VZL 2006, 75(3):111-119

Chronic Effects of Ultraviolet Radiation on Organism

Jana Rostová1, Lenka Borská2, Zdeněk Fiala1, Jan Krejsek3
1 Univerzita Karlova v Praze, Ústav hygieny a preventivního lékařství Lékařské fakulty v Hradci Králové
2 Univerzita Karlova v Praze, Ústav patologické fyziologie Lékařské fakulty v Hradci Králové
3 Ústav klinické imunologie a alergologie Fakultní nemocnice Hradec Králové

Dlouhodobá expozice ultrafialovému záření (UV) vyvolává v organismu řadu chronických změn, jejichž rozsah a intenzita jsou modifikovány individuálními faktory. Cílem předkládané práce je přehled aktuálních poznatků o mechanismech chronického působení UV záření na organismus. Stárnutí kůže způsobené chronickou expozicí UV záření je spojeno s elastózou koria, zmnožením glykosaminoglykanů, úbytkem kolagenních vláken a s dalšími změnami vyvolanými chronickým zánětem (heliodermatitis). Nejčastějšími formami kožních malignit vyvolaných chronickou expozicí UV záření je bazaliom, spinaliom a maligní melanom. Poškození buněk vedoucí k maligní transformaci vzniká přímým (převážně expozice UV-B záření) i nepřímým (převážně expozice UV-A záření) mechanismem. Přímý mechanismus je založen na poškození DNA, které se projeví vznikem cyklobutanových pyrimidinových dimerů a (6,4)-fotoproduktů. Nepřímý mechanismus spočívá ve vzniku volných radikálů s následujícím poškození proteinů a membránových struktur. Na etiologii kožních malignit se významnou měrou podílejí i změny v imunitním systému projevující se vznikem lokální i systémové imunosuprese, s následným poškozením imunitního dohledu. Chronická expozice UV záření vyvolává kontaktní hypersenzitivitu (CHS) i reakce oddálené přecitlivělosti (DTH, tuberkulinová, granulomatozní) a "hapten specifickou toleranci". Častým průvodním jevem fotokarcinogeneze jsou též mutace některých protoonkogenů (ras, raf) a antionkogenů (p53, Rb1, BRCA1, Ptch, ESS1, bcl-2), v jejichž důsledku dochází k poruchám procesu apoptózy. Velký význam pro studium závažných biologických účinků UV záření mají fotodermatózy (xeroderma pigmentosum, Cockayneho syndrom a trichothiodystrofie) spojené s poruchami reparačních mechanismů DNA (zejména nulkeotidových excisních oprav).

Keywords: Ultrafialové záření; Photoaging; Karcinogeneze; Imunosuprese

Long term exposure to Ultraviolet-radiation (UV) causes many chronic changes in organism which extent and intensity is being modified by individual factors. The aim of this paper is to give an overview of current information on mechanisms of chronic effect of UV radiation on organism. Skin aging caused by chronic exposure to UV radiation is connected with corial elasthosis, glykosaminoglykan multiplication, and collagen fibres diminution and with many other changes, caused by chronic inflammation (heliodermatitis). The most frequent forms of skin malignancies, caused by chronic exposures to UV radiation, are bazalioma, spinalioma and malignant melanoma. Cellular damage, leading towards malignant transformation, is caused by both direct (mostly exposure to UV-B radiation) and indirect (mostly exposure to UV-A radiation) mechanism. Direct mechanism is based on DNA damage that is manifested in cyclobutane pyrimidine dimers rise and (6,4)-photoproducts. Indirect mechanism is based on free radicals rise, with following protein and membrane structures damage. Changes in immune system, manifested in both local and system suppression rise (with consecutive immune charge damage), partake significantly in etiology of dermal malignancies. Chronic exposure to UV radiation causes both contact hypersensitivity (CHS) and estranged hypersensitivity reactions (DTH, tuberculine, granulomatosis) and also "hapten specific allowance". Common accompaniments of photo carcinogenesis are also mutation of some of protooncogene (ras, raf) and antioncogenes (p53, Rb1, BRCA1, Ptch, ESS1, bc1-2) in consequence of which apoptosis process damage occurs. Photodermatosis (Xeroderma pigmentosum, Cockayne's syndrom and Trichothiodystrophy) connected with reparation mechanism disorders (especially nucleic excise repairs) are of great significance for serious biologic effects of UV radiation study.

Keywords: Ultraviolet-radiation; Photo-aging; Carcinogenesis; Immunosuppression

Received: February 17, 2006; Published: December 1, 2006  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Rostová, J., Borská, L., Fiala, Z., & Krejsek, J. (2006). Chronic Effects of Ultraviolet Radiation on Organism. Vojenské Zdravotnické Listy, 75(3-4), 111-119
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. AFAQ, F. - ADAMI, VM. - MUKHTAR, H. Photochemoprevention of ultraviolet B signaling and photocarcinogenesis. Mutat. Res., 2005, vol. 571, no. 1/2, p. 153-173. Go to original source... Go to PubMed...
    2. AHSAN, H. - MOAMMIR, HA. - AHMAD, N. Ultraviolet B exposure activates Stat3 signaling via phosphorylation at tyrosine705 in skin of SKH1 hairless mouse: A target for the management of skin cancer? Biochem. Biophys. Res. Commun., 2005, vol. 333, no. 1, p. 241-246. Go to original source... Go to PubMed...
    3. BEISSERT, S. Use of mutant mice in photoimmunological and photocarcenogenic investigations. Methods, 2002, vol. 28, no. 1, p. 130-137. Go to original source... Go to PubMed...
    4. BEISSERT, S., et al. IL-12 Prevents the Inhibitory Effects of cis-Urocanic Acid on Tumor Antigen Presentation by Langerhans Cells: Implications for Photocarcinogenesis. J. Immunol., 2001, vol. 167, no. 11, p. 6232-6238. Go to original source... Go to PubMed...
    5. BERNEBURG, M. - KRUTMANN, J. Photoimmunology, DNA repair and photocarcinogenesis. J. Photochem. Photobiol. B, 2000, vol. 54, no. 2/3, p. 87-93. Go to original source... Go to PubMed...
    6. CADET, J. - SAGE, E. - DOUKI, T. Ultraviolet radiation-mediated damage to cellular DNA. Mutat. Res., 2005, vol. 571, no. 1/2, p. 3-17. Go to original source... Go to PubMed...
    7. EDITORIAL. Protecting man from UV exposure. Lancet, 1991, vol. 337, no. 5, p. 1258-1259. Go to original source...
    8. ETTLER, K. Fotoprotekce kůže. Ochrana kůže před účinky ultrafialového záření. 1. vyd., Praha, Triton, 2004. 133 s.
    9. ETTLER, K. - LÁZNIČKOVÁ, P. - NOŽIČKOVÁ, M. Minimální erytémové dávky UV-B záření. Čs. Dermatol., 1997, roč. 72, č. 2, s. 60-62.
    10. ETTLER, K. Příspěvek k otázce opalování u dětí. Čs. Pediatrie, 1991, roč. 46, č. 3, s. 181-182.
    11. ETTLER, K. Stanovení minimálních erytémových dávek a přirozené fotoprotekce kůže u naší populace. Acta Med. (Hradec Králové), Suppl., 1998, roč. 41, č. 1, s. 81-104.
    12. FIKRLE, T. - RESL, V. Etiologie a prevence maligního melanomu a karcinomu kůže. Prakt. Lék., 2001, roč. 81, č. 2, s. 62-65.
    13. GENTILE, M. - LATONEN, L. - LAIHO, M. Cell cycle arrest and apoptosis provoked by UV radiation-induced DNA damage are transcriptionally highly divergent responses. Nucleic. Acids. Res., 2003, vol. 31, no. 16, p. 4779-4790. Go to original source... Go to PubMed...
    14. GHOSH, R. - AMSTAD, P. - CERUTTI, P. UVB-Induced DNA Breaks Interfere with Transcriptional Induction of c-fos. Mol. Cel. Biol., 1993, vol. 13, no. 11, p. 6992-6999. Go to original source... Go to PubMed...
    15. GROSSMAN, D., et al. Transgenic expression of survivin in keratinocytes countreacts UVB-induced apoptosis and cooperates with loss of p53. J. Clin. Invest., 2001, vol. 108, no. 7, p. 991-999. Go to original source... Go to PubMed...
    16. HALLIDAY, GM. Inflammation, gene mutation and photoimmunosuppression in response to UVR-induced oxidative damage contributes to photocarcinogenesis. Mutat. Res., 2005, vol. 571, no. 1/2, p. 107-120. Go to original source... Go to PubMed...
    17. KAMMEYER, A., et al. Oxidative breakdown and conversion of urocanic acid isomers by hydroxyl radical generating systems. Biochim. Biophys. Acta, 2001, vol. 1526, no. 3, p. 277-285. Go to original source... Go to PubMed...
    18. KANNAN, K., et al. Components of the Rb pathway are critical targets of UV mutagenesis in murine melanoma model. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, vol. 100, no. 3, p. 1221-1225. Go to original source... Go to PubMed...
    19. KLENER, P. Klinická onkologie. 1. vydání. Praha, Galén, 2002. 686 s.
    20. KRAEMER, HK. Commentary. Sunlight and skin cancer: Another link revealed. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1997, vol. 94, no. 1, p. 11-14. Go to original source... Go to PubMed...
    21. KŘÍŽ, J. Zdravotní stav populace. Praha, Státní zdravotní ústav, 2004. 136 s.
    22. KUCHIDE, M., et al. Cancer chemopreventive effects of oral feeding α-tocopherol on ultraviolet light B induced photocarcinogenesis of hairless mouse. Cancer. Lett., 2003, vol. 196, no. 2, p. 169-177. Go to original source... Go to PubMed...
    23. LAETHEM, AV., et al. The sunburn cell: Regulation of death and survival of the keratinocyte. Int. J. Biochem. Cell. Biol., 2005, vol. 37, no. 8, p. 1547-1553. Go to original source... Go to PubMed...
    24. LEGAT, FJ. - WOLF, P. Photo damage the cutaneous sensory nerves: role in photoaging and carcinogenesis of the skin? Photochem. Photobiol. Sci., 2006, vol. 5, no. 2, p. 170-176. Go to original source... Go to PubMed...
    25. MALINA, L. Fotodermatózy. 1. vyd., Praha, Maxdorf, 1999. 205 s.
    26. MALINA, L. Vliv ultrafialového záření na imunitní systém a působení zevních fotochemoprotektivních prostředků na UVR vyvolanou imunosupresi. Čas. Lék. čes., 2002, roč. 141, č. 11, s. 338-342.
    27. MARESCA, V., et al. UV-induced modification of catalase charge properties in the epidermis in correlated with the skin phototype. J. Invest. Dermatol., 2006, vol. 126, no. 1, p. 128-90. Go to original source... Go to PubMed...
    28. MULLENDERS, LH. - BERNEBURG, M. Photoimmunology and nucleotide excision repair: impact of transcription coupled and global genome excision repair. J. Photochem. Photobiol. B, 2001, vol. 56, no. 2/3, p. 97-100. Go to original source... Go to PubMed...
    29. NAKAGAWA, S., et al. Differential Modulation of Human Epidermal Langerhans Cell Maturation by Ultraviolet B Radiation. J. Immunol., 1999, vol. 163, no. 10, p. 5192-5200. Go to PubMed...
    30. NISHIGORI, C. Cellular aspects of photocarcinogenesis. Photochem. Photobiol. Sci., 2006, vol. 5, no. 2, p. 208-214. Go to original source... Go to PubMed...
    31. OOSTEN, M. - REBEL, H. - FRIEDBERG, EC., et al. Differential role of transcription-coupled repair in UVB-induced G2 arrest and apoptosis in mouse epidermis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, no. 21, p. 11268-11273. Go to original source... Go to PubMed...
    32. OUHTIT, A. - ANANTHASWAMY, HN. A model for UV-induction of skin cancer. J. Biomed. Biotechnol., 2001, vol. 1, no.1, p. 5-6. Go to original source... Go to PubMed...
    33. PFEIFER, GP. - YOU, YH. - BESARATINIA, A. Mutations induced by ultraviolet light. Mutat. Res., 2005, vol. 571, no. 1/2, p. 19-31. Go to original source... Go to PubMed...
    34. RESL, V. - HOLEČEK, V. - RACEK, J. Význam volných kyslíkových radikálů v dermatovenerologii. Čs. Dermatol., 1995, vol. 70, no. 3, s. 157-159.
    35. RIJKEN, F., et al. Pathophysiology of photoaging of human skin: focus on neutrophils. Photochem. Photobiol. Sci., 2006, vol 5, no. 2, p.184-189. Go to original source... Go to PubMed...
    36. SCHWARZ, T. Mechanisms of UV-induced immunosuppression. Keio. J. Med., 2005, vol. 54, no. 4, p. 165-171. Go to original source... Go to PubMed...
    37. STEGE, H. Effect of xenogenic repair enzymes on photoimmunology and photocarcinogenesis. J. Photochem. Photobiol. B, 2001, vol. 65, no. 2/3, p. 105-108. Go to original source... Go to PubMed...
    38. STEGE, H., et al. Enzyme plus light therapy to repair DNA damage in ultraviolet-B-irradiated human skin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, vol. 97, no. 4, p. 1790-1795. Go to original source... Go to PubMed...
    39. UEHARA, M., et al. Geographical correlation between ambient UVB level and mortality risk of leukemia in Japan. Environ. Res., 2003, vol. 92, no. 2, p. 78-84. Go to original source... Go to PubMed...
    40. VOSMÍK, F., et al. Dermatovenerologie. 1. vyd., Praha, Karolinum, 2001. 396 s.
    41. YAROSH, DB., et al. Measurement of UVB-Induced DNA damage and its consequences in models of immunosuppression. Methods, 2002, vol. 28, no. 1, p. 55-62. Go to original source... Go to PubMed...

    Return to the content