Какой свет является отражающим кожный покров
Обновлено: 28.04.2024
Кожа является оптически неоднородной рассеивающей средой с поглощением. В рассеивающих биологических средах процессы взаимодействия с лазерным излучением имеют некоторые особенности (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 – Схема взаимодействия оптического излучения
с кожным покровом
Средний показатель преломления кожи больше, чем у воздуха. На границе раздела кожа – воздух часть потока оптического излучения отражается (френелевское отражение), а остальная часть проникает в биоткань. За счёт многократного рассеяния и поглощения лазерный пучок уширяется и затухает при распространении в ткани. Объёмное рассеяние является причиной распространения значительной доли излучения в обратном направлении (обратное рассеяние). Поглощенный свет преобразуется в тепло, переизлучается в виде флуоресценции или фосфоресценции, а также тратится на фотобиохимические реакции.
Оптические свойства биологической ткани определяются структурой ткани и её состоянием: физиологическим состоянием, уровнем гидратации, гомогенностью, видовой вариантностью и др. [8].
Оптические характеристики каждого из слоев кожи определяют те или иные хромофоры (рисунок 3.5), например, оптические характеристики эпидермиса считаются равными свойствам меланина.
Рисунок 3.5 – Хромофоры, определяющие оптические свойства
различных слоев кожи
Прошедшая часть потока оптического излучения попадает в дерму, где поглощается преимущественно гемоглобином разных форм, присутствующим в поверхностном слое дермы. Оставшееся излучение диффузно отражается от коллагена, присутствующего в остальной части дермы. В обратном направлении отражённый поток оптического излучения проходит через слои гемоглобина и меланина, частично поглощаясь. Коэффициенты рассеяния эпидермиса и дермы различаются между собой, но эти различия незначительны. Оптические свойства гиподермы определяет меланин.
Спектры поглощения световой энергии основными хромофорами кожи приведены на рисунке 3.6.
Отражающие свойства эпидермиса имеют сильную зависимость от типа кожи человека. На рисунке 3.7 приведен пример влияния содержания меланина на значение относительного коэффициента отражения от кожи человека европейского типа и афроамериканца. Данные различия необходимо учитывать при исследованиях для снижения методической погрешности измерения.
Рисунок 3.6 – Спектры поглощения световой энергии
основными хромофорами кожи
Рисунок 3.7 – Относительные коэффициенты отражения кожи
европейца и афроамериканца
При описании эффектов, происходящих в тканях под воздействием потока оптического излучения, поглощение воды играет важную роль, поскольку она является главной составляющей большинства тканей. В УФ, видимом и БИК – диапазонах длин волн коэффициент поглощения воды очень мал. В этих областях поглощение ткани определяется спектрами поглощения пигментов, в частности для кожи – спектрами поглощения меланина и крови (гемоглобина и оксигемоглобина).
Поглощение потока оптического излучения кровью определяется, в основном, его поглощением водой, гемоглобином и оксигемоглобином [9]. Оксигемоглобин, гемоглобин и некоторые другие соединения и производные гемоглобина дают характерные полосы поглощения лучей спектра. Так, пропуская луч света через раствор оксигемоглобина, можно обнаружить две характерные полосы поглощения в желто-зеленой части спектра. Для восстановленного гемоглобина характерна одна широкая полоса поглощения в желто-зеленой части спектра.
Оксигемоглобин несколько отличается по цвету от гемоглобина, поэтому артериальная кровь, содержащая оксигемоглобин, имеет ярко алый цвет, притом тем более яркий, чем полнее произошло её насыщение кислородом. Венозная кровь, содержащая большое количество восстановленного гемоглобина, имеет темно-вишневый цвет. На длинах волн 548, 568, 587 и 805 нм значения поглощения потока оптического излучения гемоглобином и оксигемоглобином равны между собой. Эти значения длин волн называются изобестическими точками.
Цельная кровь поглощает оптическое излучение больше, чем гемолизированная, поскольку в ней гемоглобин находится в эритроцитах. Возрастание поглощения оптического излучения на малых длинах волн оптического излучения связано с эффектом рассеяния на эритроцитах.
Как было сказано выше, при взаимодействии лазерного излучения с биотканью поглощенный свет переизлучается в виде флуоресценции. Биоткань содержит большое число различных природных флуорофоров, которые имеют различные спектральные области поглощения и флуоресценции, различные квантовые выходы флуоресценции, различные времена затухания флуоресценции (рисунок 3.8).
Некоторые флуорофоры имеют близкие и перекрывающиеся области поглощения и флуоресценции, в результате чего выходящее из ткани излучение флуоресценции имеет сложный спектральный состав.
Количественная оценка оптических параметров кожи даёт возможность получать объективную информацию о содержании и пространственном распределении в ней различных биологических компонентов и успешно использовать её для диагностики различных кожных заболеваний, изучения последствий воздействия факторов (химических, УФ-излучения, температуры и др.) окружающей среды, оценки эффективности лечения и других целей.
 |  |
| а) | б) |
Рисунок 3.8 – Спектры поглощения (а) и флуоресценции (б)
основных флуорофоров биоткани
Оптическая неинвазивная диагностика предполагает использование оптического (в том числе лазерного) излучения для прижизненного зондирования тканей и органов пациента с целью получения по отражённому (рассеянному, прошедшему ткань насквозь, переизлученному в форме флуоресценции и т.п.) свету информации об оптических параметрах биотканей и на позволяет на её основании проводить диагностику биохимического состава и анатомического (морфологического) строения обследуемого участка мягких тканей тела пациента.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.008)
Использование разных видов света в уходе за кожей — главный бьюти-тренд этого года. Светящиеся красным, синим и зеленым маски, будто из научно-фантастического фильма, мелькают на селфи знаменитостей и блогеров. Pink разобрался, как устроена LED-терапия.
История и место в современной культуре
Использование света для ухода за кожей — технология, разработанная еще в 90-е годы сотрудниками NASA. В США косметологи уже несколько лет активно применяют красный, синий и зеленый свет (есть еще несколько видов, но эти самые популярные) в многоступенчатых процедурах для здоровья кожи.
Хотя эта технология не новая, в конце 2018 года из-за нее случился настоящий бум по нескольким причинам. В первую очередь благодаря появлению на рынке гаджетов для домашнего использования — ранее аппараты не были в массовой доступности и использовались только косметологами в клиниках. Не менее важную роль сыграли социальные сети и глобальный тренд на странную и футуристическую «красоту». LED-маски для домашнего использования выглядят очень эффектно и необычно, поэтому многие знаменитости и инфлюэнсеры начали выкладывать фотографии в них, привлекая к этому бьюти-тренду больше внимания.
Одними из первых начали делать селфи в светящихся красным, синим или зеленым светом масках Джессика Альба, Кортни Кардашьян и Крисси Тайген. А несколько недель назад популярная певица Джорджа Смит выпустила клип на песню Be Honest, который посмотрели уже более 8 млн человек. По сюжету в нем одна из героинь использует LED-маску с красным светом.
Как устроена светотерапия
Эта технология работает благодаря способности кожи поглощать энергию. Каждый из видов света влияет на клетки кожи по-своему, вызывая в ней различные реакции. LED-свет ускоряет восстановительные процессы и выработку коллагена, а еще выравнивает тон и борется с бактериями. При этом кожа не испытывает стрессового воздействия — лучи света не нагревают кожу и не вызывают фотостарения, как это делает ультрафиолет. В Сети можно найти множество научных исследований о высокой эффективности светотерапии и ее неагрессивном влиянии. Например, подробное исследование доктора Глинис Эблон с фотографиями до и после.
Благодаря всем достоинствам LED-света в США уже образовалась отдельная ниша на бьюти-рынке. Методы светотерапии используют не только в косметологических кабинетах и дома с помощью специальных масок, но и даже в специальных инфракрасных саунах. В них организм не подвергается агрессивному температурному воздействию извне. Тело прогревается мягко и изнутри благодаря специальным нагревательным технологиям и красному свету. При этом происходит воздействие света на кожу не только лица, но и всего тела.
О каждом виде света
В LED-терапии у каждого из видов света есть свое назначение, поэтому, прежде чем решиться на посещение косметолога или покупку гаджета, необходимо разобраться в отличиях и особенностях. Каждый из видов света отличается не только цветом, но и длиной волны. То есть каждый из видов способен достигать определенной глубины кожи, провоцируя в ней особые реакции.
Красный свет — самый мощный из всех. Обычно назначается для зрелой кожи и улучшения метаболизма и кровообращения. Он значительно повышает способность кожи удерживать влагу и оказывает успокаивающее действие. Он также уменьшает покраснения и воспаления. Красный свет прошел медицинскую аттестацию для лечения розацеа.
Синий свет — самый эффективный для борьбы с бактериями. Он эффективно устраняет воспаления, поэтому его часто используют при лечении кожи, склонной к акне и высыпаниям. Синий свет борется с пропионовой бактерией акне и является эффективным методом для лечения высыпаний, которые не реагируют на антибиотики. Лечение акне синим светом также помогает предотвратить вспышки высыпаний и бактериальной инфекции кожи в будущем.
Зеленый свет снижает чувствительность и восстанавливает кожу. Идеально подходит для раздраженной кожи, которой необходимо помочь в регенерации. Также зеленый свет повышает иммунитет кожи и ускоряет метаболизм. Эксперты часто используют его для лечения кожи с сосудистыми изменениями — куперозом.
Продолжаю знакомить вас с публикацией, вышедшей в журнале «International Journal of Molecular Science» в марте 2021 года.
В прошлой статье мы кратко обсудили возможности применения лазеров и то, как они взаимодействуют с кожей.
Пришло время ознакомиться подробнее с основными видами излучения и тем, какое именно влияние они оказывают на клетки кожи.
Особенности воздействия лазеров разных длин волн
Давайте подробно рассмотрим особенности воздействия УФ-света (10–400 нм), синего (450–495 нм), зеленого (495–570 нм), красного (620–740 нм) и инфракрасного (780 нм – 1 мм) спектров на клетки кожи.
УФ-свет 10–400 нм
Ультрафиолетовое излучение - универсальный источник неионизирующего излучения, испускаемого солнцем, необходимо для возникновения жизни и ее развития на Земле.
УФ-излучение делится на три диапазона с различными биологическими свойствами: UVC (200–280 нм), UVB (280–320 нм) и UVA (320–400 нм).
Озоновый слой блокирует большую часть UVC, но только 5% UVB. Часть UVB, не блокируемая озоновым слоем, проникает через поверхностные слои эпидермиса и может достигать верхних слоев дермы. UVA поглощается более глубокими слоями дермы.
Есть три основных типа УФ-лазеров. Во-первых, измененный неодимовый лазер, в котором длина волны 1064 нм понижается до 353 нм с помощью специального кристалла.
Второй тип - это газовый (эксимерный) лазер, обычно применяемый при лечении псориаза. Третий тип - лазер на парах металлов.
Доказано, что УФ-излучение оказывает неблагоприятное воздействие на кожу, в том числе повреждение клеток, фотостарение и канцерогенез.
Кроме того, поглощение излучения хромофорами кожи или образование реактивных свободных радикалов (активных форм кислорода - АФК) из воды, присутствующей в коже, вызывает её преждевременное старение, изменение пигментации и потерю коллагена.
УФ-излучение влияет в основном на кератиноциты, которые, в свою очередь, начинают выделять противовоспалительные цитокины: IL-1α, IL-1β и IL-6.
UVB облучение вызывает в фибробластах значительно более высокую продукцию АФК, повреждение ДНК и нарушение митохондрий, что приводит к апоптозу, снижению пролиферации клеток и фиброзу кожи.
Однако фототерапия УФ-светодиодами 310 и 340 нм ослабляет секрецию белков, ответственных за атопический дерматит, что снижает инфильтрацию тучных клеток и воспалительные процессы, зуд, сухость, эритему и отек.
Синий свет 450–495 нм
Ученые предполагают, что прямое и продолжительное воздействие синего света, как и УФ-излучения, способствует старению кожи и канцерогенезу.
Однако некоторые данные говорят о том, что синий свет может использоваться в терапии келоидов и фиброза. В основном же лазеры синего света используются для лечения акне.
В Японии были проведены исследования о влиянии лазера (450 нм, 84 Дж/см2) на устойчивый к метициллину грибок Staphylococcus aureus. Оказалось, что синий свет может уничтожить 70% бактерий, не затрагивая кератиноциты человека.
Несмотря на эти многообещающие результаты, предполагающие противогрибковые свойства голубого лазера, синие светодиоды увеличивают производство активных форм кислорода, ингибируют пролиферацию и снижают скорость миграции человеческих фибробластов.
Совместная работа голландских и британских учёных показала способность синего света активировать опсины для заживления кожных ран и восстановления функции эпидермального барьера человека.
В последние годы использование лазеров находит применение в различных дерматологических методах лечения, включая фотодинамическую терапию при дневном свете (d-PDT).
Этот метод широко используется при лечении актинического кератоза (АК), поскольку он значительно снижает боль. Кроме того, d-PDT-терапия позволяет обрабатывать большой участок кожи, лечить несколько поражений у одного и того же пациента или нескольких пациентов одновременно.
D-PDT также была одобрена в США и европейских странах в качестве терапии болезни Боуэна, поверхностной базально-клеточной и в некоторых случаях тонкой узловой карциномы.
Фотодинамическая терапия также возможна для лечения вульгарных угрей. В последнее время исследователи пытаются улучшить эту технику и заменить дневной свет искусственными источниками.
Зеленый свет 495–570 нм
Зеленые лазеры обычно используются для лечения кожи в сочетании с красным и желтым светом, особенно у пациентов с акне.
Зеленый свет также оказывает лечебный эффект на хронический склеротический лишай, базально-клеточную карциному и винные пятна (PWS).
Другие исследования, проведенные с участием 20 пациентов с актиническим кератозом головы, показали, что всего 3 сеанса фотодинамической терапии с красным или зеленым светом вызвали ремиссию заболевания.
Однако пациенты, которые лечились красным светом, испытывали большую боль, чем пациенты, лечившиеся зеленым светом. Вероятно, это вызвано тем, зеленый свет не проникает в кожу так глубоко, как красный, и не раздражает нервные волокна.
Исследования показывают, что облучение зеленым светом достаточно безопасно и дает более многообещающие результаты, чем облучение красным или инфракрасным светом.
Красный лазер (620–740 нм)
Теодор Майман сконструировал первый лазер красного света (рубиновый лазер) ещё в 1960 году, однако он до сих пор используется для удаления татуировок, родинок и эпиляции волос.
Облучение красным лазером усиливает синтез проколлагена, экспрессию коллагена и высвобождение основного фактора роста фибробластов.
Довольно необычное исследование эффектов красного и синего лазеров было проведено в Китае. В нём эффекты облучения лазером 405 нм и 630 нм были протестированы на кератиноцитах, обработанных куркумином. Авторы заявляют, что эта необычная комбинация может быть эффективной в регулировании скорости пролиферации и апоптоза обработанных клеток.
В Корее было проведено исследование о защитном воздействии на кожу красного света от UVB-излучения. Было показано, что красный свет модулирует нормальные фибробласты, увеличивая экспрессию генов, ответственных за усиление адаптивного ответа на окислительно-восстановительный баланс, и тех генов, которые играют важную роль в процессах восстановления ДНК.
Ученые из Гонконга показали, что эффекты облучения красным светом на клетки фибробластов человека зависят от многих факторов, таких как доза энергии, длина волны лазера и условия культивирования клеток.
ИК-лазер (780 нм – 1 мм)
Самые популярные лазеры, используемые при лечении кожи, - это лазеры, излучающие инфракрасный (ИК) свет.
Спектр применения ИК-лазеров весьма широк, особенно в медицине. Обычно используемые устройства - это лазеры Er: Yag и Nd: Yag.
Как и во всех лазерах, биологические эффекты светового излучения зависят от молекулы фотоакцептора. Двумя основными типами хромофоров для ИК-света являются внутриклеточная вода и цитохромоксидаза.
Поскольку спектр электромагнитного поглощения воды в основном находится в ИК-области, поглощение фотонов в этих спектрах приводит к увеличению внутриклеточной температуры. Следовательно, биологический ответ клетки или ткани на ИК-излучение частично вызван генерируемым тепловым эффектом.
Лазеры ближнего инфракрасного диапазона предлагаются в качестве вероятного инструмента для будущей синергетической фототерапии рака.
Также исследователи считают, что модулированный Nd: YAG-лазер можно использовать для борьбы с фотостарением.
Оценивалось также влияние фотобиомодуляции (PBM) на заживление ран и микробную флору. PBM (890 нм) значительно снижет колониеобразующие единицы (КОЕ), улучшает скорость заживления ран и подвижность суставов в пораженной конечности.
Ученые полагают, что PBM поддерживает заживление ран за счет того, что иммунные клетки, в основном нейтрофилы и макрофаги, снижают локальное потребление кислорода, стимулируя лейкоциты для повышения их фагоцитарной активности и кератиноциты для их дифференцировки.
Заключение
Патрик Биттер, доктор медицины из Калифорнии, в 2016 году представил безопасный протокол лечения акне с помощью лазера, который включал 6-8 сеансов, каждый из которых состоит из трех этапов с использованием только одного устройства, но с разными длинами волн на каждом этапе.
На первом этапе использовался мощный синий свет с широкой зоной действия для уничтожения бактерий, вызывающих прыщи.
Во втором случае одновременно желтый и красный свет с меньшей площадью действия применялись для стимуляции неоколлагенеза и оказания противовоспалительного действия.
На последнем этапе использовался ИК-свет для поддержания эффекта лечения и предотвращения рецидивов.
Этот протокол привел к тому, что 80% пациентов полностью избавились от акне или достигли, по крайней мере, 75% улучшения их состояния.
Первые видимые улучшения появились уже через 2–3 дня, а через 1–3 недели после лечения исчезли 1-2-летние рубцы.
Итак, как мы увидели, лазеры имеют широкий спектр применения в медицине, особенно в дерматологии, где требуется стимуляция заживления, сокращение апоптоза и некроза, а также омоложение кожи.
Однако до сих пор ведутся споры о том, какие длины волн лазерного излучения и/или их комбинация дают самые лучшие результаты, и как их применять с наибольшей эффективностью при наименьших рисках.
Статья подготовлена: Aleksandra Cios et al.
Адаптированный перевод: Олеся Смагина, помощник директора центров эпиляции «Вселенная красоты»
Cios, A., Cieplak, M., Szymański, Ł., Lewicka, A., Cierniak, S., Stankiewicz, W., Mendrycka, M., & Lewicki, S. (2021). Effect of Different Wavelengths of Laser Irradiation on the Skin Cells. International journal of molecular sciences, 22(5), 2437.
Исследования последних лет показали, что негативное влияние на кожу оказывает не только ультрафиолет, но и видимый свет, провоцируя, в частности, появление пигментных дефектов. Однако лежащие в основе этого явления механизмы до сих пор не полностью изучены. Немецкие ученые выполнили систематический обзор исследований, изучавших влияние разных диапазонов видимого света на меланоциты.
Как известно, человеческий глаз способен воспринимать излучение в диапазоне от 400 до 700 нм, эта часть электромагнитного спектра называется видимым светом. На его долю приходится значительная доля солнечного излучения — даже на уровне моря это значение достигает в среднем 44%.
Меланоциты — основные клетки кожи, которые защищают организм от действия солнечного света. Именно они отвечают за пигментацию, т.е. образование пигмента меланина, который непосредственно поглощает различные виды излучения, падающие на кожу, таким образом препятствуя повреждению фотонами света ДНК, белков, липидов и других структурных компонентов кожи. И если про действие ультрафиолета на меланоциты известно многое (хотя до сих пор не все), влиянию видимого света ранее особо значения не предавали. Дело в том, что излучение видимого диапазона несет гораздо меньшую энергию и, следовательно, менее разрушительно для живых организмов. Однако, как показали недавние исследования, все же разрушительно. И особенно в прилежащем к ультрафиолету диапазоне. Но только ли там? Ведь меланин хорошо поглощает во всем видимом диапазоне.
Немецкие ученые провели систематический обзор исследований, касающихся влияния видимого света на меланоциты. Соответствующий поиск литературы был выполнен с использованием следующих баз данных: PubMed, Cochrane Library, Web of Science, CINAHL, ClinicalTrial.gov (регистр исследований), ICTRP ВОЗ (регистр исследований) и Deutsches Register Klinischer Studien (DRKS). Были включены исследования всех дизайнов, включающие in vitro, in vivo, ex vivo и клинические работы. Всего с помощью электронного поиска было найдено 695 исследований, в итоговый обзор включены 23 статьи, в которых было дополнительное подразделение на действие различных длин волн. Так что же основное нам известно на сегодняшний момент?
Синий свет
Синий свет соответствует длине волны 400–500 нм, самой короткой длине волны видимого спектра с самой высокой энергией. Его также называют высокоэнергетическим видимым светом (HEV). Проникающая способность синего света мала — менее 1 мм.
Исследования показываю, что влияние синего света на кожу может быть как положительным (улучшение заживления ран, акне и псориаза), так и отрицательным (повреждение клеток за счет образования активных форм кислорода (АФК), стимуляция фотостарения, нарушение циркадных ритмов). Фотоакцепторами (т.е. рецепторами) синего света кроме опсинов, о которых мы недавно писали, могут быть также флавины, порфирины и нитрозированные белки. Активация последних запускает дальнейшие процессы образования АФК и оксида азота (NO) со стимуляцией таких нижестоящих сигнальных путей, такие как NF-κB, TGF-β, Nrf2 и ERK. При этом NO снижает воспалительные сигналы, блокируя индуцированное толл-подобным рецептором фосфорилирование NF-κB и ингибитор деградации ядерного фактора каппа B (IκB). Что касается механизма пигментации, которую запускает действие синего света на опсин-3, мы подробно описывали его в своих недавних публикациях. Нужно отметить, что разные исследования подтверждают, что синий свет стимулирует меланогенез, но не оказывает существенного влияния на пролиферацию и жизнеспособность меланоцитов (только при использовании высоких доз энергии). Интересно, что в одном из исследований также было показано, что синий свет ингибирует образование меланина, вызванное УФ-В, но подробные механизмы неизвестны.
Зеленый свет
К зеленому свету относят волны с длиной 490–570 нм, их проникающая способность примерно 0,5 мм. Предполагаемые фотоакцепторы — S-нитрозоглутатион и родственные ему нитрозотиолы, фотолабильные источники NO.
К документально подтвержденным положительным эффектам относят улучшение внешнего вида целлюлита и ускорение заживления ран.
действие УФ-А и зеленого света (532 нм) на меланин приводило к генерации синглетного кислорода, который влияет на жизнеспособность клеток и вызывает фотоокисление ДНК.
воздействие на меланоциты светом с длиной волны 530 нм привело к деградации структурной целостности клетки и существенному нарушению регуляции белков внеклеточного матрикса, которые могут быть ответственными за фотостарение. Кроме того, авторы данной работы указывают на индукцию окислительного стресса, который может привести к воспалительной реакции и, следовательно, повлиять на матриксные белки в коже, способствуя фотостарению.
также было показано, что зеленый свет стимулирует образование АФК, активируя ERK-сигнальные пути (другие пути в настоящее время не изучены)
Желтый свет
Желтый свет (570–595 нм) во многих исследованиях объединен с зеленым спектром, в отдельном виде изучен хуже всего. Известно, что он проникает в кожу на глубину до 0,5–2 мм. Предлагаемый клеточный фотоакцептор представляет собой митохондриальный протопорфирин IX. Облучение желтым светом приводит к увеличению количества АТФ, который может опосредовать поглощение фотонов протопорфирином IX. Терапевтическое использование этой длины волны включает заживление ран, коррекцию фотостарения и лучевого дерматита. Показано, что зеленый свет является эффективным для терапии эпидермальных пигментных поражений и послеожоговой гиперпигментации. В одной из работ продемонстрировано, что длина волны 585 нм ингибирует синтез меланина и индуцирует аутофагию в меланоцитах человека. Авторы продемонстрировали ингибирование созревания меланосом и снижение экспрессии некоторых меланогенных ферментов, таких как тирозиназа, родственный трирозиназе протеин-1 (TRP-1) и MITF. При этом желтый свет не влиял на жизнеспособность клеток и апоптоз.
Красный свет
Красный свет (630–700 нм), как известно, имеет наибольшую глубину проникновения. Наиболее изученным и подтвержденным фотоакцептором красного света является цитохром с оксидаза. В многочисленных исследованиях было предложено влияние на активность митохондрий, приводящее к увеличению уровней АТФ и АФК и изменению потенциала митохондриальной мембраны после облучения красным светом. Образующиеся АФК в качестве сигнальных молекул «нацелены» на многие нижестоящие сигнальные пути, включая NF-κB, Nrf2, ERK и p38 MAPKs.
Что конкретно провоцирует красный свет?
усиление пролиферации меланоцитов и индукцию дифференцировки предшественников меланоцитов после лечения гелий-неоновым лазером (632,8 нм). Ученые предполагают, что за эти изменения ответственна ретроградная передача сигналов митохондрий, а красный свет может стимулировать репигментацию и таким образом быть полезным при лечении витилиго. Однако очень важна не только конкретная длина волны (например, при использовании 660 нм как в моделях in vitro, так и in vivo наблюдались ингибирующие пигментацию эффекты), но и доза облучения вплоть до снижения жизнеспособности клеток и увеличение апоптоза в зависимости от дозы после воздействия на меланоциты светодиода 630 нм.
Полный видимый спектр света (белый свет)
Эффекты полного спектра видимого света (400–700 нм) изучены в большом количестве исследований. К хромофорам, поглощающим видимый свет, относят цитохром С оксидазу, β-каротин, протопорфирин IX, меланин, воду, гемоглобин и билирубин.
Такой свет используется при лечении дерматозов, а также в косметических целях. Однако зафиксированы также его негативные эффекты, которые приводят к эритеме, пигментации, непрямому повреждению ДНК через образование АФК, фотодерматозам, например, солнечной крапивнице, хроническому актиническому дерматиту, фототоксическим и фотоаллергическим кожным реакциям и порфириям.
Сообщалось, что видимый свет ускоряет вызванные УФ-излучением изменения в структуре эумеланина и феомеланина в нормальных меланоцитах человека. Также есть данные о немедленном потемнении пигментации в нормальной коже после облучения видимым светом. Также показано, что как УФ-А1, так и видимый свет могут вызывать гиперпигментацию кожи IV – VI фототипов, хотя кто из них более темную и стойкую — еще не до конца понятно. Однако точно выявлено, что такие эффекты не реализуются у людей I-II фототипов.
В заключение авторы отмечают, что хотя исследований, касающихся влияния отдельных диапазонов видимого спектра на кожу на настоящий момент недостаточно (особенно промежуточных — желтых и зеленых), получается, что видимый свет потенциально способен провоцировать как пигментацию, так и ее снижение и, соответственно, потенциально применим для коррекции как гипопигментации, так гиперпигментации. Но для того, чтобы эффективно защищаться от видимого света или, наоборот, использовать его в терапевтических целях, необходимы дополнительные кропотливые исследования.
Источник:
Chauhan A., Gretz N. Role of Visible Light on Skin Melanocytes: A Systematic Review. Photochem Photobiol 2021 May 13.
Кожа - самый большой по площади орган человека. Кожа образует наружный покров, отделяющий внутренние органы и ткани от окружающей среды.
Состоит кожа из эпидермиса (от греч. epi – над и derma – кожа) - наружного слоя, и дермы (собственно кожи) - внутреннего соединительно-тканного слоя. Ниже кожи расположена гиподерма (греч. hypo — вниз), представленная жировой тканью.
Эпидермис
Эпидермис кожи представлен многослойным ороговевающим эпителием. В эпидермисе различают (снизу вверх) 5 слоев: базальный, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой. В базальном слое клетки интенсивно делятся митозом, по мере перемещения клеток к поверхности они отмирают и ороговевают. Ороговение связано с накоплением клетками особого вещества - кератина.
Роговой (самый верхний) слой эпидермиса полностью обновляется за 7-11 суток. Благодаря такому обновлению эпидермис весьма устойчив к действию механических и химических факторов, является барьером для микробов - бактерий, непроницаем для воды.
В базальном слое расположены меланоциты (от греч. melanos - чёрный) - клетки, которые накапливают пигмент черного цвета - меланин. Синтез этого пигмента усиливается при длительном нахождении на солнце, что и является причиной появления на коже "загара".
На самом деле загар представляет защитную реакцию организма на вредное воздействие ультрафиолетовых лучей, которая препятствует их прохождению через кожу во внутренние ткани и органы.
Дерма
Под эпидермисом расположена дерма (собственно кожа), в которой можно обнаружить потовые и сальные железы, а также волосяные фолликулы (лат. folliculus - мешочек). В дерме расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, мышечные волокна.
В дерме различают два слоя:
Образован рыхлой соединительной тканью в виде сосочков, вдающимися в нижние слои эпидермиса. Именно сосочковый слой определяет уникальный рисунок кожи человека. Здесь расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервные окончания.
Образован плотной волокнистой соединительной тканью. Структурные белки - коллаген и эластин (вместе с гиалуроновой кислотой) - придают этому слою (и коже в целом) прочность и эластичность. В сетчатом слое локализуются потовые и сальные железы, волосяные фолликулы.
Мы приступаем к изучению придатков кожи: сальных, потовых желез, волос и ногтей. Термин придатки ни в коем случае не преуменьшает значимость этих образований, он лишь подчеркивает, что все они - производное (образовались из) эпидермиса кожного покрова.
Потовые железы - трубчатые экзокринные железы, протоки которых открываются на поверхность кожи порами. Выделяют секрет - пот, в составе которого присутствует вода, мочевина, мочевая кислота, соли. Потовые железы находятся почти по всей поверхности кожи.
Функции потовых желез:
- Выделительная - удаляют из организма мочевину, мочевую кислоту
- Участие в водном и солевом обмене - с потом выделяются вода и соли для поддержания гомеостаза
- Терморегуляционная - при испарении пота кожа охлаждается, избавляясь от избытка тепла
Сальные железы расположены, в отличие от потовых, более поверхностно. Их выводные протоки могут открываться как в волосяную сумку, так и на поверхность кожи. Секрет сальных желез - кожное сало, которое предотвращает развитие на коже микробов, препятствует высыханию кожи, смягчает ее поверхность и является смазкой для придатков кожи - волос.
Волос - производное эпидермиса, состоящее из корня и стержня. Корень волоса заканчивается волосяной луковицей, в которую снизу входит волосяной сосочек с сосудами и нервами. Рост волос происходит за счет деления клеток волосяной луковицы. Снаружи корень волоса окружен волосяной сумкой, к которой крепится мышца, поднимающая волос.
Проток сальной железы открывается в волосяную воронку - место перехода корня волоса в стержень. Стержень состоит из мозгового и коркового вещества, представленного ороговевшими клетками. К старости количество пигмента в ороговевших клетках (чешуях) снижается, а количество пузырьков газа - увеличивается, что и является причиной поседения волос.
Волосы у человека по сравнению со многими другими животными - крошечные и не могут выполнять функцию термоизоляции. Ресницы, брови, волосы носа и уха выполняют защитную функцию. Брови служат для недопущения попадания пота, раздражителя, в глаза.
Ногти - производные эпидермиса, представляющие собой выпуклые роговые пластинки, расположенные в ногтевом ложе. Ногтевое ложе состоит из росткового эпителия и соединительной ткани, богато нервными окончаниями и кровеносными сосудами. Рост ногтя происходит за счет деления клеток росткового эпителия.
В нижней части ногтевое ложе окружено плотным кожистым валиком - кутикулой, которая предохраняет ростковую зону ногтя от попадания в нее бактерий, инородных частиц. Функция ногтя - защита чувствительной части пальца от механических повреждений и создание для нее опоры.
Кожа - орган терморегуляции
Вы уже знаете, что за счет испарения пота кожа может охлаждаться, тем самым выполняя терморегуляционную функцию. Однако, это не единственный механизм терморегуляции. В коже расположены сети кровеносных сосудов.
Во время жары сосуды расширяются, кровь заполняет их - теплоотдача увеличивается, таким образом, организм отдает лишнее тепло окружающей среде.
Во время холода сосуды сужаются, крови в них становится меньше (теплоотдача уменьшается), она устремляется во внутренние органы (печень), чтобы организм как можно дольше смог поддерживать оптимальную температуру.
Кожа - орган осязания
В коже находятся нервные окончания (рецепторы), воспринимающие различные раздражители: холод, тепло, давление, боль. Холодовые рецепторы находятся у поверхности кожи, тепловые - залегают в дерме (собственно коже). Боль воспринимается с помощью свободных нервных окончаний.
Кожа - место синтеза витамина D
Кожа активно участвует в синтезе витамина D. В ней содержится вещество предшественник витамина D - эргостерин, который под ультрафиолетовыми лучами (вот почему полезно бывать на солнце) преобразуется в витамин D.
У детей при недостатке солнечного облучения (инсоляции) может развиваться рахит - размягчение костной ткани, так как витамин D участвует в усвоении кальция.
Функции кожи
Защищает внутренние органы и ткани от механических повреждений, покрыта кожным салом, которое препятствует развитию болезнетворных микроорганизмов.
При попадании в кожу чужеродных веществ (антигенов) происходит их распознавание и уничтожение, удаление. Воспаление кожи называется дерматит (от др.-греч. δέρμα, δέρματος — кожа + лат. itis — воспаление).
Терморегуляция осуществляется за счет потовых желез, кровеносных сосудов и подкожно-жировой клетчатки, которая выполняет теплоизоляцию внутренних органов и тканей.
Благодаря работе потовых желез из организма удаляется мочевая кислота, мочевина - побочные продукты обмена веществ.
При наполнении сосудов кожи в них может депонироваться до 1 л крови.
В коже располагаются температурные, холодовые, болевые рецепторы, а также рецепторы давления. Все они обеспечивают осязательную функцию кожи.
За счет работы потовых желез кожа принимает участие в водно-солевом обмене, а за счет образования витамина D во время инсоляции (солнечного облучения).
Заболевания
Раздел медицины, изучающий кожу, называется - дерматология. Известно тяжелое наследственное заболевание кожи - ихтиоз (греч. «ихтис» — рыба). Характеризуется нарушением ороговения кожи: образуются чешуйки, напоминающие рыбью чешую. Порой ороговение выражено настолько сильно, что несовместимо с жизнью.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Читайте также: