WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||

Фотобиологические реакции в коже Кожа человека состоит из эпидермиса и дермы. Благодаря толщине, высокому содержанию поглощающих ультрафиолет веществ (белки, нуклеиновые кислоты), а также гетерогенности внутренней структуры, кожа плохо проницаема для УФ-излучения (рис.

17). Поэтому более фотохимически активным является эпидермис, а не дерма.

Рис. 17. Светопроницаемость кожи. Указано, сколько процентов света из разных диапазонов проходит сквозь основные слои кожи Облучение кожи ультрафиолетовым светом приводит к ряду физиологических эффектов: эритеме, пигментации (загару), стимуляции деления клеток и канцерогенезу.

Под действием солнечного света возможно развитие стойкого покраснения кожи – эритемы. Фотохимические реакции, ответственные за возникновение эритемы, протекают в глубине эпидермиса. Различают два типа эритемы: длинноволновую (возникает при облучении ультрафиолетом с длиной волны 297 нм) и коротковолновую (длина волны возбуждения 254 нм). Сущность фотохимических реакций, приводящих к эритеме, до сих пор не ясна. Есть предположение, что эритема возникает в результате поглощения ультрафиолетового света молекулами белков. Другая гипотеза заключается в том, что под действием ультрафиолетового света в эпидермисе происходит фотохимическое разрушение витамина Е, который является природным антиоксидантом, защищающим клетки от процессов перекисного окисления ненасыщенных липидов. Последняя гипотеза подтверждается следующими фактами: во-первых, показано, что ультрафиолетовый свет способен инициировать процессы пероксидного окисления липидов как in vitro, так и in vivo; во-вторых, нанесение на кожу, облученную ультрафиолетовым светом, экзогенного витамина Е или других антиоксидантов существенно снижает степень покраснения.

Загар – это защитная реакция кожи на облучение. Под действием света в ней образуется особый черно-коричневый пигмент меланин (от греческого melas – черный), 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 нем есть неспаренные электроны.

Механизм образования меланина полностью не выяснен, но известно, что важную роль в нем играют аминокислота тирозин и фермент тирозиназа (рис. 18).

Рис. 18. Возможный механизм образования меланина в коже 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 темные зернышки размером от 0,1 до 2 мкм. Меланоциты через свои отростки как бы впрыскивают эти зернышки в клетки верхних слоев 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 черный, а в восстановленном – желтокоричневый.

Меланин – прекрасный фильтр, он задерживает более 90 % УФ-излучения, но это не единственный природный механизм защиты кожи. Ведь хорошо известно, что даже загорелый человек не застрахован от ожога, если окажется 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 мертвых 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. Еще 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.

Ультрафиолет является также важным фактором, ответственным за возникновение рака кожи (канцерогенез). Возникновение злокачественных опухолей под действием УФизлучения возможно как минимум по двум механизмам: (1) мутации ДНК, (2) подавления иммунитета человека (иммуносупрессия).

Иммуносупрессия является еще одним эффектом ультрафиолетового облучения. Она проявляется в подавлении клеточно-опосредованного иммунитета как у человека, так и у животных. Иммуносупрессия инициируется ультрафиолетовым светом в эпидермисе, а проявляется на уровне всего организма и может приводить как к отрицательным, так и к положительным последствиям. С одной стороны, подавление иммунной системы благоприятствует возникновению и развитию злокачественных новообразований. С другой стороны, есть заболевания (например, псориаз, различные артриты и др.) с выраженной аутоиммунной компонентой, когда возникает воспалительная реакция на собственные антигены организма. В этих случаях ультрафиолетовый свет используется как эффективное терапевтическое средство, подавляющее аутоиммунные реакции.

Фотосенсибилизация: механизмы и применение. Основы фотодинамической терапии Если в организм человека или животных извне попадают экзогенные хромофоры, например какие-либо красители, поглощающие видимый или ультрафиолетовый свет, то светочувствительность тканей резко возрастает. Соединения, повышающие чувствительность биологических объектов к свету, называются фотосенсибилизаторами.

Обычно фотосенсибилизация – явление нежелательное, приводит к световым ожогам кожи и глаз при таких малых дозах облучения, которые в обычных условиях не оказывают повреждающего действия. Однако иногда совместное воздействие света и фотосенсибилизаторов вызывает положительные терапевтические эффекты. На основе таких комбинированных воздействий света и красителей на организм человека создаются методы фотохимиотерапии.

Фотодинамическая терапия (ФДТ) – метод лечения онкологических, опухолевых заболеваний, некоторых заболеваний кожи или инфекционных заболеваний, основанный на применении светочувствительных веществ - фотосенсибилизаторов (в том числе красителей), и, как правило, видимого света определенной длины волны.

Сенсибилизатор вводится в организм чаще всего внутривенно, но может применяться аппликационно или перорально. Вещества для ФДТ обладают свойством избирательного накопления в опухоли или иных целевых тканях (клетках). Затем больного (полностью или локально) облучают светом с длиной волны, соответствующей максимуму поглощения красителя (например лазером). Молекулы фотосенсибилизатора поглощают свет, и, переходя из возбужденного состояния в основное, передают энергию молекулам кислорода и другим частицам. Последние, взаимодействуя с другими молекулами, отрывают у них электрон или атом водорода и т.д., вызывая цепную реакцию. Происходит локальная генерация различных реакционноспособных продуктов (активных форм кислорода, радикалов красителя и др.). Радикалы повреждают компоненты клеток, вызывают некротические и апоптотические явления.

Список литературы 1. Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология. - Минск: Изд-во БГУ, 1979.

2. Владимиров Ю.А., Потапенко А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. - М.: Высш. шк., 1989.

3. Гительзон И.И., Родичева Э.К., Медведева С.Е., Примакова Г.А., Барцев С.И., Кратасюк Г.А., Петушков В.Н., Межевикин В.В., Высоцкий Е.С., Заворуев В.В., Кратасюк В.А. Светящиеся бактерии. - Новосибирск: Наука, 1984. - 280 с.

4. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений. – М: Мир, 1986.1-2 т.

5. Потапенко А.Я. Действие света на человека и животных// Соросовский образовательный журнал. – 1996. - №10. – С. 13-21.

6. Владимиров Ю.А. Инактивация ферментов ультрафиолетовым излучением// Соросовский образовательный журнал. – 2000. – Т.7. - №2. – С. 20-27.

7. Потапенко А.Я. Псоралены и медицина// Соросовский образовательный журнал. – 2000. – Т.6. - №11. – С. 22-29.

8. Леенсон И.А. Защита от Солнца // Химия и жизнь – XXI век. – 2001. - №4.

9. Миронов А.Ф. Фотодинамическая терапия рака – новый эффективный метод диагностики и лечения злокачественных опухолей // Соросовский образовательный журнал. – 1996. - № 8. - С. 32-40.

10. Экологическая биофизика: Учебное пособие: В 3 т. / Под ред. И.И. Гительзона, Н.С.

Печуркина. Т.1.Фотобиофизика экосистем/И.И. Гительзон, В.А. Кратасюк, В.Н. Лопатин и др. – М.: Логос, 2002. – 328 с.

11. Лабас Ю.А., Гордеева А.В., Фрадков А.Ф. Флуоресцирующие и цветные белки // Природа. – 2003. - №3. – С. 25 - 27.

12. Лабас Ю.А. Белки, которые потрясли мир / Газета «Биология». – 2003. - № 30.

13. Лабас Ю.А., Гордеева А.В.Эволюция и свечение организмов / Газета «Биология». - 2003. - № 44-45.

14. Угарова Н.Н., Бровко Л.Ю., Кутузова Г.Д. Биолюминесценция и биолюминесцентный анализ // Биохимия. - 1993. - T. 53. - № 9. - С.1351 - 1364.

15. Климов В.В. Фотосинтез и биосфера // Соросовский образовательный журнал. – 1996. - №8. - С. 7-13.

16. Тихонов А.Н. Защитные механизмы фотосинтеза // Соросовский образовательный журнал. – 1999. – №11. – С.17-21.

17. Тихомиров А.А., Шарупич В.П., Лисовский Г.М. Светокультура растений: Учебное пособие.- Новосибирск: Изд-во Сиб. отд. РАН, 2000. – 213 с.

Биофизика. 10 класс. Модуль 2. Биофизика фотобиологических процессов:

учебно-методическая часть Составители: Елена Владимировна Ветрова, Елена Владимировна Немцева Редактор О.Ф. Александрова Корректура авторов Подписано в печать 25.12.2006 Формат 60х84 /16.

Бумага газетная. Печать ризоргафическая.

Усл. печ. л. 0,Тиражируется на электронных носителях Заказ Дата выхода Адрес в Internet: www.lan.krasu.ru/studies/editions Отдел информационных ресурсов управления и информации КрасГУ 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, ауд. 22-05, e-mail: info@lan.krasu.ru Издательский центр Красноярского государственного университета 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, e-mail: rio@lan.krasu.ru

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.