Защита от Солнца

Защита от Солнца

Защита от Солнца

И. А. Леенсон

Когда-то белая кожа считалась свидетельством благородного происхождения, поэтому её защищали от солнца. Потом времена изменились: показателем благосостояния и здорового образа жизни стал загар. В начале XX века эта мода распространилась по всему миру (последний российский император написал в дневнике о дочерях: „Откуда это у великих княжон странное желание почернеть от солнца?“). А что говорит о загаре наука?

Для начала вспомним, под каким светом загорает наша кожа. Люди становятся золотистыми или бронзовыми, когда, на их кожу попадают искусственные или естественные ультрафиолетовые лучи — свет с длиной волны меньше 400 нм (более длинноволновое излучение относится уже к видимому свету). Источник естественного ультрафиолета — прямая или рассеянная солнечная радиация (слово „рассеянный“ означет что загореть можно и в облачную погоду), а искусственного — например, — ртутно-кварцевые лампы. Но ультрафиолет бывает разный, и его действие на кожу зависит от длины волны излучения. Мягкое УФ-излучение (315–400 нм, УФ–А) наименее опасно для организма. Средний ультрафиолет (280–315 нм, УФ–В) и жёсткий (100–280 нм, УФ–С) гораздо опаснее, так как они лучше поглощаются биологическими молекулами.

До поверхности Земли доходит только излучение А и В, а от жёсткого ультрафиолета С нас пока спасает озоновый слой (хотя сейчас из-за озоновых дыр ситуация меняется). Как показали специальные исследования, до земной поверхности не доходят лучи с длиной волны меньше 286 нм. Реально же на умеренные широты попадает излучение от 295 нм (в Москве — от 301 нм). То, под каким УФ-излучением мы загораем, зависит помимо всего прочего от широты местности, её высоты над уровнем моря и запылённости атмосферы. Получить солнечный ожог в горах несравненно легче, чем на равнине, а на юге загорают быстрее, чем в средних широтах.

Химия загара

Загар — это защитная реакция кожи на облучение. Под действием света в ней образуется особый чёрно-коричневый пигмент меланин (от греческого melas — чёрный), который не только защищает кожу от излучения, но и выполняет функции антиокислителя, нейтрализуя опасные для клеток свободные радикалы. Меланин в больших или меньших количествах есть и в незагорелой коже, и он же окрашивает радужную оболочку глаз и волосы (его нет только у альбиносов).

Меланин — это высокомолекулярное соединение сложного строения. Его цвет и защитные функции во многом обусловлены тем, что в нём есть неспаренные электроны. Механизм образования меланина полностью не выяснен, но известно, что важную роль в нём играют аминокислота тирозин и фермент тирозиназа (рис. 1). Он синтезируется в особых клетках кожи — меланоцитах, а регулирует этот процесс гормональная система, в основном гормоны гипофиза (так называемые меланоцитстимулирующие гормоны). Взаимодействуя с молекулой белка, меланин формирует тёмные зёрнышки размером от 0,1 до 2 мкм. Меланоциты через свои отростки как бы впрыскивают эти зёрнышки в клетки верхних слоёв кожи, пока почти весь меланин не окажется в наружном роговом слое. Оттенок загара, возможно, зависит от того, в каком состоянии находится меланин: в окисленном он чёрный, а в восстановленном — жёлто-коричневый.

Меланин — прекрасный фильтр, он задерживает более 90% УФ-излучения, но это не единственный природный механизм защиты кожи. Ведь хорошо известно, что даже загорелый человек или негр не застрахованы от ожога, если окажутся на жарком солнце после перерыва.

И вместе с тем альбиносы, совсем не имеющие меланина, вырабатывают некоторую устойчивость к ультрафиолету и могут какое-то время находиться на солнце. От ожога их спасает толстый роговой слой из мёртвых клеток на поверхности кожи. Чем дольше человек находится под солнцем, тем толще становится роговой слой. Поэтому загоревшая кожа становится более грубой и шершавой, чем она была до загара. Ещё одна степень защиты — урокановая кислота, присутствующая в наружных слоях кожи. При облучении молекулы этой кислоты изменяют свою форму (транс-форма переходит в цис-) и таким образом превращают ультрафиолетовую радиацию просто в теплоту. В темноте идёт обратная реакция (рис. 2).

Но почему мы должны защищать кожу от ультрафиолета? Ведь известно, что он полезен, более того, необходим человеку хотя бы потому, что стимулирует образование витамина D (при длине волны 280–320 нм). Умеренные дозы ультрафиолета помогают организму подавлять простудные, инфекционные и аллергические заболевания, улучшают питание и кровоснабжение кожи, способствуют нормализации обмена веществ, благотворно действуют на аппетит и сон. Более того, ультрафиолет повышает устойчивость ко многим вредным веществам, в частности к свинцу, ртути, кадмию, бензолу, тетрахлориду углерода и сероуглероду, что весьма важно для химиков.

Но всё хорошо в меру. Избыток УФ-излучения, напротив, угнетает защитные силы организма, а кроме того, нарушает обменные процессы, функцию эндокринной системы. Многие испытали на себе, как плохо сказывается длительное облучение на самочувствии: появляются повышенные возбудимость, раздражительность или, наоборот, вялость. Давно известно и то, что лучи с длиной волны в интервале 270–334 нм могут вызвать рак: наиболее опасны УФ–В лучи от 301 до 303 нм — именно в той области самая высокая чувствительность кожи к ожогу.

Немного фотохимии

Давайте постараемся проследить путь кванта света после того, как он попадает на кожу, и понять, что же вредного он в себе несёт. Биомолекулы (какие — мы увидим дальше) поглощают кванты света и переходят в возбуждённое состояние. Этот процесс можно проиллюстрировать диаграммой, предложенной в 1935 году польским физиком Александром Яблонским (рис. 3).