Фотобиологические и физиологические реакции организма
Под действием квантов УФ-излучения увеличивается запас энергии атомов и молекул организма человека и активизируются химические реакции. Отрыв электронов от атомов способствует образованию большого количества ионов, что приводит к изменению электрических свойств коллоидных систем клеток. Разрушаются белки и нуклеиновые кислоты. На этом основан бактерицидный эффект УФ-лучей. Кроме того, ультрафиолетовое облучение (УФО) вызывает фотохимический и ионизирующий эффекты. При поглощении квантов УФ-излучения в коже происходят процессы, важные для иммунной системы:
- Фотолиз – разрушение белковых молекул;
- Фотобиосинтез – образование более сложных биологических молекул;
- Фотоизомеризация – формирование молекул с новыми физико-химическими свойствами, биологически активных радикалов.
Изменения, происходящие на ультраструктурном и клеточном уровне, активно влияют на состояние организма, его жизнедеятельность и устойчивость к внешним агрессивным факторам. Исследования показали, что солнечные облучения задерживают развитие гипертонии и атеросклероза, улучшают сократительную функцию миокарда, способствует уменьшению частоты и увеличению глубины дыхания, возрастанию количества эритроцитов и уровня гемоглобина, замедлению СОЭ, активируют образование сульфгидрильных групп, усиливают тканевое дыхание, способствуют ускорению процессов дезинтоксикации, оказывают десенсибилизирующее действие, вследствие чего гелиотерапию целесообразно применять при сердечно-сосудистых заболеваниях, различных обменных нарушениях, повышенной сенсибилизации организма, измененном иммунном статусе.
Солнечное облучение является мощным средством профилактики; оно увеличивает работоспособность человека, повышает сопротивляемость к инфекциям и «простудным заболеваниям», стимулирует деятельность нервной и эндокринной систем, повышая иммунобиологическую реактивность и ослабляя воспалительные реакции, нормализует фосфорно-кальциевый обмен через образование витамина D, вызывает фотореактивацию и усиливает регенерацию поврежденных тканей, т.е. обладает разносторонними лечебно-профилактическими свойствами, но в умеренной дозе, соответствующей возможностям приспособительных реакций больного или ослабленного организма. При превышении дозы вместо стимуляции иммунной системы можно вызвать иммунодепрессию.
Солнечное облучение интенсивностью
- до 2 биодоз в сутки стимулирует иммунитет,
- от 2 до 4 биодоз — оказывает на иммунную систему слабое влияние,
- превышающая 4 биодозы, способна вызвать угнетение иммунной системы и представляет угрозу канцерогенеза.
Местная гелиотерапия является пусковым механизмом сопряженных рефлекторного и гуморального процессов в организме: повышения температуры тканей под влиянием инфракрасных лучей, образования свободных радикалов, усиления ферментативной активности, образования в коже в результате УФ-излучения биологически активных гистаминоподобных веществ, поступающих в ток крови, сложных рефлекторных ответов на раздражение рецепторов крови. При умеренном облучении активизируются процессы фагоцитоза. Возникающие при гелиотерапии взаимосвязанные гуморально-рефлекторные реакции отражаются на обменных, ферментативных, иммунных процессах и могут направленно изменять деятельность важнейших физиологических систем организма, в частности снижая уровень р-липопротеидов, нормализуя обмен холестерина при начальных стадиях атеросклероза, предупреждая его избыточное отложение в стенках артерий; уменьшая уровень сахара в крови и увеличивая синтез гликогена во внутренних органах.
Под воздействием света в коже происходит ряд первичных изменений: возрастает объем цитоплазмы и ядра меланоцитов (на 15 и 54% соответственно), и увеличивается продукция меланина. Происходит фотоокисление белков цитоплазмы и их частичная денатурация с явлениями зернистой дистрофии и набуханием клеток, приводящие к снижению прозрачности эпидермиса. Изменяется проницаемость лизосомных мембран, и как следствие возрастает выход гидролаз и других ферментов в цитоплазму и за пределы клетки с развитием воспалительного процесса и тканевого отека, нарушением проницаемости стенок сосудов.
Стимуляция солнечным облучением роста ангиобластов и образования соединительной ткани обосновывает целесообразность применения гелиотерапии для ускорения репаративных процессов. Фазность реакции, возникающей при облучении, характеризуется вначале местными явлениями — гиперемией кожи, вызванной инфракрасными и видимыми лучами, с последующим появлением через 1—2 ч после солнечного облучения кожной реакции в форме эритемы, представляющей собой поверхностный асептический воспалительный процесс. При коротковолновом УФ-излучении эритема развивается раньше и исчезает быстрее, чем при длинноволновом. Через 3—5 дней после облучения воспалительные явления в коже сменяются шелушением и образованием более мощного и прочного рогового слоя. В течение 1—2 мес. эпидермис на месте ультрафиолетовой эритемы остается утолщенным. В результате накопления большого количества пигмента меланина ультрафиолетовая эритема сменяется пигментацией-загаром, увеличивается устойчивость кожи к УФ-лучам, повышаются ее барьерные и защитные свойства. Значительную роль в этом играют последовательные превращения в процессе окисления адреналина и норадреналина как результат деятельности включающихся защитных механизмов симпатико-адреналовой системы.
Говоря о клеточном и ультраструктурном уровне реакции организма на воздействие солнечной радиации, основную роль отводят воздействию ультрафиолетового спектра, под действием которого формируются продукты фотодеструкции, которые ковалентно связываются с белками кожи и образуют неоантигены, вступающие в контакт с эпидермальными макрофагами надбазального слоя эпидермиса. Клетки Лангерганса, обладающие антигенпрезентирующими свойствами, перемещаются в дерму и через фенестрированный эндотелий лимфатических сосудов движутся к региональным лимфатическим узлам, дренирующим участок образования антигенов. Важно, что в лимфоузлах и дерме эти клетки взаимодействуют с Т-лимфоцитами. Активация CD4 приводит к выработке цитокинов и ряду иммунологических эффектов: пролиферации В-лимфоцитов, дегрануляции моноцитов и тканевых макрофагов. Кратковременная активация лаброцитов и базофилов с выделением гистамина и гепарина сменяется продолжительной дегрануляцией макрофагов и эозинофилов, которые секретируют в дерму большое количество гранулярных гидролазных ферментов и антимедиаторов воспаления (гистаминаза, простагландиндегидрогеназа и др.). Иммунная реакция в коже, инициированная продуктами фотодеструкции белков, протекает по типу реакции гиперчувствительности замедленного типа с преобладанием интерлейкинов-12 (ИЛ-12), но в ответ на неспецифический раздражитель. Активация антимедиаторных ферментов, уменьшение депонированных запасов биологически активных провоспалительных субстанций (гистамин, ИЛ-1 и др.) имеет значение в лечении аллергических состояний.
Длительное УФО приводит к истощению местных иммунных механизмов. Морфологически это проявляется исчезновением клеток Лангерганса из эпидермиса и подавлением бласттрансформированных клеточных элементов кожи, патофизиологически — нарушением процессов презентирования продуктов фотодеструкции и блокированием инициации CD4. Механизм блокады CD4 ранее рассматривался как результат активации антигенспецифических CDg, однако его сущность оставалась неясной, пока не был выявлен широкий спектр цитокиновой регуляции. В настоящее время механизм блокады CD4 можно объяснить отсутствием морфологического субстрата и недостатком регуляторных цитокинов, а также ингибированием противоопухолевой активности. Таким образом, УФО кожи может нарушать баланс продукции ИЛ-12/ИЛ-10. Формирующиеся структурно-функциональные сдвиги (так называемый системный след) обеспечивают приспособление и тренировку иммунной системы организма меняют баланс цитокинов в иммунной системе.
При поглощении квантов средневолнового УФ-излучения в коже, наряду с образованием низкомолекулярных продуктов фотолиза белка, образуются фоторадикалы, среди которых значительную роль играют продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ). Они вызывают изменения ультраструктурной организации биологических мембран, липидно-белковых взаимоотношений мембранных энзимов и физико-химических свойств (проницаемости, вязкости и др.). А от физического состояния мембран зависит возможность реализации ряда иммунологических феноменов: образование псевдоподий и миграция клеток, функция мембранных рецепторов и антигенов, фагоцитоз, пиноцитоз, агрегация клеток и мембранный транспорт. Показано, что изменение активности ПОЛ в мембранах клеток периферической крови сочетается с изменением функциональной активности иммунокомпетентных клеток.
