СВЕТ, биологическое действие

СВЕТ — электромагнитное излучение, обладающее волновыми и корпускулярными (квантовыми) свойствами, распространяющееся в пространстве с предельной скоростью до 300 000 км/сек. На практике под С. понимают электромагнитное излучение ограниченного диапазона длин волн или спектра, вызывающее при действии на биол. объекты ответную специфическую реакцию.

Принято выделять следующие спектральные области С.: дальнюю ультрафиолетовую (длина волн 10—200 нм), ближнюю ультрафиолетовую (200—400 нм), видимую (400—760 нм), ближнюю инфракрасную (760—2500 нм), среднюю (2500—50 000 нм) и дальнюю (св. 50 000 нм) инфракрасную области. С. узкого, строго ограниченного спектрального состава или длин волн называется монохроматическим.

Наука, изучающая свойства С. и его взаимодействие с веществом, называется оптикой (см.). Исследованием общих закономерностей и механизмов действия С. на биол. объекты занимается фотобиология (см.). Основной закон фотобиологии заключается в том, что биол. эффект вызывает С. только такой длины волны, при к-рой он поглощается молекулами клеток, а наличие фото-биологического эффекта однозначно указывает на присутствие в клетках молекул, поглощающих кванты света данной области спектра.

После поглощения кванта С. молекулы переходят в возбужденное состояние с повышенной реакционной способностью и вступают в хим. взаимодействие с соседними молекулами (см. Люминесценция, Молекула). Всю совокупность фотобиологических реакций принято делить на три группы: биоэнергетические, регуляторные и деструктивные. В ходе биоэнергетических реакций происходит преобразование электромагнитной энергии С. в энергию хим. связей органических соединений. Наиболее изученные реакции этого типа происходят в процессе фотосинтеза (см.). В ходе фоторегуляторных реакций организм получает необходимую информацию о состоянии окружающей среды. При этом не происходит накопления энергии в количествах, существенных для энергетики организма, и С. используется в качестве триггера — механизма, запускающего внутриклеточные реакции, приводящие к биол. эффекту на организменном уровне (см. Триггерные механизмы). Примером реакции этого типа являются реакции, лежащие в основе зрения (см.). У растений и микроорганизмов обнаружен и достаточно подробно исследован широкий круг различных фоторегуляторных реакций. Известно, что развитие растений контролируется наряду с другими механизмами и фитохромной системой, ответственной за прорастание семян, переход растений к цветению, плодоношению, их реакцию на продолжительность освещения в течение суток и др. У микроорганизмов обнаружены реакции индуцированного синтеза пигментов, выполняющих защитную функцию. Многие подвижные формы микроорганизмов обладают способностью изменять направление движения по отношению к источнику С. (реакция фототаксиса). В основе многих фоторегуляторных реакций лежит способность ферментов менять свою активность под действием С. определенной длины волны.

Деструктивное действие С. заключается в повреждении биоорганических молекул с последующим изменением функции клеток (см. Фотохимические реакции). К числу таких реакций относятся так наз. летальные, приводящие к гибели микроорганизмов при действии УФ-излучения. В основе механизма летального действия УФ-излучения лежит фотохимическое повреждение нуклеиновых к-т, белков и липидов клеточных мембран. Многие организмы обладают фотобиологическими системами фотореактивации и фотозащиты, снижающими эффективность летального действия УФ-излучения. Особой разновидностью летальных реакций является фотодинамический эффект, заключающийся в разрушении клеток видимым С. или ближним УФ-излучением при введении в клетку красителя, напр, метиленового синего, гематопорфирина и др. (см. Фотосенсибилизация), процесс протекает только в присутствии молекулярного кислорода. Следует учитывать, что молекулы многих веществ, в т. ч. входящих в состав продуктов питания и фармацевтических средств, обладают фотосенсибилизирующим действием (см. Фотосенсибилизирующие средства). К числу таких веществ (хим. соединений) относятся гемато-порфирины крови, стрептоцид, сульфидин, витамины группы В, хинин, акрихин, многие антибиотики. Поэтому следует контролировать, а при необходимости и ограничивать длительность пребывания больного на солнце после употребления этих соединений.

Известно, что длительное пребывание без С. приводит к комплексу болезненных явлений, сопровождающихся нарушением жизнедеятельности организма человека, — так наз. световому голоданию (см.). При этом могут развиться рахит (см.), гиповитаминоз (см. Витаминная недостаточность), кариес (см. Кариес зуба), заболевания нервной системы и др. На фоне общей ослабленности организма облегчается развитие туберкулеза (см.), замедляются восстановительные процессы, снижается общая сопротивляемость организма.

Наряду с выраженными отрицательными последствиями действия С. на организм накоплено большое количество фактов, говорящих о его благотворном воздействии на общее состояние организма. Так, при действии солнечного С. изменяется количество форменных элементов крови и повышается ее свертываемость, нормализуется содержание углеводов и жиров; С. вызывает также расширение капилляров в коже, уре-жение пульса, снижение уровня кровяного давления. Действие С. благотворно сказывается на деятельности гормональной системы животных и человека; реакцией на изменение длительности и интенсивности освещенности объясняется сезонность в половой активности у многих животных, поскольку С. стимулирует выработку гонадотропных гормонов.

Использование С. в медицине основано прежде всего на его общеукрепляющем действии (см. Светолечение). Наряду с общим освещением тела человека применяют также и локальное воздействие на отдельные участки. При этом необходимо строго контролировать длину волны С., дозу облучения и биол. эффект, учитывать наличие таких противопоказаний к светолечению, как злокачественные образования, нефрит, активные формы туберкулеза легких, атеросклероз, экзема, тиреотоксикоз, кровотечения, воспалительные процессы и т. д. Кожа человека обладает защитной реакцией к действию УФ-излучения за счет образования специального пигмента меланина (см. Меланины).

Наряду с терапевтическим применением С. нашел и другое применение в мед. практике. Ультрафиолетовое излучение (см.) используют для стерилизации воздуха в операционных и перевязочных помещениях. Лазерное излучение применяют в офтальмологии и хирургии (см. Лазеры, в медицине). Разрабатываются оптические методы диагностики различных заболеваний и лаб. анализов (см. Поляриметрия, Рефрактометрия, Рефрактометрия глаза, Спектральный анализ и др.).



Библиогр.: Конев С. В. и Болотовский И. Д. Фотобиология, Минск, 1979; Рубин JI. Б. Лазерная техника в современной биологии, М., 1978.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: