SILMÄN LINSSI JA ULTRAVIOLETTI SÄTEILY
Vuonna 2005 oli väitöskirjojen joukossa eräs näin valoisaan aikaan kiinnostava kirja UV valon vaikutuksesta silmän linssiin: M Ayalan väitöskirja: Influence of exposure patterns and oxidation in UVR-induced cataractâ ( Karolinska Institutet). Kirjassa käsitellään erään UVB aallonpituuden vaikuttaman kaihin kehittymistä oksidaation seurauksena ja E-vitamiinin merkityksestä silmän linssin UV- protektiossa. UV-säteilyä UVR (Ultra Violet Radiation) pidetään eräänä harmaakaihin syynä. UV-valon kerta-altistuksen aiheuttamia vaurioita on paljon kuvattu, mutta tässä kirjassa käsitellään toistuvien 300 nm UVR-säteilyannosten vaikutusta. (UVB-säteilyn alue on 280-320 nm, josta oli valittu tämä kapea kohta)
Bunsen-Roscoe laki kuvaa vastavuoroisuutta eli resiprokaalisuutta ja vakuuttaa, että altistuksen aika (t, sekuntteja) ja säteilyn (E, irradiance (W/m2) tulo on sama niissä tapauksissa, joissa materiaalissa tapahtuvien muutosten määrä eli kvantiteetti on myös sama H = vastaan otettujen fotonien määrä, (J/m2).
Vastaanotetut fotonit = säteilyn ja altistusajan tulo.
H = E x t .
W-Vitamiini alfa-tokoferoli on ollut vaikutuksiltaan suhteellisen tuntematon antioksidantti, mitä tulee silmän linssin ikääntymiseen ja kataraktogeneesiin.
p53-geeni: Genomia suojaava p53-geeni korreloi apoptoosiin, solun ohjelmoituun häviämiseen, myös silmän linssin solukoissa.
Tutkija selvitti säteilyaltistuksen additiivista vaikutusta UV-säteilyn indusoimassa kaihissa ja arvioi resiprokaalisuuden lain pätevyyttä tässä tapauksessa. Hän määritteli, voiko E-vitamiini suojata UV-säteilyn aiheuttamalta kaihilta sekä lisääntyykö p53 UVR-altistuksesta.
Tutkijan mielestä resiprokaalisuuden lakia ei voi soveltaa UV-säteilyllä indusoituun harmaakaihiin, kun altistusajat UVR säteillle (300 nm, 8 kJ/m2) ovat vain 5 -120 minuuttia. Lyhyisiin altistuksiin soveltumattomuuden taustalla voi olla oksidoituminen. Vitamiini E suojaa silmän linssiä UV-säteilyltä. UV-säteilyn aiheuttama apoptoosi linssissä johtunee lisääntyneestä p53 esiintymästä. Lisää tietoa tästä väitöskirjasta saa lähteestä ISBN 91-7140-263-2
Auringon UVA säteily on pitkäaaltoisinta UVR-säteilyä ja saavuttaa maan pinnan. Uskotaan että UVB, joka on lyhytaaltoisempaa, olisi biologisten haittavaikutusten suurin aiheuttaja. Kaikkein lyhytaaltoisin UVR-säteily UVC jää ilmakehän yläosan otsonikerroksen eikä näin normaalioloissa voi saavuttaa maan pintaa lainkaan.Öääkärien näkökohdasta maan pintaan asti ulottuva jonisoimaton UV säteily voi vaurioitta DNA-molekyylejä ja muodostaa esim pyrimidiinidimeerejä, hankalaa takkua kromosomirakenteeseen. Kehon korjausjärjestelmä alkaa korjata sitä ja tuottaa mutaation kadonneen tai muuntuneen kohdan takia. Melanoomariski kasvaa sellaisesta auringonotosta, missä toistuvasti iho ehtii tulla auringon polttamaksi. (1). Solariumit antavat eniten UVA-lajeja. Psoriasiksen hoidossa käytetään UVB lajiakin. Mikro-organismien ja itujen sterilisaatioissa käytetään teknisesti tehtyjä UVC-lajeja.
E vitamiinista on hyötyä silmälle. E-vitamiinia saa tavallisesta ravinnosta kuten viherkaalista, kasvisöljyistä ja kasvien siemenistä, pähkinöistä, manteleista ja jyvistä ja vehnän leseistä.
Vehnänalkioöljyssä sitä on erittäin runsaasti.
Myös animaalisista lähteistä saa E-vitamiinia: turskanmädistä, munankeltuaisesta, ankeriaasta.
E-vitamiinin strategiana on sen kyky muodostua vähemmän vaaralliseksi radikaaliksi TE*
kun se suojaa rasvahappoja muuttumasta radikaaleikseen.
Kehossa muut antioksidantit (lähinnä C-vitamiini) puolestaan suojaavat E-vitamiinia
ja palauttavat sen takaisin (TE muotoon, tokoferoliksi) radikaalimuodostaTE*
(1) LÄHDE: Rytömaa T. Säteilyriskit ja niiden torjuminen.. Duodecim 2003; 119: 113-21. (Ultraviolettisäteily)
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ligcon.html#c1Päivitys 28.7.2007
L Bright
UVE ja IRE ja SILMÄ Kirjoitettu 30.7.2008
(Pienisädesivuni kertoi lähinnä vain yhdestä UVB 300 aallonpituudesta ja silmästä).
AURINKO säteilee joka suuntaan avaruuteen ja muutamalla asteella sen täydestä pallopinnasta se suo jonkin kapean sädekimpun tänne maapallollekin, siis hyvin pienen osan valtavasta ydinvoimalastaan, joka toimii eräällä ikuisella itsesyöttöjärjestelmällä aineen ja energian aaltoilua hyväksikäyttäen, avaruuden nolla – Kelvineitä ja gravitaatiota hyödyntäen.
NÄKYVÄSTÄ VALOSTA
Näkyvä valo on aallonpituuksia 400-780 nm. Tämä pääsee verkkokalvoon asti ja vaikuttaa näköimpulssien kehittymistä. Hämäränäkemisen huippu on 500- 514.4 nm kohdalla ja päivänäkemisen huippu on 560 nm:n kohdalla. Sinisen maksimi on 460 nm:n kohdalla. Punamaksimi on 630 nm:n kohdalla ja vihreän maksimi on 530 nm:ssä.
SILMÄN FYSIOLOGIA vaistoaa muutakin säteilyä, esim rakenneaminohapot vaikuttuvat tietyistä aallonpituuksista, mutta retina eli verkkokalvo tulkkaa näköimpulssina vain tuon näkyvän valon kohdan.
AURINGON UV valosta 1/3 heijastuu ilmakehästä pois avaruuteen, taittuu tai absorboituu ilmakehään. Otsonikerroskin vaikuttaa kuin suodatin.
Mutta se loppuosa 2/3 osaa omaa vielä 5 % UV-säteilylajeja.
UV A on pitkäaaltoisinta UVR- aluetta 315 nm -400 nm. Tämä ilmoitetaan vähän eri tavoin eri lähteissä. Joka tapauksessa 320 nm pääsee verkkokalvoon asti. Tämä on sitä solariumvalotyyppiä. UVA ruskettaa. (Fotokemoterapiaa psoralen + UVA on käytetty Ruotsissa psoriasiksen hoidossa).
UV B, josta se silmän linssille vaarallinen 300 nm sädekimppu on peräisin, on lyhytaaltoista 280-320 nm aluetta. Tätä UVB- säteilyä käytettiin siis psoriasiksenkin hoitoon. Ensin käytettiin laajakirjoista UVB:tä, sitten otettiin kapea kirjo 309-313 nm käyttöön. Protoporfyriineillä tehostetiin herkkyyttä säteille ( Fotodynaaminen hoito, 5-ALA on käytössä Suomessa).
Flavonoidit pystyvät absorboimaan 280- 320 nm UVB säteilyä.
(UV C joka taittuu pois ja on erittäin lyhytaaltoista UV-säteilyä, otsonikerroksen filtroimaa, on aluetta 100-200-280 nm. Joka tapauksessa alle 280 nm UV-säteilyn ei pitäisi päästä maapallolle. Tietysti avaaruusmatkailijat, jotka menevät otsonikerroksen yli ja korkeammille orbitoille, kohtaavat myös näitä säteitä. Toisaalta laboratorioissa tehdään tätä sädettä steriloimistarkoituksiin ( germicidinen säteily) ja silloin se on läheltä tulevaa. UVC on aiheuttaa abioosin 200-280 nm aalloilla. Tavallaan se varmaan steriloi maan ulkoavaruutta. Mutta 230-250-270 nm kyllä aiheuttaa ihmiselle fotokeratiittia. Hitsausliekissä on 234 nm säteilyä. Bakteriostaattinen on 265 nm säteily ja bakterisidi on 254 nm säteily.
ENTÄ AURINGON LÄMPIMÄT SÄTEET infranpunasäteily IRR, kaukaa tuleva IR. Infrared radiation
IRA lyhytaaltoinen IR, infranpuna säteily
Infranpuna-alue alkaa, kun aallonpituus siirtyy näkyvää valoa pitempiin aaltoihin, yli 780 nm.
Lyhytaalto IRR, on aluetta 780-1400 nm ja tämä laji pääsee myös verkkokalvoon asti kuten pieni osa UVR ja varsinkin sen aallonpituus 320 nm.
Niin linssi kuin retina voivat vaurioitua.
IRB, keskipitkä infranpunainen säteily on aluetta 1400-2600 nm.
Lasiainenkin voi vaurioitua tästä lämpösäteestä. Sarveiskalvo on palovaarassa. Sarveiskalvo ja linssi kuitenkin filtroivat pois enimmän IRR aallonpituuden > 1400 ja UVR- säteilyä.
IRC , pitkä infranpunasäteily on yli 2600 nm, kuten 3000 nm- 1 mm.
Sarveiskalvo vaurioituu ja saa palovamman tästä infranpunalajista.
RÖNTGEN JA GAMMA
Silmä ei pysty välittämään koko elektromagneettisen säteilyn kirjon alueelta tietoja aivoihin. Me emme esim. voi tajuta näköaistilla sellaisia mikroaaltoja, jotka voivat kulkea koko silmän läpi. Ne eivät tulkkaudu valoelämyksenä. Tällaista on esim lyhyitä aaltoja antavat säteilyt kuten röntgensäteily tai gammasäteily.
MIKÄ ON FOTONI?
Se on kvanttiyksikkö sellaista energiaa, joka etenee valon nopeudella.
E = h x v.
E = h x c/ lambda.
h = Planckin vakio 6, 624x 10 E34 Js.
v = fotonin frekvenssi; c= valon nopeus; lambda on fotonin aallonpituus tietyssä väliaineessa.
Fotonin energia on siis kuin sen frekvenssi ja 1/ lambda.
VALON AIHEUTTAMAT VAURIOT VOIVAT OLLA LÄMPÖVAIKUTUSTA (1) TAI FOTOKEMIALLISTA VAIKUTUSTA (2) TAI MEKAANISTA VAIKUTUSTA (3). Kun optinen säteily tulee silmään, siinä on absorboivia molekyylejä ja molekyylien rotaatioenergia ja vibraatioenergia nousee, jos energia kertyy enemmän kuin mitä sitä voidaan sijoittaa ympäristöön. Tällöin lämpötila (1) nousee. Jos lämpö nousee yli 10 C-astetta, proteiineja denaturoituu ja kudosta vaurioituu. Esim lasersäde voi koaguloida retinaa.
Kun fotonin energia kohdistuu molekyyliin, se ärsyttää elektroneja molekyylissä ja niitä nousee korkeammalle energiatasolle, orbitaalille ja tyhjään tilaa tulee täydennystä korkeammilta orbitaaleilta. Tämä energiaero orbitaalien välillä voi alkaa fotokemiallista (2) reaktioita tai aiheuttaa sidosenergioita, joka menee kemialliseen sidokseen tai vapautuu lämpönä tai emittoituu ulos matalaenergisenä fotonina. Fotokemiallisen reaktion välituotteet ovat vapaita radikaaleja ja hyvin reaktiivisia joneja; ne voivat peroksoida PUFA- rasvahappoja tai estää entayymeitä. Verkkokalvossa on epäsuotuisa vaikutus pitkaikaiseata kroonisesta optisesta säteilystä, esim lumesta tai merestä heijastuvasta auringonsäteestä tai meren hiekasta heijastuvasta auringosta. Fotokemiallinen vaurio on pahempaa, jos se kehittyy kirjon lyhytaaltoisesta alueesta kuten sinivalosta tai UVR-säteilystä. Kun lambda nousee, elektronin excitaatio alenee hyvin pieneksi kuten 800 nm alueessa.
1 ja 2 vaikutuksia voi tapahtua samaankin aikaan, mutta yleensä toinen on hallitseva. Krooninen altistus lyhytaaltosäteilystä, jonka intensiteetti on kohtalainen, aiheuttaa retinavaurioita ja vain hieman lämmönnousua, joten vaurio on lähinnä fotokemiallista(2) laatua.
KAUKAA SAAPUVA UVR JA IRR
Kaukaa tullut ultraviolettisäteily UV ja infranpunasäteily IR imeytyvät silmän sarveiskalvon (cornean) ulkopintaan, eivätkä edes pääse lasiaisen läpi verkkokalvolle.
LÄHELTÄ TULEVA UVR JA IRR
Läheltä tuleva UV-säteily, kuten solariumista, menee kyllä silmän etupuolella sijaitsevaan linssiin asti, mutta siihen se sitten imeytyykin suurimmaksi osaksi eikä pääse lasiaisen läpi verkkokalvoon Verkkokalvolle siis pääsee auringon valosta vain näkyvän valon osuus linssin taittamana ja fokusoimana sekä läheltä tuleva infranpunasäteily.
PITKÄT AALLOT
Optista säteilyä pitkäaaltoisempia säteilyjä ovat esim tutkat, TV, radioaallot, puhelimen käyttämät aallot.
IHMISEN SILMÄN VERKKOKALVON TARKAN NÄÖN KOHTA ON FOVEA, KELTAINEN TÄPLÄ.
Tässä keltaisessa täplässä on keltaista xantofylliä, joka absorboi kontrastiväriään, vaarallista sinistä sädettä ja täten toimii silmän suojatekijänä. Tätä pigmenttiä on rajoittuneesti pienellä alueella. Se ei vahingoitu muista valoista niin paljon kuin sinisestä. Sinivaloalueesta vaarallinen alue on 404- 441,6 ja niistä vaarallisempi on 404. ( Kaihia on havaittu tulevan 315- 400 nm alueen vaikutuksesta).
NÄKÖPIGMENTIT
Silmän fotoreseptoreiden ulkosegmenteissä on ns. näköpigmenttejä.
SAUVASOLUT ja RHODOPSIINI
Näköaistin sauvasoluissa on fotopigmenttiä nimeltä rhodopsiini. Valon vaikutuksesta se äkkiä hajoaa ja kun on pimeää ja rauhallista, se regeneroituu takaisin. Se on punaviolettia ja sen huippuabsorptio on hämäränäön huippualueessa 500 nm.
TAPPISOLUT JA ERI KAROTINOIDI-OPSIINIT.
Näköaistin tappisoluissa, jotka pystyvät avustamaan värien havaitsemisessa, on tappipigmenttejä. Ne ovat karotinoidiryhmiä ja opsiinia. Niitä on eri tyyppejä 1, 2, ja 3. On olemassa absorptiomaksimit siniselle, vihreälle ja punaiselle. Värien näkeminen perustuu näihin eri alueen absorption havaitsemisiin ja siten kerätyn informaation cerebraaliseen tulkintaan.
VALOT, VÄRIT JA NÄKÖELÄMYS.
Primääristi yllämainitut neljä pigmenttiä absorboivat valoa ja siitä seuraa loppupäätelmä synapsien ja aivojen analyysikeskukseen johdettujen tietojen käsittelyn jälkeen. Värinäkö on nettotietoa kaikista havainnoista.
Rhodopsiinin absorptiohuippu sattuu 500 nanometriin (nm), jossa ruohonvihreä myös havaitaan. Tappipigmenttien absorptiomaksimit ovat kapeampia kuin sauvapigmentillä (Sinisen maksimi 460 nm, vihreän maksimi 530 nm, punaisen maksimi 630 nm). Massatoiminnan absorptiomaksimi on 560 nm.)
YÖLLÄ JA PÄIVÄLLÄ NÄKEMINEN ON ERILAISTA
Yöllä vallitsee pimeäadaptaatio (absorptiomaksimi 500 nm) ja päivällä vallitsee valoadaptaatio (absorptiomaksimi 560 nm). Pimeässä nähdään huonommin niitä esineitä, jotka ovat punaisessa reunassa spektriä. Punainen voi vaikuttaa mustalta.
MIKSI JOSKUS VALOKUVISSA SILMÄN POHJAT OVAT PUNAISET?
Silmäterä on voinut olla hämärän takia avautunut ja äkillinen kameran salamavalon leimahdus pääsee aivan silmänpohjaan asti valaisemaan ja se on ihmisellä hehkuvan punakeltainen, kun optiset väliaineet ovat kirkkaat, eikä kaihia ole linssissä eikä luhistuvia roskia kellu lasiaisessa. On hienoa ja normaalia, jos silmänpohjat ovat hehkuvan punakeltaiset. Kypsässä kaihissa silmänpohjiin asti ei edes näe.
MIKSI KISSAN SILMÄT OVAT VIHREÄT KUIN FOSFORI YÖSSÄ? TAI KOIRAN SILMÄT KUIN HARMAA FOSFORI? Kissalla ei ole sellaista tummaa pigmenttiä “Tapetum nigrum” kuin ihmisellä vaan niillä on ns “Tapetum lucidum”, vihreän heijasteen antava lipidihiukkaskerros silmänpohjassa, jolloin ne näkevät paremmin yössä. Ne saavat yön valoa paremmin käytettyä näkemisen eduksi. Kissalla ja koiralla ei ole myöskään keltaista täplää, tarkan näön keskusta. Kissan on katsottava koko verkkokalvopinnallaan nähdäkseen hyvin. Sen takia sen silmät ovat joskus kuin issapöllöllä aivan auki, näkemisen tarkentamiseksi, kun taas ihminen voi pitää aivan pienenä viiruna silmänsä ja nähdä tarkasti, vaikka pienen pisteen läpi. Ihminen voi jopa hyödyntää tarkan näön keskustaansa foveaa tekemällä kapean putken, jonka läpi katsoo. Tämä fovean kehittyminen on ihmiselle evolutionaalisesti elintärkeä asia. Koira on taas kehittänyt hyvin tarkan hajuaistin kompensoimaan näköaistin hataruutta.
IHMISEN SILMÄN VERKKOKALVOON KUULUU MYÖS PIGMENTTIÄ.
Ne joilla on tumma iho, omaavat silmässäkin enemmän PIGMENTTIÄ, ja sen takia sietävät enemmän optista valoa. Tämän huomaa siitäkin, että tuskin näkee käytettävän aurinkolaseja tropiikissa paitsi turistien käyttämänä.
Silmän IIRIS, värikalvo, toimii suojaamassa fotonienergialta. Jos silmän pupillaa pidetään avoimena, iiriksen suojaus ei toimi. Normaali sopiva parasympaattinen tonus pitää iiriksen sopivassa silmänsuojausasemassa. Albinot ovat herkkiä silmän optiselle vauriolle.
Verkkokalvon ulkokerroksen säännöllinen uusiutuminen uudistaa fotokemiallisille vaurioille alttiita kudoksia. Sauvat ovat herkemmät valovauriolle kuin tapit. Fotokemiallinen vaurio pahenee MELATONIINISTA, tietyistä fotosensitiivisistä lääkkeistä , porfyriinijohdannaisista, joita käytetään silmän tuumoreiden fotodynaamiseen hoitoon. Myös antidepressantit voivat pahentaa fotokemiallista vauriota silmissä. Akuutti fotokemiallinen vaurio voi helpottua metyyliprednisolonilla.
MITEN MELATONIINI, pimeähormoni, säätyy? Aminohappo tryptofaani (W) säätyy optisesta säteilystä ja muuntuu valonvaikutuksesta päivällä estäen melatoniinin syntetisoitumista ja kääntyen mieluumminkin B-vitamiinia muodostamaan. Mutta valon puuttuessa yöllä, pääsee melatoniinia muodostumaan tästä tryptofaaniperäisen aminohaponaineenvaihdunnasta. Se on valmiina melatoniinina antimelaniinihormoniâ ja laimentaa toisesta aminohaposta (F) käsin tulevia melaniinipigmenttejä. Fenylalaniinista (F) käsin voi muodostua oksidaatiotuotteita melaniineja. Tässä on homeostaassinsa, diurnaalinen säätymisenä, biologinen rytminsä. Lienee tärkeää silmän näkemisen jaksavuudelle, että ihminen voi nukkua pimeässä. Yleensähän tarkkojen näköhavaintojen tekeminen , näkeminen ja värien kokeminen on jatkumo eikä näköaistimuksen tai jonkin värin näkeminen pitäisi missään tapauksessa aaltoilla tai väsyä kesken tai katkeilla tai pirstoilla, eikä eri silmien tulisi nähdä eri tavalla saman esineen värejä jne.
FOTOKEMIALLISIA VAURIOITA ESTÄVÄT ANTIOKSIDANTIT
C-vitamiini, beeta karoteeni, E-vitamiini
Melaniini, entsyymijärjestelmä SOD, peroksidaasi tai katalaasi.
Karotinoideista annettu yleinen ravintosuositus on noin 500-800 g vihanneksia ja hedelmiä päivittäin ja näitten tulisi olla vihreitä, punaisia, keltaisia ja violetteja väriltään.
Kalanmaksaöljyn EPA ja DHA ovat silmälle tärkeitä rasvahappoja.
Silmiä tulee suojata eri säteilylajeilta, jos tietää niitä esiintyvän, vaikka niitä ei näkyisi. Normaali tilanne, missä ilma ja valo vaikuttaa silmän pintaan, on silmälle edullinen ja terveellinen. Silmä voi hyvin näkemisestä, väreistä ja valoista, kuten nukkumisajan pimeästäkin. On osattava varoa vahingoittamasta vaarallisillä elektromagneettisillä säteillä näköaistinsa reseptorijärjestelmää
Suoraa ydinreaktion katsomista tulisi välttää. Aurinko on ydinreaktio sekin tietysti.
ELEKTRONIKUORISTA ESIIN STIMULOITU EMITTOITUNUT OPTINEN SÄTEILY
(Mitä tulee lasersäteilyyn, siitä erikseen. Laser säteily on kehitetty atomien elektronikehien energiatiloja hyväksikäyttaen. Elektorinikehiä käsitellään siten, että niihin tulee kuin vesiputous, jossa elektroneja tippuu ylemmältä alemmalle kehälle populaatioinversiossa ja silloin aikaan saatu energiakvantti emittoituu ulos molekyylistä). Tämän inversion aiheuttama emittoitunut määrä on verranollinen siihen ärsyttävään tekijään, joka sai populaatioinversion elektronikuorissa aikaan. Tällä tekniikalla on saatu kosntruoitua tarkkoja polttosäteitä, joilla voidaan jopa hoitaa ja kiinnittää verkkokalvoa, esim koaguloida se kiinni alustaansa, jos se on irronnut.
(Laser, Light Amplification by stimulated emission of radiation)
LÄHTEET. Duodecim 114: 327, 1998 MH Psoriaasin valohoidot
