Fotony kontra skóra: co dzieje się podczas naświetlania skóry promieniowaniem UV?

Wprowadzenie

#

Przez długi czas sposób myślenia o promieniowaniu ultrafioletowym wydawał się prosty: im krótsza fala, tym większa energia fotonu, a więc tym łatwiej o uszkodzenia w cząsteczkach biologicznych. W takim uproszczonym ujęciu najbardziej niebezpieczne wydaje się UV-C. To jednak tylko część prawdy. W biologii sama energia fotonu nie wystarcza, żeby ocenić ryzyko. Liczy się też to, czy dane promieniowanie w ogóle do nas dociera, jak głęboko wnika w skórę, co dokładnie pochłania jego energię i jaki mechanizm uszkodzeń uruchamia.

Dlatego rozróżniamy trzy zakresy ultrafioletu: UV-A, UV-B i UV-C [¹].

UV-C ma najkrótszą falę, około 100–280 nm, i największą energię. Jest bardzo skutecznie pochłaniane przez materiał biologiczny, zwłaszcza przez DNA, RNA i białka. Dlatego może szczególnie łatwo prowadzić do uszkodzeń struktury materiału genetycznego [²][³].

Warto jednak doprecyzować, co znaczy “uszkadzać DNA”. Nie chodzi o to, że UV-C nagle rozrywa nić DNA. Bardziej typowy mechanizm polega na tym, że energia promieniowania zostaje pochłonięta przez zasady azotowe i prowadzi do powstania fotoproduktów DNA. Są to nieprawidłowe zmiany chemiczne, na przykład połączenia między sąsiednimi zasadami pirymidynowymi. Do najważniejszych należą cyklobutanowe dimery pirymidynowe, czyli CPD, oraz fotoprodukty 6-4. Takie zmiany zniekształcają DNA, utrudniają jego prawidłowe kopiowanie oraz odczytywanie i mogą prowadzić do mutacji, jeśli nie zostaną naprawione. Jeśli takich zmian jest dużo, mogą utrudniać lub blokować kopiowanie DNA oraz przeciążać mechanizmy naprawcze, a wtedy wtórnie mogą pojawić się także pęknięcia nici DNA [²].

To właśnie dlatego UV-C wykorzystuje się w lampach germicydalnych do dezynfekcji. Takie promieniowanie może skutecznie unieszkodliwiać bakterie, wirusy i inne mikroorganizmy. Ale ta sama cecha sprawia, że sztuczne źródła UV-C są niebezpieczne dla skóry i oczu. To źródła promieniowania, z którymi trzeba obchodzić się bardzo ostrożnie.

Jednocześnie jest tu bardzo ważny szczegół: naturalne UV-C ze Słońca praktycznie nie dociera do powierzchni Ziemi, bo jest pochłaniane przez atmosferę, głównie przez tlen i ozon [¹][³]. Dlatego UV-C jest bardzo groźne przy sztucznych źródłach, ale nie jest głównym problemem podczas zwykłej ekspozycji słonecznej.

Promieniowanie UV-B i UV-A

#

W codziennym życiu większe znaczenie mają UV-B i UV-A.

UV-B ma długość fali około 280–315 nm. Ma mniejszą energię niż UV-C, ale część tego promieniowania dociera do powierzchni Ziemi. To właśnie UV-B jest szczególnie ważne w kontekście oparzeń słonecznych. Działa głównie w naskórku i podobnie jak UV-C może być bezpośrednio pochłaniane przez DNA. Również UV-B prowadzi do powstawania fotoproduktów DNA, takich jak CPD i fotoprodukty 6-4 [¹][²].

Innymi słowy: UV-B też może bezpośrednio uszkadzać DNA, ale znowu nie należy wyobrażać sobie tego przede wszystkim jako “rozrywania nici”. Chodzi raczej o nieprawidłową przebudowę wiązań chemicznych, które mogą prowadzić do mutacji, jeśli komórka ich nie naprawi. Dobrze przedstawione jest to w pracy You i inni., w której autorzy piszą, że najczęstszymi uszkodzeniami DNA po UV-B są właśnie CPD i fotoprodukty 6-4, a nie pęknięcia nici DNA [⁴].

Dlatego UV-B jest jednym z kluczowych czynników ryzyka nowotworów skóry. To nie znaczy, że każda ekspozycja na UV-B natychmiast prowadzi do choroby. Organizm ma mechanizmy naprawy DNA. Problem zaczyna się wtedy, gdy uszkodzeń jest dużo, ekspozycje są częste, a naprawa nie nadąża albo popełnia błędy.

UV-A ma najdłuższą falę, około 315–400 nm, i najmniejszą energię fotonu spośród tych trzech zakresów. Przez lata bywało traktowane jako mniej groźne, bo nie powoduje tak szybko oparzeń jak UV-B i słabiej bezpośrednio uszkadza DNA. To jednak nie znaczy, że jest obojętne biologicznie.

UV-A dociera do skóry w największej ilości i przenika głębiej niż UV-B, aż do skóry właściwej. Jego działanie często ma charakter pośredni. Promieniowanie UV-A może zostać pochłonięte nie tylko przez DNA, ale także przez inne cząsteczki obecne w komórkach, na przykład barwniki, białka czy naturalne chromofory. Po pochłonięciu energii mogą one uruchamiać reakcje prowadzące do powstawania reaktywnych form tlenu [²].

A reaktywne formy tlenu to dla komórki chemiczny problem. Mogą uszkadzać DNA, białka i lipidy błon komórkowych. Mogą też nasilać stan zapalny i zaburzać procesy naprawcze. To właśnie dlatego UV-A kojarzy się z fotostarzeniem skóry, utratą elastyczności, przebarwieniami i przewlekłymi uszkodzeniami, które nie zawsze są widoczne od razu [¹][²].

Należy przy tym pamiętać, że mechanizmy te nie zawsze dają się jednoznacznie rozgraniczyć. UV-C i UV-B dominująco tworzą bezpośrednie fotoprodukty DNA, ale mogą też prowadzić do powstawania reaktywnych form tlenu i stresu oksydacyjnego. UV-A działa głównie pośrednio, przez fotosensybilizację i stres oksydacyjny, ale w pewnych warunkach również może przyczyniać się do powstawania uszkodzeń DNA [²].

Lampa do hybrydy: małe źródło UV-A

#

Dobrym przykładem są lampy do utwardzania lakieru hybrydowego. Większość takich urządzeń emituje promieniowanie z zakresu UV-A albo z pogranicza UV-A i światła fioletowego, często w okolicach 365–405 nm, zależnie od modelu [⁵][⁶]. To promieniowanie aktywuje fotoinicjatory w lakierze, dzięki czemu lakier twardnieje. Ale światło z lampy nie zatrzymuje się magicznie na lakierze, trafia też na skórę wokół paznokci i na dłonie.

Czy jeden manicure hybrydowy jest powodem do paniki?

Nie. Ekspozycja jest krótka, obejmuje niewielki fragment ciała i nie można jej porównywać z wielogodzinnym opalaniem czy solarium. Ale nie warto też udawać, że temat nie istnieje. Badania laboratoryjne pokazały, że promieniowanie z urządzeń do utwardzania lakieru może wpływać na komórki skóry, powodować stres oksydacyjny, uszkodzenia DNA i mutacje w modelach komórkowych [⁵][⁷]. Z kolei, analizując dostępne badania, naukowcy podkreślają, że dowody populacyjne są nadal ograniczone, więc nie można prosto powiedzieć: “hybrydy powodują raka skóry”. Można natomiast powiedzieć uczciwie: powtarzana ekspozycja na UV-A nie jest biologicznie całkowicie obojętna [⁸].

Dlatego osoby, które często wykonują manicure hybrydowy, powinny podchodzić do tego rozsądnie. Można ograniczać czas ekspozycji, unikać niepotrzebnego wkładania dłoni pod lampę, stosować krem z filtrem na skórę dłoni albo używać specjalnych rękawiczek z odsłoniętymi końcówkami na paznokcie. Takie środki ostrożności pojawiają się również w literaturze jako praktyczne sposoby ograniczania ekspozycji skóry na promieniowanie lamp do paznokci [⁶][⁸].

Różnice między UV-A, UV-B i UV-C

#

Reasumując:

UV-C ma największą energię i bardzo wydajnie tworzy bezpośrednie fotoprodukty DNA oraz uszkadza materiał biologiczny. Naturalnie nie dociera jednak do powierzchni Ziemi. Niebezpieczne są przede wszystkim sztuczne źródła UV-C, na przykład lampy germicydalne.

UV-B ma mniejszą energię niż UV-C, ale realnie dociera do naszej skóry. To ono odpowiada za oparzenia słoneczne i dużą część bezpośrednich uszkodzeń DNA w naskórku, również przez fotoprodukty takie jak CPD i 6-4PP.

UV-A ma najmniejszą energię, ale dociera do nas w największej ilości, przenika głębiej i działa głównie pośrednio przez reaktywne formy tlenu, stres oksydacyjny i przewlekłe uszkodzenia komórek.

Dlatego nie wystarczy zapytać: “które UV ma największą energię?”. Trzeba zapytać też: które promieniowanie dociera do skóry, jaką dawkę otrzymujemy i jaki mechanizm uszkodzeń zostaje uruchomiony? Dopiero wtedy widać, dlaczego UV-C jest groźne przy lampach dezynfekcyjnych, UV-B przy słońcu, a UV-A, choć mniej energetyczne, także zasługuje na uwagę.

Podsumowanie

#

UV-A łatwo zlekceważyć, bo zwykle nie daje tak szybkiego sygnału ostrzegawczego jak UV-B, które powoduje rumień, oparzenia słoneczne i bezpośrednie fotouszkodzenia DNA. A jednak UV-A także nie jest obojętne: dociera do skóry w dużej ilości, przenika głębiej i może działać pośrednio przez stres oksydacyjny oraz przewlekłe uszkodzenia komórek. Warto o tym pamiętać także przy lampach do manicure’u hybrydowego. Nie chodzi o panikę, lecz o rozsądek: ograniczanie niepotrzebnej ekspozycji, krótszy czas pod lampą i ochronę skóry dłoni, zwłaszcza przy regularnych zabiegach.

Bibliografia

#