اشعه فرابنفش (UV) و تاثیرات آن بر پوست

نور خورشید، منبعی حیاتی برای زندگی روی زمین، شامل طیف وسیعی از امواج الکترومغناطیسی است که یکی از مهم‌ترین آن‌ها اشعه فرابنفش (UV) است. این اشعه، اگرچه نامرئی برای چشم انسان است، اثرات عمیقی بر پوست دارد—از برنزه شدن و آفتاب‌سوختگی گرفته تا پیری زودرس، آسیب‌های ژنتیکی و حتی سرطان پوست. اما UV دقیقاً چیست؟ چگونه به پوست نفوذ می‌کند؟ چه مکانیسم‌های بیوشیمیایی در این فرآیند دخیل هستند؟ و چگونه می‌توان از اثرات مضر آن محافظت کرد؟ در این مقاله، با نگاهی جامع و علمی، به بررسی دقیق اشعه فرابنفش، انواع آن، اثرات بیولوژیک و بیوشیمیایی آن بر پوست، ارتباط آن با سرطان، برنزه شدن و روش‌های محافظت می‌پردازیم. این مقاله به‌عنوان یکی از کامل‌ترین بررسی‌ها در این زمینه، با جزئیات علمی و مثال‌های قابل فهم، اطلاعات لازم را برای درک این موضوع ارائه می‌دهد.

1. اشعه فرابنفش (UV) چیست؟

اشعه فرابنفش (Ultraviolet Radiation) بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که بین نور مرئی و اشعه ایکس قرار دارد. این اشعه از خورشید ساطع می‌شود و همچنین می‌تواند توسط منابع مصنوعی مانند لامپ‌های UV یا تخت‌های برنزه‌کننده (سولاریوم) تولید شود.

1.1. محدوده طول موج و انواع UV

طیف الکترومغناطیسی شامل امواج با طول موج‌های مختلف است، که UV در محدوده 100 تا 400 نانومتر (nm) قرار دارد:

• UVA: 315-400 نانومتر
• UVB: 280-315 نانومتر
• UVC: 100-280 نانومتر

انرژی و فرکانس: انرژی یک فوتون (E) با فرکانس (ν) رابطه مستقیم دارد و از فرمول E = hν محاسبه می‌شود (h ثابت پلانک است، 6.626 × 10⁻³⁴ J·s). از آنجا که فرکانس با طول موج (λ) رابطه معکوس دارد (ν = c/λ، که c سرعت نور است، 3 × 10⁸ m/s)، اشعه‌های با طول موج کوتاه‌تر (مانند UVC) انرژی بیشتری دارند:

• UVC: انرژی بالا (4.43-12.4 eV)
• UVB: انرژی متوسط (3.94-4.43 eV)
• UVA: انرژی پایین (3.10-3.94 eV)

1.2. نفوذ به زمین

• UVC: به دلیل انرژی بالا، توسط لایه اوزون در استراتوسفر کاملاً جذب می‌شود و به سطح زمین نمی‌رسد.
• UVB: بخش زیادی توسط اوزون جذب می‌شود، اما 5-10% به زمین می‌رسد. شیشه معمولی می‌تواند UVB را مسدود کند.
• UVA: حدود 90-95% به زمین می‌رسد، زیرا کمتر توسط اوزون جذب می‌شود. UVA حتی از شیشه و ابرها عبور می‌کند.

2. آناتومی پوست و تعامل با UV

پوست انسان از سه لایه اصلی تشکیل شده است که هر یک به‌طور متفاوتی با UV تعامل دارند:

• اپیدرم: لایه بیرونی (0.05-1.5 میلی‌متر)، شامل کراتینوسیت‌ها (تولیدکننده کراتین)، ملانوسیت‌ها (تولیدکننده ملانین) و سلول‌های لانگرهانس (ایمنی). اپیدرم اولین سد در برابر UV است.
• درم: لایه میانی (1-2 میلی‌متر)، حاوی کلاژن، الاستین، عروق خونی و اعصاب. درم هدف اصلی آسیب‌های مزمن UV است.
• هیپودرم: لایه زیرین، شامل چربی و بافت همبند، که کمتر تحت تأثیر مستقیم UV قرار می‌گیرد.

نفوذ UV:

• UVA: عمیق‌ترین نفوذ (تا درم)، مسئول پیری پوست و آسیب غیرمستقیم DNA.
• UVB: نفوذ به اپیدرم و درم سطحی، مسئول آفتاب‌سوختگی و آسیب مستقیم DNA.
• UVC: به زمین نمی‌رسد، اما در منابع مصنوعی (مانند لامپ‌های استریل‌کننده) می‌تواند به اپیدرم آسیب بزند.

3. اثرات بیولوژیک UV بر پوست

اشعه UV اثرات کوتاه‌مدت و بلندمدت متعددی بر پوست دارد:

3.1. اثرات کوتاه‌مدت

• آفتاب‌سوختگی (Sunburn): UVB با آسیب مستقیم به DNA کراتینوسیت‌ها، التهاب ایجاد می‌کند. این التهاب با آزادسازی سیتوکین‌ها (مانند IL-1 و TNF-α) و پروستاگلاندین‌ها همراه است، که باعث قرمزی، درد و تورم می‌شود.
• برنزه شدن (Tanning): UVA و UVB ملانوسیت‌ها را تحریک می‌کنند تا ملانین بیشتری تولید کنند. ملانین، رنگدانه‌ای قهوه‌ای-سیاه، اشعه UV را جذب کرده و از پوست محافظت می‌کند. UVA باعث اکسیداسیون سریع ملانین موجود (برنزه شدن فوری) و UVB باعث تولید ملانین جدید (برنزه شدن تأخیری) می‌شود.
• افزایش ضخامت اپیدرم: UVB با تحریک تکثیر کراتینوسیت‌ها، لایه شاخی را ضخیم‌تر می‌کند که یک مکانیسم دفاعی طبیعی است.

3.2. اثرات بلندمدت

• پیری زودرس (Photoaging): UVA با نفوذ به درم، کلاژن و الاستین را تخریب می‌کند. این امر با فعال شدن آنزیم‌های ماتریکس متالوپروتئیناز (MMPs) رخ می‌دهد که فیبرهای کلاژن را تجزیه می‌کنند، منجر به چین‌وچروک، افتادگی و لک‌های پیری می‌شود.
• ضعف ایمنی پوستی: UV با کاهش فعالیت سلول‌های لانگرهانس، پاسخ ایمنی پوست را سرکوب می‌کند، که خطر عفونت‌ها و سرطان را افزایش می‌دهد.
• سرطان پوست: UV با ایجاد جهش‌های DNA، خطر کارسینوم سلول بازال (BCC)، کارسینوم سلول سنگفرشی (SCC) و ملانوما را افزایش می‌دهد (جزئیات در بخش 4).

4. مکانیسم بیوشیمیایی: چگونه UV به DNA آسیب می‌رساند؟

UV با ایجاد تغییرات بیوشیمیایی در سلول‌های پوستی، اثرات مخربی دارد:

4.1. آسیب مستقیم DNA (UVB)

• تشکیل دیمرهای پیرومیدین: UVB با انرژی خود، پیوندهای کووالانسی بین بازهای پیرومیدینی مجاور (تیمین و سیتوزین) در DNA ایجاد می‌کند، مانند:
  • دیمرهای سیکلوبوتان پیرومیدین (CPDs): شایع‌ترین آسیب (75-80%).
  • فتوپرواداکت‌های (6-4): کمتر شایع (20-25%).
• این دیمرها ساختار DNA را تحریف کرده و در فرآیندهای همانندسازی و نسخه‌برداری (transcription) اختلال ایجاد می‌کنند.

4.2. آسیب غیرمستقیم DNA (UVA)

• استرس اکسیداتیو: UVA گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) مانند سوپراکسید (O₂⁻) و پراکسید هیدروژن (H₂O₂) تولید می‌کند. این ROS‌ها به DNA، پروتئین‌ها و لیپیدها آسیب می‌رسانند.
• اکسیداسیون بازها: ROS باعث اکسیداسیون بازهای DNA (مانند گوانین به 8-اکسوگوانین) می‌شود، که می‌تواند منجر به جهش شود.

4.3. مسیرهای مولکولی

• جهش در ژن‌های کلیدی:
  • TP53: ژن سرکوبگر تومور، که در 90% SCC و 50% BCC جهش می‌یابد. جهش در TP53 آپوپتوز (مرگ برنامه‌ریزی‌شده) را مختل می‌کند.
  • BRAF: در 50% ملانوماها جهش می‌یابد (مانند BRAF V600E)، که مسیر MAPK را فعال کرده و رشد سلولی را تحریک می‌کند.
  • PTCH1: در BCC، جهش در مسیر Hedgehog باعث رشد غیرقابل کنترل سلول‌های بازال می‌شود.
• التهاب مزمن: UV سیتوکین‌های التهابی (مانند IL-6 و TNF-α) را آزاد می‌کند، که محیطی را برای رشد سلول‌های سرطانی فراهم می‌کند.

4.4. از آسیب DNA تا سرطان

• جهش‌های تجمعی: دیمرهای DNA و اکسیداسیون بازها اگر ترمیم نشوند (توسط مکانیسم‌های ترمیمی مانند Nucleotide Excision Repair)، به جهش‌های دائمی تبدیل می‌شوند.
• اختلال در آپوپتوز: سلول‌های آسیب‌دیده که باید از بین بروند، به دلیل جهش در TP53 زنده می‌مانند و تکثیر می‌شوند.
• فعال شدن آنکوژن‌ها: جهش در BRAF یا RAS باعث رشد غیرقابل کنترل می‌شود.
• رشد تومور: این سلول‌ها با تکثیر مداوم، تومورهای پوستی (مانند ملانوما) را تشکیل می‌دهند.

5. سولاریوم، برنزه شدن و خطرات آن

5.1. سولاریوم چیست؟

سولاریوم یا تخت‌های برنزه‌کننده دستگاه‌هایی هستند که اشعه UVA و UVB مصنوعی ساطع می‌کنند تا برنزه شدن پوست را شبیه‌سازی کنند. این دستگاه‌ها در سالن‌های زیبایی محبوب‌اند، اما خطرات جدی دارند.

5.2. مکانیسم برنزه شدن

• UVA: با اکسیداسیون ملانین موجود در ملانوسیت‌ها، رنگ قهوه‌ای فوری ایجاد می‌کند (Immediate Pigment Darkening).
• UVB: تولید ملانین جدید را تحریک می‌کند، که 48-72 ساعت طول می‌کشد (Delayed Tanning).

5.3. خطرات سولاریوم

• افزایش خطر ملانوما: طبق WHO، استفاده از سولاریوم قبل از 35 سالگی، خطر ملانوما را تا 75% افزایش می‌دهد.
• پیری زودرس: UVA ساطع‌شده توسط سولاریوم، کلاژن و الاستین را تخریب می‌کند.
• آفتاب‌سوختگی: دوز بالای UVB در سولاریوم می‌تواند باعث سوختگی شدید شود.
• جهش‌های DNA: مشابه نور خورشید، سولاریوم نیز دیمرهای DNA و استرس اکسیداتیو ایجاد می‌کند.

6. اثرات UV بر انواع سرطان پوست

• کارسینوم سلول بازال (BCC): شایع‌ترین (80%)، ناشی از قرار گرفتن مزمن در معرض UV، به‌ویژه در پوست روشن. اغلب در نواحی در معرض آفتاب (صورت، گوش‌ها).
• کارسینوم سلول سنگفرشی (SCC): 16% موارد، ناشی از UVB و آفتاب‌سوختگی‌های مکرر. خطر متاستاز 2-5%.
• ملانوما: خطرناک‌ترین (4%)، ناشی از UVB و آفتاب‌سوختگی‌های شدید، به‌ویژه در کودکی. خطر متاستاز بالا.

آمار:

• طبق American Cancer Society، UV مسئول 90% موارد ملانوما و 80% موارد BCC و SCC است.
• آفتاب‌سوختگی‌های مکرر (5 یا بیشتر در طول زندگی) خطر ملانوما را 2 برابر می‌کند.

7. روش‌های محافظت در برابر اشعه فرابنفش UV

محافظت از پوست در برابر UV برای کاهش خطرات ضروری است:

7.1. استفاده از ضدآفتاب

• SPF: SPF 30 یا بالاتر، که 97% UVB را مسدود می‌کند. برای محافظت گسترده (UVA و UVB)، ضدآفتاب با برچسب “Broad Spectrum” انتخاب شود.
• مقدار و زمان: 2 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع (حدود 30 میلی‌لیتر برای بدن یک فرد بالغ)، 15 دقیقه قبل از قرار گرفتن در معرض آفتاب، و تجدید هر 2 ساعت یا پس از شنا/تعریق.
• مواد مؤثر:
  • مینرال: اکسید روی، دی‌اکسید تیتانیوم.
  • شیمیایی: آووبنزون، اوکتوکریلن.

7.2. لباس محافظ

• پوشش مناسب: لباس‌های تیره، با بافت متراکم (مانند پلی‌استر) و آستین بلند. کلاه لبه‌دار (7-10 سانتی‌متر) و عینک آفتابی با محافظت UV.
• پارچه‌های UPF: لباس‌هایی با UPF 50+، که 98% UV را مسدود می‌کنند.

7.3. اجتناب از آفتاب

• زمان‌بندی: پرهیز از آفتاب بین ساعات 10 صبح تا 4 بعدازظهر، زمانی که شدت UV بالاست.
• سایه: استفاده از چتر یا سایبان در فضای باز.

7.4. پرهیز از سولاریوم

• جایگزین‌های ایمن: استفاده از کرم‌ها یا اسپری‌های برنزه‌کننده (حاوی دی‌هیدروکسی‌استون) به جای سولاریوم.

7.5. چکاپ منظم

• معاینه پوست: بررسی ماهانه پوست برای ضایعات مشکوک (مانند خال‌های نامتقارن، تغییر رنگ یا اندازه).
• مراجعه به متخصص: معاینه سالانه توسط متخصص پوست، به‌ویژه برای افراد پرخطر (پوست روشن، سابقه خانوادگی سرطان پوست).

8. نتیجه‌گیری

اشعه فرابنفش (UV) بخشی از طیف الکترومغناطیسی با طول موج 100-400 نانومتر است که شامل UVA، UVB و UVC می‌شود. UVA و UVB به زمین می‌رسند و اثرات عمیقی بر پوست دارند: از برنزه شدن و آفتاب‌سوختگی تا پیری زودرس و سرطان پوست. UVB با ایجاد دیمرهای DNA و UVA با تولید ROS، به DNA آسیب می‌رسانند، که می‌تواند منجر به جهش‌هایی در ژن‌هایی مانند TP53 و BRAF شود و سرطان‌هایی مانند ملانوما را ایجاد کند. سولاریوم‌ها با افزایش دوز UV، این خطرات را تشدید می‌کنند. محافظت در برابر UV با استفاده از ضدآفتاب، لباس محافظ، اجتناب از آفتاب شدید و پرهیز از سولاریوم امکان‌پذیر است. آگاهی از این اثرات و اقدامات پیشگیرانه می‌تواند سلامت پوست را حفظ کرده و خطر بیماری‌های جدی مانند سرطان پوست را کاهش دهد.

منابع

• Matsumura Y, Ananthaswamy HN. Toxic effects of ultraviolet radiation on the skin. Toxicol Appl Pharmacol. 2004;195(3):298–308. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
• D’Orazio J, Jarrett S, Amaro-Ortiz A, Scott T. UV radiation and the skin. Int J Mol Sci. 2013;14(6):12222–48. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
• Narayanan DL, Saladi RN, Fox JL. Ultraviolet radiation and skin cancer. Int J Dermatol. 2010;49(9):978–86. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
• WHO. Ultraviolet Radiation Fact Sheet. [https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ultraviolet-radiation]
• American Cancer Society. Skin Cancer Facts. [https://www.cancer.org/cancer/types/skin-cancer.html]