NEMZETI KÖZSZOLGÁLATI EGYETEM KATONAI MŰSZAKI DOKTORI ISKOLA Dr. Kolonics Gábor Misszióban szolgáló bajtársaink egészségvédelme Különös tekintettel az UV sugárzás okozta károsodások megelőzésére Doktori (PhD) Értekezés (TERVEZET) Témavezető: Dr. Habil Kóródi Gyula PhD 2013. BUDAPEST (Dr. Habil Kóródi Gyula PhD) 1
TARTALOMJEGYZÉK BEVEZETÉS 6 A TUDOMÁNYOS PROBLÉMA MEGFOGALMAZÁSA 6 A TÉMAVÁLASZTÁS INDOKLÁSA 8 A TÉMA ELHELYEZÉSE A MAGYAR HONVÉDSÉG RENDSZERÉBEN 10 TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS 11 AZ ULTRAIBOLYA SUGÁRZÁS FELFEDEZÉSÉNEK TÖRTÉNETE 11 A jelen ökoszisztémát érintő változások 13 UV védelem a kezdetektől - A napvédő faktor (SPF) módszerének története 13 Napvédő krémek története 15 KUTATÁSI CÉLKITŰZÉSEK, HIPOTÉZISEK MEGFOGALMAZÁSA 16 KUTATÁSI MÓDSZEREK 18 VÁRHATÓ EREDMÉNYEK, AZOK FELHASZNÁLHATÓSÁGA 22 I. FEJEZET UV-EXPOZÍCIÓ Komplex UV védelmi rendszer 23 I. 1. UV sugárzás 23 I. 1.1. Fizikai jellemzők 23 I. 1.2. Természetes UV forrás 24 I.1.2.1 Az ózon szerepe 25 I.1.3. UV hatása az emberi szervezetre 26 I.1.3.1. Behatolási mélység 26 I.1.3.2. Szemre gyakorolt hatások 28 I.1.3.3 Hatások az immunrendszerre 28 I.1.3.4.. Bőrre gyakorolt hatások 29 2
I.1.3.4.1. Bőröregedés 29 I.1.3.4.2. Malignus elváltozások 30 I.1.3.4.3. Melanoma malignum 31 I.2. UV Kockázat 32 I. 3. Komplex UV védelm 38 I. 4. KÖVETKEZTETÉSEK 38 II. FEJEZET OKTATÁSI PROTOKOLL 40 II. 1. Az oktatás szerepe, szabályozása 40 II. 2. Tervezett Oktatási anyag 41 II.2.1. Bevezető 41 II.2.2. UV sugárzás 42 II.2.3. UV index 43 II.2.4. Káros hatások 43 II.2.5. Melanoma malignum 43 II.2.5.1. Jellemzői 43 II.2.5.2. Egyéni kockázati tényezők 43 II.2.5.3. Gyanújelek 44 II.2.6. MEGELŐZÉS 46 II.2.6.1. UV index ismerete 46 II.2.6.2. Megelőző intézkedések szabályozása 46 II.3. KÖVETKEZTETÉSEK 47 III. FEJEZET MELANOMA MALIGNUM SZŰRŐVIZSGÁLATI PROTOKOLL, MINT AZ EGÉSZSÉGÜGYI ALKALMASSÁGI VIZSGÁLAT RÉSZE,- Szekunder prevenció 49 III. 1. Melanoma kockázatfelmérés 49 III. 2. A kockázatfelmérés helye az alkalmasság-vizsgálatban 51 III. 3. KÖVETKEZTETÉSEK 52 3
IV. FEJEZET SZEMÉLYI VÉDELEM - Napvédő krémek, öltözködés, munkaszervezés 53 IV.1. A személyi védelem jelenlegi helyzete a Magyar Honvédség misszióiban - A probléma elemzése 53 IV.2. Személyi védelem az öltözködés és munkaszervezés szabályozásával 54 IV.3. Természetes hatóanyagú napvédő krémek 55 IV.3.1. Fulvósavak 55 IV.3.1.1. Fulvósav előállítás 58 IV.3.2. Polifenolok 58 IV.3.2.1. Polifenol vegyületek a vörös szőlőben 60 IV.3.2.1.1. Antocianinok 60 IV.3.2.1.2. Rezveratrol 61 IV.3.2.2. Polifenolok előállítása 63 IV.4. Abszorbciós vizsgálatok 63 IV.4.1. Fulvósavak UV abszorbciója 63 IV.4.2 Polifenolok UV abszorbciója 64 IV.5.. KÖVETKEZTETÉSEK, FELHASZNÁLHATÓSÁG 65 V. FEJEZET SAJÁT FEJLSZTÉSŰ TERMÉSZETES NAPVÉDŐ KRÉMEK Krémek előállítása, UV védő képességének igazolása önkísérletben 67 V. 1. Természetes napvédő krémek előállítása 67 V:1.1. Egykomponensű napvédő krém 67 V:1.1.1. Fulvósav tartalmú krém 67 V.1.1.2. Polifenol tartalmú krém 68 V:1.2. Kétkomponensű napvédő krém 68 V. 2. UV védő hatás igazolása önkísérlet elvégzésével 69 V. 2.1. MED meghatározása 69 4
V. 2.2.. Egy- és kétkomponensű napvédő krémmel kezelt bőrfelület besugárzása 71 V.3.. KÖVETKEZTETÉSEK 73 ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 74 FELHASZNÁLHATÓSÁG,AJÁNLÁSOK 75 TÉMAKÖRBŐL KÉSZÜLT PUBLIKÁCIÓIM 76 FELHASZNÁLT IRODALOM 77 FÜGGELÉK/MELLÉKLETEK 83 RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE 90 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS 92 5
BEVEZETÉS A TUDOMÁNYOS PROBLÉMA MEGFOGALMAZÁSA Az utóbbi néhány évtized tudományos kutatásai kétséget kizáróan beigazolták a bennünket érő UV sugárzás biológiai károsító hatását, mint a jövőben egyre jelentősebbé váló népegészségügyi problémát. A magas ultraibolya sugárzás már hazánk területén is komoly kockázatot jelent, de a különböző külszolgálatok éghajlati viszonyai ilyen szempontból is fokozottabb környezeti terhelést rónak a szolgálatot teljesítő katonáinkra [ 1 ]. Napjainkban nagyon hangsúlyos a munkabiztonság és preventív megközelítés, hiszen a magyar katonának a szolgálati helye a munkahelye, azaz a vonatkozó munkavédelmi jogszabályok amelyek a munkabiztonságot szavatolják itt is érvényesek és az egészségügyben lezajlott paradigma-váltásra jellemző, hogy nagy hangsúlyt fektet a megelőzésre, a prevencióra, hiszen egyrészt a megbetegedés elkerülése kockázatmentes, míg a már kialakult megbetegedés kezelése - akár teljes akár részleges gyógyulás, tünetmentesség esetén is - jelentős kockázattal járhat másrészt a megelőzés költséghatékonyabb is. A sztratoszferikus ózonréteg csökkenése a biológiai károsító hatással rendelkező ultraibolya sugárterhelés fokozódását vonta maga után. Az ultraibolya sugárzás a DNS-sel kerül interakcióba, károsítja azt és közvetlen emberi rákkeltő hatását is bizonyították. Az ultraibolya sugárzás, ahogyan a radioaktivitás is, nem napjaink újdonsága. Ősidőktől fogva életünk természetes része, ilyen körülmények között fejlődött ki a Földön az élet. Miért okoz mostanában mégis problémákat? A bőrrák tömeges kialakulásához több tényező is hozzájárul. A legtöbbet hirdetett ok az ózonpajzs károsodása. Az ózon a Föld felső légkörében természetes védelmet nyújtó három oxigénatomból álló molekula, melynek a 300 nm körüli hullámhosszakra maximális az abszorpciója. Egyes emberi tevékenységek következtében viszont olyan gázok (freonok) kerültek nagy mennyiségben a légkörbe, amelyek felbontják az ózon kötéseit, így csökkentve az ózon mennyiségét, az ózonréteg vastagságát és a természet adta védelmet a káros UV sugárzással szemben. Ez ellen már 6
sikeres nemzetközi összefogással felléptek a montreali jegyzőkönyv aláírásával, amelyhez Magyarország is csatlakozott 1989-ben. További kockázatnövelő tényező a lakosság nagyfokú mobilitása, vagyis az, hogy egyes emberek, embercsoportok nem a bőrtípusuknak megfelelő területeken élnek. [2] A földi élet kialakulásában és fenntartásában, a földfelszín és a levegő felmelegítésében, az időjárási jelenségek valtozásában döntő jelentősegű a napsugárzás intenzitása es spektrális eloszlása. Legfontosabb természetes ultraibolya forrásunk is a Nap. A Nap felszíni hőmérséklete meghaladja a 6 000 K-t, így UV emissziója is jelentős, teljes kisugárzott felületi teljesitményének mintegy 7 %-a esik az UV tartományba [1]. A nap sugárzasa a földi atmoszférán áthaladva jelentősen módosul: a 100-200 nm közé eső VUV-t, illetve a 200-280 nm közé eső UVC-t az atmoszféra gaz molekulai (nitrogén es oxigén) elnyelik, illetve szétszórják. A 280-315 nm közé eső UVB sugárzás nagy részét az UVC elnyelődésekor keletkező ózon abszorbeálja. A 315-400 nm közötti UVA sugárzás gyakorlatilag gyengítetlenül éri el a fold felszínét. A föld felszínen mérhető sugárzás 0,3 %-a esik az UVB, 5,1 %-a az UVA tartományba. Az ózonréteg vékonyodásával azonban a rövidebb hullámhosszú UVB tartományba eső sugárzás is egyre nagyobb mértékben érheti el a földfelszínt [3] [4] [5]. A növekvő UVB sugárzás következménye keppen különböző biológiai károsodások jelennek meg a földi okoszisztémában. [3]. Földünk ózonpajzsának vékonyodása, sérülése e veszélyeket a jövőben tovább fokozza. A probléma fontosságát a bőrdaganatok (pl. melanoma malignum azaz rosszindulatú festékes bőrrák) előfordulási gyakoriságának rohamos növekedése jelenti. Az említett bőrelváltozás egyike a legrosszindulatúbb emberi daganatoknak, igen gyorsan növekszik, áttétet ad és jelentős halálozási aránnyal bír. A korai felismerés sem szavatolja az eredményes kezelést, ezért kizárólag a hatékony megelőzéstől várható jelentős eredmény. Az epidermisz (felhám) alkotja a legfontosabb, az emberi szervezet integritását a környezettől védelmező felszínt, megakadályozza a dehidrációt (kiszáradás), védelmez kémiai behatások, fertőzések és potenciális fizikai károsító tényezőkkel szemben. Ezen védelmi, barrier funkciók károsodását egyaránt eredményezheti a keratinocita (hámsejt) differenciáció felborulása, direkt hatások, kémiai károsodás vagy fizikai behatás pl. ultraibolya sugárzás. Az ultraibolya besugárzás kétségtelenül az egyik legfontosabb környezeti stresszor, ami a hámot éri. Genotoxikus (génekre mérgező) hatása mellett a legtöbb epidermális homeosztatikus (szervezet belső egyensúlyát fenntartó) szabályozási mechanizmust is befolyásolja. Ismert, hogy károsítja az epidermális lipidszintézist, a lamelláris testek 7
szekrécióját és az epidermális lipid barriert, továbbá az is kimutatott, jelentős vasculáris eltérések is létrejönnek [4]. A WHO IARC szervezete (International Agency for Research Cancer) egyértelműen rákkeltő ágensnek minősítette az ultraibolya sugárzást, klasszifikációjukban az 1 csoportú azaz az emberre karcinogén (Group 1 Carcinogenic to humans) csoportba sorolta. [5]. Az ultraibolya sugárzás jövőbeli alakulása nemcsak tudományos, hanem politikai kérdés is. Az irányelveinek betartása esetén az ózonkárosító anyagok szintjének emelkedése megállítható lenne. Hosszú féléletidejük miatt azonban legalább fél évszázadra lesz szükség hatásuk lecsengéséhez [6]. A melanoma annak ellenére, hogy sokkal kevésbé gyakori, mint a BCC (basal-cell carcinoma) és az SCC (squamous-cell carcinoma) rák, mégis a melanoma okozza a legtöbb halálesetet a bőrdaganatos megbetegedettek között. 2000-ben Európában 35.000-re becsülték a melanoma megbetegedések számát, amelyből 9.000 volt halálos. A melanoma legfontosabb környezeti kiváltó tényezője a napsugárzás43. A melanoma kialakulásának a kockázata a környezeti sugárhatások és az érzékenységet meghatározó genetikai hatások összhatásától függ. Kétségtelenül a bőrszín és a napfény hatása nagymértékben meghatározzák a melanoma kialakulásának a kockázatát. A gyakorisági statisztikák a világban azt mutatják, hogy gyakrabban fordul elő a melanoma az alacsonyabb földrajzi szélességű lakóhelyeken. A világ azon helyein, ahol a sötétbőrű és a világos bőrű emberek élnek magas ultraibolya sugárzásnak kitéve, ott a világos bőrű emberek megbetegedési kockázata sokkal nagyobb, mint a sötét bőrű szomszédjaiké. [7]. A TÉMAVÁLASZTÁS INDOKLÁSA Mint munkaegészségügyi szakember az egészségkárosító expozíciókat, kockázatokat vizsgálom munkám során. Nagy tapasztalatot szereztem ebben, hiszen 2003-ban szereztem szakvizsgát foglalkozás-egészségtanból, de már mint szakorvos jelölt is mind, a Magyar Honvédségnél, mind a polgári életben a katonákat, polgári alkalmazottakat, munkavállalókat érő kockázatokat vizsgáltam, rendszeresen részt vettem a munkahelyi kockázatbecslés, kockázatkezelés, kockázatkommunikáció folyamatában. Az alapellátás mellett több ezer szűrő-, és alkalmasság-vizsgálatot végeztem el. 8
A missziós praxisomban szembesültem, hogy egyéb expozíciók (pl. hő) esetében nagyon jól szabályozott folyamatok vannak, addig az ultraibolya sugárzás esetében ez nincsen így, holott ez egy elkerülhetetlen, nagyon egzakt, könnyen és olcsón mérhető és igazoltan komoly biológiai károsító külső veszélyforrás. 1. ábra Az elektromágneses spektrum forrás: Finta Viktória: Milyen hatásai vannak a környezetünkben lévô nem ionizáló elektromágneses sugárzásoknak? FIZIKAI SZEMLE LVII. évfolyam 11. szám 2007. november Az UV expozíció jelentőségét mutatja, hogy a WHO létrehozta az INTERSUN programját, ezen keresztül, tudományos tájékoztatást és gyakorlati tanácsokat ad az UVR expozíció egészségre gyakorolt és környezeti hatásairól 1992-óta. Az INTERSUN olyan tevékenységet folytat, amely az UV túl-expozíció világszintű betegségterhének csökkentését célozza. [8]. A hazánktól távoli missziókban (pl. Afganisztán, Irak, Ciprus, Egyiptom) szolgáló bajtársainkat érő több extrém külső fizikai tényező közül [9] az egyik legjobban kalkulálható egészségkárosító ágens az ultraibolya sugárzás. Ezeken a szolgálati helyeken mind munkaidőben, mind szabadidőben magas a direkt napsugárzásban töltött órák száma, ami maga után vonja a rövid-, és hosszú távú egészségkárosodás lehetőségét. Saját tapasztalat alapján, Cipruson például a napsütéses napok száma megközelítheti az évi 300-at is, nyáron az UV index szinte mindig a 8-10-es tartományban mozog, az extrém 11 + érték sem ritka. [10].. A jövőben a környezeti károsodások, a globális felmelegedés, az ózonlyuk növekedése miatt ezen hatások fokozódni fognak. A Central Intelligence (Központi Hírszerzés) igazgatójának jóváhagyásával. és a National Intelligence Council (NIC Nemzeti Hírszerzési Tanács) irányításával készült Globális trendek 2015 ben: Dialógus a jövőről nem 9
kormányzati szakértőkkel készült írás szerint a 2015. évi kilátást a lokalizált környezeti problémáknak az egyvelege fogja jellemezni, mint az ózón és az ártalmas kemikáliák a levegőben való, nagy koncentrációja, valamint a folyóknak és a tavaknak az ipari és mezőgazdasági hulladékokkal való szennyezése. Egyes létező egyezmények, még ha alkalmazzák is őket, 2015-ben nem lesznek képesek visszafordítani azt a kiválasztott környezeti károsodást, amelynek a kezelésére tető alá hozták őket. Mindazonáltal az Antarktisz fölötti ózonlyuk növekedni fog a következő évtizedben és növelni fogja a bőrrákos megbetegedések kockázatát számos országban. [11] A katonai szolgálatból adódó ultraibolya sugárzással kapcsolatos alapján megvizsgáltam a NATO jelenleg érvényes, megelőző orvostani jellegű szabványait, és azt találtam, hogy, habár az Egészségügyi Haderővédelem hangsúlyosan szerepel a NATO katona-egészségügyi doktrináiban, jelenleg sem ez a specifikus környezeti kóroki tényező, sem az expozíciójával kapcsolatos egészségügyi kockázatok és azok kezelése sincs NATO szinten beazonosítva. A STANAG 2122 MEDSTD (EDITION 3) - Requirement for Training in First-Aid, Emergency Care in Combat Situations and Basic Hygiene for all Military Personnel az egyetlen NATO szabvány, melyben elsősegély nyújtók számára előírják a kóros mértékű akut UV expozíció felismerését és ellátását, de, ettől a szűk, csak a prevenció tercier szintjét érintő ponttól eltekintve, a specifikus primer és szekunder prevenciós tennivalók jelenleg nemzetközi NATO egyezményben nem jelennek meg. Hazánk NATO-tagságából fakadó kötelezettségeinek egyik kiemelkedő szegmense, a szövetség misszióiban történő szolgálat sikeres teljesítése, de más missziókban is jelentős állomány teljesít szolgálatot. Ezen kötelezettségek végrehajtása során végrehajtó állományunk extrém kockázatokkal kell szembesülniük, mely kockázatok ismerete, megelőzése, minimalizálása, kezelése alapvető kötelességünk. A TÉMA ELHELYEZÉSE A MAGYAR HONVÉDSÉG RENDSZERÉBEN Az általam kutatott téma, mint az egészségvédelem része szervezeti vonatkozásban az MH Honvéd Vezérkar irányítása alá tartozó Magyar Honvédség Egészségügyi Központ feladatkörébe tartozik. A téma komplexitását mutatja, hogy a következőkben felsorolt alárendelt intézetek mindegyikének kompetenciáját érinti. 10
Ezek az intézetek: A Védelem- egészségügyi Stratégiai Tervező és Szervező Osztály, Békeműveleti és Doktrinális Osztály, Honvéd Közegészségügyi és Járványügyi Intézet, Alkalmasság-vizsgáló intézet, Egészségügyi Felkészítő és Továbbképző Intézet 2. ábra: Az MH Egészségügyi központ szervezeti egységei forrás: http://www.honvedkorhaz.hu/cikk/ 2013.05.26. TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS AZ ULTRAIBOLYA SUGÁRZÁS FELFEDEZÉSÉNEK TÖRTÉNETE A XIII.. században Roger Bacon leírta, hogy egy pohár víz színekre bontja a rajta áthaladó fényt. [12]. Isaac Newton írta le Optika című művében a látható spektrumot, magát a spektrum kifejezést ő használta először, amikor optikai kísérleteit leírta Newton Optikája, mely 11
megjelenésétől kezdve egy évszázadig az "optika kódexe" volt. A latin. kiadás 1706-ban jelent meg optikai vizsgálatait prizmákkal kezdte meg. Newton maga mondta, hogy 1666-ban Cambridgeben vett magának egy üvegprizmát, de mivel a járvány miatt a várost el kellett hagynia s két évig, föltehető, hogy a színszórás elméletét 1669-ben állította föl. Sötét szobába az ablaktábla nyílásán át napfényt vezetett s a fény útjába prizmát állított. A megtört sugarakat a nyílástól 22 láb távolságban felállított ernyővel fogta föl. Newton figyelmét először is az ernyőn levő 13 hüv. hosszú kép, a spektrum, a mint ő nevezte, vagyis a színkép, vonta magára. Eleintén a tüneményt a prizmája tökéletlenségének tulajdonította, s hogy e véleményéről meggyőződjék, mögéje egy hasonló, de megfordított helyzetű prizmát tett. prizma szétválasztotta sugarakat a második prizma ismét fehér fénnyé egyesítette. [13].. A 19. század elején megjelent a látható fény fogalma, amikor felfedezték, hogy a fény spektrumának létezik nem látható, de érzékelhető folytatása a hullámhosszakban fölfelé és lefelé is (William Herschel (infravörös) és Johann Wilhelm Ritter(ultraibolya)).[14] Coblentz vezette be az UV-A, UV-B és UV-C spektrumtartományok fogalmát a lámpákkal foglalkozó második nemzetközi kongresszuson Koppenhágában 1932-ben. Ezeket a tartományokat három általánosan alkalmazott üvegszűrő fényátbocsátási tulajdonságai alapján határozta meg; a bárium-flint üveg definiálta az UV-A tartományt (315-400 nm), a bárium- flint-pyrex szűrő az UV-B (280-315 nm), és a pyrex szűrő definiálta az UV-C sugárzást (amelynek a hullámhossza rövidebb 280 nm-nél). Ezért ezeket a tartományokat fizikai alapon határozták meg és nem a biológiai hatásuk alapján, bár a biológiában is nagyon hasznos ez a meghatározás. A világítással foglalkozó nemzetközi szervezettől származik ez a definíció, míg más szerzők, különösen a klinikai és biológiai tudományok körében ettől eltérően határozzák meg az UV tartományokat, azaz az UV-A (320-400 nm), UV-B (280-320 nm) és az UV-C (190-280 nm). Legújabban, az UV-I (340-400) és az UV-II (315-340) definíciót alkalmazzák az UV-B és UV-A közötti elvi különbség jobb megértése érdekében. Elvileg, az UV-II az UV-Bhez hasonlít, amennyiben a cél molekula (pl. DNS) közvetlenül módosítható az UV fény abszorpciójával. Ezzel szemben az UV-I inkább közvetetten károsítja a megcélzott molekulákat az egyéb molekulákból az ultraibolya sugárzás hatására keletkező reaktív oxigén fajtákon keresztül (ROS). [15]. 12
A JELEN ÖKOSZISZTÉMÁT ÉRINTŐ VÁLTOZÁSOK A felszínt érő ultraibolya sugárzás nem csak az élet múltja és jövője szempontjából érdekes, hanem jelenét is befolyásolja. Az ózonréteg vékonyodása által okozott változások már ma is komoly hatással vannak a földi ökoszisztémára. Az élelmezési szempontból fontos gabona, kukorica terméshozamát az UVB terhelés csökkenti, jóllehet a jelenség csak igen súlyos ózon fogyásnál válna számottevővé. A besugárzás növekedésével a növények beporzási időszaka korábbra tolódik, az ezt végző ízeltlábúak fejlődési ciklusa azonban csak hosszabb idő alatt tud alkalmazkodni a megváltozott körülményekhez. A házi- és haszonállatoknál azonban már most leírták a szürkehályog és a szőrtelen testtájak daganatainak gyakoribb megjelenését, ami gazdasági károkat okoz. Elsősorban egyes fejlődő országokban a tenger az élelem fő forrása. Az ultraibolya sugárzás megtizedelheti a tápláléklánc alapját képező planktonok állományát. Másfelől a csekély alkalmazkodó képesség miatt a tengeri állatok ikráinak és lárváinak jelentős részét is elpusztítja, így éppen a legszegényebb területek juthatnak a nyugat CFCkibocsátása miatt az éhínség szélére. Az ipari méretű égetés nyomán felszaporodó szén-dioxid felelős az üvegházhatásért. Az UVB sugárzás emelkedésével az erdők biomasszája megcsappan, és a tengeri algák fotoszintézise is jelentősen csökken, így a szárazföldi és a vízi élővilág is kevesebb CO 2 -t tud megkötni. Az óceánok vizében felhalmozódó humuszsavak vagy a fában lévő lignin kevéssé vesznek részt a biológiai körforgásban. UV sugárzás hatására azonban bomlanak, a termékekből pedig a mikroorganizmusok már fel tudják szabadítani a szén-dioxidot Az ózon fogyatkozásának következményeit tehát nem elég a humán populációszintjén és más jelenségektől (pl.: az üvegházhatástól) izoláltan felgöngyölíteni, hiszen a bolygó valamennyi élőlénye egymásra van utalva. [16]. UV VÉDELEM A KEZDETEKTŐL - A NAPVÉDŐ FAKTOR (SPF) MÓDSZERÉNEK TÖRTÉNETE Az in vivo determinált napvédő faktor (Sun Protection Factor=SPF) napjainkban a leégés elleni napvédő termékek hatásfokának univerzális mérője. Történelmileg, az SPF, vagy a Védelmi Index (Index of Protection=IP) alapját képező első ismert tanulmányok az 1930-as 13
években készültek és az 1940-es években kerültek publikálásra H. Blum és mások, valamint az 1950-es években R. Schulze által. Ezek, az szabványosítási és tudományos csoportok által végzett tanulmányok és egyéb munkák vezettek a minimális bőrvörösségi dózis (minimal erythemal dose=med) koncepció és az SPF történelmi meghatározásához, valamint az SPF meghatározására és osztályozására szolgáló első szabvány rendszerhez, melyet 1978-ban az FDA (Food and Drug Administration a ford.) adott ki az USA-ban Proposed Monograph (Javasolt tanulmány) címen. Ezt követte 1984-ben a Németországban kiadott DIN67501 norma, amely leginkább Európában terjedt el. A két szabvány leginkább az alkalmazott UV források (xenon ívlámpa, vagy természetes napfény és higanygőzlámpát illetően), valamint a terméknek a bőrfelületen történő applikálása (2.0 és 1.5 mg/cm 2 ) tekintetében tért el egymástól, ami némi eltéréshez vezetett a mért védelmi faktorokban. Valamennyi ezt követően kiadott szabvány a mesterséges xenon forrásnál, valamint a 2.0 mg/cm 2 alkalmazási mértéknél maradt. Ezt követően Ausztrál Szabványügyi Társaság (SAA), 1986-ban, a Japán Kozmetikai Ipari Társaság pedig 1991-ben az FDA-éhoz hasonló szabványokat tett közzé, melyek az SPFet és a vízzel szembeni ellenállási tesztet egyaránt magukba foglalták. Ezek a rendszerek 1986, 1993, 1997 és 1998-ban (Ausztrál szabványok), valamint 1999-ben (Japán szabványok) átdolgozásra kerültek. A Dél-Afrikai Szabványügyi Hivatal (SABS) 1992-ben hasonló rendszert adott ki, melyet 2002-ben dolgozott át. Az FDA szabvány egy új verziója Tentative Final Monograph (Kísérleti végső tanulmány) címen 1993-ban került kiadásra. Az 1999-es Final Monograph (Végső tanulmány) című változat bevezetését határozatlan időre elhalasztották. Ennek a halasztásnak az a célja, hogy időt biztosítson UVA tesztekhez és jelölésekhez alkalmazott speciális módszerek bemutatására. Az Új-Zélandi szabványok 1993- ban csatlakoztak az Ausztrál szabványokhoz, hogy létrehozzák a közös új változatukat (AS/NZS 2604:1993), valamint azok 1998-as átdolgozott változatát. Az Európai Kozmetikai, Piperecikkek és Parfüm Társaság (COLIPA) a saját 1994-es SPF ellenőrzési rendszerében új technikákat vezetett be az UV forrás emissziós színképének jellemzésére és meghatározására, valamint a bőrtípusok szímérés-alapú megkülönböztetésére. Ugyanebben az időben két fő SPF szabvány termék került számításba-vételi ajánlásra az SPF jelentőségének növelése érdekében. Az osztrák Önorm1998-ban, az új DIN szabvány pedig 1999-ben lett a COLIPA 1994 Rendszer része. A közelmúltban Korea, Kolumbia és adoptálták az FDA, 14
vagy a COLIPA szabványokat. Kina szintén fontolgatja egy SPF szabvány bevezetését. 2000-ben a COLIPA, a JCIA és a CFTA-SA tárgyalásokat kezdtek az SPF mérésügyi rendszer harmonizációjáról. 2002 októberében létrehozták a nemzetközi SPF Ellenőrzési Rendszer közös egyezményét. 2005-ben a CFTA kifejezte szándékát egy, a COLIPA-val, JCIA és CTFA-SA-val közös nemzetközi SPF módszertanra. Ez a frissített verzió lett a 2005 júniusában kezdődött tárgyalások eredménye. Kisebb módosítások kerültek bevezetésre az irányelvekhez, melyek a technikusok és a szakértők tapasztalataira világítanak rá. [17] NAPVÉDŐ KRÉMEK TÖRTÉNETE 1938-ban Egy Franz Greiter nevű svájci vegyész hallgató a svájci-osztrák határon lévő Mount Piz Buin mászása közben leégett, aminek következtében elhatározza, hogy kifejleszt egy napvédőt. Az első hatékony készítményt valószínűleg ő fejlesztette ki 1946-ban. A termék a Gletscher krém ezt követően a Piz Buin vállalat alapját képezte. Úgy becsülik, hogy a Gletscher krém 2-es napvédő faktorral rendelkezett. Az első széles körben használt napvédőt Benjamin Green, egy légierős, később gyógyszerész készítette 1944-ben. A terméknek - a Red Vet Pet (a vörös állatgyógyászati vazelin után) korlátozott hatékonysága volt, fizikai blokádként működött az UV sugárzással szemben. Elfogadhatatlanul vörös, ragadós volt, hasonló a vazelinhez. Ez a termék került továbbfejlesztésre a II Világháború idején, valószínűleg akkor, amikor a túlzott napsugárzás veszélyei nyilvánvalóvá váltak a Csendes-óceánon levő katonák és az otthon levő családjaik számára. Ennek a terméknek az eladásában akkor következett be robbanás, amikor a Coppertone megvette a szabadalmat, valamint a Coppertone lány és Bain de soleil márkanéven piacra dobta az anyagot a korai 1950-es években. Franz Greiternek tulajdonítják a napvédő faktor (SPF) bevezetését (1962- ben), amely világszerte szabvánnyá vált a napvédők mérése és hatékonysága terén. 1970-es években A Piz Buin bevezeti a UV A és UV B szűrős napvédőket. 1978-ban Az FDA a biztonság és hatékonyság érdekében szabványok ajánlásával tesz javaslatot a napvédők szabályozására. Ezek az irányelvek melyek egy része 15
sosem lépett hatályba főként az SPF ellenőrzés és osztályozás létrehozásával foglalkoztak. A hivatalos dokumentum azonban megállapította, hogy hosszú távon a napozás nem jó a bőrnek. 1988, az FDA engedélyezi egy csak UVA szűrőt, az avobenzont tartalmazó napvédő terméket. Az addigi engedélyezett szűrők UVB-k voltak, melyeknek esetlegesen volt UVA védelmük. 1997-ben Az FDA engedélyezi a napvédő gyártók számára annak nyilvánosságra hozatalát, hogy termékeik az UVA védelem érdekében avobenzont tartalmaznak. 2006: Az FDA elmulaszt egy, a Kongresszus által meghatározott határidőt a napvédőkre vonatkozóan javasolt irányelvek engedélyezésére. 2007: Az FDA véglegesíti az UVA ellenőrzésre és osztályozásra vonatkozóan javasolt szabályait, és kezdi elfogadni a javaslatokhoz fűzött észrevételeket. 2010: Az FDA várhatóan jóváhagyja a 2007-es irányelveket, de ennek határidejét a közelmúltban kitolták májusról októberre. [18] KUTATÁSI CÉLKITŰZÉSEK, HIPOTÉZISEK MEGFOGALMAZÁSA 1. Missziós katonai kontextusban, átfogóan rendszerezni kívánom az UV-expozíció kérdéskörét. A hazai és külföldi szakirodalom áttekintése után, a vonatkozó hazai és NATO előírások (STANAG-ek) elemzése, esetleges hiányosságainak feltárása után megalkotni az UV sugárzás komplex prevenciójának rendszerét, ahol valamennyi mérhető, kalkulálható tényező (külső expozíció, bőrtípus, UV-védelmi eszköztár stb.) balanszával személyre szabottan minimalizálható az egészségkárosodás. 2. Munkahipotézem szerint, a Magyar Honvédség és NATO képzési, kiképzési rendszerében a jövőben nagyobb hangsúllyal és magasabb eredményességgel kell felszínen tartani és menedzselni ezt a problémakört, hiszen a magyar és külföldi szakirodalom szerint is az utóbbi évtizedekben nagy mértékben növekedett a melanoma előfordulása, és a magyar populáció, ezen belül a katonák is, a fokozott kockázatú csoportba tartoznak. Célom megalkotni egy az aktuális természettudományos alapokra épülő, mindenki számára jól érthető, hatékony prevenciós oktatást amely integrálódik a missziós felkészítések 16
tematikájába, figyelembe véve a felkészítés sokrétű, széleskörű mivoltát, azaz rövid, figyelemfelkeltő, érthető. Ennél fogva mint oktatási protokoll használható a felkészítő foglalkozások során. Ehhez kapcsolódóan megalkotni egy UV útmutatót (UV guide), ami rövid, szemléletes, figyelmeztet és emlékeztet a kockázatokra, a segélyhelyeken és a hadműveleti irodákban lenne kifüggesztve. Ezt bevezetni a Magyar Honvédség kiképzési rendszerébe és a NATO STANAG rendszerébe 3. Kidolgozni a misszióba menő és visszafogadott állomány melanoma-szűrésének protokollját. A nemzetközi és hazai szakirodalom áttekintése és összegzése alapján egy létrehozni, egy a jelenlegi szűrővizsgálatba illeszkedő rövid, a nem onkológus vagy bőrgyógyász szakvizsgával rendelkező kollégák által is könnyen alkalmazható szűrővizsgálati protokollt 4. Feltételezem, hogy a vizsgált anyagcsoportok - fulvosavak és polifenolok - a megfelelő tartományban abszorbeálják az ultraibolya sugárzást. Bizonyítani szeretném, hogy a Fulvosavak és polifenolok ultraibolya sugárzásra vonatkozó abszorbanciája alkalmassá teszi ezt az anyagot, hogy hatásos fényvédő anyagként használhassuk 5. Feltételezem, hogy az általam előállított napvédő anyagok megakadályozzák a bőrön az erythema kialakulását Formulázott új gyógyszercsalád (krém) kísérletes előállítása és ön-kísérletek alapján igazolni, hogy alkalmasak az UV védelemre és megfelelnek előnyös kritériumainknak (természetes alapú, mono-, bikomponens, szélsőségesen olcsó előállítás) 17
KUTATÁSI MÓDSZEREK A szakirodalom feldolgozásakor az analízis, a szintézis, az indukció és a dedukció módszerét alkalmazom. Külföldi útjaim, szakmai kapcsolataim, valamint a külföldi missziók során szerzett nemzetközi, illetve hazai tapasztalataimat igyekeztem sokrétűen felhasználni. Kutatómunkám első részében a hazai és nemzetközi szakirodalmat tekintettem át, megvizsgáltam a vonatkozó jogszabályokat, hazai és NATO előírásokat, ezeket elemeztem, és a problémával kapcsolatos információkat rendszereztem és adaptáltam. Prevenciós rendszer, Oktatási anyag, Melanoma szűrés kidolgozása A források feldolgozásának eredményei alapján a Magyar Honvédség prevenciós rendszerében lévő hiányosság feltárása után, ennek pótlására a már meglévő szerteágazó tudományos eredményeket, protokollokat és módszereket a következő szempontok szerint gyűjtöttem, rendeztem és logikai sorrendbe, kapcsolatba alakítottam: az általam kialakított prevenciós szisztéma szervesen illeszkedjen a Magyar Honvédség egészségvédelmi rendszerébe; ezen belül a kidolgozott oktatási anyag tudományos alapokra épülő, egyszerű, közérthető, mégis kellően informatív legyen; a melanoma szűrési protokoll szintén tudományos megalapozottságú, rövid, azaz a szűrővizsgálati időt érdemben ne növelje, hatékony és egyszerűsége révén alkalmazójától külön képzettséget ne igényeljen. Ultraibolya sugárzás elnyelő képesség igazolása Igazolnom kellett, hogy az általam kiválasztott anyagok megfelelő UV elnyelő képességét. Ezt spektrofotometriai méréssel határoztam meg. Így kaptam meg a fulvósav oldat és a polifenol (vörös szőlőhéj extraktum) ultraibolya abszorbancia görbéjét. Ez a kutatómunka igen kritikus lépése 18
volt, hiszen ez alapján dőlt el, hogy a későbbi kutatásban ezen anyagok használhatók-e, Napvédő anyagok formulázása A napvédő anyagok megalkotása során az UV abszorbció alapján a fulvósav és a vörös szőlőhéj kivonat megfelelő hatóanyagnak bizonyult. De a vivőanyag kiválasztása is nagyon fontos, hiszen figyelembe kellett venni az fizikai és kémiai tulajdonságait, és az allergizáló, mellékhatást előidéző képességeit is, emellett a kis költség is komoly szempont volt. E tekintetben is a forrásmunka elemzése volt az eszköz. Így jutottam el a Unguentum Hydrophilicum nonionicum alkalmazásához. Ezen anyag esetében azonban az egyik összetevő a paraffin olaj, ami mesterséges származék. Ezért a vivőanyag elkészítésekor e helyett szőlőolajat használtam. Ezek után a krémek összetételének megtervezése következett. Terveztem egy és két aktív komponensű készítményt is. Fontos szempont volt, hogy az aktív alkotóelemek gyakorlati UV védő hatása (azaz a később végrehajtott önkísérletben) külön is és együtt is igazolható legyen. Hiszen ezen képességen túl a későbbi kutatások során az egyéb kedvező biológiai, egészségügyi hatások vizsgálatát, és ezen hatások összessége szempontjából a legoptimálisabb továbbfejlesztését tervezem. Önkísérlet Saját magamon végzet kísérlet során megvizsgáltam a mesterséges ultraibolya forrás MED-jét (Minimal Erythemal Dose). Azaz jelen esetben az általam felvett besugárzási távolságból azt az időt határoztam meg, ami már biztosan bőrelváltozást okoz. Az adott bőrfelszínt az általam elkészített perforált lemezzel fedtem, ami csak a perforáción engedte át a sugárzást. A különböző perforációs nyílásokon egyre növekvő ideig történt a besugárzás. az 1-es számmal jelölt területet 30 másodpercig sugároztam be, majd minden soron következőt fél perccel hosszabb ideig, tehát a 6-os számú területet már 3 percig tettem ki UV sugárzásnak. (3. ábra) 19
3. ábra: A bőrfelszín UV besugárzás után (készítette: Kolonics Gábor) Az önkísérlet második részében A bőrfelszínt az általam elkészített perforált fedőlappal borítottam, amelyen a perforált részt 3x6 felé osztottam. Az alábbi ábrán láthatóan 3 sorban (I-II-II), a sorokban 1-6-ig számmal jelöltem. Mint az előzőekben az 1-es számmal jelölt területet mind 3 sorban 30 másodpercig sugároztuk be, majd minden soron következőt fél perccel hosszabb ideig, tehát a 6-os számú területet már 3 percig tettük ki UV sugárzásnak. a bőrfelületet ez esetben az általunk előállított természetes hatóanyag tartalmú napvédő krémmel kezeltük a besugárzás előtt. (4. ábra) Az I. sort egykomponensű, fuvósav tartalmú napvédő krémmel. A II. sort egykomponensű, polifenol tartalmú napvédő krémmel. A III. sort kétkomponensű, fuvósav és polifenol tartalmú napvédő krémmel. 20
4. ábra: A kezelt bőrfelszín UV besugárzás előtt (készítette: Kolonics Gábor) 21
VÁRHATÓ EREDMÉNYEK, AZOK FELHSZNÁLHATÓSÁGA Kutatásaim során az általam létrehozott primer és szekunder prevenciós rendszer egységesen és részenként is alkalmas arra, hogy szerves részét képezze a Magyar Honvédség prevenciós rendszerének. A kidolgozott oktatási protokoll jól felhasználható a kiképzésben, mind a kiképző, mind a képzett állománynak megfelelő alapokat ad egyszerűsége, érthetősége és szakmai megalapozottsága miatt. A melanoma szűrési protokoll rövidsége és egyszerű alkalmazhatósága révén jól illeszkedik az egészségügyi szűrővizsgálatok gyakorlatába, hiszen rövid, tehát a teljes szűrővizsgálati időt jelentősen nem növeli, viszont kellően informatív, így kellően hatékony is. Az általam vizsgált fulvósavak és polifenolok UV abszorbanciája alkalmassá teszi az anyagokat, hogy további vizsgálatokkal igazoljam, hogy alkalmasak UV védő anyagok alkotórészeként való alkalmazásuknak. Miután meghatároztam az abszorbciós értékeket, a megfelelő anyagokból, melyek várhatóan megfelelnek az elvárásaimnak, három féle napvédő krém prototipust készítek. Ezek a krémek várhatóan a mesterséges UV forrás erythemát kiváltó hatását gyengítik, gátolják, ezzel igazolom ezen anyagok UV protektív hatását. Ezen bizonyítékok komoly alapot képeznek - nem a dolgozat tárgyát képező - későbbi kísérleteknek, amely egy ipari méretekben előállítható, klinikailag tesztelt költséghatékony napvédő krém létrehozását célozza, ami a hatóanyag tartalmából fakadóan, több kedvező klinikai, egészségügyi hatást is gyakorol a bőrre. Tehát potenciális alapjait hordozza egy olyan készítménynek, ami mind protektív, mind terápiás hatással rendelkezik, emellett természetes összetevői révén - ellentétben a mesterségesekkel - jelentősen kevesebb mellékhatással bír. 22
I. FEJEZET UV-EXPOZÍCIÓ Komplex UV védelmi rendszer I. 1. UV SUGÁRZÁS I. 1.1. FIZIKAI JELLEMZŐK A fény fizikailag elektromágneses sugárzás, a terjedési irányra és egymásra merőlegesen, szinkron oszcilláló elektromos és mágneses erőtér. Az energia adott mennyiségeit fotonokba csomagolva közvetíti. A fény természetének megértését sokáig nehezítette a fotonok kettős viselkedése. Az általuk szállított energiával fordítottan arányos, rövidebb hullámhosszakon a részecskékre jellemző tulajdonságokat mutatják, míg az alacsonyabb frekvenciájú sugárzás hullámtermészettel rendelkezik E = h ν = h (c/λ), ahol: h : 6,626 10-34 Js, Planck-állandó; ν : frekvencia [Hz]; c : fénysebesség [m/s]; λ : hullámhossz [m]. A spektrum felosztása Az optikai tartományt az elektromágneses spektrum 100 nm és 1 mm közé eső szakasza jelenti. Ide tartozik a nagyobb energiájú ultraibolya, a 400 800 nm-es látható fény és az infravörös (IR) sugárzás, ahogy azt az 1. ábra mutatja. Az élőlények megtanulták hasznosítani a Napból érkező energiát. A hősugárzásnak szerepe van az éghajlat meghatározásában. Az energia legnagyobb részét közvetítő látható fényt használják a növények a fotoszintézishez, ebben a hullámhossztartományban szemünk csapjai és pálcikái a frekvenciakülönbségeket színbeli eltérésként érzékelik. Egyes állatok (pl.: méhek) a közeli ultraibolya tartományban is látnak, az embereknek azonban erre nincsen érzékszervük. Az ultraibolya sugárzás káros hatásai ellen ezért csak akkor tudunk védekezni, ha a minket érő dózist méréssel meg tudjuk határozni. [16] 23
5. ábra: Az elektromágneses spektrum jellemzői forrás: Finta Viktória: Milyen hatásai vannak a környezetünkben lévô nem ionizáló elektromágneses sugárzásoknak? FIZIKAI SZEMLE LVII. évfolyam 11. szám 2007. november I. 1.2. TERMÉSZETES UV FORRÁS Földünkön a természetes ultraibolya sugárzás kizárólagos forrása a Nap. A Nap által kibocsátott spektrum emberöltőnyi léptéken mérve nem változik. A felszínt elérő dózist meghatározó ózon megoszlásáért, keletkezéséért és bomlásáért felelős folyamatok azonban érzékeny egyensúly elemei. Az 1970-es évek óta nem fér kétség a sztratoszféra ózonrétegének 24
vékonyodásához. A jelenséget rövidtávon és helyileg elősegítik természetes éghajlati változások és vulkánkitörések is, de a globális folyamatokra ezek nem adnak magyarázatot. Mára azonban a magas légkörben közvetlenül kimutatott köztitermékek alapján bebizonyosodott a mesterséges kibocsátásból származó anyagok elsődleges szerepe. A többek között hűtőgépekben és dezodorok hajtógázaként használt klórfluoro-karbonok (CFC), a tűzoltásban fontos halonok, a bromidok és a belőlük képződő termékek katalizálják az ózon bomlását eredményező láncreakciót. A vegyületek egy része hosszú élettartamú, több mint 100 évig maradhat a légkörben. Az ultraibolya sugárzás hatására a CFC-ről leszakadó klór gyök megtámadja az O3-t és az abból lehasított egyik atommal kötésre lép. A klórmonoxiddal szabad oxigén reagál és O2 keletkezik. A folyamatot elindító klór változatlanul visszamarad, és újabb reakciót kezdeményez.[19] I.1.2.1.AZ ÓZON SZEREPE A légkör molekuláinak a sugárzással való kölcsönhatása nem csak szűrőként fontos. 240 nm-nél rövidebb hullámhosszú fotonoknak oxigénnel való ütközésekor a molekula atomjaira hasad. A kialakuló, páratlan elektronnal rendelkező gyökök igen reakcióképesek és a kétatomos oxigénhez kapcsolódva exotherm folyamat során ózon (O3) alakul ki. A keletkezés helye szerint így jött létre a sztratoszférában, a Föld felszíne felett mintegy 25 40 km-rel az ózonréteg. Mára az ózon mennyisége átlagosan 0,5 pars pro million (ppm), a felszíni nyomáson mintegy 3 mm vastag réteget alkotna, ezt tekintik 300 Dobson-egységnek (DU). Az ózon kötései a 320 nm körüli fotonok energiáját elnyelve felszakadnak és a molekula kiindulási elemeire bomlik, ahogy az a 2. ábrán látható. Az ózonréteg magasságában a felszabaduló hőnek megfelelően ezért a sztratoszféra környező rétegeihez képest magasabb hőmérséklet uralkodik. Az O3 bomlása oxigén, hidrogén, nitrogén és klór szabad gyökök által közvetített láncreakcióban is létrejöhet. Az 1995-ös kémiai Nobel-díjat a nitrogén-oxidok és a klór-fluoro-karbonok (CFC) e folyamatban játszott szerepének tisztázásáért ítélték oda P.J. Crutzennek és munkatársainak. [16] 25
6.. ábra: Az UV sugárzás útja a Föld felszínére - Az oszlopok a Föld felszínét elérő sugárzás relatív intenzitását érzékeltetik forrás :Nilsson A. 1996: Ultraviolet Reflections: Life Under a Thinning Ozone Layer alapján I. 1.3. UV HATÁSA AZ EMBERI SZERVEZETRE Három fő emberi szervrendszer sejtjei és szövetei melyek kitettek a napsugárzás hatásainak: az immunrendszer, a szem, és a bőr. I. 1.3.1. BEHATOLÁSI MÉLYSÉG A fény behatolási mélysége hullámhosszfüggő, vagyis különböző szövetekre hatnak. A legfontosabb (emberi) testfelület-közeli szövetek a szem és a bőr. A szem hullámhosszérzékenysége : UV-A, hosszú UV-B: lencsehomály, szaruhártya-gyulladás, kötőhártya-gyulladás; UV-C, IR-B,C: szaruhártya-gyulladás, égési sérülés ; VIS: szín- és szürkületi látás; nagy intenzitásoknál a retina égési sérülése; 26
7. ábra A fény behatolása a szem szöveteibe forrás Barócsi Attila A biofizika alapjai BME TTK Matematika Intézet gondozásában 2012 ISBN: 978-963-279-465-5 8. ábra A fény behatolása a bőr szöveteibe forrás Barócsi Attila A biofizika alapjai BME TTK Matematika Intézet gondozásában 2012 ISBN: 978-963-279-465-5 27
A fény bőrre gyakorolt biológiai hatása attól függ, hogy a fény a behatolási mélység függvényében milyen festékmolekulákban nyelődik el: UV-C,B: védelem az alsóbb bőrrétegek számára. A légköri ózon elnyeli, de a sztratoszférikus ózonréteg elvékonyodása, mesterséges fényforrások miatt bőrpír alakulhat ki. UV-A,B: bőrpír, pigmentképzés (melanociták festékanyagainak fotopolimerizá-ciója), mely UV védelmet biztosít, de rosszindulatú bőrdaganatok is kialakulhatnak. UV-B elnyelők pl. a nukleinsavak, az aromás aminosavak és származékaik (pl. melanin). UV-A, VIS elnyelők: hemoglobin, karotinok, bilirubin, melanin. IR-A,B,C: az irha alá is behatol, égési sérüléseket okozva. [20]. I. 1.3.2.SZEMRE GYAKOROLT HATÁSOK A fotokeratitis, fotoconjunctivitis és a retinopathia akut sugárártalomként 24 órán belül jelentkeznek. tünetei : vörös szem, fájdalom, könnyezés fénykerülés (phptophobia blepharospasmus Reflektáló környezetben (vízpart, sivatag, hó) folytatott tevékenység kapcsán lép fel. A szemben leggyakrabban előforduló primer rosszindulatú daganatos elváltozás a malignus melanoma Közegészségügyi, szociális és gazdasági szempontból a legjelentősebb késői szemhatás a nap sugárzása által kiváltott szürkehályog A cataracta világviszonylatban a vakság kialakulásának vezető oka. [21] I. 1.3.3. HATÁSOK AZ IMMUNRENDSZERRE Az ultraibolya sugárzás immunszupresszív hatása jól ismert. Tény, hogy az állatkísérletek alapján és a bizonyítottan bőrrákban szenvedő betegek elváltozásából vett biopsziák alapján készült tanulmányok arra utalnak, összefüggés van az UV sugárzás immunszuppresszív hatásai és a karcinogén potenciálja között. [22] 28
Az ember szervezet elsődleges védelmi vonala a külvilággal szemben a bőr Annak érdekében, hogy ezt a szerepét maradéktalanul betöltse, a védekezésben számos immun-sejt vesz részt a "külső betolakodók" és az olyan bőrsejtek ellen amiket pl. vírusinfekció ért vagy malignusan transzformálódott. [21] Az immunrendszer ultraibolya sugárzás okozta károsodása bőrtípustól függetlenül lép fel. Az addig sajátként felismert sejtfelszíni molekulák besugárzást követő megváltozása, a sejtek fotolízisével felszabaduló, addig elzárt antigének és prosztaglandinok gyulladásos választ (napallergia, fotodermatitis) indukálnak [16] Finsen (Nobel-díj, 1903) leírta, hogy a napfény gyógyítólag hat a bőr tuberculosisára, később viszont kiderült, hogy a pulmonális TBC-t rontja. A besugárzás csökkentheti az élő, gyengített kórokozókkal végzett vakcinálás hatékonyságát, sőt veszélyessé teheti azt (pl.: BCG). Az UV besugárzás immunszuppresszív hatása folytán fokozza a legtöbb fertőző betegségre (pl.: HHV, HPV, HIV, TBC, candidiasis, listeriosis, borelliosis) való fogékonyságot. A lokális és generalizált immunszuppresszió a daganatok kialakulásának is kedvez [23] I. 1.3.4. BŐRRE GYAKOROLT HATÁSOK A napsugárzás akut és krónikus reakciókat indukál az emberi bőrben. Epidemiológiai tanulmányok azt sugallják, hogy a genetikus mutáció és immunszuppresszió révén a szoláris UV sugárzás felelős a bőrdaganat kifejlődéséért, és valószínűleg a fotoaging (bőröregedés) folyamatáért. A DNS károsodást a direkt UV sugárzás és a reaktív oxigéngyökök útján kapott (ROS) okoz.[24]. A leggyakoribb akut bőrelváltozás, amit a napsugárzás okoz a leégés. A bőrpír, amely súlyos esetben hólyagos elváltozáshoz vezet, egy késleltetett erythema (bőrpír) [21]. I. 1.3.4.1. BŐRÖREGEDÉS A bőröregedés kialakulásával a krónikus UVA sugárzás hozható összefüggésbe. Etiológiájában a reaktív oxigén gyökök (ROS Reactive Oxygen Species) szerepelnek. Az 29
abnormális elasztikus és a degenerálódó kollagén rostok miatt a bőr elveszti rugalmasságát és ráncosodik. [21]. I. 1.3.4.2.. MALIGNUS ELVÁLTOZÁSOK A 19.század végén orvosok jelentették, hogy a bőr karcinómák leggyakrabban a kinti tevékenységet végző embereknél fordulnak elő, a napfénynek legtovább kitett területeken, ennélfogva gyanították, hogy a kiváltó ok a napfény. [25]. Az UV B és A sugarak (280-400 nm) a földközelben jelen vannak a napfényben. Az UV sugarak nem hatolnak mélyebbre a bőr rétegeinél, azok elnyelik azt és összefüggésben vannak különböző típusú emberi bőrrákkal. [26]. Az UV sugárzás immunszuppresziót okoz, ami kiemelkedő szerepet játszik a bőrrák kifejlődésében. [24]. A bőrrák három típusa alkotja ezt a csoportot: az basalioma (BCC - bazálsejtes karcinoma), a spinalioma (SCC - laphámrák) és a bőr melanoma (CM). Az első kettőt gyakran együttesen úgy nevezik, hogy nem-melanomás bőrrák (NMSC). A BCC-t és az SCC-t a keratinociták, rosszindulatú elváltozása okozza. A CM-et ugyanakkor a melanociták, a bőr pigmenteket előállító sejtjeinek rosszindulatú elváltozása okozza. [21] Az UV sugárzás által okozott legsúlyosabb elváltozások a bőrtumorok. Az idősebb korosztálynál jelentkező nem-melanomatikus bőrrákok (NMSC) a keratinocyták burjánzásai. Az ide tartozó laphámrák (squamous cell carcinoma, SCC) és a Krompecher Ödön által elsőként leírt bazálsejtes karcinoma (BCC, ulcus rodens) kiváltásában a p53 gén UVB okozta gátlásának tulajdonítanak szerepet. A melanocyták transzformációját a melanoma malignumban (cutaneous malignant melanoma, CMM) az UVA irradiácóhoz kötik. A fehér kaukázusi embercsoport daganatos megbetegedései között a BCC (basalioma), SCC (laphámrák) és a CMM (melanoma) igen gyakori, az Egyesült Államokban például az első helyen állnak. Előfordulásuk 1930 és 1990 között évi 5%-kal emelkedett! De ez csak részben köszönhető a megváltozott napozási szokásoknak. Incidenciájuk az Egyenlítőtől való távolság növekedésével az UVB terhelés visszaesésével csökken. Mivel a napsugárzás a legelterjedtebb környezeti rákkeltő ágens, a bőrtumorok a leggyakoribb megelőzhető daganatos betegségeknek számítanak. Leginkább a napfénynek kitett felületeken, arcon, nyakon, kézháton jelentkeznek, és főleg az I II-es bőrtípusúakat sújtják. Az egyes bőrrák típusok kialakulásában és tulajdonságaiban fontos különbségek mutatkoznak, A gyermekkori leégések hajlamosítanak a bőrrák kialakulására. A 18. életévet megelőző időszak fontosságát 30
magyarázza egyrészt, hogy a gyermekek nem figyelnek magukra, bőrük igen érzékeny, ők szenvedik el az UV életdózis 80%-át, azaz az egész életük során várható ultraibolya sugárzás kockázatának legnagyobb része ekkor éri őket és elég sokáig élnek ahhoz, hogy a késői káros hatások is manifesztálódjanak. A lökésekben érkező sugárzáshoz a nem rendszeresen napoztatott testtájakon és a nem jól barnulóknál a szervezet nem tud hatékonyan alkalmazkodni, így ez tovább fokozza a kockázatot. [16] 9. ábra Az egyes bőrrák típusok fontosabb tulajdonságai Forrás: Hegedüs Márton - DNS alapú biológiai dozimetria kiterjesztése széles spektrumú UV hatásra Budapest 2006 - Semmelweis Egyetem Doktori Iskola Elméleti Orvostudományok Program: I/3. Ionizáló és nem ionizáló sugárzások biológiai hatásai. I.1.3.4.3. MELANOMA MALIGNUM A melanoma elsősorban a bőr, elvétve a szem, az agyhártyák, illetve különböző nyálkahártyák melanocytáiból kiinduló malignus daganat. Kifejezett áttétképzési tulajdonságokkal rendelkezik, mellyel a bőrtumorok okozta legtöbb halálozásért felel. Általában szubjektív panaszt nem okoz, ritkán kíséri csak enyhe viszketés. A melanoma leggyakrabban ép bőrön keletkezik, ritkábban naevus talaján alakul ki. Az esetek 90%-ban festenyzett formában jelentkezik a bőrön, ritkán a nyálkahártyákon. A pigmentáció mértéke rendkívül eltérő, a halványbarnától a feketéig minden árnyalat előfordul. Az egész bőrfelszínen bárhol kialakulhat. Klinikai megjelenése változatos, észleljük folt, plakk, vagy 31
exophytikus növedék formájában. Legjellemzőbb változatai a lentigo maligna melanoma (LMM), a supeficialisan terjedő melanoma (SSM), a nodularis melanoma (NM) és az akrolentiginosus melanoma (ALM) Incidenciája a fehérbőrű népesség körében az egész világon meredeken nő, és ez a tendencia hazánkban is jól érzékelhető. A betegszám évtizedenként megduplázódik. A Nemzeti Rákregiszter adatai szerint Magyarországon a morbiditás 12/100 000 lakosra. A mortalitás 1975 óta folyamatosan nő és 2001-ben csaknem kétszer annyi beteg halt meg melanomában, mint 1975-ben. A melanoma gyakoriságának jelentős emelkedését elsősorban környezeti tényezők magyarázzák. Legfőbb oknak a megnövekedett ultraibolya sugárzást tekintik (ózonlyuk), melyet fokoznak a szabadidő eltöltésének az utóbbi évtizedekben kedvelt módozatai (mértéktelen, intermittáló napozás, az egészség szimbólumának tartott barna szín divatja, magas inszolációjú helyeken történő nyaralás). Nem elhanyagolható tény a lakosság által széles körben igénybevett, kontrollálatlan szolárium használat sem [27]. I.2. UV KOCKÁZAT 10. ábra: A katonát érő kockázat forrás: Kóródi Gyula Dr.: Az agykoponya lövési sérüléseinek korszerű ellátása szervezési- és szakmai szempontok alapján, a NATO tagságunkból fakadó kihívások tükrében Phd értekezés, 2005 ZMNE 32
Foglalkozás-egészségügyi szakmai kollégium meghatározása szerint a kockázati forrás: olyan tényező (fizikai, kémiai, biológiai), közeg, kereskedelmi folyamat, eljárás vagy helyszín, amely rendelkezik azzal a képességgel, hogy káros hatást/hatásokat váltson ki, a kockázat: olyan káros hatás/esemény valószínűsége és súlyossága, amely az embert vagy a környezetet érinti a kockázati forrás(ok) okozta expozíciót követően, meghatározott feltétételek mellett: [28]. Ez a katonák esetében jóval összetettebb. [29]. Az UV kockázatot jól jellemzi az UV index. A WHO az INTERSUN programjának keretében kidolgozásra került egy, az UV sugárzás mértékét és kockázatát jellemző skála, ami a Föld felszínén mért sugárzást és a potenciális bőrkárosodás mértékére utal. Ez a Global Solar UV Index (UVI), mely egy 1-10-ig terjedő skála, amely kiegészül egy extrém értéket kifejező 11 + értékkel. A növekvő szám a fokozott sugárzást, veszélyt, expozíciót jelenti. Ennek kifejlesztésében a következő nemzetközi szervezetek vettek részt: World Health Organization (WHO) együttműködve az United Nations Environment Programme (UNEP), the World Meteorological Organization (WMO), the International Commission on Non- Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) és the German Federal Office for Radiation Protection (Bundesamt für Strahlenschutz, BfS).[30] A Global Solar UVI-et a következő képlet alapján számítják: 11. ábra UVI képlete Forrás: Global Solar UV Index: A Practical Guide, World Health Organization 2002 33