Почему риск рака кожи повышен на больших высотах?
Одним из самых сильных факторов риска развития рака кожи является прямое воздействие солнца. Солнечный свет излучает ультрафиолетовое (УФ) излучение, которое может повреждать ДНК клеток нашего организма. Ультрафиолетовое облучение вызывает мутации в ДНК, и эти накопленные мутации могут привести к раку кожи. Меланин - это пигмент, присутствующий в коже, который придает ей цвет. Меланин также помогает защитить кожу от ультрафиолетового излучения и солнечных повреждений. Помимо защитных свойств кожи, большая часть вредного ультрафиолетового излучения солнца отфильтровывается земной атмосферой. Однако на больших высотах атмосфера хуже фильтрует ультрафиолетовое излучение. Поэтому на больших высотах воздействие ультрафиолетового излучения возрастает, что объясняет более высокий риск развития рака кожи в регионах с большой высотой над уровнем моря.
Высокие высоты и риск развития рака кожи
Лидвилл, штат Колорадо, - самый высокогорный город США, высота которого составляет 10 152 фута (3 094 м). Город отличается не только высотой над уровнем моря, но и высоким уровнем заболеваемости раком кожи. Чтобы выяснить причину этого, нам нужно присмотреться... или, скорее, "присмотреться", начиная с самого далекого места - солнца.
На расстоянии 92 миллионов миль от Земли Солнце испускает радиацию, которая, по сути, является энергией. Атмосфера Земли помогает защитить нас от этого излучения. Но нахождение на большой высоте означает, что между вашей кожей и солнцем меньше атмосферы, что делает ее более уязвимой к радиационному повреждению и, в конечном счете, к раку кожи. Чтобы лучше понять этот процесс, мы объясним более подробно принципы излучения, кожи и рака кожи.
Энергия - электромагнитный спектр
Чтобы понять, что такое солнечное излучение, мы начнем с обзора всех возможных форм излучения. Эти различные формы классифицируются в систему, называемую электромагнитным спектром (рис. 1) [ 2 ]. Свет и излучение ведут себя совсем не так, как предметы, с которыми мы взаимодействуем в повседневной жизни. Например, вы не можете держать свет в руке так же, как вы можете держать яблоко. Это происходит потому, что свет может вести себя как волна. Но хотите верьте, хотите нет, свет также может вести себя как частица (как очень-очень маленькое яблоко!), и эти частицы света называются фотонами. Это означает, что электромагнитное излучение может вести себя как частица или как волна. Альберт Эйнштейн помог разработать теорию дуализма частиц и волн [2].
Электромагнитное излучение можно описать в терминах двух основных характеристик: длины волны и частоты. Длина волны - это расстояние между последовательными гребнями волны. Частота - это количество волн, проходящих через фиксированную точку в единицу времени. В электромагнитном спектре различные формы излучения отличаются длиной волны, которая варьируется от очень большой (длина радиоволн равна длине небоскребов) до очень короткой (длина волны гамма-излучения равна длине одного атомного ядра). На рисунке 1 вы заметите, что частота находится в обратной зависимости от длины волны. Это означает, что с увеличением длины волны частота уменьшается, и наоборот. Более высокие частоты (и, соответственно, более короткие длины волн) соответствуют более высокой энергии. В целом, излучение с более высокой энергией более вредно для человеческого организма [1].
Ультрафиолетовое (УФ) излучение
Давайте вернемся к солнечному свету. Солнце излучает в основном видимый, ультрафиолетовый и инфракрасный свет [2]. Мы сосредоточимся на ультрафиолетовом излучении, поскольку именно оно в первую очередь влияет на здоровье человека. Существует три основных типа ультрафиолетового света. УФ-А имеет самую длинную волну и самую низкую энергию, УФ-В - среднюю длину волны и энергию, а УФ-С - самую короткую длину волны и самую высокую энергию.
Ультрафиолет-А составляет 95% ультрафиолетового излучения, достигающего Земли, но он лишь незначительно влияет на загар и развитие рака кожи [ 3 ]. УФ-В приводит к загару и является главным виновником солнечных ожогов и рака кожи [3]. Ультрафиолет С может вызывать самые пагубные последствия для здоровья, но он полностью фильтруется земной атмосферой и не достигает поверхности Земли.
Что означает, что атмосфера "фильтрует" УФ-С? Озоновый слой - это область вокруг Земли, похожая на щит, которая поглощает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения. Благодаря этому высокоэнергетические и опасные волны УФ-С не достигают Земли. Этот защитный процесс называется атмосферным экранированием. В качестве аналогии можно привести стеклянные окна в вашем доме, которые поглощают почти весь ультрафиолетовый свет. Это объясняет, почему вы не обгораете, когда находитесь на солнечном месте в своей гостиной. Вы не видите фильтрацию света через стекло, но она происходит, так же как озоновый слой отфильтровывает свет UV-C! Хотя озоновый слой отвечает за большую часть атмосферного экранирования, вся атмосфера (от поверхности Земли до стратосферы) обеспечивает экранирующий эффект [ 4 ].
Поэтому чем выше над уровнем моря, тем меньше атмосферная защита и тем сильнее воздействие ультрафиолета.
Понимание кожи
Чтобы понять, как ультрафиолетовое облучение вызывает рак кожи, мы должны понимать, что такое кожа. Кожа состоит из трех основных слоев [3]. Эпидермис - это самый наружный, водонепроницаемый слой. Дерма находится под эпидермисом и содержит соединительную ткань, волосяные фолликулы и потовые железы. Наконец, подкожная клетчатка, также называемая гиподермой, содержит жировую ткань (жир) и еще больше соединительной ткани (рис. 2).
Эпидермис содержит меланин, пигмент, определяющий цвет кожи. Меланин эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение [ 5 ]. Фактически, меланин защищает организм от 99,9% ультрафиолетового излучения, поэтому можно сказать, что меланин является фотозащитным средством [3]. Обычно ультрафиолетовое излучение стимулирует выработку меланина [5]. Это объясняет, почему солнечные ванны могут привести к загару у большинства людей. Однако некоторые люди никогда не загорают и только обгорают. Чем больше солнечных ожогов получает человек, тем выше риск развития рака кожи. Это связано с тем, что солнечные ожоги часто указывают на высокий уровень ультрафиолетового облучения, способного вызвать повреждение ДНК [3].
Связь между ультрафиолетовым излучением и раком кожи
Когда меланин поглощает ультрафиолетовый свет, энергия света не поглощается ДНК. Если энергия ультрафиолетового света поглощается ДНК, это может привести к мутациям. Мутации ДНК - это опасные изменения в ДНК, которые могут привести к развитию рака кожи (рис. 2). Эти мутации могут происходить в генах, которые способствуют росту клеток (онкогены, включаются), или в генах, которые препятствуют делению клеток (супрессоры опухоли, выключаются). Раковые заболевания кожи обычно бывают одного из трех типов: плоскоклеточная карцинома, базальноклеточная карцинома и меланома. Повреждение ДНК, вызванное ультрафиолетовым излучением, может стать причиной любого из этих видов рака.
Важно понимать, что солнечный свет - это не все плохо. Солнечный свет приносит пользу здоровью, включая выработку витамина D, положительное влияние на настроение, лечебные свойства при некоторых заболеваниях и профилактику некоторых видов рака [4]. Однако, несмотря на все эти преимущества, чрезмерное пребывание на солнце тесно связано с развитием рака кожи. В высокогорных районах, таких как Лидвилл, штат Колорадо, расположенный на высоте 10 152 футов, риск развития рака кожи выше. На этой высоте снижается защита атмосферы от ультрафиолетового излучения, что приводит к тому, что люди получают на 50 % больше ультрафиолетовых лучей, чем на уровне моря. Так что в следующий раз, когда вы отправитесь кататься на лыжах в горы, не забудьте воспользоваться солнцезащитным кремом!
