Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу от солнечного света имеет как положительные, так и отрицательные последствия для здоровья. С положительной стороны, воздействие УФ-излучения позволяет синтезировать витамин D3 , который необходим для здоровья костей [1] и потенциально играет роль в подавлении некоторых видов рака. [2] [3] Хотя витамин D также можно получить с помощью пищевых добавок, [4] воздействие УФ-излучения дает такие преимущества, как усиление подкожной выработки оксида азота и улучшение уровня эндорфинов , чего невозможно достичь только с помощью добавок. [5] [6] [7] [8] [9] Кроме того, воздействие видимого света поддерживает синтез мелатонина , поддерживает циркадные ритмы и снижает риск сезонного аффективного расстройства . [10]
Однако ультрафиолетовое излучение также является мутагеном и канцерогеном для кожи, представляя значительный риск. [11] [12] Острое воздействие может привести к болезненным солнечным ожогам и увеличить вероятность развития серьезных заболеваний кожи в более позднем возрасте. [13] Длительное воздействие связано с развитием рака кожи , фотостарением или преждевременным старением кожи, подавлением иммунитета и заболеваниями глаз, такими как катаракта . [14] [15]
Учитывая эти двойные эффекты, организации общественного здравоохранения подчеркивают важность достижения баланса между преимуществами и рисками воздействия УФ-излучения. Они рекомендуют избегать солнечных ожогов любой ценой и выступают за умеренность в воздействии солнца, чтобы минимизировать риски, связанные с УФ-излучением, и при этом получать пользу для здоровья. [16]
UVB-излучение с длиной волны 290–315 нанометров проникает через непокрытую кожу и преобразует кожный 7-дегидрохолестерин в превитамин D 3 , который в свою очередь становится витамином D 3 . [17] [18] [19] UVB-излучение не проникает через стекло, поэтому воздействие солнечного света в помещении через окно не приводит к выработке витамина D. [20] Время суток, время года, географическая широта, высота над уровнем моря, облачность, смог, содержание меланина в коже и солнцезащитный крем являются одними из факторов, которые в значительной степени влияют на интенсивность УФ-излучения и синтез витамина D, [19] что затрудняет предоставление общих рекомендаций. Некоторые исследователи, например, предположили, что достаточное количество витамина D может быть получено при умеренном воздействии солнца на лицо, руки и ноги, в среднем 5–30 минут два раза в неделю без солнцезащитного крема. (Чем темнее цвет лица или слабее солнечный свет, тем больше минут необходимо находиться на солнце, что составляет примерно 25% времени для получения минимального солнечного ожога. Передозировка витамина D невозможна из-за воздействия ультрафиолета; кожа достигает равновесия, при котором витамин разрушается так же быстро, как и образуется.) [19] [21] [22] Людям, которые ограниченно подвергаются воздействию солнца, необходимо включать в свой рацион хорошие источники витамина D или принимать добавки.
Единственный способ количественно определить адекватный уровень витамина D — это провести тест на сыворотку 25(OH)D 3 ( кальцифедиол ). [23] В Соединенных Штатах сывороточный 25(OH)D 3 был ниже рекомендуемого уровня у более чем трети белых мужчин в исследовании 2005 года, а у женщин и большинства меньшинств сывороточный уровень был еще ниже. Это указывает на то, что дефицит витамина D может быть распространенной проблемой в США. [24] В Австралии и Новой Зеландии были получены схожие результаты, которые указывают на недостаточную защиту от рахита у детей и остеопороза у взрослых. [25]
За последние несколько лет уровни ультрафиолетового излучения отслеживались в более чем 30 местах по всей Северной Америке в рамках Программы мониторинга и исследований УФ-излучения Министерства сельского хозяйства США в Университете штата Колорадо . Первая карта справа показывает уровни УФ-излучения в июне 2008 года, выраженные в эквивалентах витамина D. [26]
Используя спутниковые данные, измерения Европейского космического агентства создают похожие карты, выраженные в единицах широко используемого УФ-индекса , для мест по всему миру. [27] Влияние УФ-излучения в высоких широтах, где снег остается на земле до начала лета, а солнце затем остается в низком положении даже в зените, было рассмотрено Мейером-Роховом. [15]
Воздействие ультрафиолетового излучения солнца является источником витамина D. Одна минимальная эритемная доза солнечного УФ-излучения обеспечивает эквивалент около 20 000 МЕ витамина D2, принимаемого в качестве пероральной добавки. [ необходима цитата ] Если руки и ноги взрослого человека подвергаются воздействию половины минимального эритемного УФ-излучения, это то же самое, что и прием 3000 МЕ витамина D3 через пероральную добавку. Такое воздействие в течение 10–15 минут с частотой два-три раза в неделю заставит кожу взрослого человека вырабатывать достаточное количество витамина D. Нет необходимости подвергать лицо воздействию УФ-излучения, так как кожа лица обеспечивает мало витамина D3. Люди, чей метаболизм делает прием перорального витамина D неэффективным, могут посредством воздействия ультрафиолетовой лампы, излучающей УФ-B- излучение, достичь уровня 25 (ОН) D в крови. [28]
Три преимущества воздействия ультрафиолета — это выработка витамина D, улучшение настроения и увеличение энергии. [29]
UVB-излучение вызывает выработку витамина D в коже со скоростью до 1000 МЕ в минуту. Этот витамин помогает регулировать метаболизм кальция (жизненно важный для нервной системы и здоровья костей), иммунитет, пролиферацию клеток, секрецию инсулина и артериальное давление. [30] В странах с низким и средним уровнем дохода продукты, обогащенные витамином D, «практически отсутствуют». Большинство людей в мире зависят от солнца, чтобы получить витамин D, [31] а пожилые люди в странах с низким уровнем UVB-излучения имеют более высокий уровень заболеваемости раком. [32]
Не так много продуктов, которые естественным образом содержат витамин D. [33] Примерами являются рыбий жир и жирная рыба. Если люди не могут получать солнечный свет, то им понадобится 1000 МЕ витамина D в день, чтобы оставаться здоровыми. [34] Человеку придется есть жирную рыбу три или четыре раза в неделю, чтобы получить достаточно витамина D только из этого источника пищи.
Люди с более высоким уровнем витамина D, как правило, имеют более низкие показатели диабета, сердечных заболеваний и инсульта и, как правило, имеют более низкое кровяное давление. Однако было обнаружено, что добавки витамина D не улучшают здоровье сердечно-сосудистой системы или обмен веществ, поэтому связь с витамином D должна быть частично косвенной. [ необходима цитата ] Люди, которые получают больше солнца, как правило, более здоровы, а также имеют более высокий уровень витамина D. Было обнаружено, что ультрафиолетовое излучение (даже UVA) производит оксид азота (NO) в коже, а оксид азота может снизить кровяное давление. Высокое кровяное давление увеличивает риск инсульта и сердечных заболеваний. Хотя длительное воздействие ультрафиолета способствует развитию немеланомного рака кожи, который редко бывает смертельным, в датском исследовании было обнаружено, что те, у кого возникли эти виды рака, имели меньшую вероятность умереть во время исследования и гораздо меньшую вероятность получить сердечный приступ, чем те, у кого не было этих видов рака. [35]
Люди в определенных ситуациях, например, люди с ограниченными интеллектуальными возможностями и нарушениями развития нервной системы, которые большую часть времени проводят в помещении, имеют низкий уровень витамина D. Получение достаточного количества витамина D может помочь предотвратить «аутоиммунные заболевания, сердечно-сосудистые заболевания, многие виды рака, деменцию, сахарный диабет 1 и 2 типов и инфекции дыхательных путей». [36]
У плодов и детей, которые не получают достаточного количества витамина D, может возникнуть «задержка роста и деформации скелета». [33]
Рассеянный склероз (РС) наименее распространен в самых солнечных регионах. [37] [38] [39] Воздействие ультрафиолетового излучения солнечного света, по-видимому, является наиболее важным, и это может действовать через синтез витамина D. [40]
Ультрафиолетовое (УФ) излучение, присутствующее в солнечном свете, является экологическим канцерогеном для человека . Токсическое воздействие УФ-излучения от естественного солнечного света и терапевтических искусственных ламп представляет серьезную проблему для здоровья человека. Липиды поверхности кожи, включая ненасыщенные липиды, такие как сквален , себалеиновая кислота, линолевая кислота и холестерин , могут подвергаться окислению синглетным кислородом и озоном, а также свободными радикалами. Ультрафиолетовое излучение активирует липоксигеназу и циклооксигеназу , вызывая специфическое ферментативное окисление липидов. Свободнорадикальное перекисное окисление липидов дает множественные продукты окисления, которые могут вызывать различные кожные заболевания [41]
Основные острые эффекты УФ-облучения на нормальную кожу человека включают солнечный ожог, воспаление, эритему , загар и местную или системную иммуносупрессию . [42] Самая смертельная форма, злокачественная меланома , в основном вызвана косвенным повреждением ДНК от УФ-А-излучения. [ сомнительно – обсудить ] Это можно увидеть из отсутствия прямой мутации сигнатуры УФ-излучения в 92% всех меланом. [43] [ неудачная проверка ] УФ-С является самым высокоэнергетическим, самым опасным типом ультрафиолетового излучения и вызывает неблагоприятные эффекты, которые могут быть мутагенными или канцерогенными. [44]
Несмотря на важность солнца для синтеза витамина D, разумно ограничить воздействие на кожу ультрафиолетового излучения от солнечного света [45] и соляриев . [46] Согласно отчету Национальной токсикологической программы по канцерогенам Министерства здравоохранения и социальных служб США , широкополосное ультрафиолетовое излучение является канцерогеном, повреждение ДНК которого , как полагают, является причиной большинства из предполагаемых 1,5 миллионов случаев рака кожи и 8000 смертей из-за метастатической меланомы , которые ежегодно происходят в Соединенных Штатах. [45] [47] По данным Всемирной организации здравоохранения, использование соляриев является причиной более 450 000 случаев немеланомного рака кожи и более 10 000 случаев меланомы ежегодно в США, Европе и Австралии. [48] Кумулятивное воздействие ультрафиолета на кожу в течение жизни также является причиной значительной возрастной сухости, морщин, повреждения эластина и коллагена , веснушек, IGH , пигментных пятен и других косметических изменений. Американская академия дерматологии рекомендует принимать меры фотозащиты, включая использование солнцезащитного крема, всякий раз, когда человек подвергается воздействию солнца. [49] Кратковременное чрезмерное воздействие вызывает боль и зуд от солнечных ожогов , которые в крайних случаях могут вызывать более серьезные последствия, такие как образование волдырей.
Несколько стран (например, Австралия ) предоставляют публичные прогнозы УФ-излучения в форме УФ-индекса . Индекс может использоваться в качестве руководства для населения об опасностях, связанных с чрезмерным воздействием солнечного света, особенно около полудня, когда прямой солнечный свет наиболее интенсивен.
Длительное оптическое воздействие солнечного света, особенно интенсивного ультрафиолетового света, может быть связано с кортикальной катарактой [ 50] [15], а высокие уровни видимого света могут быть связаны с дегенерацией желтого пятна .
Однако детям может потребоваться значительное ежедневное воздействие яркого света, чтобы избежать миопии (близорукости). [51]
Кратковременное чрезмерное воздействие может вызвать снежную слепоту , которая аналогична солнечному ожогу роговицы, или может вызвать солнечную ретинопатию , которая представляет собой долгосрочное повреждение сетчатки и ухудшение зрения из-за созерцания солнца . [52] [53]
Частое воздействие солнца может вызвать желтые нераковые шишки на средней части склеры глаза , называемые пингвекулами . Чаще всего это встречается у молодых людей, в основном у тех, кто проводит много времени на открытом воздухе и не защищает глаза от ультрафиолетовых лучей. Чтобы снизить риск развития пингвекул, может быть разумно носить солнцезащитные очки на улице, даже в пасмурные дни. [54]
Свет для глаз, в первую очередь синий свет с длиной волны, важен для усвоения и поддержания надежных циркадных ритмов . Воздействие солнечного света утром особенно эффективно; оно приводит к более раннему началу выработки мелатонина вечером и облегчает засыпание. Было показано, что яркий утренний свет эффективен против бессонницы , предменструального синдрома и сезонного аффективного расстройства (САР). [10]
Уровень фолиевой кислоты в крови , питательного вещества, необходимого для развития плода, может снижаться под воздействием ультрафиолетового излучения, [55] что вызывает опасения по поводу воздействия солнца на беременных женщин. [56] Продолжительность жизни и фертильность могут быть неблагоприятно затронуты у людей, родившихся в пиковые периоды 11-летнего солнечного цикла , возможно, из-за дефицита фолиевой кислоты, связанного с ультрафиолетовым излучением во время беременности. [57]
Сезонные колебания артериального давления отмечаются уже несколько десятилетий. Исследования показывают, что воздействие солнечного света на кожу приводит к умеренному снижению систолического артериального давления. Эффект не зависит от уровня витамина D, а опосредован высвобождением оксида азота из кожи при воздействии УФ-излучения. Эффект сильнее выражен у светлокожих людей. [58]
Согласно исследованию 2007 года, представленному Университетом Оттавы в Министерство здравоохранения и социальных служб США, недостаточно информации для определения безопасного уровня воздействия солнца, который создает минимальный риск возникновения рака кожи. [59] Кроме того, пока нет убедительных доказательств того, какие компоненты ультрафиолетового излучения (UVA, UVB, UVC) на самом деле являются канцерогенными. [12] UVC почти полностью поглощается атмосферой и не достигает поверхности в сколько-нибудь заметном количестве. [60] В результате только комбинация широкого спектра (UVA, UVB, UVC), известная как «ультрафиолетовое излучение», указана как канцероген; компоненты только «вероятно станут» известными канцерогенами. Солнечное излучение (солнечный свет) и солнечные лампы указаны как канцерогены, потому что они содержат ультрафиолетовое излучение. [12]
В настоящее время нет рекомендаций по безопасному уровню общего пребывания на солнце в течение жизни. [59] По словам эпидемиолога Робина Лукаса из Австралийского национального университета , анализ продолжительности жизни в сравнении с болезнями показывает, что гораздо больше жизней во всем мире может быть потеряно из-за болезней, вызванных недостатком солнечного света, чем из-за болезней, вызванных его избытком, [62] и нецелесообразно рекомендовать полное избегание солнечного света. [63]
На протяжении тысяч лет во многих климатических зонах генетический отбор помогал коренным популяциям людей адаптироваться к уровням пигментации кожи , которые обеспечивают здоровый уровень воздействия ультрафиолета. Это в значительной степени объясняет тенденцию к более темному цвету кожи в самых солнечных тропических условиях и более светлым тонам кожи в менее солнечных регионах и для тех, кто больше всего нуждается в витамине D для быстрого роста костей, особенно детей и женщин репродуктивного возраста. Карта справа иллюстрирует географическое распределение цвета кожи для коренных популяций до 1940 года на основе хроматической шкалы фон Люшана . Эти долгосрочные адаптации для оптимального здоровья могут быть затруднены моделями питания, одежды и жилья, особенно в то время, когда большие популяции мигрировали далеко от климата, к которому их кожа была генетически адаптирована. [64] [65]