" Всегда ли полезно воздействие ультрафиолетовых лучей на кожу человека? "

Исследовательская работа

Тема: «Всегда ли полезно воздействие ультрафиолета на кожу человека»

Автор работы:

Анисимова Дарья Сергеевна,

10 « Б» класс,

Муниципальное бюджетное

общеобразовательное учреждение

лицей №3

Научный консультант:

Краснянская Светлана Федоровна

г. Шахты

2021

Оглавление:

1. Введение. Стр. 3

2. проект. Стр. 4

2.1 Цель проекта. Стр. 4

2.2. Задачи. Стр. 4

3 Основная часть. Стр. 4

3.1 Что такое ультрафиолетовое излучение. Стр. 4

3.2 Теоритический опыт. Стр. 5

3.3 Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу человека. Стр. 6

3.4 Вывод. Стр. 9

4. Список литературы. Стр. 11

5. Приложение. Стр.12

Введение

Главный и естественный источник ультрафиолетового излучения – это, конечно же, Солнце.
На Земле воздействие ультрафиолетового излучения зависит от очень многих причин: времени года, географического местоположения, высоты над уровнем моря, толщины озонового слоя, облачности и уровня концентрации естественных и промышленных примесей в воздухе. Но и человек научился «производить ультрафиолет» с помощью специальных ламповых приборов.

Все мы подвергается воздействию большого количества ультрафиолета на протяжении жизни.

Меня заинтересовал один интересный момент. Жители центральных и северных регионов России летом стремятся на море, чтобы погреться на солнце и получить заряд здоровья и бодрости на все остальные холодные месяцы года. Но буквально через 2-3 дня многие начинают ощущать себя больными и простуженными, клянут невидимые инфекции и расстраиваются, что умудрились заболеть прямо во время отпуска. Неподготовленные люди, оказавшись в один прекрасный летний день на южном солнце, частенько получают ожоги и сильнейшее недомогания, которые затем выводят их из строя на несколько дней.

Очень хочется разобраться, что же происходит с человеком под массированной активной атакой ультрафиолета? Какие опасности таит в себе ультрафиолет? А может, есть и польза ультрафиолета?

Актуальность темы, на мой взгляд, в постоянном стремлении многих людей соответствовать моде - летом нам полагается быть загорелыми, так как загорелое тело ассоциируется со здоровьем, красотой.

В последнее время много споров о влиянии ультрафиолетовых лучей на кожу человека. Есть доводы, как в пользу положительного влияния, так и в пользу отрицательного.

Например, после воздействия ультрафиолета на коже человека образуются покраснения, ожоги, пигментные пятня, теряется эластичность кожи – это отрицательное воздействие ультрафиолета. (Приложение 1)

Некоторые считают, что безопасного загара попросту не существует. И он вреден не потому, что оставляет риск солнечного ожога, который может стать причиной рака кожи, а потому что все ультрафиолетовые лучи опасные и их воздействие разрушает ДНК. И что урон, который наносит солнце, значительно превышает защитную функцию кожи.

Другие люди стремятся получить загар, поскольку верят, что меланин, который дополнительно вырабатывается под воздействием солнца, защищает их кожу.

Объектом исследования будет воздействие ультрафиолета солнечных лучей на кожу человека.

Гипотеза. Я думаю, что можно получить безопасный загар без негативных последствий для здоровья. Для этого надо выяснить, что является нормой безопасного воздействия ультрафиолетового излучения, и является ли загар полезным.

Значимость данной исследовательской работы занимает важное место, так как современные люди не совсем осознают в каких дозах надо получать загар так, чтобы не причинить вред здоровью. И многих людей заинтересует получение загара, что бы потом кожа не теряла своих свойств, своей красоты.

Проект

Цель проекта – изучить полезное и отрицательное воздействие ультрафиолетовых лучей на кожу человека.

Задачи исследовательской работы - выяснить, возможно ли после воздействия ультрафиолетовых лучей на кожу получить безопасный загар.

Содержание исследовательской работы:

1. Изучение определения ультрафиолетового излучения.

2. Расследование воздействия ультрафиолетового излучения на кожу.

3. Изучение положительного и отрицательного воздействия ультрафиолетового излучения на кожу.

4. Ознакомление с опытом других ученых по данной теме.

5. Анализ собранной информации.

6. Сделать вывод.

Основная часть.

1. Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение, УФИ) — это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями (оптического диапазона). Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм (7,5 × —3 ×  Гц). Термин происходит от лат. ultra — сверх, за пределами и фиолетовый (violet).  УФИ подразделяется на коротковолновое (УФИ С), средневолновое (УФИ В) и длинноволновое (УФИ А).

УФИ А (UVA) - длинноволновое излучение, с длиной волны 315-400 нм. Лучи УФИ А составляют до 95 % УФ-излучения, являются преобладающей частью солнечной радиации. Почти не поглощается в атмосфере и поэтому достигает поверхности земли. Они присутствуют с относительно равной интенсивностью в течение всего светового дня в течение года и могут проникать сквозь облака и обычное стекло. Хорошо проникающее в кожу излучение, более глубоко, чем UVB.

УФИ В (UVВ) - средневолновое, с длиной волны 280-315 нм. Лучи УФИ В составляют до 5 % УФ-излучения. Значительная часть солнечного спектрального диапазона поглощается озоном стратосферы.

УФИ С (UVС) - коротковолновое, с длиной волны 100-280 нм. Вся эта область солнечного света поглощается в стратосфере. Излучение бактерицидное, поскольку оно разрушает любые виды белковых молекул. Искусственно испускается бактерицидными лампами и при электросварке. Опасно для человека. (спектры УФ излучений в приложении 2)

2. Ультрафиолет был открыт более 200 лет назад. С тех пор и до сегодняшнего дня не прекращаются аналитические экспериментальные исследования ученых в этой области. Ведущие эксперты Всемирной Организацией Здравоохранения, Всемирной Метеорологической Организации, Международной Комиссии по защите от неионизирующего излучения, Немецкого Федерального Офиса защиты от радиации занимаются изучением ультрафиолетовой радиации на поверхности Земли, в том числе изучением биологического действия ультрафиолетового облучения.

Сравнивая разные исследования ультрафиолета, удивляюсь, сколько пользы и вреда может принести воздействие излучения УФ.

Опираясь на научные данные по ультрафиолету, проведем теоритический опыт, в котором виртуально будем воздействовать ультрафиолетом на кожный покров человека. Начнем с того, что уберем ультрафиолет, потом будем увеличивать излучение и уменьшать длину волны УФ:

- убираем ультрафиолет, и смотрим что произошло – получился его недостаток и, как следствие этого, целый ряд заболеваний человека, такие как рахит, световое голодание и др., рушится иммунная система человека, гормональный сбой и со временем летальный исход. Оказывается без УФ живое не может существовать. Продолжаем опыт.

- Далее слабой интенсивностью воздействуем на кожу длинноволновым излучением УФ А. Повысился синтез мелатонина и серотонина, уровень которых оказывает положительное воздействие на работу эндокринной и центральной нервной системы.

- Увеличиваем интенсивность, и длительность воздействия УФ А. Получаем загар, который усугубляется с течением времени и повреждает клетки кожи. Кожа огрубела, состарилась. Появился ряд кожных заболеваний.

- Теперь слабой интенсивностью воздействуем на кожу средневолновым излучением УФ В. Под действием этого излучения активизировалось образование очень важного для фосфорно-кальциевого обмена витамина D.

- Увеличиваем интенсивность, и длительность воздействия УФ В. Появились покраснения кожи, перерастающие в ожог. Получены острые повреждения поверхностного эпидермального слоя кожи. Это усугубляется с течением времени и далее развитие рака кожи на поврежденной поверхности.

- Теперь воздействуем на кожу коротковолновым УФ С излучением. При любой интенсивности повреждаются ДНК, белки, липиды. Следствием этого происходят мутации и даже злокачественное перерождения клетки. Данные процессы происходят не только в клетках кожи, но и в форменных элементах крови - лимфоцитах, которые попадают в подкожные капилляры. Помимо этого воздействие УФ С приводит к повреждению биологических мембран.

Из этого теоретического опыта следует вывод, что можно получить ряд заболеваний и недугов если не дополучать или, напротив, принимать в избыточном количестве УФ А и УФ В , а УФ С даже опасно.

3. Рассмотрим подробнее воздействие УФ на кожу. При воздействии УФ А волн вырабатывается меланин. Что это такое.

Меланин (от греческого слова melanos – черный) – это пигментное вещество, представляющее собой аморфную взвесь различных полимерных соединений, окрашивающих живые ткани. ( приложение 3. Меланин)

Меланин накапливается в клетках эпидермиса, меланоцитах. Эти клетки округлой формы имеют длинные отростки и похожи на морские звезды. Они расположены под слоем кератиноцитов и на 1 кв.см кожи находится около 1200 таких клеток. Каждый меланоцит связан с кератиноцитами мостовидными десмосомами. Таким образом, создается функциональная единица, которая обеспечивает поступление меланина из меланоцитов в верхние слои кожи, радужку глаза или корковый слой волос.

От количества накопленного меланина в клетках эпидермиса определяется оттенок кожных покровов, цвет глаз и волос. Под воздействием ультрафиолетовых лучей в нижних слоях кожи синтезируется большее количество этого пигмента, и она покрывается загаром. Но только ли меланин отвечает за цвет?

Главная функция меланина в организме человека заключается в его способности защищать ткани нашего тела от воздействия ультрафиолетовых лучей и других агрессивных канцерогенных внешних факторов окружающей среды. Меланин вступает в реакцию с ультрафиолетовыми лучами, нейтрализуя их вредное воздействие. Этот пигмент экранирует и поглощает избыточное количество лучей. Одна их часть трансформируется в тепло, а другая – расходуется на фотохимические реакции. Такая функция меланина препятствует злокачественному перерождению клеток под воздействием ультрафиолетовых лучей и ионизирующей радиации и уменьшает накопление радионуклидов в организме.

Интересен тот факт, что пигмент скапливается в клетке около ее ядра и таким образом обеспечивает защиту генетической информации, хранящейся в нем. Другими словами, меланину доверено защищать информацию клеток ДНК от мутагенного влияния ультрафиолета. Меланин поглощает и отображает солнечное излучение. Пигмент снижает риск ожогов, равномерно рассеивая тепло по коже. Повышает настроение, успокаивает нервную систему, поднимает жизненный тонус и улучшает самочувствие, омолаживает.

Основные функции меланина:

• улучшает биохимические процессы;

• уменьшает количество накопленных радионуклидов;

• защищает от излучения ультрафиолета;

• подавляет воздействие ионизирующей радиации;

• благотворно сказывается на работе щитовидной железы, печени, гипоталамуса, надпочечниках;

• нейтрализует опасное воздействие свободных радикалов;

• повышает иммунитет.

Обобщив все вышеперечисленные свойства меланина, можно сделать следующий вывод – меланин является универсальным защитником клеток кожи нашего организма от воздействия химических и физических канцерогенных и мутагенных факторов. Многофункциональность меланина доказана учеными из различных стран и подтверждает данные о том, что это вещество является одним из сильнейших естественных адаптогенов, которые повышают устойчивость организма к «неблагоприятному воздействию». 

Однако нехватка меланина  является причиной ранней седины, выцветания глазной радужки, появления пятнышек на руках и лице. Но косметические дефекты – не самое страшное. При сильном понижении количества может развиться болезнь Паркинсона или меланома.

При переизбытке меланина появляется гиперпигментация – процесс перенасыщения окрашивающим пигментом определенных участков кожи. Часто гиперпигментация атакует лицо и другие открытые участки тела, подвергающиеся воздействию солнечного излучения. И опять таки, косметические дефекты – не самое страшное. При сильном переизбытке меланина наступает преждевременное старение, сбои в работе печени, появляются заболевания щитовидной железы, страдают и другие жизненно важные функции.

Правильный синтез меланина важен для организма, без него мы словно незащищенный новорожденный ребенок, подверженный опасностям со всех сторон. Но мало кто из людей задумывается о правильной выработке меланине, подвергая тело и кожу серьезным испытаниям.

При воздействии УФ А волн вырабатывается кроме меланина еще и серотонин. А это что такое.

Серотонин вырабатывается под действием солнечных лучей в дневное время суток. По-простому, серотонин - гормон Солнца. Физиологические функции серотонина чрезвычайно многообразны. ( Приложение 4. Серотонин)

Процесс выработки этого гормона оказывает важное влияние на регуляцию нервных клеток, работу головного мозга и состояние нервной системы человека в целом. При снижении серотонина повышается чувствительность болевой системы организма, то есть даже самое слабое раздражение отзывается сильной болью.

Серотонин играет важную роль в процессах свёртывания крови. Выделение серотонина из повреждённых тканей является одним из механизмов обеспечения свёртывания крови по месту повреждения.

Кроме того, он стимулирует процесс регулировки температуры тела и артериального давления, улучшает дыхательную и почечную функции, сужает сосуды.

Если уровень серотонина снижается, человек чувствует себя подавленным, апатичным и уставшим. При недостатке серотонина человек получит нервные психические заболевания, хроническую бессонницу, нарушения сна, нарушение обменных процессов организма, общее ухудшение здоровья, аллергические реакции, снижение иммунитета, диатез.

Избыток серотонина, называемый по-другому серотониновым синдромом, влияет не менее негативно, чем недостаток, а в некоторых случаях последствия такого нарушения могут быть непоправимыми. Главная опасность серотонинового синдрома состоит в том, что поначалу симптомы проявляются неярко. Переизбыток гормона проявляет себя в виде психических, вегетативных и нервно-мышечных нарушений.

При психических нарушениях возникают эмоциональные потрясения и расстройства в сознании. Появляется неконтролируемая паника, тревога и страх. В связи с этим может происходить потеря сознания, дезориентация, неспособность реагировать на внешние стимуляторы, сонливость. 

При вегетативных нарушениях страдает деятельность внутренних органов, желез внутренней и внешней секреции, кровеносных и лимфатических узлов.

Чрезмерно высокий уровень гормона серотонина в организме проявляет себя и нейромышечных симптомах, начиная от легкого подергивания конечностей и заканчивая тяжелейшими припадками.

При воздействии УФ В волн вырабатывается витамин Д. Рассмотрим этот факт.

Именно под воздействием ультрафиолета в организме вырабатывается жизненно-важный витамин Д3 (холекальциферол). Это единственный из всей группы витаминов, который производится самим организмом и который почти невозможно получить с пищей. Д3 необходим для человеческого организма.

Д3 вырабатывается в эпидермисе человека. Процесс начинается, когда солнечные лучи попадают на кожные покровы. Витамин синтезируется на солнце в виде холекальциферола. Затем поступает в печень, где превращается в кальцидиол, проникает в почки, где завершает изменения как кальцитриол.

Выработка Д3 происходит при воздействии ультрафиолетового излучения в узком спектре – от 295 до 300 нанометров. Светлокожим людям достаточно двадцати минут воздействия для усвоения суточной дозы. Темнокожим понадобится как минимум час. 

 Очень важно! Для образования Д3 необходимы лучи спектра В, которые не проходят через обычное стекло, то есть УФ В через обычное стекло не проходит. Так же надо иметь ввиду, что при использовании солнцезащитного крема с фактором защиты более 8 единиц, выработка витамина Д3 блокируется.

Витамин Д3 является незаменимым в формировании и укреплении костной ткани, в усвоении кальция, фосфора. Принимает участие в метаболических процессах, защите иммунной системы, противоопухолевой активностью. Так же витамин Д оказывает позитивное влияние на память и интеллектуальные способности человека. Витамин Д позволяет быстрее заживлять ожоги, он нейтрализует воспалительные процессы и предотвращает развитие сепсиса на месте ожоговых ран. А вот именно недостаток солнечного витамина чаще всего приводит к возникновению солнечных ожогов.

 Еще нехватка Д-витамина приводит к возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, проблем с костной системой, ухудшается качество ногтей, зубов и кожи, а также приводит к частым респираторным заболеваниям и вспышкам гриппа.

Острая хроническая нехватка витамина Д3 может привести к развитию диабета второго типа, у представителей старшего поколения – болезнь Паркинсона и рассеянный склероз. На фоне нарушения сердечно-сосудистой системы появляется гипертония, мигрени и хроническая головная боль. Кроме того, страдает психо-эмоциональная сфера, так как часты случаи возникновения депрессии. В конце концов, острая нехватка солнечного витамина приводит к слабоумию.

4. Вывод.

Без солнца не существовало бы жизни: нашему здоровью необходимы солнечные лучи. Однако с солнцем следует быть осторожными и внимательными. Слишком много солнца опасно и вредно для нашего здоровья, как и слишком мало солнца.

Поэтому очень важно соблюдать баланс. Когда человек получает необходимую ему норму солнечного ультрафиолета, то витамин D, меланин и серотонин синтезируются в нужных объемах.

Кожа человека - это сложно организованное клеточное сообщество, где каждая клетка выполняет свою задачу, тесно взаимодействуя друг с другом. Загар возникает как дополнительная пигментация кожи в результате повышенного синтеза меланина в ответ на опасное воздействие ультрафиолетовых лучей. Вся беда в том, что он возникает не как превентивная защита от УФ-лучей, а в ответ на сигналы ”SOS” клеток кожи об их прямом повреждении либо самими УФ-лучами, либо свободными радикалами, количество которых при пребывании на открытом солнце катастрофически возрастает в коже.

Таким образом, загар – это защитная реакция кожи на излучение УФ. Основной задачей загара является предотвращение дальнейшего повреждения, которое может привести к опасным изменениям в коже.

Так существует ли безопасный загар? Да, существует. Точнее будет сказать правильно-дозированный полезный загар. Это тот загар, при котором кожа синтезирует витамин Д3, меланин, серотонин строго в нужных количествах для организма.

Чтоб загорать безопасно для здоровья с минимальным риском, нужно не злоупотреблять «солнечными ваннами», загорать лучше часто и понемногу, не допуская покраснения кожи. Необходимо придерживаться простых рекомендаций: ограничивать временя нахождения на солнце, особенно в полуденные летние часы; носить лёгкую, но закрытую одежду, ведь для получения необходимой дозы, стимулирующей выработку витамина D, совсем не обязательно покрываться загаром; подбирать солнцезащитные крема в зависимости от конкретного ультрафиолетового индекса, характерного для данной местности, времени года и суток, а также от собственного типа кожи.

Для получения нужной нормы витамина Д3 достаточно подставлять руки, ноги и спину активному солнцу 1–2 раза в неделю на 15–30 минут. И вообще, надо больше гулять под солнцем, это очень полезно особенно детям для повышения умственного развития, и старикам для того, чтобы сохранить свои умственные способности.

Главное, запомнить правило: любое воздействие ультрафиолета на человека должно быть минимальным и строго дозированным. Если дозированное применение УФ-излучения способствует повышению защитных сил организма, то избыточное воздействие ультрафиолета угнетает иммунную систему.

Для того чтобы восполнить запас витамина Д3 зимой и получить красивый загар, люди часто прибегают к услугам искусственных источников УФ излучения, посещают различные солярии. Следует иметь в виду, что ошибки при назначении индивидуальной оптимальной дозы облучения, невнимание к таким вопросам, как спектральный состав ультрафиолетовых ламп, направление излучения и высота размещения ламп, длительность горения ламп, могут вместо пользы принести вред.

При использовании искусственных источников ультрафиолетового излучения следует помнить, что лучи УФ короче 270 нм разрушают витамин Д3. Поэтому в световом потоке ультрафиолетовых ламп должны быть установлены специальные фильтры, которые подавляют разрушающие лучи светового спектра. Так же следует проконтролировать, чтобы лампы, эмитирующие УФ B, имеют дозиметр для определения мощности излучения.

УФ С излучения имеются многочисленные искусственные источники УФА, главными из которых являются специальные лампы в соляриях.

Лампы, используемые в салонах для загара, излучают дозы UVA в 12 раз больше, чем солнце. Неудивительно, что у людей, которые используют салон для загара, в 2,5 раза чаще развивается плоскоклеточный рак и в 1,5 раза чаще — базально-клеточный рак. Согласно недавним исследованиям, первое воздействие солярия в молодом возрасте повышает риск меланомы на 75%.

Список литературы:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ультрафиолетовое_излучение#Подтипы

http://05.rospotrebnadzor.ru/371/-/asset_publisher/m7XL/content/ультрафиолетовое-излучение-и-его-влияние-на-организм

http://ekobalans.ru/harmful-substances/vliyanie-ultrafioleta-na-organizm-cheloveka#i-5

https://www.10gkb.by/informatsiya/stati/ultrafioletovoe-izluchenie-i-ego-vozdejstvie-na-organizm-cheloveka

https://ru.wikipedia.org/wiki/Меланины

https://ru.wikipedia.org/wiki/Серотонин

https://vitaminic-ru.turbopages.org/vitaminic.ru/s/vitaminy-i-mineraly/vitamin-d3

Приложения.

==================================================================

Приложение 1. Покраснение и пигментные пятна на коже после воздействия УФ излучений.

==================================================================

Приложение 2. Спектры УФ излучений.

Наименование	Длина волны, нм	Частота, ПГц	Количество энергии на фотон, эВ	Аббревиатура
Ближний	400—300	0,75—1	3,10—4,13	NUV
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон	400—315	0,75—0,952	3,10—3,94	UVA
Средний	300—200	1—1,5	4,13—6,20	MUV
Ультрафиолет B, средневолновой	315—280	0,952—1,07	3,94—4,43	UVB
Дальний	200—122	1,5—2,46	6,20—10,2	FUV
Ультрафиолет С, коротковолновой	280—100	1,07—3	4,43—12,4	UVC
Экстремальный	121—10	2,48—30	10,2—124	EUV, XUV

==================================================================

Приложение 3. Меланин.

==================================================================

Приложение 4. Серотонин.

==================================================================

12