение и работу нервной системы.

И в медицине ультрафиолет нашел свое применение: контролируемая фототерапия используется для лечения псориаза, атопического дерматита, витилиго, Т-клеточной лимфомы и других заболеваний кожи. Кроме того, УФ-излучение является распространенным инструментом для стерилизации и дезинфекции и оказывает ингибирующее действие на патогены.

Почему же УФ-излучение это все-таки вредно?

УФ-излучение вызывает разнообразные эффекты на физиологию кожи, некоторые из которых представляют собой острое повреждение, в то время как другие проявляются более постепенно.

Многочисленные эпидемиологические исследования продемонстрировали сильную корреляцию между воздействием УФ-излучения и различными типами рака кожи — меланомой и немеланомными опухолями (базальноклеточный и плоскоклеточный раки). Кроме того, воздействие УФ-излучения приводит к различным патологическим проявлениям на коже, включая воспаление и старение, также оно может быть триггером кожных заболеваний и ассоциируется даже с хроническими системными заболеваниями.

1. Острые эффекты УФ-излучения

Солнечный ожог — это острое последствие чрезмерного воздействия УФ-излучения, характеризующееся такими симптомами: покраснение, отек, боль и жжение. Научные доказательства причинно-следственной связи между УФ-излучением и солнечными ожогами неопровержимы.

Эпидемиологические данные показывают значительную распространённость солнечных ожогов в разных регионах мира:

• В США около 64–69 % подростков (9–12 классы) получают солнечный ожог хотя бы раз в год (вопрос в статистических опросах звучит как «получали ли вы солнечный ожог хотя бы раз в год»), среди молодых взрослых 18–29 лет этот показатель составляет примерно 50–51 %.
• В Австралии, несмотря на одну из самых сильных в мире программ по профилактике рака кожи, в летний период на выходных обгорают 17 % взрослых и 26 % подростков (вопрос в статистических опросах звучит как «получали ли вы солнечный ожог на прошлой неделе/на прошлых выходных»). Австралия остаётся в лидирующих позициях по заболеваемости меланомой.
• В странах Северной Европы показатели также высокие, хотя обобщить все европейские страны сложно (часто более 50 % среди молодых людей, особенно из-за сезона отпусков - интенсивного солнца во время отдыха на юге при наличии светлой кожи).
• В России точных общенациональных данных по распространённости солнечных ожогов мало, однако проблема актуальна в южных регионах и среди людей, активно отдыхающих у моря.

Интересный контраст наблюдается в арабских странах Персидского залива. Среди коренного населения, имеющего более тёмные фототипы кожи (III–V),  использующего традиционную закрытую одежду и избегающих солнце в пиковые часы, солнечные ожоги встречаются значительно реже (например, в Саудовской Аравии около 70 % людей никогда не обгорали).

В то же время среди светлокожих приезжих риск солнечных ожогов существенно выше из-за высокой интенсивности УФ-излучения и меньшей естественной защиты кожи.

Прямых крупных сравнительных исследований «коренное население vs иностранцы» по солнечным ожогам мало, но косвенные данные (поведение, использование защиты от солнца, заболеваемость раком кожи) это подтверждают. Светлокожие иностранцы в ОАЭ и Саудовской Аравии — одна из групп риска.

Острое воздействие УФ-излучения вызывает различные изменения кожи: покраснение, боль, отек и воспаление, и все они могут быть результатом воздействия различных длин волн УФ-излучения.

Как мы уже выяснили, UVA-излучение проникает глубже в дерму и приводит в основном к загару, в то время как более короткие и поверхностные UVB-лучи приводят к покраснению кожи (ожог).

За иллюстрациями солнечного ожога далеко ходить не надо. Во всеми нами любимых коротких видео в интернете много мемов на эту тему.

Восприимчивость к УФ зависит от фототипа кожи.

Люди со светлой кожей наиболее склонны к таким состояниям, как солнечный ожог, по сравнению с людьми с более темной кожей. Аналогично, способность адаптироваться к воздействию УФ-излучения (приобретать загар), также зависит от фототипа кожи.

2. Хроническое действие УФ-излучения и преждевременное старение кожи

Хроническое воздействие УФ-излучения приводит к дегенеративным изменениям в клетках кожи (эпидермиса и дермы, а также кровеносных сосудах кожи). Кроме того, хроническое воздействие УФ-излучения на кожу является важным фактором нарушения регуляции иммунной системы и фотостарения. Основные патогенные эффекты УФ-излучения на кожу связаны с образованием активных форм кислорода (АФК) и накоплению генетических мутаций. Среди различных компонентов солнечного излучения именно UVA-излучение часто приводит к накоплению АФК в коже, вызывая изменения в структуре и функциях генов и белков. Этот процесс приводит к уменьшению и фрагментации коллагеновых и эластических волокон в дерме, в конечном итоге вызывая глубокие морщины, потерю тургора кожи и гиперпигментацию, характерные для фотостареющей кожи.

Возможно вы видели этот классический пример фотостарения кожи: у мужчины, который проработал много лет водителем наблюдаются признаки фотостарения на левой стороне лица, так как эта часть подвергалась хроническому воздействию УФ-излучения через стекло автомобиля.

В течение 28 лет мужчина водил грузовик с закрытыми окнами, и солнце светило ему в левый бок (если смотреть на него со стороны водителя). Правый бок получал только рассеянный солнечный свет, поэтому разница в старении кожи колоссальная.

Даже если вы никогда не ходите на пляж и не лежите на солнце, на вас все равно будут воздействовать ультрафиолетовые лучи спектра А. По оценкам исследований, 80% вреда от УФ-А приходится на повседневное воздействие: во время ходьбы, вождения и даже когда вы сидите у окна.

• Изменения структуры кожи:

1. Солнечный эластоз — утолщенная, морщинистая, желтоватая кожа
2. Атрофия — истончение кожи; мелкие морщины, выраженные сосуды, легкое образование синяков и разрывов кожи, часто с множественными линейными рубцами
3. Морщины — глубокие, не исчезают при растяжении кожи
4. Фотоповреждение задней поверхности шеи (cutis rhomboidalis nuchae) — утолщенная кожа пересечена глубокими линиями, формирующими ромбовидный рисунок

• Сосудистые изменения:

1. Диффузная эритема — наиболее заметна у людей со светлой кожей
2. Экхимозы и звездчатые псевдорубцы — кровоизлияния в кожу возникают после незначительной травмы (из-за ломкости сосудов в результате фотоповреждения их стенки); наблюдаются только на открытых участках тыльной поверхности кистей и предплечий; сочетаются с атрофией кожи, легкостью ее разрывов и линейными рубцами
3. Телеангиэктазии — чаще на щеках, носу и ушах
4. Венозное озеро — округлые фиолетовые расширенные сосудистые образования, обычно на нижней губе и ушах

• Изменения пигментации:

1. Веснушки — небольшие овальные коричневые пятна, преимущественно на лице
2. Лентиго — крупные коричневые пятна на лице, тыльной поверхности кистей, руках, груди и верхней части спины
3. Каплевидный гипомеланоз — отдельные округлые белые пятна на голенях и руках
4. Неравномерная коричневая и белая пигментация — участки выраженной гиперпигментации сочетаются с зонами гипопигментации
5. Пойкилодермия Сиватта — красновато-коричневая сетчатая пигментация с телеангиэктазиями, атрофией и выраженными волосяными фолликулами в области шеи и верхней части груди

• Папулезные изменения:

1. Невусы (родинки)— у предрасположенных людей более многочисленны на открытых солнцу участках кожи
2. Себорейный кератоз — поверхностные «приклеенные» образования, чаще встречаются на солнце-экспонированных участках; на конечностях обычно плоские, на туловище — возвышающиеся
3. Комедоны и кисты вокруг глаз (синдром Фавра–Ракушо)

3. Рак кожи

Пугать не хочется, но сейчас будет самая важная часть всего рассказа об ультрафиолете. Да, этот фактор может вызывать рак.

УФ-излучение признано ВОЗ канцерогеном 1 группы в связи с его двойственной ролью: оно действует одновременно как мутаген и неспецифический повреждающий агент, выступая и инициатором, и промотором опухолей. Стандартизованный по возрасту показатель заболеваемости раком кожи глобально вырос примерно на 2% в год в период с 1990 по 2021 год.

Рак кожи подразделяется на меланому и немеланомные опухоли кожи (НМРК): прежде всего базальноклеточную (БКК/базалиома) и плоскоклеточную карциному (ПКК). Заболеваемость выше всего в регионах с преимущественно светлокожим населением; наибольшие показатели заболеваемости и смертности фиксируются в Австралии и Новой Зеландии. Низкая заболеваемость в странах Африки к югу от Сахары и арабского мира объясняется высоким содержанием меланина у темнокожих и широко распространённой закрытой одеждой соответственно — оба фактора снижают дозу УФ-облучения кожи

Меланома

В 2020 году в мире зафиксировано около 325 000 новых случаев меланомы и 57 000 смертей от неё. Наибольшее абсолютное число случаев приходится на Европу. По прогнозам, к 2040 году глобальное бремя меланомы вырастет до 510 000 новых случаев и 96 000 смертей ежегодно. По эпидемиологическим данным заболеваемость значительно выше среди людей со светлой кожей, склонных к солнечным ожогам. УФ-излучение ассоциировано не менее чем за 60–70% случаев злокачественной меланомы. Связь носит дозозависимый характер, вклад вносят как солнечное, так и искусственное УФ-излучение (солярии).

Статистика пугающая, но все ли так страшно? В общей массе опухолей кожи меланома составляет примерно 1 из 5 (около 20%) всех случаев рака кожи.

При этом важен контекст: несмотря на относительно небольшую долю в заболеваемости, меланома значительно агрессивнее и чаще ассоциирована с летальным исходом от рака кожи, именно поэтому ей уделяется непропорционально большое внимание в клинической практике и исследованиях.

Немеланомный рак кожи

НМРК — самый распространённый тип рака в мире: ежегодно диагностируется более 3 миллионов случаев. Базалиома составляет около 70%, ПКК — около 25% всех случаев НМРК.

Клинически эти опухоли принципиально различаются:

• БКК — медленно растущая опухоль с крайне низким метастатическим потенциалом (частота метастазирования составляет от 0,003% до 0,55%, а смертность редка, но не равно нулю). Этот вид рака отличается сложностью не в метастазировании, в местной инвазии. Опухоль прорастает в окружающие ткани (кожу, подкожную клетчатку, хрящ, кость), что и делает её опасной при запущенных формах, а терапию крайне затруднительной (в основном применяются хирургические методы лечения). Именно поэтому её иногда называют «locally aggressive».
• ПКК, напротив, склонна к инвазии и метастазированию: 5-летняя частота метастазирования оценивается в 5–10%, а на её долю приходится около 75% всех смертей от НМРК. Несмотря на низкую летальность каждого отдельного случая, в 2020 году НМРК в совокупности унёс около 63 700 жизней.

4. УФ-излучение как триггер кожных и системных заболеваний

Повреждения, вызванные УФ-излучением, не ограничиваются кожей. Они затрагивают глаза, волосы, кожный микробиом и иммунитет, а через них влияют на внутренние органы и системы.

Вот некоторые кожные заболевания, для которых УФ-излучение служит триггером или усугубляющим фактором:

• розацеа
• полиморфная световая сыпь
• актинический кератоз
• себорейный кератоз
• актинический ретикулоид
• актинический порокератоз

Системные и иммуноопосредованные заболевания: системная красная волчанка, дерматомиозит, пузырчатка и др.

Отдельно стоит отметить псориаз и атопический дерматит: УФ-терапия широко применяется для купирования их обострений, однако избыточное или неадекватное УФ-облучение способно, напротив, провоцировать рецидивы этих заболеваний, а в случае с псориазом может привести к началу заболевания.

Что еще важно знать про ультрафиолет в контексте заболеваний?

Глаза — одна из наиболее уязвимых мишеней УФ-излучения. Около 40% UVB-излучения поглощается роговицей, остальные 60% UVB и большая часть UVA достигают хрусталика. Повреждения делятся на острые и хронические:

• Фотокератит («солнечный ожог» роговицы) — острое обратимое воспаление, сопровождающееся болью, слезотечением и временным снижением зрения. Характерен для условий высокой отражающей способности поверхностей: снег отражает до 80% УФ-лучей, что объясняет «снежную слепоту» у лыжников.
• Катаракта — хроническое помутнение хрусталика. По оценкам ВОЗ, около 10% всей слепоты от катаракты в мире обусловлено воздействием УФ-излучения.
• Птеригиум — доброкачественное разрастание конъюнктивы на роговицу, связанное с хронической инсоляцией.
• Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) — возможная связь с хроническим воздействием UVA и синего спектра солнечного излучения обсуждается в литературе
• Онкологические поражения — рак кожи век и конъюнктивы (БКК, ПКК, меланома) также ассоциированы с длительной инсоляцией.

Почему мы все равно любим загорать?

Если мы знаем о вреде солнца, то почему загар всё ещё так привлекателен? Ответ  прост - мода, история, культура и наши привычки диктуют порой свои правила.

Мода на бледность: от античности до начала XX века

Веками бледная кожа была маркером привилегий. В Англии эпохи Шекспира светлая кожа ассоциировалась с высоким социальным статусом: некоторые женщины даже прорисовывали синие линии на коже, чтобы та казалась полупрозрачной. Загар был уделом рабочих, проводивших дни под открытым небом. В XVIII–XIX веках французская аристократия пудрила лица, добиваясь ещё более светлого, мраморного оттенка кожи.

Переломный момент: 1923 год

В 1923 году Коко Шанель сошла с яхты в Каннах с случайным загаром, и многие считают этот момент началом культурного феномена загара. То, что веками было признаком тяжёлого физического труда, вдруг стало символом свободы и шика. Индустриальная революция к тому времени уже сделала своё дело: рабочий класс переместился на фабрики и в шахты, и связь между тёмной кожей и бедностью начала размываться.

После Второй мировой войны загар получил дополнительное культурное подкрепление: солдаты возвращались домой из жарких климатов Азии, Средиземноморья и Тихого океана с «здоровым, мужественным» видом, вызывавшим всеобщее восхищение. К середине XX века загорелая кожа окончательно стала символом достатка, отдыха и молодости.

За тягой к солнцу стоит не только культура. Воздействие УФ-излучения запускает синтез β-эндорфинов в коже, высвобождение дофамина в мозге и усиление кровотока в областях мозга, связанных с подкреплением и зависимостью.

Исследования на мышах показали: ежедневное субэритемное УФ-облучение вызывает системное повышение уровня β-эндорфинов в крови; при введении антагониста опиоидных рецепторов налоксона у животных развивались симптомы опиоидной отмены. Иными словами, механизм похож на тот, что лежит в основе наркотической зависимости.

В научной литературе это явление получило название «танорексии» (tanorexia) — тяга к загару, соответствующая критериям зависимости: толерантность, синдром отмены, утрата контроля над поведением вопреки осознанию последствий.

Что об искусственном загаре?

Культ загара закономерно породил спрос на искусственный УФ. К концу XX века доступность пляжных туров, появление соляриев и автозагара сделали бронзовый оттенок кожи достижимым для всех. Однако риски оказались не меньше, чем от солнца.

ВОЗ классифицирует солярии как канцероген 1 группы в одной категории с табачным дымом и асбестом. Статистика говорит сама за себя:

• использование солярия связано с почти трёхкратным увеличением риска меланомы; при этом меланома у после солярия чаще возникает на участках тела, обычно не подвергающихся солнечному воздействию — пояснице, ягодицах, что говорит о более широком поле ДНК-повреждений, чем при естественной инсоляции
• использование солярия до 20 лет повышает риск меланомы на 47%, причём риск возрастает с каждым последующим сеансом; женщины моложе 30 лет, загорающие в солярии, имеют в 6 раз более высокий риск развития меланомы
• даже один сеанс в солярии повышает риск ПКК на 67%, БКК на 29%

Примечательно сравнение: ежегодно в США от рака кожи, связанного с соляриями, заболевает больше людей, чем от рака лёгких вследствие курения.

Культ тела и загар

Отдельная история - это связь загара с культурой тела. В бодибилдинге тёмная кожа не эстетический каприз, а функциональный инструмент: она визуально усиливает рельеф мускулатуры, делая мышцы более очерченными под сценическим светом. Традиция уходит корнями в 1960–70-е годы, когда Арнольд Шварценеггер и другие культуристы популяризировали tanning oil для подчёркивания мышечного рельефа.

Сегодня профессиональные соревнования требуют максимально тёмного и равномерного тона кожи. Большинство бодибилдеров используют спреи-автозагары, поскольку достичь столь глубокого оттенка с помощью солярия крайне сложно и небезопасно, особенно при необходимости повторять процедуру несколько раз в год. Тем не менее часть атлетов по-прежнему прибегает к соляриям для формирования базового цвета кожи перед нанесением спрея осознанно принимая дополнительный риск ради соревновательного результата.

Примечательно, что именно бодибилдинг-сообщество — один из немногих случаев, когда индустрия сама органично движется от УФ-загара к безопасным альтернативам: не из медицинских соображений, а из чисто практических — спрей даёт более предсказуемый и интенсивный результат.