Mechanizm wyzwalania reakcji biologicznych pod wpływem działania promieni UV
Nazwa promieni pozafioletowych pochodzi od ich położenia w widmie. W skrócie przyjęto je oznaczać literami UV (ultraviolet). Promienie pozafioletowe obejmują zakres długości fal od promieni fioletowych widzialnych (3970 A) do promieni rentgenowskich (136 A). Przyjęto obecnie następujący podział promieniowania UV: promienie UV długofalowe (tzw. bliskie) od 3900 A do 2900 A, promienie UV krótkofalowe (tzw. dalekie) od 2900 A do 1800 A. Dokładniejszy podział to klasyfikacja na promienie UVA(3130-3900 A), UVB(2900-3130 A) i UVC(1800-2900 A). Do ziemi dociera tylko część widma(UVA i trochę UVB), gdyż reszta zostaje pochłonięta w atmosferze przez ozon(ok.10-50 km nad Ziemią).
Do celów praktycznych wykorzystujemy naturalne, generowane przez Słońce, ale także sztuczne promienie, wytwarzane w lampach kwarcowych. Charakterystyczną cechą promieni pozafioletowych są ich właściwości biologiczne, fotochemiczne i bakteriobójcze. Właściwości powyższe wywołują reakcje biologiczne w zależności od długości fal i ich absorpcji przez organizm.
Przenikanie krótkofalowych promieni UV jest małe i wynosi od 0,1 do 0,5 mm. Są one pochłaniane przez warstwy naskórka, do skóry właściwej przenika około 11% promieniowania z zakresu 2800 A — 2500 A. Promienie UV długofalowe przenikają głębiej (0,5—2 mm) proporcjonalnie ze wzrostem długości ich fali i są pochłaniane przez warstwy naskórka (około 20%) i skórę właściwą (około 50%). Promienie UVA docierają do powierzchni warstwy komórek skóry właściwej,UVB do komórek warstwy rozrodczej naskórka, a UVC jeszcze płycej. Ilość promieniowania, która ulega odbiciu od powierzchni skóry, zależy od kąta padania promieni, stanu skóry i długości fali. Promienie UV są pochłaniane przez protoplazmę komórek i skutkiem swego działania wywołują odczyny fotochemiczne i biologiczne. Stopień odczynu zależny jest — zgodnie z prawem Grotthus-Drapera — od ilości pochłoniętej energii promienistej.
Reakcje fotochemicze polegają na wywołaniu zmian chemicznych pod wpływem działania światła. Reakcje te powodują utlenianie lub odtlenianie pewnych związków chemicznych, rozkład ciała o budowie złożonej na związki proste, wytwarzanie związków pochodnych (np. histaminy z histydyny), asymilację CO2 itp. Pod wpływem działania promieni UV reakcje powyższe zachodzić mogą w ustroju. Określamy je wówczas jako reakcje biochemiczne. Zmiany, jakie wywołują promienie UV w żywych komórkach przejawiają się uszkodzeniem białek komórkowych. Mogą to być nieznaczne uszkodzenia części drobin białkowych protoplazmy i jądra komórkowego, ale może to być także rozpad wiązań strukturalnych tych białek z uwolnieniem peptydów i aminokwasów oraz despiralizacja DNA. Głębokie uszkodzenie białek jest przyczyna obumarcia komórek.
Promienie UV wywołują zjawiska fluorescencji i fosforescencji. Podczas fluorescencji zachodzi przemiana promieni UV (3020—3900 A) na fale dłuższe z zakresu światła widzialnego przez proces absorpcji i reradiacji (pochłaniania i wtórnego promieniowania). Najlepszą fluorescencję dają promienie UV z zakresu 3100 do 4000 A (bliski fiolet). Barwa fluorescencji zależy od substancji naświetlanej, np. eozyna daje kolor żółty, fluoresceina zielony, resorcyna czerwony itp. Zjawisko to wykorzystane bywa do celów technicznych (jak badanie banknotów, związków syntetycznych itp.) oraz do celów diagnostycznych (do różnicowania pomiędzy tkankami zdrowymi i chorymi, np. w grzybicach skóry; do badania tzw. martwych zębów). Zęby martwe nie dają fluorescencji, podczas gdy zęby żywe (unerwione) dają barwę białą. Substancje ujawniające fluorescencję podane doustnie lub zewnętrznie mają właściwości zwiększania odczynów fotochemicznych po naświetlaniu promieniami UV, czyli wywołują zjawisko fotosensybilizacji (zwiększenia wrażliwości skóry). Przypisuje się im również zwiększenie efektu bakteriobójczego promieni UV. Badanie zjawiska fluorescencji odbywać się musi w ciemni. Lampa kwarcowa wyposażona jest w. specjalny filtr ze szkła kwarcowego z domieszką soli fosforowych lub tlenku niklu (filtr Wooda), który przepuszcza wyłącznie promienie UV z zakresu 3600—3700 A, pochłaniając pozostałe promienie widma lampy kwarcowej (łącznie z emitowanymi widzialnymi). Do przeprowadzania badań może również służyć specjalna zimna lampa kwarcowa z filtrem Wooda. Poszczególne zdrowe tkanki dają charakterystyczną fluorescencję: kość daje barwę białą: chrząstka — białoniebieskawą; tkanka łączna i opony mózgowe — niebieskobiałą; mięśnie szkieletowe — ciemnobrązową; tłuszcz — jasnożółtą; mięsień sercowy — żółtobrązową; krew — czerwoną. Włosy zakażone grzybicą dają odmienną fluorescencję, zależnie od rodzaju grzyba. W ten sam sposób badać można zmiany w skórze. Wzorce barw dla fluorescencji odpowiadające różnym odmianom grzybic pozwalają przeprowadzić ich różnicowanie. Można również stosować środki chemiczne barwne i śledzić ich przechodzenie do płynów np. komór oka lub płynu mózgowo-rdzeniowego (badania z fluoresceiną). Fosforescencja jest również emisją światła widzialnego i występuje po upływie pewnego czasu od naświetlania promieniami UV. Czas jej trwania może być przedłużony. Dają ją np. związki baru (kolor pomarańczowy), kadmu (żółty), wapnia (fioletowy).
Promienie UV wywierają także silne działanie bakteriobójcze, najsilniejsze na pałeczki błonicy, pałeczki okrężnicy, gronkowce i pałeczki duru brzusznego. Prątki gruźlicy giną w kilka godzin po naświetlaniu słońcem, znacznie zaś szybciej po naświetlaniu wyłącznie promieniami UV. Działanie bakteriobójcze promieni UV ogranicza się do bezpośredniego działania na bakterie, a więc na znajdujące się na powierzchni skóry lub zawarte w wodzie i w powietrzu. Te możliwości wykorzystano budując do odkażania wody komory oświetlone promieniami UV oraz stosując wyjaławianie pomieszczeń (sal operacyjnych, żłobków itp.). Najwybitniejsze właściwości bakteriobójcze posiadają krótkofalowe promienie UV. Efekt bakteriobójczy może być ograniczony, jeśli najmniejsza nawet osłona, zwłaszcza zbudowana ze związków tłuszczowych, ochrania powierzchnię bakterii. Ogólny bakteriobójczy wpływ promieni UV na ustrój jest skutkiem wtórnego działania promieni UV w sensie zwiększenia odporności i osłabienia jadów bakteryjnych. Bakterie są zdolne pochłaniać promienie UV. Bakterie znajdujące się w tkankach, do których promienie nie przenikają, nie zostają uszkodzone. Działanie bakteriobójcze promieni UV tłumaczy się uszkodzeniem struktury białek bakterii przez powstające bezpośrednio w komórce reakcje biochemiczne, które równocześnie mogą prowadzić do zahamowania wzrostu i podziału bakterii. Efektywne działanie bakteriobójcze wykazują promienie 15V w za kresie 2500—2700 A oraz poniżej 2200 A, ale najsilniejsze — promienie UV 2537 A (uzyskiwane w 9 emisji z „zimnych lamp kwarcowych”). Fale dłuższe (3000 A) nie posiadają właściwości bakteriobójczych. Stwierdzono doświadczalnie możliwość fotoreaktywacji bakterii, jeśli po naświetlaniu kultur promieniami UV o krótkiej fali, ponownie zastosuje się naświetlania promieniami z zakresu 3650—5000 A. Redukcja efektów bakteriobójczych promieni UV występuje również wtedy, jeśli materiał doświadczalny jest naświetlany równocześnie z promieniami UV lub bezpośrednio po nich, światłem widzialnym.
Oddziaływanie biologiczne promieniowania łączy się bezpośrednio z energią kwantową, jaka przenika w głąb komórek. Kwanty energii nie przekraczające 1 elektronovolta nie zmieniają właściwości chemicznych cząsteczek, powodują jedynie ich drgania, w wyniku których energia promieniowania zamienia się w cieplną. Kwanty większej energii, szczególnie przekraczającej 5 elektronovoltów, mogą powodować przemieszczenia, a nawet oderwania elektronów i doprowadzić do niszczenia wiązań chemicznych cząsteczek. Energia kwantów promieniowania zależna jest od długości fali elektromagnetycznej zgodnie ze wzorem Plancka E= h*v. Najkrótsze fale UV mają energię najwyższą 5-100 EV, światło widzialne poniżej 5 EV. Promienie IR są pod względem energetycznym najsłabsze. Działanie biologiczne promieni UV jest procesem złożonym. Należy rozpatrzyć w pierwszym rzędzie odczyny powstające w samej skórze na skutek bezpośredniego działania fotochemicznego promieni UV.
Aktywowanie w skórze ciał przeciwkrzywiczych. Promienie UV posiadają zdolność aktywowania w ustroju witamin D, spośród których najbardziej biologicznie czynne są: witamina D2 i witamina D3. Niedobór witamin D jest przyczyną krzywicy. W skład łoju wytwarzanego przez gruczoły łojowe skóry wchodzą prowitaminy D (jako sterole, ergosterole i hydrocholesterole), które pochłaniają promienie UV o długości fali poniżej 3200 A. Wytworzone w skórze pod wpływem promieni UV biologicznie czynne witaminy D2 i D3 zostają wchłaniane i wtórnie regulują poziom oraz wzajemny stosunek wapnia i fosforu we krwi oraz odkładanie ich w nasadach kości. Wytwarzanie witamin D zachodzi zarówno w ustroju, jak i w produktach naświetlanych (mleko, tłuszcze). Zakres promieniowania aktywujący witaminy D odpowiada długości fali 2500—3200 A. (Ryc. 17.) Aktywacja steroli polega na wytwarzaniu stereoizomerów (zmiana struktury wiązań chem.). Promienie UV krótkofalowe nie powinny być stosowane do leczenia krzywicy, ponieważ uszkadzają witaminy D wytworzone w skórze. Jeśli aktywowany na witaminę D ergosterol naświetlano promienia mi UV o długości fali 2470 A, stwierdzano dekompozycję i możliwość wytwarzania związków toksycznych.
Powstawanie odczynów rumieniowych. Po naświetlaniu skóry promieniami UV występuje w niej odczyn w postaci zaczerwienienia, określany jako rumień. Odczyn powyższy charakteryzuje się okresami utajenia, to znaczy, że występuje po upływie pewnego okresu czasu od chwili naświetlania. Czas okresu utajenia może być różny i zależy od intensywności użytej dawki promieni UV oraz od ich długości fali. Zagadnienie powstawania odczynów rumieniowych w skórze po naświetlaniu promieniami pozafioletowymi nie jest dostatecznie wyjaśnione. Według Laurensa promienie pozafioletowe tworzą lub wyzwalają w skórze czynne substancje, które powodują odczyn rumieniowy, a po jego ustąpieniu pigmentację skóry. Według innych autorów przyczyną odczynu rumieniowego jest uszkodzenie komórek kolczystych naskórka przez fale o długości poniżej 3150 A. Wytworzone produkty, skutkiem denaturacji białka komórek kolczystych, oraz wyzwolenie histaminy powodują rozszerzenie naczyń włosowatych w warstwie brodawkowatej skóry. Ten proces fotochemiczny odbywa się w okresie utajenia odczynu. Według Lewisa, po wszelkich bodźcach drażniących, a zwłaszcza po fotochemicznym działaniu promieni UV, wyswobadza się ciało o działaniu histaminy z ciał histaminopodobnych (histydyny) zawartych w skórze. Substancję wytworzoną nazywa Lewis „ciałem H”. Powoduje ono rozszerzenie włośniczek skóry, a wyzwolone w większych dawkach, rozszerza naczynia krwionośne w znacznym stopniu, zwiększając ich przepuszczalność. Okres utajenia, zdaniem Lewisa, potrzebny jest do wytworzenia ciała H, które — powoli wydzielając się z komórek — osiąga swój najwyższy stopień koncentracji w chwili szczytowego nasilenia odczynu rumieniowego. Siła odczynu i czas jego trwania zależy od ilości wytworzonych ciał histaminopodobnych. Stwierdzono również, że pod wpływem działania promieni UV o dłuższej fali wytwarzają się w skórze związki pochodne acetylocholiny, które biorą udział w mechanizmie wytwarzania odczynu rumieniowego.Odczyn rumieniowy powstający po naświetlaniu krótkofalowymi promieniami UV rozwija się po znacznie krótszym okresie utajenia i szybciej ustępuje niż odczyn wywołany promieniami UV dłuższej fali, który występuje po dłuższym okresie utajenia, jest wyraźnie różowej barwy i trwa dłużej. Po ustąpieniu odczynu rumieniowego występuje łuszczenie się naskórka, zgrubienie jego warstw na skutek procesu rozrodczego oraz pigmentacja. Intensywność odczynu może być różna i zależna od użytej dawki promieni UV. Wygląd zewnętrzny rumienia może być odmienny: od lekkiego, zaledwie dostrzegalnego zaróżowienia, aż do barwy karminowo- czerwonej z odcieniem sinawym. Po zastosowaniu dużych dawek promieni UV, przekraczających tzw. tolerancję skóry, może wystąpić silny odczyn rumieniowy o charakterze zapalnym z nacieczeniem limfocytarnym. Nadmiernie rozszerzone naczynia włosowate skóry przepuszczają wtedy przez swoje ścianki osocze krwi do przestrzeni międzykomórkowych warstw skóry i naskórka, powodując obrzęk skóry. Jeżeli płyn przesiękowy nagromadzi się pomiędzy warstwami naskórka, wytworzą się na skórze pęcherze wypełnione płynem surowiczym. Bardzo duże dawki promieni UV mogą przyczynić się do uszkodzenia komórek naskórka i skóry i wytworzyć martwicę. Okres utajenia odczynu nie jest jednakowy, trwać może od 1 do 3—6 godzin. Po silniejszych dawkach jest on znacznie krótszy. Słabe dawki promieni dają długi okres utajenia, powolne narastanie odczynu rumieniowego i szybkie jego ustępowanie bez zmian następowych. Maksimum nasilenia odczynu przypada w różnym czasie i zależnym od wyżej podanych warunków. Może ono wystąpić po 6—12 godzinach lub po 18—24 godzinach, zależnie od użytej dawki.
Spadek nasilenia odczynu również jest zmienny. Słaby odczyn rumieniowy ustępuje po upływie kilku godzin, silniejsze odczyny trwają dłużej (do kilku i więcej dni). Jednocześnie z nasileniem odczynu rumieniowego wzrasta stopień rozszerzenia naczyń włosowatych w skórze. Badaniem kapilaroskopowym stwierdza się znaczne rozszerzenie włośniczek. Niekiedy przy silnych odczynach ulegają również rozszerzeniu naczynia sieci podskórnej.
Po ustąpieniu widzialnego okiem odczynu w skórze rozszerzenie naczyń może się jeszcze utrzymywać przez pewien okres czasu. Efektem tego stanu jest poprawa odżywiania skóry.
Po ustąpieniu odczynu rumieniowego skóra zmienia barwę, przyjmując odcień brunatny z powodu nagromadzenia się pigmentu (barwnika skóry) w warstwie komórek kolczystych i podstawnej naskórka. Stwierdza się również zgrubienie warstw naskórka wraz z oddzieleniem się jego warstwy powierzchownej (łuszczenie się) oraz ustępowanie nacieczenia leukocytarnego. Odczyn miejscowy może być bodźcem wtórnym, który albo za pośrednictwem wytworzonych ciał chemicznych w skórze, albo jako czynnik drażniący może przez udział układu nerwowego wywoływać odczyny pośrednie w ustroju. Obserwacje kliniczne wykazały, że zmiany urazowe w obrębie nerwów obwodowych, a zwłaszcza przecięcie nerwu, mogą powodować osłabienie lub zniesienie odczynów rumieniowych na powierzchni skóry unerwionej przez uszkodzoną gałązkę nerwową. Osłabienie odczynu rumieniowego aż do zupełnego braku jego występowania spostrzegano w uszkodzeniach rdzenia, zwłaszcza, jeśli istniały równocześnie silnie zaznaczone zaburzenia czuciowe i porażenia. W przebiegu stanów zapalnych nerwów obwodowych na tle zakaźnym, toksycznym lub urazowym zdolność wytwarzania odczynów rumieniowych jest również znacznie obniżona. Istnieje zależność odczynu rumieniowego od długości fali promieni UV. Jako zakres efektywny przyjmuje się fale 3200 A — 2500 A, przy czym najsilniejsze działanie uzyskuje się przy 2970 A. Słaby odczyn rumieniowy występuje przy 3300 A do 4200 A oraz poniżej 2400 A. Zmiany histologiczne w skórze zależą od stopnia odczynu. Słaby od czyn obrazuje się rozszerzeniem naczyń włosowatych i wypełnieniem ich krwią, występuję również leukocytoza. Przy silnym odczynie stwierdza się wysięk surowiczo-włóknikowy i przesięki krwawe, zakrzepy w tętniczkach i zmiany martwicze w skórze. Odnowa uszkodzonego na skórka występuje jako rozrost (proliferacja) komórek naskórka z jego warstwy podstawnej. Saidman stwierdził doświadczalnie, że jednoczesne naświetlanie promieniami podczerwonymi i pozafioletowymi nasila odczyn rumieniowy, a gdy na skórę naświetloną promieniami UV zastosujemy promienie pod czerwone, odczyn rumieniowy jest wybitnie osłabiony. Powyższą zależność tłumaczy Osborne jako korelacyjne (współdziałające) i antagonistyczne (przeciwstawne) działanie promieni podczerwonych i pozafioletowych. Ciepło wytworzone skutkiem pochłaniania promieni podczerwonych może mieć wpływ na szybkość reakcji fotochemicznych zachodzących w skórze. Efekt odczynu rumieniowego jest wzmożony, jeśli naświetlanie promieniami UV jest poprzedzone przez naświetlanie promieniami IR. Stwierdzono również, że wytworzony odczyn rumieniowy znika lub ustępuje w znacznym stopniu po naświetlaniu promieniami IR. Ustalono, że rumień powstający po naświetlaniu promieniami UV jest wyłącznie skutkiem ich fotochemicznego działania. Należy odczyn rumieniowy fotochemiczny odróżnić od odczynu rumieniowego cieplnego. Różnice polegają na odmiennym jego wyglądzie, występowaniu po okresie utajenia, dłuższym trwaniu i na zmianach, które po nim następują.
Wytwarzanie pigmentacji. Pigmentacja jest odczynem fizjologicznym, wywołanym przez działanie promieni UV i polegającym na brunatnym podbarwieniu skóry przez melaninę ciemną (pigment). Pigmentacja jest poprzedzona odczynem rumieniowym w skórze. Brunatne zabarwienie skóry, czyli tzw. „opaleniznę”, stwierdzamy po naświetlaniu słońcem, lampami kwarcowymi, łukowymi i lampami wytwarzającymi promienie podczerwone. Lepszą pigmentację uzyskuje się po naświetlaniu lampami łukowymi niż kwarcowymi. Pigmentacja występująca po naświetlaniu słońcem i lampą łukową, jako reakcja skóry na energię promienistą, jest skutkiem złożonej czynności promieni podczerwonych, widzialnych i pozafioletowych.
Wyjaśnienie powstawania pigmentacji w skórze starano się uzyskać drogą badań doświadczalnych. Stwierdzono, że po silnych odczynach rumieniowych pigmentacja jest intensywniejsza i dłużej utrzymująca się. Istnieje również zależność pigmentacji od długości fali promieniowania. Optymalny zakres to 2900 — 3300 A Pigmentacja zależy od depozytu propigmentii w skórze. Uważa się, że jest nim tyrozyna (aminokwas) znajdująca się w komórkach warstwy podstawnej (w melanoblastach). Pod wpływem procesu utleniania tyrozyna przeistacza się w dopa (1—3-—4 dihydrooxyphenylalanina), która jest jeszcze bezbarwna. Skutkiem działania promieni UV aktywowany zostaje enzym tyrozynaza znajdujący się również w melanoblastach. Dopa pod wpływem tyrozynazy jest polymeryzowana i utleniona na brązową melaninę przy współudziale katalizatora (jonów Cu). Ziarenka pigmentu odkładają się w warstwie podstawnej naskórka i mogą wędrować (migracja) do zewnętrznych warstw naskórka. Utrzymuje się pogląd, że podawanie witaminy C w czasie naświetlań UV daje efektywniejszą „opaleniznę”
Rola melaniny w skórze nie jest całkowicie wyjaśniona. Według jednych autorów skóra opalona ułatwia przenikanie energii promienistej przez powierzchowne warstwy naskórka do warstw głębszych. Inni są zdania, że melanina posiada właściwości pochłaniania wszystkich promieni z wyjątkiem czerwonych widzialnych. Pogląd, że zwiększona pigmentacja jest naturalną osłoną skóry i obniża stopień odczynu rumieniowego, jest obecnie nieuznawany (Licht). Zmniejszenie wrażliwości skóry i odczynów rumieniowych spowodowane jest zgrubieniem warstw naskórka po naświetlaniach.Wytwarzanie pigmentu w skórze zależy od zabarwienia skóry oraz od ogólnej czynnościowej sprawności ustroju. W skórze jasnej, różowej (u blondynów i rudych) pigmentacja po odczynie rumieniowym może nie występować, natomiast w skórze ciemnej (u brunetów) „opalenizna” wytwarza się łatwo. Powyższa właściwość skóry zależna jest od zawartego w niej materiału, z którego pigment się wytwarza (propigmentu). Wytwarzanie się pigmentu jest oznaką dostosowania się ustroju do bodźców świetlnych. Skóra pigmentowana jest bardziej odporna na zakażenia.
Promienie UV wywierają działanie bodźcowe na zakończenia nerwowe w skórze. Skóra wystawiona na działanie słońca i promieni UV staje się lepiej unaczyniona i odżywiona, nabiera elastyczności i sprężystości. Promienie pozafioletowe zwiększają odporność skóry na zakażenia. Zgrubienie warstw naskórka na skutek pobudzenia rozrostu komórek ma znaczenie przy leczeniu ran i owrzodzeń, zwłaszcza tzw. troficznych (rany atoniczne, odleżyny, wrzód goleni na tle żylaków itp.). Zwiększoną odporność skóry na zakażenia uzyskujemy na skutek tego, że odczyn rumieniowy zwiększa dopływ białych ciałek krwi do skóry. Poza tym krótkofalowe promienie UV niszczą bakterie na powierzchni skóry, a przez to zmniejszają możliwość zakażenia od zewnątrz. Ogólne bodźcowe odczyny zwiększają procesy przemiany materii i przyczyniają się do zwiększenia odporności ustroju. Wydaje się jednak (wg Claytona i Osborna), że zbyt silne odczyny dają raczej obniżenie ogólnej odporności. Krótkofalowe promienie UV (poniżej 2900 A) posiadają właściwości niszczenia bakterii na powierzchni skóry, lecz jednocześnie uszkadzają komórki powierzchownych warstw naskórka. Mogą również niszczyć wrażliwą ziarninę na powierzchni gojących się ran. Promienie UV o dłuższej fali sprzyjają wytwarzaniu się nowego naskórka i powodują większe przekrwienie skóry. Dlatego też lepsze warunki dla gojenia się ran uzyskujemy stosując promienie UV z lampy łukowej oraz lampy Bacha aniżeli z tzw. „zimnej lampy kwarcowej”.
Przekrwienie i obrzęk występujące po naświetlaniu promieniami UV są odczynem na bodziec wywołujący zmiany fotochemiczne w skórze. Obrzęk skóry spowodowany wysiękiem jest również bodźcem drażniącym dla całego ustroju. Wtórne wessanie się ciał białkowych z wysięku daje odczyn ogólny. Silny odczyn rumieniowy może działać (wg Lichta) jako „niespecyficzny stress”.
Ogólne naświetlania promieniami UV zwiększają podstawową przemianę materii skutkiem działania bodźcowego na gruczoły wewnątrzwydzielnicze (przysadkę, nadnercza, tarczycę, jajniki i jądra).Wywierają też wpływ na przemianę ciał mineralnych, zwłaszcza wapnia i fosforu. Zmniejszony poziom wapnia i fosforu we krwi, zachwiany ich wzajemny stosunek oraz upośledzenie wchłaniania ich z pożywienia w przewodzie pokarmowym jest wyrazem niedoboru witamin D. Promienie UV wytwarzają w skórze witaminy D, które prze chodząc do krążenia, zwiększają przyswajanie wapnia i fosforu z przewodu pokarmowego oraz otrzymują poziom tych składników we krwi zabezpieczając kości od odwapnienia. Jeżeli w okresie stosowania naświetlań promieniami UV podajemy witaminy D, działanie ich na organizm zostaje zwiększone, a poziom wapnia i fosforu we krwi oraz odkładanie się tych związków w beleczkach kostnych wzrasta. Korzystny wpływ naświetlań promieniami UV otrzymujemy stosując je w schorzeniach, w których poziom składników mineralnych (wapń, fosfor) jest obniżony (krzywica, tężyczka, źle gojące się złamania, złamania samoistne, gruźlica kości, próchnica itp.). Korzystny wpływ promieni UV stwierdzono również stosując naświetlania u kobiet w okresie ciąży.
Po serii naświetlań promieniami pozafioletowymi stwierdzamy zwiększenie ilości czerwonych ciałek krwi oraz hemoglobiny. Naświetlanie słońcem lub sztucznymi źródłami światła o działaniu zbliżonym do słońca powoduje zwiększenie ilości erytrocytów, leukocytów, okresowo płytek krwi, zwiększenie poziomu hemoglobiny, zmniejszenie koncentracji jonów wodoru i czasu krzepnięcia krwi. Stwierdzono poprawę stanu krwi w leczeniu promieniami UV anemii wtórnej. Surowica krwi u chorych na anemię złośliwą staje się mniej toksyczna. Zasadniczo przy normalnej ilości czerwonych ciałek krwi nie ulegają one zwiększeniu, natomiast gdy jest ona obniżona, to po naświetlaniu promieniami UV występuje zwiększenie ich liczby do normy. Ogólna odporność ustroju na zakażenia zwiększa się i być może zależy od zwiększenia się ilości leukocytów. Wzrost liczby leukocytów zwiększa bakteriobójcze właściwości krwi w stosunku do bakterii. Obserwuje się przemijający spadek poziomu cukru i kwasu mlekowego we krwi, wzrost zawartości glikogenu w mięśniach i wątrobie oraz zwiększenie we krwi krążącej ilości ciał histaminopodobnych (zwiększających przepuszczalność ścian naczyń włosowatych). Naświetlania ogólne promieniami UV powodują obniżenie ciśnienia krwi. Ogólnie przyjęty jest pogląd, że obniżenie ciśnienia krwi uzyskuje się skutkiem stanu przekrwienia w skórze (odczyn rumieniowy), zmniejszenia lepkości krwi, wytworzenia w skórze ciał histaminopodobnych i obniżenia stanu napięcia układu sympatycznego. W organizmie zdrowym powrót do normalnego poziomu ciśnienia krwi następuje w kilka godzin po odczynie rumieniowym, u osobników zaś z nadciśnieniem obniżenie ciśnienia utrzymuje się po serii naświetlań przez dłuższy okres czasu. Obniżone ciśnienie krwi stanowi przeciw wskazanie do stosowania naświetlań promieniami UV.
U osób naświetlanych dawkami biologicznymi promieni UV stwierdzono zmniejszenie podniecenia nerwowego. Przy przedawkowaniu występują objawy podniecenia, bezsenność i podrażnienie układu nerwowego. Uzyskanie zwiększonego napięcia mięśniowego i poprawy odżywiania mięśni jest uwarunkowane działaniem promieni UV na układ naczyniowy i nerwowy.
Efekty szkodliwego działania UV stwierdzono badaniami doświadczalnymi in vitro. Promienie UV, zwłaszcza krótkofalowe poniżej 2800 A, są silnie pochłaniane przez proteiny i po dużej dawce powodują nieodwracalną denaturację białek; powodują inaktywację enzymów, a przez to mogą uszkadzać reakcje biochemiczne mające wpływ na metabolizm; wywołują hemolizę krwi ilościowo zależną od zastosowanej dawki (intensywność czas) oraz długości fali promieni UV (UV 1800 A wywierają efekt hemolizujący 100 razy silniejszy niż 2500 A). Nie obserwowano hemolizy in vitro w kapilarach po naświetlaniu promieniami UV.
Obserwacjami ustalono też ich szkodliwy wpływ na ustrój. Utrzymuje się pogląd, że promienie UV w zakresie 2300 A — 3200 A (wybiórczo 2540 A) mają właściwości rakotwórcze. Doświadczalnie wywoływano raka skóry u szczurów i myszy. Przyczyna właściwości jest nieustalona. Skóra naświetlana często i przez długi okres czasu (np. u rybaków, marynarzy, rolników) promieniami słońca i UV ulegać może rakowaceniu. W normalnych warunkach terapeutycznych naświetlań nie obserwuje się skłonności do powstawania raków skóry. W skórze, jeżeli istnieją znamiona barwnikowe, może wystąpić rakowacenie. Specjalną wrażliwość na działanie promieni IN wykazuje oko. Ostra reakcja zapalna (photoophtalmia) występuje przy niewłaściwej ochronie oka (np. u spawaczy — światło łuku elektrycznego). Rogówka przepuszcza około 60°/o UV z zakresu 3340 A — 2930 A. Promienie 13V mogą uszkodzić siatkówkę. Ostrą reakcję zapalną (ból, przekrwienie, obrzęk) wykazuje spojówka. W rogówce występuje zmętnienie skutkiem obrzęku i łuszczenia się nabłonka. Odczyny występują po krótkim okresie utajenia i cofają się w ciągu kilku dni. Po odczynie silnym może wystąpić owrzodzenie rogówki i perforacja. Zmiany w tęczówce występują po dłuższym okresie utajenia (do 48 godz. po ekspozycji) i dają odczyn zapalny (zwężenie źrenicy, wysięk włóknikowy w komorze przedniej). Przypuszcza się, że zmiany w tęczówce są wtórne i spowodowane przez substancje wyzwolone z uszkodzonej rogówki. W soczewce nabłonek torebki może ulegać martwicy, a zejściem zmian może być zaćma.
Niekiedy szkodliwe reakcje powodowane są nadmierną wrażliwością na promienie UV, obrazujące się jako:
— indywidualna nadwrażliwość (fotodermatozy, egzema solare),
— dziedziczna nadwrażliwość wykazująca wzmożony odczyn rumieniowy i pigmentację po dawkach terapeutycznych (xeroderma pigmen tosum),
— pokrzywka słoneczna (jako wyraz fizycznej alergii),
— uczulenie przez środki chemiczne: eozyna, barbituraty, szare mydło, jod, złoto koloidalne, sulfonamidy, salicylany itp.
Czasem jest też pośrednio spowodowane przez toksyczne działanie ozonu zawartego w powietrzu. W czasie naświetlań lampami kwarcowymi obserwowano występowanie u pacjentów i obsługi objawów bólów głowy, nudności i podrażnienia błon śluzowych, których przyczyną mogło być działanie ozonu i dwutlenku azotu.
Julita Gejdel
Katarzyna Kłaput
Monika Kudaszewicz