Кожа – самый большой орган человеческого тела, на нее приходится около 15% его массы. Это защита организма и одновременно его уязвимое место. Большую опасность для людей представляет солнечное излучение, вызывающее рак кожи.

Содержание показать

Строение кожи — как устроена внешняя защита тела

Кожа состоит из 3 основных слоев – эпидермиса, дермы и подкожной клетчатки.

Эпидермис. Внешний слой кожи эктодермического происхождения, через который человеческое тело контактирует с окружающей средой. Биологические и физические характеристики эпидермиса играют важную роль в обеспечении устойчивости к факторам окружающей среды: инфекционным агентам, химическим веществам и ультрафиолетовым лучам. Большую часть эпидермиса составляют кератиноциты, характеризующиеся сильными десмосомными связями между клетками, создающими эффективный физический и химический барьер.
Дерма. Средний слой кожи, примерно в 25 раз толще эпидермиса, происходящий из мезодермы. Он содержит структуры кожи: волосяные фолликулы, нервные окончания, кровеносные сосуды, сальные железы и потовые железы. Дерма также богата иммунными клетками и фибробластами, играющими активную роль в различных физиологических процессах кожи.
Подкожный слой. Самый глубокий слой кожи, состоящий из соединительной ткани, промежутки которой заполнены жировыми клетками. Через этот слой кожи проникают кровеносные сосуды и нервы, а жировые клетки накапливают жир, удерживающий энергию и тепло.

Меланоциты и меланин — роль в организме и фактор окраски кожи

Кератиноциты создают эффективный физический барьер от факторов окружающей среды и накапливают меланин — пигмент темного цвета, помогающий предотвратить проникновение УФ-лучей в кожу. Хотя эпидермальные кератиноциты богаты меланином, в этих клетках он не вырабатывается. Синтез меланина происходит в меланоцитах.

Меланоциты – это специализированные клетки кожи, синтезирующие меланин в коже, волосах и роговице. Эти клетки вторые по количеству в эпидермисе после кератиноцитов. Меланоциты обычно располагаются в базальном слое над базальной мембраной. Эти клетки также находятся в волосяных фолликулах, родинках.

Пигмент, продуцируемый меланоцитами, меланин, переносится в соседние кератиноциты через дендриты меланоцитов в органеллах клетки (меланосомах) Меланин — это естественная защита кожи от солнца: количество и тип эпидермального меланина — основные факторы, определяющие цвет кожи и чувствительность к УФ-лучам.

Существует 2 основные химические формы меланина:

эумеланин (коричнево-черный пигмент);
феомеланин (желто-красный пигмент).

Эумеланин блокирует УФ-лучи намного эффективнее, чем феомеланин, поэтому чем выше концентрация эумеланина в коже, тем менее проницаем для УФ-излучения эпидермис. В то же время снижается риск рака кожи.

Люди со светлой кожей, более чувствительные к ультрафиолетовым лучам, подвергаются более высокому риску рака кожи, потому что их эпидермис содержит мало эумеланина. Чем светлее кожа, тем вреднее воздействие УФ-лучей.

Цвет кожи, чувствительность к УФ-лучам и риск рака определяются количеством эумеланина в эпидермисе. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что феомеланин способствует окислительному повреждению ДНК за счет свободных радикалов в меланоцитах даже в отсутствие УФ-лучей.

Пигментация кожи и риск солнечных ожогов и развития рака

Цвет кожи — один из наиболее важных факторов, определяющих чувствительность к УФ-лучам и риск развития рака кожи. По шкале Фитцпатрика цвет кожи относится к 1 из 6 фенотипов, характеризующих кожу в соответствии с исходным цветом, уровнем меланина, воспалительной реакцией на УФ-лучи и риском рака.

Минимальная эритематозная доза (MED, МЭД) – это количественная мера того, сколько ультрафиолетовых лучей (особенно УФ-лучей B) вызывают ожоги кожи (покраснение кожи, отек) в течение 24-48 час. после их воздействия. Чем светлее кожа, тем легче УФ-лучам вызывать воспаление (ожоги кожи). Самый высокий MED характерен для людей с темной кожей, поскольку для ожога кожи, содержащей больше эумеланина, требуется больше УФ-лучей. У людей со светлой кожей с преобладающей экспрессией феомеланина MED низкий.

УФ-излучение — спектр, инвазивность, эффекты

Солнечное излучение состоит из лучей различной длины:

инфракрасного (ИК);
видимого света;
УФ-излучения.

Инфракрасные лучи имеют длину волны 700 нм-1 мм и обладают тепловым эффектом. Они вызывают кратковременное покраснение кожи, могут вызывать боль из-за повышенной температуры кожи, могут вызывать повреждение клеточной ДНК, цитотоксические реакции и окислительный стресс клеток. Предполагается, что этот спектр участвует в реакциях фотостарения кожи, но эти данные противоречивы.

Видимый свет включает лучи 400-700 нм, видимые человеческим глазом. Они вызывают покраснение, пигментацию, образование свободных радикалов и повреждение ДНК кожи. Эритема кожи, образованная в результате воздействия видимого света, отличается от эритемы, вызванной УФ-излучением, по механизму развития, поскольку разные лучи проникают в разные слои кожи.

Пигментация кожи, вызванная видимым светом, чаще встречается при типах кожи IV-VI (по Фитцпатрику). Исследования показали, что видимый свет, не вызывает пигментации у людей с типом кожи II. УФ-излучение негативно влияет на кожу, способствуя фотостарению кожи, вызывая ожоги кожи, предраковые и раковые поражения, провоцируя фотодерматозы и подавляя иммунную систему.

По электрофизическим свойствам различают 3 типа УФ-излучения:

UVA;
UVB;
UVC.

Озоновый слой поглощает 100% UVC, 90% – UVB, но очень мало UVA. Каждый из УФ-компонентов оказывает характерное воздействие на клетки, ткани и молекулы.

Длины волн УФА самые высокие (320-400 нм), они имеют самую низкую энергию по сравнению с другими УФ-лучами. UVA проникает в подкожный слой кожи, что приводит к изменениям различных структурных белков (например, коллагена, эластина), способствуя старению кожи и образованию морщин. UVA способствует образованию свободных радикалов, что приводит к изменению белков и ДНК. Поскольку лучи UVA проникают внутрь, они также приводят к локальному подавлению иммунитета кожи и развитию рака кожи.
Лучи UVB имеют немного больше энергии, чем лучи UVA. Они могут напрямую повредить ДНК в клетках кожи, тем самым способствуя процессу онкогенеза в коже. Также UVB-лучи, воздействующие на эпидермис, вызывают ожоги кожи и повышенную пигментацию. Эти лучи участвуют в выработке витамина D в коже и стимулируют ее, но негативно влияют на местную иммунную систем.
Длина волны УФС-лучей самая низкая (100–280 нм), а энергия самая высокая. УФС-излучение наиболее опасно для кожи, поскольку обладает высочайшей мутагенностью, и эти лучи вызывают сильнейшие ожоги кожи. Однако они не причиняют вреда коже естественным образом, так как задерживаются озоновым слоем. Эти лучи обладают бактерицидным и бактериостатическим действием и поэтому используются в медицине для дезинфекции (например, УФ-лампы).

Эффекты окружающего УФ-излучения зависят от географического положения, определяющего интенсивность солнечного света в конкретном месте на планете. Атмосферные частицы могут отражать, разлагать и подавлять УФ-лучи, поэтому доза УФ-излучения в окружающей среде зависит от того, сколько атмосферных УФ-лучей приходится выдерживать.

По этой причине дозы УФ-излучения выше ближе к экватору (на экваторе солнечные лучи попадают на Землю под самым крутым углом), в более высоких областях, а также в условиях низкой облачности или слоя твердых тел.

Доза УФ-излучения для человека зависит не только от интенсивности солнечного излучения, но и от того, сколько времени он проводит на открытом воздухе, от использования защитной одежды и солнцезащитного крема.

Таблица 1. Факторы, влияющие на интенсивность УФ-излучения

Факторы	Интенсивность УФ-излучения
Время суток	Самое сильное УФ-излучение днем 10.00-16:00
Сезон	Максимальное УФ-излучение регистрируется весной и летом. Этот фактор менее важен ближе к экватору
Экваториальное расстояние (широта)	УФ-облучение уменьшается по мере удаления от экватора
Высота	В более высоких областях больше УФ-лучей достигает Земли
Облака	Облака задерживают часть ультрафиолетового излучения. Но остальные УФ-лучи достигают Земли даже в пасмурную погоду
Отражение от поверхностей	УФ-лучи могут отражаться от воды, песка, снега, тротуара или даже травы
Состав воздуха	Озоновый слой в верхних слоях атмосферы отфильтровывает часть УФ-лучей

Воздействие УФ-лучей на кожу

УФ-лучи по-разному влияют на физиологию кожи. Кожные реакции на УФ-лучи делятся на острые и хронические.

Острые кожные реакции включают: покраснение, воспаление кожи (солнечный ожог), пигментацию (загар), подавление иммунной системы;
Хронические включают: канцерогенез и фотостарение.

Один из очевидных острых эффектов УФ-излучения на кожу — солнечный ожог, связанный с возбуждением UVB-лучами цитокинов, вазоактивных и нейроактивных медиаторов в коже. Если доза УФ превышает порог поражения, кератиноциты активируют апоптотические механизмы и погибают — эпидермис отслаивается.

УФ-лучи также способствуют утолщению эпидермиса, гиперкератозу. Когда клетки повреждены, УФ-лучи запускают механизмы в кератиноцитах, реагирующих на повреждение. Сигналы (например, активация p53) значительно изменяет физиологию кератиноцитов, что приводит к остановке клеточного цикла, активации репарации ДНК и, в конечном итоге, к апоптозу (гибели клеток).

Через несколько часов после воздействия УФ-излучения кератиноциты эпидермиса активно размножаются с помощью различных факторов роста и накапливаются, вызывая утолщение эпидермиса. При гиперплазии эпидермиса кожа лучше защищена от проникновения УФ-лучей в ее более глубокие слои.

Наряду с гиперкератозом эпидермиса активируется адаптивная меланизация кожи (дубление). УФ-лучи способствуют увеличению производства и накопления меланина в эпидермисе. Это важный физиологический ответ, так как меланин защищает кожу от дальнейшего повреждения УФ-лучами, а нарушения этого механизма связаны с развитием рака кожи.

Загар представляет собой двухэтапный процесс. Первоначальное потемнение кожи происходит из-за перераспределения пигментов меланина и молекулярных изменений в эпидермисе. Через несколько часов или несколько дней после воздействия ультрафиолетового света кожа темнеет еще больше из-за увеличения синтеза меланина и передачи меланина кератиноцитам.

УФ-лучи также оказывают на кожу множество других эффектов, включая индукцию иммуносупрессии и выработку витамина D путем прямого превращения 7-дегидрохолестерина в витамин D3 (холекальциферол). Витамин D необходим для иммунитета организма и предотвращения депрессии. Этот элемент важен для поддержания функций многих систем организма – опорно-двигательного аппарата, нервной системы, регулировки уровня инсулина, улучшения работы сердечно-сосудистой системы и легких. Витамин D снижает риск развития диабета, артериальной гипертонии, выпадения волос, и подавляет раковые процессы в организме.

Помимо синтеза витамина D, УФ-излучение положительно влияет на организм человека, снимая стресс и напряжение, стимулируя умственную деятельность и улучшая состояние при кожных заболеваниях: псориазе, атопическом дерматите.

Взрослому человеку достаточно по 10-20 минут солнечного воздействия 2-3 раза в неделю, чтобы получить необходимую дозу витамина D. При его недостатке, можно принимать витамины.

Как связаны рак кожи и окислительное повреждение клеток

Рак кожи – одна из самых распространенных форм рака в мире, с четкой тенденцией к увеличению заболеваемости. Большую роль в этом играют факторы окружающей среды. Рак кожи в два раза чаще встречается у женщин, чем у мужчин.

Дерматологи выделяют 2 основные группы рака кожи, имеющие разные клетки развития и разное клиническое поведение:

меланома;
немеланомный рак кожи — базальноклеточная, плоскоклеточная карцинома, карцинома из клеток Меркеля и т. д.

Злокачественная меланома кожи – одна из самых агрессивных форм рака, возникающая при изменении и бесконтрольном делении меланоцитов. Эта форма рака кожи характеризуется метастазированием в другие органы. Наибольшему риску развития опухоли подвержены светлокожие люди, живущие в теплом и солнечном климате.

Обнаружение меланомы на ранней стадии до появления метастазов относительно легко вылечить, но без лечения это заболевание смертельно. Меланома убивает трех из четырех больных, умирающих от рака кожи, хотя на этот вид рака приходится менее 10% всех случаев рака кожи.

Немеланомный рак кожи встречается чаще, чем меланома, но он медленнее прогрессирует, с меньшей вероятностью метастазирует, ограничиваясь первичной очаговой областью, и легче лечится. Две основные формы этой группы рака кожи:

базальноклеточная карцинома;
плоскоклеточная карцинома.

Оба вида происходят из эпидермальных кератиноцитов. Немеланомный рак кожи развивается на участках кожи, больше всего подверженных воздействию УФ-лучей (лицо, плечи, зона декольте, руки). УФ-лучи способствуют образованию активных форм кислорода, приводя к развитию различных мутаций в клетках кожи. Свободные радикалы повреждают клеточную ДНК. Окисление нуклеотидных оснований приводит к деградации и мутагенезу нуклеотидных пар. Клетки обладают антиоксидантными системами для инактивации активных форм кислорода и системами для восстановления повреждений ДНК, но не всегда справляются.

Существуют данные, связывающие все формы рака кожи с воздействием УФ-излучения. По подсчетам ученых, УФ-излучение вызывает 65% меланом и 90% немеланомного рака кожи.

Исследования показали, что плоскоклеточный рак характеризуется мутациями в ключевых генах, связанных с раком. Анализ меланомы предоставил подтвержденные генетические доказательства, что УФ-излучение оказывает прямое мутагенное действие и на патогенез меланомы. УФ-индуцированные мутации ДНК — основной фактор риска развития рака кожи, а устойчивость к УФ-индуцированному мутагенезу — ключевой фактор защиты.

Как лечить солнечные ожоги?

Большинство солнечных ожогов болезненны, не опасны для жизни, и их лечение в основном симптоматическое. Но рецидивирующие и тяжелые ожоги кожи, особенно в детском и подростковом возрасте, повышают риск развития меланомы кожи до 80%.

При получении солнечного ожога, нужно прикрыть обожженные участки. Для уменьшения боли и воспаления кожи назначаются нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), подавляющие выработку простагландинов и снимающие боль. НПВП не сокращают период заживления солнечных ожогов, а лишь облегчают симптомы. Временное облегчение также даст прохладный борно-водный компресс.

При перегреве на солнце нужно пить много жидкости для поддержания водно-электролитного баланса. Вторая задача — увлажнять кожу мягкими кремами или лосьонами с алоэ вера или декспантенолом. Эти ингредиенты снимают симптомы солнечного ожога, успокаивают кожу и хорошо переносятся.

Использование антисептических спреев или кремов для лечения солнечных ожогов не рекомендуется, поскольку они содержат агрессивные по отношению к коже вещества, и могут вызвать дополнительное раздражение кожи.

Сильный солнечный ожог, вторичная инфекция или сильная боль требуют медицинской помощи и даже госпитализации. В тяжелых случаях назначаются высокие дозы системных стероидов (эквивалент 40-60 мг / день преднизолона).

При ожогах второй степени следует избегать системной терапии стероидами, поскольку они повышают риск инфицирования. Применение местных глюкокортикостероидов после УФ-ожогов не продемонстрировало клинической пользы.

Как защитить кожу от солнца и рака — советы дерматологов

Дерматологи предлагают следовать ряду советов:

Избегайте пребывания на открытом воздухе с 10:00 до 16:00, особенно летом. Старайтесь проводить время в тени, не под прямыми солнечными лучами. Солнечный свет отражается от различных поверхностей и может достигать кожи даже под укрытием, поэтому даже в тени нужна одежда или солнцезащитный крем. Будьте особенно осторожны на воде. УФ-лучи сильнее на больших высотах и при меньшем количестве облаков.
Избегайте солнечных ожогов. Более 5 солнечных ожогов вдвое увеличивают риск рака кожи.
Перед выходом на улицу (за 15-20 минут) наносите на тело крем с фактором защиты от солнца (SPF)> 30 и крем для лица с SPF 50. Крем наносится и на губы, уши, области вокруг глаз, шею, кожу головы, руки и ноги. Достаточное количество крема — 2 мг / см2, т.е. около 30 мл для всего тела. Повторно наносите солнцезащитный крем каждые 2 часа и после купания. Для защиты от лучей UVA и UVB следует выбирать солнцезащитные средства с широким спектром.
Если нужно находиться на солнце долго, надевайте одежду из натуральной легкой, но плотной ткани, с длинными рукавами, и шляпу с широкими полями. Лучше выбирать одежду с более высоким коэффициентом защиты от ультрафиолета (UPF). UPF показывает, сколько лучей блокируется тканью одежды и сколько из них попадает на кожу.
Носите солнцезащитные очки со 100%-й защитой от ультрафиолета. Солнечный свет вызывает различные заболевания глаз, например, катаракту и рак. Контактные линзы также могут быть с защитой, но они не закрывают область вокруг глаз.
Исключите посещение соляриев. Регулярное посещение солярия на 75% повышает риск развития меланомы кожи и глаз. Если хочется затонировать кожу, можно использовать средства для автозагара, содержащие безвредный краситель.
Детям младше 3 лет вообще нельзя позволять находиться на солнце без защиты и тем более загорать. Детские солнечные ожоги — один из самых больших факторов риска развития рака кожи и меланомы в позднем возрасте.

Чтобы избежать рака кожи, важно правильно вести себя на солнце и осматривать кожу не реже одного раза в месяц. Раз в год нужно показываться дерматовенерологу.

Следует проконсультироваться с дерматологом срочно, если на теле есть незаживающие раны, быстрорастущие, кровоточащие, зудящие, ассиметричные родинки. Рак кожи, диагностированный на ранних стадиях можно вылечить, поздние стадии опухолей этого типа часто приводят к гибели больного.

Источники

Солано Ф. и др. Меланины: пигменты кожи и многое другое – типы, структурные модели, биологические функции и пути образования, 2014.
Ж. Дж. Болонья, С. Дж. Орлоу. Биология меланоцитов, 2003.
М. Х. Равнбак. Объективное определение типа кожи по Фитцпатрику, 2010.
Я. Мацумура, Х. Н Анантасвами. Токсическое действие ультрафиолета на кожу, 2004.
Pleasance ED, et. al. Полный каталог соматических мутаций генома рака человека, 2010.
Хан А., Майбах Х.И. Лечение острых солнечных ожогов, 2004.
Rastrelli M, et al. Меланома: эпидемиология, факторы риска, патогенез, диагностика и классификация, 2014.
Carbone LD, et al. 25-гидроксивитамин D, холестерин и ультрафиолетовое облучение, 2008.
Clydesdale GJ, et al. Повреждение, вызванное ультрафиолетовым светом: иммунологические и воспалительные эффекты, 2001.
Э. Р. Янг, Д. Клаво, А. Б. Росси. Ультрафиолетовое излучение и кожа: фотобиология и фотозащита солнцезащитных средств, 2017.

Воздействие солнца и ультрафиолетовых лучей на кожу — риски развития рака