Ультрафиолетовое облучение: Ультрафиолетовое облучение (УФО) (Сергиев Посад)

УФ-облучение

Ультрафиолетовое излучение – не видимое глазом электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 400 до 10 нм. УФ-облучение – применение с лечебно- профилактическими и реабилитационными целями УФ-лучей различной длины волны. УФ-лучи в зависимости от длины волны обладают различными и весьма многообразными эффектами, всвязи с чем они имеют достаточно широкие показания к применению.

Показания к общему УФ-облучению

• повышения сопротивляемости организма к различным инфекциям, в том числе гриппу и другим ОРВИ
• профилактики и лечения рахита у детей, беременных и кормящих женщин;
• лечения пиодермии, распространенных гнойничковых заболеваний кожи и подкожной клетчатки;
• нормализации иммунного статуса при хронических вялотекущих воспалительных процессах;
• стимуляции гемопоэза;
• улучшение репаративных процессов при переломах костей;
• закаливания;
• компенсации ультрафиолетовой (солнечной) недостаточности.

Показания к местному УФ-облучению

• в терапии — для лечения артритов различной этиологии, воспалительных заболеваний органов дыхания, бронхиальной астмы;
• в хирургии — для лечения гнойных ран и язв, пролежней, ожогов и обморожений, инфильтратов, гнойных воспалительных поражений кожи и подкожной клетчатки, маститов, остеомиелитов, рожистого воспаления, начальных стадий облитерирующих поражений сосудов конечностей;
• в неврологии — для лечения острого болевого синдрома при патологии периферического отдела нервной системы, последствий черепно-мозговых и спинномозговых травм, полирадикулоневритов, рассеянного склероза, паркинсонизма, гипертензионного синдрома, каузалгических и фантомных болей;
• в ЛОР-практике — для лечения ринитов, тонзиллитов, гайморитов, паратонзиллярных абсцессов;
• в дерматологии — при лечении псориаза, экземы, пиодермии

Противопоказаниямия для местных и общих УФ-облучений

• злокачественные новообразования,
• системные заболевания соединительной ткани,
• активная форма туберкулеза легких,
• гипертиреоз,
• лихорадочные состояния,
• склонность к кровотечению,
• недостаточность кровообращения II и III степеней,
• артериальная гипертензия III степени,
• выраженный атеросклероз,
• заболевания почек и печени с недостаточностью их функции,
• кахексия, малярия, повышенная чувствительность к УФ-лучам, фотодерматозы,
• инфаркт миокарда (первые 2-3 недели),
• острое нарушение мозгового кровообращения.

Ультрафиолетовое облучение крови (фотогемотерапия) | Новости

Традиционные составляющие жизни каждого из нас: ненормированный рабочий день, постоянный стресс, регулярное и чрезмерное употребление алкоголя и никотина, ухудшение экологических условий, неправильное и нерегулярное питание, содержащее химические красители, консерванты и усилители вкуса — способствуют снижению иммунитета, что приводит к быстрому переходу болезней в хронические формы, часто устойчивые к лекарственным препаратам. Становится очевидным, что справиться с недугами с помощью одних антибиотиков и других медикаментов практически невозможно. Лечение хронических инфекционно-воспалительных процессов должно быть комплексным.

Именно поэтому в целях усиления лечебного эффекта основного курса лечения и коррекции иммунодефицитных состояний, возникающих в следствии затяжного течения основного заболевания, токсического действия лекарств и других неблагоприятных факторов, профилактики осложнений, широко применяется фотогемотерапия – высокоэффективный метод лечения ультрафиолетом и лазер. 

Как это работает?


Фотогемотерапия нормализует работу иммунной системы за счет повышения Т-лимфоцитов-помощников. «Атакующие Т-клетки» уничтожают инфекцию, активизируя выработку защитных антител, сохраняют баланс иммунной системы и блокируют повреждающие реакции, поглощая токсические клетки. Таким образом, улучшается кровообращение, снимается отечность тканей, активизируются регенераторные процессы и восстанавливаются пораженные системы организма.

При каких заболеваниях необходим этот метод?


— Фурункулез, угри, рожистое воспаление.


— Различные виды аллергии, экзема, псориаз.


— Герпес, вирусные гепатиты, молочница.


— Панкреатит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки.


— Состояния после травм и операций, тромбофлебиты.


— Сахарный диабет.


— Воспалительные заболевания мочеполовых органов.

Каковы результаты применения?


— Сокращает сроки лечения.


— Снижает потребность в медикаментах.


— Снимает воспалительный процесс.


— Минимизирует побочные действия лекарств.


— Уменьшает аллергические реакции.


— Избавляет от спазмов и болей.



Как долго длится курс лечения?

— Курс лечения состоит из 5-7 процедур, проводимых ежедневно или через день, длительность сеанса 30-50 минут. — Лечение назначается и проводится специалистом и при его непосредственном участии удобное для Вас время.

Какие могут быть противопоказания?


Абсолютных специфических противопоказаний для фотогемотерапии нет, возможны ограничения использования.

Ультрафиолетовое облучение влияет на заболеваемость COVID-19 — Сибирь |

21 декабря. Interfax-Russia.ru — Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) изучили влияние ежедневных колебаний условий окружающей среды (интенсивности солнечного ультрафиолета, температуры, влажности, величины осадков) на число новых случаев COVID-19, учитывая инкубационный период инфекции и времени, необходимого для ее диагностики, сообщает издание Сибирского отделения РАН «Наука из первых рук».

Специалисты проанализировали более 1,5 млн случаев заболевания более чем в 3 тыс. регионах 173 стран, используя специальные статистические подходы, разработанные для количественной оценки эффектов условий окружающей среды.

При этом исследователи не сравнивали между собой разные страны, чтобы избежать влияния экономических условий, уровня здравоохранения и других региональных особенностей, а сравнили ситуации, которые складывались в одной и той же местности в разные периоды времени.

«Оказалось, что солнечный свет действительно оказывает статистически значимое влияние на суточные темпы роста заболеваемости COVID-19. Рост интенсивности ультрафиолетового облучения всего на 1 единицу (кДж*м-2*h-1), как это происходит с мая по июнь в Лос-Анджелесе, уменьшает суточный темп роста заболеваемости примерно на 1%. При этом влияния температуры и влажности на уровень заболеваемости не было обнаружено», — говорится в сообщении.

В то же время, отмечают ученые, интерпретация этих данных может быть различной: или ультрафиолетовое излучение повреждает нуклеиновые кислоты вируса, находящегося прямо в воздухе или на открытых поверхностях, или в солнечную погоду люди предпочитают не сидеть скученно в закрытом помещении, а гулять на открытом воздухе, что снижает риск передачи инфекции.

«Расчеты показывают, что в любом случае влияние интенсивности солнечного ультрафиолета на распространение болезни значительно меньше, чем меры социального дистанцирования. По мнению ученых, COVID-19 вряд ли будет демонстрировать значительную сезонность — по крайней мере, в ближайшей перспективе», — говорится в публикации.

Внутривенное лазерное и ультрафиолетовое облучение крови

Уже более 30 лет в арсенале эффективных медицинских методов используется ВЛОК (внутривенное лазерное облучение крови). Эра научных исследований ВЛОК в итоге определила длинный перечень патологии, успешно поддающейся лечением этим методом. ВЛОК применяется в следующих областях медицины: в кардиологии, пульмонологии, фтизиатрии, эндокринологии, гастроэнтерологии, гепатологии, акушерстве и гинекологии, урологии, дерматологии, иммунологии, хирургии, оториноларингологии, неврологии, офтальмологии, стоматологии, онкологии и других областях медицины.

Эффективность метода обусловлена очевидным позитивным влиянием ВЛОК на многие ключевые факторы иммунитета, свойства крови, тонус сосудов, факторы воспаления, процессы газового обмена, метаболизма в целом, регенераторные процессы. Именно эти эффекты и определяют длинный перечень показаний для проведения процедуры ВЛОК при заболеваниях из практически всех областей медицины.

Применение ВЛОК позволяет значительно сократить сроки лечения, увеличить время ремиссии, стабилизировать течение заболеваний, снизить количество послеоперационных осложнений и т. д.

Перечень заболеваний, при лечении которых применяется внутривенное лазерное облучение крови (ВЛОК):

• Акушерство и гинекология (гнойно-септические осложнения, женское бесплодие, поздний токсикоз беременности, профилактика послеоперационных осложнений, сальпингоофорит, фетоплацентарная недостаточность, эндометриоз, эндоцервициты)

• Дерматология (аллергический васкулит кожи, ангиит (васкулит) узловатый, атопический дерматит, герпес простой рецидивирующий, дерматофития стоп, псориаз, рожа, синдром Лайела, экзема)

• Заболевания периферических сосудов (атеросклеротические артериопатии нижних конечностей, диабетическая ангиопатия нижних конечностей, тромбофлебит нижних конечностей, хроническая ишемия нижних конечностей, хронические облитерирующие заболевания артерий нижних конечностей)

• Заболевания пищеварительной системы (диспластические изменения слизистой оболочки желудка, вирусный гепатит В, механическая желтуха, острая кишечная непроходимость, острый холецистит, отравления, панкреатит, печёночная недостаточность, холангит, хронические диффузные заболевания печени, хронический неязвенный колит, хронический холецистит, цирроз печени, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки)

• Заболевания опорно-двигательного аппарата (деформирующий остеоартроз, ревматоидный артрит)

• Кардиология (артериальная гипертензия, инфаркт миокарда, инфекционно-аллергический миокардит, ишемическая болезнь сердца, стенокардия, острая коронарная недостаточность, пороки сердца, синдром дисфункции синусового узла)

• Неврология (анкилозирующий спондилоартрит (болезнь Бехтерева), вегето-сосудистая дистони, вибрационная болезнь, гипоталамические синдромы, дегенеративно-дистрофические заболевания позвоночника, дисциркуляторная энцефалопатия, ишемические и травматические миелопатии, нейроинфекция (менингит и менингоэнцефалит), полинейропатия, послеоперационные осложнения, последствия черепно-мозговой травмы, прозопатия, радикулоалгический синдром после дискэктомии, рассеянный склероз, синдром хронической усталости, церебральный инсульт, эпилепсия)

• Оториноларингология (болезнь Меньера, нейросенсорная тугоухость, тонзиллит)

• Офтальмология (диабетическая ретинопатия, кровоизлияния в стекловидное тело (гемофтальм), тромбоз ретинальных вен)

• Психиатрия (абстинентный синдром у больных алкоголизмом, абстинентный синдром у больных наркоманиями, шизофрения, эндогенные психозы)

• Пульмонология (абсцесс легких, бактериальная деструкция легких, бронхиальная астма, бронхоэктатическая болезнь, хронические неспецифические заболевания легких, хронический обструктивный бронхит, острая пневмония)

• Стоматология (гнойно-инфекционные процессы челюстно-лицевой области, флегмоны, пародонтит)

• Урология (вторичный амилоидоз почек,гемодиализ и трансплантация почки, гломерулонефрит, диабетическая нефропатия, пиелонефрит, урогенитальная инфекция, уретриты, хроническое воспаление органов мошонки, хронические неспецифические инфекционные простатиты, хроническая почечная недостаточность)

• ВЛОК в хирургической практике (анестезиология, гнойно-воспалительные заболевания, гнойно-некротические осложнения больных сахарным диабетом, гнойно-септические осложнения в хирургической практике, реимплантация, синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания (ДВС-синдром), хронический остеомиелит, ожоговая болезнь, отморожения)

• Эндокринология (аутоиммунный тиреоидит, гипотиреоз, сахарный диабет)

Все расходные материалы, используемые при ВЛОК — одноразовые, стерильные. Продолжительность сеанса ВЛОК — от 8 до 30 минут. Продолжительность курса внутривенного лазерного облучения крови от 7 до 15 сеансов (в среднем 10).

Эффективность процедур даже в случаях выраженной хронической патологии подтверждается лабораторно до 10 месяцев после окончания курса лечения.

Для процедуры ВЛОК в центре «Здоровье» используется аппарат «Матрикс-ВЛОК», предназначенный для внутривенного лазерного облучения крови лазерным светом различного диапазона длин волн. В аппарате впервые в мире реализована методика ВЛОК+УФОК, причём для ультрафиолетового облучения (УФО) крови используются именно лазеры, а не дешёвые и малоэффективные светодиоды. 

УФОК (Ультрафиолетовое облучение крови) в Москве

Ультрафиолетовое облучение крови относится к физиотерапевтическим методам воздействия на организм с целью стимуляции регенераторных и иммунных систем для потенциирования физиологических возможностей детоксикации, т.е. усиливает процесс разрушения и обезвреживания различных токсических и других веществ.

Долгосрочное положительное влияние УФОК обусловлено воздействием на организм на клеточном уровне, что позволяет применять данную методику даже при запущенных патологических процессах.

Выраженный иммуностимулирующий эффект проявляется при ультрафиолетовом облучении при облучении поверхности клеток крови, где возбуждаются специфические фоторецепторы с активацией комплекса сложных биохимических реологических и гематологических реакций распространяясь и стимулируя все органы и ткани организма.

Показания для проведения УФОК:

• 
  при нарушениях в работе дыхательной системы, при частых простудных проявлениях, особенно в детском возрасте и в период межсезонья;

• 
  при развитии нервных патологий, плохом ночном сне, длительной депрессии и хронической усталости;

• 
  при болезнях органов желудочно-кишечного тракта — язвенной болезни желудка, эрозии и диспепсии 12-перстной кишки, плохой перевариваемости пищи и частой отрыжке;

• 
  при инфицировании и отравлении организма;

• 
  для снятия признаков интоксикации и проявлений токсикоза у беременных женщин;

• 
  при нарушениях кровообращения — наиболее действенна данная методика при тромбофлебите и варикозном расширении, также хорошие результаты показывает применение УФОК при ухудшении кровообращения в тканях конечностей, при облитерирующем атеросклерозе сосудов;

• 
  при заболеваниях связочного аппарата;

• 
  при снижении полового влечения как у мужчин, так и у женщин;

• 
  при различных половых и урогенитальных заболеваниях.

Кроме того, УФОК эффективно применяется в комплексе лечения длительно текущих и хронических поражений, которые вызывают ухудшение состояния кожных покровов. Дерматит, экземы, псориаз, герпетиформное псориатическое импетиго, остиофолликулит, фурункулы, болезнь Бехчета отлично поддаются коррекции с помощью ультрафиолетового облучения крови за счет своей очищающей и дезинфицирующей функции.

Нередко пациенты наркологических клиник имеют сопутствующие заболевания (иммунодефицитные состояния, ишемическую болезнь сердца и атеросклероз, ревматоидный полиартрит, бронхиальную астму, язвенную болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, заболевания вен, анемии), и нередко состояния после перенесенных хирургических вмешательств, что делает применение УФО особенно ценным в наркологии.

С целью увеличения положительного влияния необходим до процедуры отказ от приема лекарственных средств усиливающих действие УФОК, а именно, гормональных препаратов, растительных средств для увеличения скорости выработки организмом меланина (например, при лечении витилиго), синтетических антибактериальных средств.

Противопоказаниями и ограничениями к применению УФОК являются онкологические процессы любой локализации, туберкулез легких в активной стадии, длительные и хронические внутренние и наружные кровотечения, заболевания передающиеся половым путём.

УФОК проводится медицинским работником в асептических условиях при непосредственном облучении крови в просвете венозного сосуда через одноразовый световод, что исключает риск инфицирования. Количество сеансов на курс лечения определяется строго врачебным персоналом с учётом показаний после обследования в составе комплексного лечения.

Светолечение (ультрафиолетовое, инфракрасное облучение) | Лечебно-оздоровительный комплекс УЦ «Энергетик» (Ростов-на-Дону)

Ультрафиолетовое облучение (УФО) горла

АНМО «Ставропольский краевой клинический консультативно-диагностический центр»:

355017, г. Ставрополь, ул. Ленина 304

(8652) 951-951, (8652) 35-61-49 (факс)

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (справочная служба)

Посмотреть подробнее

Обособленное подразделение «Диагностический центр на Западном обходе»:

355029 г. Ставрополь, ул. Западный обход, 64

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (контактный телефон)

(8652) 31-68-89 (факс)

Посмотреть подробнее

Клиника семейного врача:

355017 г. Ставрополь, пр. К. Маркса, 110 (за ЦУМом)

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (контактный телефон)

(8652) 31-50-60 (регистратура)

Посмотреть подробнее

Невинномысский филиал:

357107, г. Невинномысск, ул. Низяева 1

(86554) 95-777, 8-962-400-57-10 (регистратура)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение в г. Черкесске :

369000, г. Черкесск, ул. Умара Алиева 31

8(8782) 26-48-02, +7-988-700-81-06 (контактные телефоны)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение в г. Элисте :

358000, г. Элиста, ул. Республиканская, 47

8(989) 735-42-07 (контактные телефоны)

Посмотреть подробнее

ЗАО «Краевой клинический диагностический центр»:

355017 г. Ставрополь, ул. Ленина 304

(8652) 951-951, (8652) 35-61-49 (факс)

(8652) 951-951, (8652) 31-51-51 (справочная служба)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение на ул. Савченко, 38 корп. 9:

355021, г. Ставрополь, ул. Савченко, 38, корп. 9

8 (8652) 316-847 (контактный телефон)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение на ул. Чехова, 77 :

355000, г. Ставрополь, ул. Чехова, 77

8(8652) 951-943 (контактный телефон)

Посмотреть подробнее

Обособленное структурное подразделение в г. Михайловске:

358000, г. Михайловск, ул. Ленина, 201 (в новом жилом районе «Акварель»).

8(988) 099-15-55 (контактный телефон)

Посмотреть подробнее

«Лекарство, которое забыло время»?

Abstract

Ультрафиолетовое облучение крови (UBI) широко использовалось в 1940-х и 1950-х годах для лечения многих заболеваний, включая сепсис, пневмонию, туберкулез, артрит, астму и даже полиомиелит. Первые исследования были проведены несколькими врачами в США и опубликованы в American Journal of Surgery. Однако с развитием антибиотиков использование UBI сократилось, и теперь его называют «лекарством, которое забыло время». Более поздние исследования в основном проводились российскими рабочими и в других восточных странах, и современная точка зрения в западных странах такова, что UBI остается весьма спорным.

В этой главе обсуждается потенциал UBI как альтернативного подхода к существующим методам лечения инфекций, как иммуномодулирующая терапия и как метод нормализации параметров крови. Сообщений о резистентности микроорганизмов к УФ-облучению не поступало, а штаммы с множественной антибиотикорезистентностью столь же чувствительны, как и их аналоги дикого типа. Низкие и умеренные дозы УФ-излучения убивают микроорганизмы, повреждая ДНК, в то время как любое повреждение ДНК в клетках-хозяевах может быть быстро восстановлено с помощью ферментов репарации ДНК.Однако использование UBI для лечения сепсиса не может быть связано исключительно с УФ-опосредованным уничтожением бактерий в кровотоке, так как только 5-7% объема крови необходимо обрабатывать УФ-излучением для получения оптимального эффекта. UBI может увеличивать фагоцитарную способность различных фагоцитарных клеток (нейтрофилов и дендритных клеток), ингибировать лимфоциты и окислять липиды крови. Окислительная природа UBI может иметь общие механизмы с озонотерапией и другими видами кислородной терапии. Может быть некоторое сходство с экстракорпоральным фотоферезом (ЭКФ) с использованием псораленов и УФА-излучения.Однако есть различия между UBI и ECP в том, что UBI имеет тенденцию стимулировать иммунную систему, в то время как ECP имеет тенденцию быть иммунодепрессивным. В связи с недавним появлением бактерий, устойчивых ко всем известным антибиотикам, UBI следует больше исследовать как альтернативный подход к инфекциям и как иммуномодулирующую терапию.

Ключевые слова: Ультрафиолет C, гемооблучатель Knott, UBI, репарация ДНК, клетки крови, антигенпрезентирующие клетки, инфекции, цитокины

25.1. Историческое введение

Ультрафиолетовое (УФ) излучение является частью электромагнитного спектра с диапазоном длин волн (100–400 нм) короче, чем у видимого света (400–700 нм), но длиннее, чем рентгеновские лучи (<100 нм). ). УФ-излучение разделено на четыре отдельные спектральные области, включая вакуумное УФ (100–200 нм), УФС (200–280 нм), УФВ (280–315 нм) и УФА (315–400 нм). Только часть UVB и UVA может достигать Земли, потому что длины волн короче 280 нм отфильтровываются атмосферой, особенно «озоновым слоем».

В 1801 году польский физик Иоганн Вильгельм Риттер, работавший в Йенском университете в Германии, открыл форму света за пределами фиолетового конца спектра, которую он назвал «химическими лучами» и которая позже стала «ультрафиолетовым» светом [1]. В 1845 году Бонне [2] впервые сообщил, что солнечный свет можно использовать для лечения туберкулезного артрита (бактериальной инфекции суставов).

Во второй половине девятнадцатого века терапевтическое применение солнечного света, известное как гелиотерапия, постепенно стало популярным.В 1855 году Рикли из Швейцарии открыл термальную станцию ​​в Велдесе в Словении для проведения гелиотерапии [3]. В 1877 году Даунс и Блант случайно обнаружили, что солнечный свет может убивать бактерии [4]. Они отметили, что сахарная вода, помещенная на подоконник, становилась мутной в тени, но оставалась прозрачной на солнце. При микроскопическом исследовании двух растворов они поняли, что бактерии росли в затемненном растворе, а не в растворе, подвергающемся воздействию солнечного света.

В 1904 году датский врач Нильс Финсен был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за свою работу по лечению ультрафиолетом различных кожных заболеваний.В тысячах случаев его успешность составила 98%, в основном это форма кожного туберкулеза, известная как вульгарная волчанка [5]. Walter H Ude сообщил о серии из 100 случаев рожи (кожная инфекция, вызванная Streptococcus pyogenes) в 1920-х годах с высокими показателями излечения при использовании облучения кожи ультрафиолетовым светом [6].

Эммет К. Нотт () из Сиэтла, штат Вашингтон, предположил, что положительные эффекты УФ-излучения на кожу, полученные с помощью Удэ, могут (по крайней мере частично) быть объяснены облучением крови, циркулирующей в поверхностных капиллярах кожи.Вместе со своим сотрудником Эдбломом была сконструирована камера для облучения, позволяющая прямое облучение крови ультрафиолетом. Камера облучения была круглой и содержала лабиринтный набор каналов, соединяющих входные и выходные порты. Все эти каналы были закрыты кварцевым окном, образующим верх камеры. Камера облучения была сконструирована таким образом, чтобы обеспечить максимальную турбулентность протекающей крови (см.). Это было сделано для того, чтобы: (а) предотвратить образование тонкой пленки крови на окне камеры, которая могла бы поглощать и отфильтровывать большую часть УФ-света; (б) убедиться, что вся кровь, проходящая через камеру, в равной степени подвергалась УФ-излучению [7].

Гемооблучатель Knott

Затем Нотт и его сотрудники провели серию экспериментов с использованием УФ-облучения крови, взятой у собак, которые были внутривенно инфицированы бактериями Staphylococcus aureus и гемолитическими видами стрептококков , а затем — обработанная кровь повторно вливалась собакам. Они обнаружили, что нет необходимости обеспечивать достаточное воздействие ультрафиолетового света на кровь, чтобы убить все бактерии в кровотоке.Было также сочтено ненужным анализировать общий объем крови у собак. Было определено, что оптимальное количество крови для облучения составляет всего 5–7% от расчетного объема крови или примерно 3,5 мл на кг массы тела. Превышение этих пределов привело к потере преимуществ терапии. Все собаки, которым вводили оптимальную дозу ультрафиолетового излучения в кровь, выздоровели от подавляющей инфекции (в то время как многие собаки в контрольной группе погибли). Ни одна из собак, которых лечили и которые выжили, не показала каких-либо длительных болезненных эффектов после 4 месяцев наблюдения [7].

Первое лечение человека было проведено в 1928 году, когда было установлено, что пациент находится в умирающем состоянии после септического аборта, осложненного гемолитическим стрептококковым септицемией. Лечение UBI было начато в крайнем случае, и пациент хорошо отреагировал на лечение и полностью выздоровел [7]. Она родила двоих детей.

Хэнкок и Нотт [8] добились аналогичного успеха у другого пациента, страдающего тяжелой гемолитической стрептококковой септицемией. Эти рабочие отметили, что в большинстве случаев заметный цианоз (синий оттенок кожи, вызванный недостатком оксигенированного кровотока) присутствовал во время начала UBI.Было отмечено, что во время (или сразу после) лечения произошло быстрое облегчение цианоза с улучшением дыхания, сопровождавшимся заметным покраснением кожи с явной потерей бледности.

Эти наблюдения привели к применению UBI у пациентов, страдающих пневмонией. В серии из 75 случаев, в которых диагноз пневмонии был подтвержден рентгеновскими лучами, все пациенты хорошо ответили на UBI, показывая быстрое снижение температуры, исчезновение цианоза (часто в течение 3-5 минут), прекращение делирия, если он присутствует, заметное снижение частоты пульса и быстрое разрешение легочной консолидации.Регулярно наблюдалось сокращение сроков госпитализаций и ускоренное выздоровление.

Знания, полученные в ходе этих успешных исследований, привели к изменению конструкции камеры облучения, чтобы обеспечить более однородное воздействие на циркулирующую кровь, и привели к разработке «Техники Нотта для ультрафиолетового облучения крови». Было изготовлено несколько устройств для облучения, которые были переданы в руки врачам, заинтересованным в этой процедуре, чтобы можно было накопить более обширные клинические данные [7].Техника Нотта заключалась в удалении примерно 3,5 мл / кг венозной крови, цитратировании ее в качестве антикоагулянта и пропускании через радиационную камеру. Время воздействия на данную единицу крови составляло примерно 10 с при максимальной длине волны 253,7 нм (ультрафиолет C), обеспечиваемой ртутно-кварцевой горелкой, и кровь немедленно подвергалась повторной перфузии [7].

Джордж П. Майли из больницы Ганемана, Филадельфия, Пенсильвания, опубликовал серию статей об использовании этой процедуры при лечении тромбофлебита, стафилококковой сепсиса, перитонита, ботулизма, полиомиелита, незаживающих ран и астмы [9–22 ].

Генри Барретт из больницы Уилларда Паркера в Нью-Йорке в 1940 году сообщил о 110 случаях заболевания, включая ряд различных инфекций. Было описано двадцать девять различных состояний, в том числе следующие: инфекционный артрит, септический аборт, остеоартрит, туберкулез желез, хронический блефарит, мастоидит, увеит, фурункулез, хронический околоносовый синусит, обыкновенные угри и вторичная анемия [23, 24] .

Е.В. Реббек из больницы Шедисайд в Питтсбурге, штат Пенсильвания, сообщил об использовании UBI при сепсисе Escherichia coli , постабортном сепсисе, послеродовом сепсисе, перитоните и брюшном тифе [25–29] и Роберте К. Олни в Провиденсе. Hospital, Lincoln, NE, лечили заболевание желчевыводящих путей, тазовый целлюлит и вирусный гепатит [30–32].

В этой главе мы обсудим механизмы и потенциал UBI как альтернативного подхода к инфекциям и как новый метод модуляции иммунной системы. Наша цель — напомнить людям о необходимости продолжать больше исследований и изучать больше клинических применений. Темы включают эффективность UBI для инфекций (как бактериальных, так и вирусных), для лечения аутоиммунных заболеваний, болезней, а также сходства и различия между UBI и внутривенной озонотерапией, а также экстракорпоральной псорален-опосредованной фотохимиотерапией (фотофорез).

25.2. Механизмы действия UBI

Одним из основных препятствий, с которыми UBI постоянно сталкивался на протяжении почти 90 лет с момента лечения первого пациента, было отсутствие понимания механизмов действия. На протяжении многих лет эта неопределенность препятствовала его принятию широким медицинским сообществом. Путаница вызвана широко распространенной идеей, что, поскольку УФ используется для стерилизации воды и хирургических инструментов; поэтому его использование против инфекции также должно основываться на прямом уничтожении патогенов с помощью УФ-излучения.Еще один очень сбивающий с толку аспект — это широкий спектр заболеваний, которые, как утверждается, успешно лечатся UBI. Часто думают, что то, что кажется «слишком хорошим, чтобы быть правдой», обычно так и есть.

UBI влияет на различные функции эритроцитов и различные лейкоциты, что было доказано в различных исследованиях in vitro. Распространенной моделью являются клетки-стимуляторы в смешанных культурах лейкоцитов; другой — это клетки-помощники в культурах, стимулированных митогеном. УФ также обращает вспять продукцию цитокинов и блокирует высвобождение цитокинов.УФ может также нарушить мобилизацию клеточной мембраны ().

Предлагаемые механизмы УБИ [AU4]

25.2.1. Воздействие на эритроциты

Анаэробные условия сильно ингибировали процесс, посредством которого длинноволновый ультрафиолетовый свет вызывает потерю ионов K ⁺ из красных кровяных телец. Кабат доказал, что УФ-облучение может влиять на осмотические свойства эритроцитов, субмикроскопическую структуру и метаболизм нуклеотидов аденина. Использовали время облучения (60, 120, 180, 240 и 300 минут); во время облучения уровень АТФ снижался, в то время как количество соединений АДФ, AXP и аденина увеличивалось.УФ также увеличивал гипотонический ионный обмен Na + и K +, а значение гематокрита увеличивалось [33].

При облучении резус-положительной крови УФ-светом наблюдалось значительное повышение иммуносорбционной активности. Васильева и др. [34] изучали различные условия УФ-облучения как эритроцитов, так и суспензий лейкоцитов-тромбоцитов. Иммуносорбционная активность повышается сразу после облучения в цельной крови и эритроцитах; однако иммуносорбционная способность суспензий лейкоцитов и тромбоцитов была потеряна через 2 дня.

Двухфазная полимерная система, содержащая полидекстран, была использована для демонстрации того, что клеточная поверхность циркулирующих эритроцитов уменьшилась после УФ-облучения. Это способствовало продлению выживаемости переливаемых эритроцитов и было предложено для объяснения более эффективной терапевтической активности аутотрансфузированной крови [35]. Снопов и др. предположили, что некоторые структурные изменения в эритроцитах, особенно в гликокаликсе, были связаны с улучшенным эффектом аутотранс-слитой крови после УФ-облучения [36].Ичики и др. показали, что клеточный объем и мембранный потенциал эритроцитов могут быть изменены УФ-облучением. Однако чрезмерная доза УФ-излучения может снизить производство H ₂ O ₂ [37].

25.2.2. Воздействие на нейтрофилы

Более низкие дозы УФ-излучения (<0,1 Дж / см ² ) увеличивают продукцию пероксидов (H ₂ O ₂ ) полиморфно-ядерными лейкоцитами (что является самым большим среди всех различных клеток крови).Способность UBI увеличивать продукцию активных форм кислорода (АФК) нейтрофилами может быть подавлена ​​добавлением арахидоновой кислоты или лизофосфатидилхолина (LPC), а также антиоксиданта α-токоферола [38]. При хронических воспалительных заболеваниях концентрация больших IC-IgG, IgM и малых IC-IgM показывает обратную линейную корреляцию с увеличением дозы UBI, поступающей в аутотрансфузированную кровь [39].

Артюхов предположил, что образование оксида азота (NO) фотомодифицированными нейтрофилами было связано с активацией фермента iNOS.Синтез de novo NO увеличивался УФ-облучением, что также влияло на продукцию TNF-альфа. Облучение меньшей дозой (75,5 Дж / м2) позволило сохранить физиологический гомеостаз. В то время как более высокая доза (755 и 2265 Дж / м2), доставленная нейтрофилам, приводила к потенциальному повреждению за счет увеличения концентрации метаболитов NO. Когда УФ-облученные клетки инкубировали с транскрипционным ингибитором синтеза белка, циклогексимидом, активация iNOS и синтеза NO была предотвращена. Высокие дозы УФ-облучения (755 Дж / м2) на нейтрофилы показали положительную корреляцию между концентрациями NO и TNF-альфа [40].

Зоркина провела 30-дневный эксперимент на кроликах и предположила, что хронический стресс, вызванный комбинацией гиподинамии и UBI, влияет на нейтрофилы и устраняет коагуляцию. UBI способствовал улучшению способности организма противостоять длительной гиподинамии и уменьшению хронического стресса. UBI усиливал адаптивный процесс за счет активированных нейтрофилов, предотвращал диссеминированное внутрисосудистое свертывание и изменял атерогенный метаболический профиль [41].

25.2.3. Воздействие на лимфоциты (Т-клетки и В-клетки)

UBI обычно снижает жизнеспособность лимфоцитов. УФ-излучение является наиболее эффективным из трех УФ-диапазонов спектра. Облучение UVB и UVC может устранить пролиферативную и стимулирующую способность, а также вспомогательную / антигенпредставляющую способность лимфоцитов in vitro. Свойства клеточной поверхности, мобилизация кальция, продукция и высвобождение цитокинов и другие субклеточные процессы могут быть изменены УФ-облучением [42].Areltt et al. использовали тест «Комета» для обнаружения разрыва цепи ДНК (электрофорез в геле одной клетки) в качестве индикатора эксцизионной репарации, чтобы доказать, что циркулирующие человеческие Т-лимфоциты чрезвычайно чувствительны к повреждающим ДНК и летальным эффектам УФ-В излучения. , повышая вероятность того, что УФ-В может вносить вклад в иммуносупрессию за счет прямого воздействия на экстракапиллярные Т-лимфоциты [43].

Teunissen et al. предположили, что УФ-В излучение не влияет избирательно ни на Th2, ни на Th3, ни на подмножества Т-лимфоцитов CD4 или CD8.По сравнению с другой дозой облучения УФВ, хотя фототоксический эффект не проявлялся сразу, низкая доза УФВ (LD50: 0,5–1 мДж / см ² ) была достаточной для уничтожения большинства Т-клеток через 48–72 ч [44 ]. Было отмечено дозозависимое снижение всех измеренных цитокинов (IL-2, IL-4, IL-5, IFN-β, TNF-a) таким же образом через 72 часа после облучения. На это падение продукции указывает заметная корреляция между потерей жизнеспособности и снижением продукции цитокинов, что может быть вызвано непосредственно гибелью клеток.Однако субпопуляции CD4 + или CD8 + Т-клеток, экспрессия CD4 и CD8, а также соотношение CD4 / CD8 по сравнению с необлученным контролем не изменялись УФВ, что позволяет предположить, что ни один из субпопуляций Т-клеток не подвергся избирательному воздействию.

Schieven et al. наблюдали, что УФ-индуцированное фосфорилирование тирозина в В-клетках после сшивания поверхностного иммуноглобулина. Это наблюдение было очень похоже на продукцию сигналов Ca ²⁺ в Т-клетках. Это означает, что УФ-облучение лимфоцитов может индуцировать как фосфорилирование тирозина, так и сигналы Ca ²⁺ .Каналы Ca ²⁺ в мембранах лимфоцитов чувствительны к УФ-облучению; УФ-излучение вызывает повреждение ДНК за счет активации клеточных процессов передачи сигнала. УФ-излучение (в зависимости от дозы и длины волны) индуцирует не только фосфорилирование тирозина в лимфоцитах, но и сигналы Ca ²⁺ в Т-клетках Jurkat. Кроме того, характер сшивания поверхностных иммуноглобулинов был подобен УФ-индуцированному фосфорилированию тирозина в В-клетках. Влияние UBI на функцию лимфоцитов может играть важную роль в фосфорилировании тирозина и сигналах Ca ²⁺ , которые могут ускользать от нормального контроля рецепторов.Они показали, что как CD4 +, так и CD8 + Т-клетки (нормальные лимфоциты человека) дают сильную реакцию при УФ-облучении [45].

В аналогичном исследовании Spielberg et al. обнаружили, что УФ-индуцированное ингибирование лимфоцитов демонстрирует аналогичную динамику нарушения гомеостаза Ca ²⁺ , сравнивая УФ-излучение с гамма-излучением, которые по-разному влияют на мембраны лимфоцитов [46]. Кроме того, присутствие каналов Ca ²⁺ в мембранах лимфоцитов, чувствительных к УФ-облучению, было показано окрашиванием индо-1 и цитофлуорометрией.Кинетику внутриклеточного кальция [Ca ²⁺ ] i измеряли в лейкоцитах периферической крови человека (PBL), подвергнутых УФ-излучению или УФ-В излучению, и клетки Jurkat проводили параллельно с функциональными анализами. Индуцированное УФ-излучением повышение i [Ca ²⁺ ] происходило преимущественно из-за притока внеклеточного кальция и было более выражено в Т-клетках, чем в не-Т-клетках. Было обнаружено, что [Ca ²⁺ ] i увеличивается в течение 2–3 часов после облучения; это увеличение зависело от дозы УФ-излучения и достигало максимумов на 240% и 180% выше базового уровня (130 нМ) для УФ-В и УФ-лучей.УФ индуцировал большее повышение [Ca ²⁺ ] i в Т-клетках, чем в не-Т-клетках, из-за притока внеклеточного кальция. УФ-индуцированный сдвиг кальция и УФ-облучение плазматической мембраны снижают чувствительность к ответу на фитогемагглютинин (ФГА) в смешанных культурах лейкоцитов.

Серия исследований подтвердила, что лимфоциты, облученные ультрафиолетовым излучением, не способны индуцировать аллогенные клетки в смешанной культуре лимфоцитов (MLC), о чем впервые сообщил Линдаль-Кисслинг. [47–49]. Кластеры, образованные специализированными дополнительными клетками после митогенной или аллогенной стимуляции с дендритными клетками (ДК), необходимы для активации лимфоцитов.Априле обнаружил, что УФ-облучение ДК до того, как культура полностью исключила вспомогательную активность, было способно блокировать как образование кластеров, так и не происходило пролиферации лимфоцитов [50].

Kovacs et al. [51] обнаружили, что индукция механизмов репарации ДНК зависит от дозы УФС-света от 2 до 16 Дж / см. ² . Его оценивали на облученных и необлученных лимфоцитах у 51 здорового донора крови. Облучение УФС (253,7 нм) при дозах 2, 4, 8 и 16 Дж / м ² путем измерения включения [ ³ H] тимидина в присутствии 2 мМ гидроксимочевины, добавленной за 30 минут до облучения для ингибирования синтеза репликации ДНК .У доноров от 17 до 74 лет значительных возрастных различий обнаружено не было.

УФ-индуцированная дифференцировка в лимфоцитах человека и увеличение интенсивности репарации ДНК в этих клетках [52]. Воздействие УФ-излучения было более эффективным, чем метилметансульфонат (MMS), в увеличении внепланового синтеза ДНК, особенно когда MMS добавляли до УФ-облучения, за 2 или 26 часов до УФ-C, поскольку MMS влияет на репарацию ДНК, алкилируя ДНК. полимераза [53]. Фотомодификация антигенов HLA-D / DR может быть пусковым механизмом для активации иммунокомпетентных клеток УФ-облучением.Лимфоциты выделяли из необлученной крови, облученной крови и их смеси в различных соотношениях (1: 10,1: 40,1: 160) [54].

UBI перед переливанием может способствовать распознаванию иммунной системы и предотвращать отторжение трансплантата костного мозга in vivo. После 9,2 Гр общего облучения тела (TBI) и инфузии 2,8 ± 2,1 × 10 ⁸ / кг донорских клеток костного мозга цельную кровь подвергали воздействию УФ-света в течение 30 минут с дозой 1,35 Дж / см ² , а затем вводится собакам-реципиентам.Контрольная группа, которой переливали имитацию облученной крови, отвергла трансплантаты костного мозга, в то время как в группе, которая получала кровь, подвергнутую воздействию ультрафиолета, перед трансплантированным костным мозгом отторжения не было обнаружено. УФ-облучение крови ингибировало активацию лимфоцитов, устраняя критический DC-зависимый сигнал [55].

Oluwole et al. предположили, что переливание крови, облученной УФ-излучением, реципиентам до трансплантации сердца может быть выполнено для подавления иммунного ответа и уменьшения опосредованного лимфоцитами отторжения [56].В его исследовании для трансплантации сердца использовались три набора различных линий крыс (ACI, Lewis, W / F). В серии, где крысам ACI вводили сердце Льюиса, 1 мл крови донорского типа с УФ-облучением или без него переливали за 1, 2 и 3 недели до трансплантации. Смешанная реакция лимфоцитов показала, что лимфоциты ACI были более слабыми ответчиками на лимфоциты Льюиса и такими же, как две другие серии трансплантаций сердца другого типа. УФ-облучение донорской резус-положительной крови может быть использовано для усиления терапевтического эффекта обменного переливания крови у детей с резус-конфликтной гемолитической болезнью [57].

25.2.4. Воздействие на моноциты, макрофаги и дендритные клетки

Все эти типы клеток крови, включая моноциты, макрофаги и дендритные клетки, возникают из миелоцитарной линии гематогенных стволовых клеток и действуют как фагоциты и антигенпрезентирующие клетки. Фагоцитарная способность облученных УФ-В мононуклеарных клеток, полученных из периферической крови человека, может быть усилена всеми четырьмя типами добавок дезоксирибонуклеозидов [58].

Стимуляция фагоцитарной активности (ФА), по-видимому, является одним из самых ранних механизмов иммунокоррекции с помощью УФ-облучения при терапии крови.В исследовании Самогловой необлученная кровь, смешанная с облученной кровью 1:10, проверялась на ФА моноцитов и гранулоцитов. Увеличение ФА в 1,4–1,7 раза по сравнению с кровью без добавок, поскольку количество моноцитов и гранулоцитов может быть увеличено при добавлении крови, облученной УФ-излучением, здоровым взрослым людям. Усиление ФА зависит от его исходного уровня и может происходить одновременно со структурными изменениями компонентов клеточной поверхности [59].

УФ-облучение увеличивало фагоцитарную активность моноцитов и гранулоцитов человека, а «интегральный фагоцитарный индекс» увеличивался пропорционально дозе облучения, в то время как более низкий начальный уровень увеличивался бы больше, чем более высокий начальный уровень после УФ-облучения [60] .

Simon et al. [61] пришли к выводу, что UVB может преобразовывать клетки Лангерганса (LC) или адгезивные клетки селезенки (SAC) из иммуногенного фенотипа в толерогенный фенотип, что касается антигенпрезентирующих клеток (LC или SAC). В его исследовании однократная доза облучения (200 Дж / см ² ) была доставлена ​​в LC и SAC. Потеря чувствительности была обнаружена, когда УФ-ЖХ или УФ-SAC инкубировали с клетками Th2, которые были предварительно инкубированы с гемоцианином лимфы улитки (KLH). Кроме того, такая потеря реактивности не была связана с высвобождением растворимых супрессорных факторов, но была Ag-специфичной, ограничивалась MHC и продолжалась.Гипотеза, объясняющая эти результаты, заключалась в том, что доставке костимулирующего сигнала (ов) препятствовало УФ-В-излучение, потому что невосприимчивость к УФ-В-LC или УФ-В-САК не могла быть вызвана необлученным аллогенным САК.

25.2.5. Воздействие на тромбоциты

H ₂ O ₂ Производство тромбоцитов низкое при очень низкой дозе УФ-излучения, но оно резко возрастает, когда доза увеличивается выше 0,4 Дж / см ² . Pamphilon сообщил, что концентраты тромбоцитов (ПК) могут стать неиммуногенными после УФИ и после хранения в течение 5 дней в контейнерах DuPont Stericell.Уровни лактата, β-тромбоглобулина и тромбоцитарного фактора были выше после УФ, в то время как уровни глюкозы снизились при дозе облучения 3000 Дж / м ² при средней длине волны 310 нм, нанесенной в пакеты DuPont Stericell [62]. Облучение концентрата тромбоцитов (ПК) ультрафиолетом B (UVB) ускоряет подавление CD14 и неспецифически увеличивает потерю моноцитов, подавляя повышающую регуляцию ICAM-1 и HLA-DR [63]. Однако УФ-облучение концентратов тромбоцитов вызывает снижение иммунологического ответа в суспензии клеток [64–66].

25.2.6. Воздействие на липопротеины низкой плотности (ЛПНП) и липиды

Roshchupkin et al. обнаружили, что УФ-облучение играет ключевую роль в перекисном окислении липидов в мембранах клеток крови [67]. УФ-облучение крови может стимулировать метаболизм арахидоновой кислоты циклооксигеназой и может вызвать автопероксидирование темных липидов в свободные радикалы и прямой фотолиз фотооксидантов. УФ способствует фотопероксидации липидов с образованием гидропероксидов липидов.

УФ-облученная липидная эмульсия значительно усиливает производство активных форм кислорода (АФК) моноцитами, и в кровообращении могут образовываться сильно атерогенные окисленные ЛПНП.Липофундин, окисленный УФ-светом (парентеральная липидная эмульсия, предназначенная для инъекций) вводили кроликам, затем отбирали образцы крови из ушной вены с ЭДТА (до и через 6 ч после) лечения липофундином. Хотя УФ-окисленный липофундин вызывал меньшую хемилюминесценцию моноцитов по сравнению с окисленным липофундином Fe ^{3 + —} , эффект длился в 2,3 раза дольше. УФ-окисленный липофундин мог более эффективно стимулировать выработку H ₂ O ₂ , чем моноцитарно-окисленные ЛПНП, даже при той же концентрации веществ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (TBARS) в препаратах.Через шесть часов после инъекции окисленного липофундина содержание перекиси липидов значительно увеличилось, однако нейтральные липиды в ЛПНП, выделенных из плазмы кролика, не показали значительных отличий от окисленных моноцитами ЛПНП человека [68].

Салмон обнаружил, что облучение УФВ (280–315 нм) может легко повредить ЛПНП, а также остатки триптофана (Trp) в липопротеинах высокой плотности (ЛПВП) [69]. Тест TBARS использовали для измерения фотоокисления остатков триптофана, которое сопровождало перекисное окисление ненасыщенных жирных кислот липопротеинов низкой и высокой плотности.Витамин Е и каротиноиды также быстро разрушались УФ-В. Однако УФА-излучение не могло разрушить остатки триптофана и вызвать перекисное окисление липидов.

УФ-излучение (диапазон длин волн 290–385 нм) легко окисляет липопротеины, содержащиеся в жидкости всасываемых волдырей здоровых добровольцев, что является хорошей моделью интерстициальной жидкости, питающей клетки эпидермиса. Аполипопротеин B ЛПНП и аполипопротеин A-I и II ЛПВП были изменены аналогичным образом при УФ-облучении. Облучение с длинами волн в диапазоне 290–385 нм изменяет единственный остаток Trp (триптофана) сывороточного альбумина, который подвержен фотоокислению.УФА-облучение неразбавленной всасываемой блистерной жидкости вызвало агрегацию A-I; однако очищенные липопротеины не разлагались. Во время УФ-облучения всасываемой блистерной жидкости антигенный аполипопротеин B фрагментируется и полимеризуется. Реактивные кислородные радикалы в жидкости пузырей при всасывании были получены в результате перекисного окисления липидов, происходящего в ЛПВП. УФ-излучение может играть важную роль в запуске воспаления и дегенерации, вызывая фотоокисление липопротеинов, которое может иметь системные эффекты [70].

25.2.7. Редокс-статус

Артюхов и др. [71] обнаружили, что дозозависимое УФ-облучение может активировать миелопероксидазу (МПО) и системы НАДФН-оксидазы в донорской крови. Были использованы две дозы УФ-света (75,5 и 151,0 Дж / м ² ), причем более высокая доза активировала больше свободных радикалов и H ₂ O ₂ , чем более низкая доза, еще две группы были разделены по типу В зависимости от зависимости активности МПО от дозы УФ-излучения (от 75,5 до 1510 Дж / м ² ) низкая ферментативная активность (группа 1) увеличивалась под действием УФ-облучения в дозах 75.5 и 151,0 Дж / м ² , тогда как во 2 группе этот показатель (активность МПО) снизился. Активность МПО показала те же результаты при дозозависимом УФ-облучении, однако увеличение дозы до 1510 Дж / м ² не могло увеличить активность МПО. В следующих экспериментах перекисное окисление липидов (ПОЛ) оценивали после УФ-облучения крови. Две группы доноров различались по зависимости между содержанием в крови продуктов ПОЛ и дозой УФ-облучения. УФ-облучение в малых дозах (75.5–151,0 Дж / м ² ) снижал исходно высокие значения ПОЛ и повышал исходно низкие уровни ПОЛ. В фагоцитах НАДФН-оксидаза играет одну из наиболее важных ролей в качестве фотоакцептора УФ-света. НАДФН-оксидаза вызывает повышенное образование супероксида (O ₂ • ^— ) после УФ-облучения крови путем активации ферментного комплекса. УФ-облучение также снижает внутриклеточный pH, вызванный активацией комплекса НАДФН-оксидаза.

UBI может также защищать от повреждения свободными радикалами за счет повышения активности различных антиоксидантов после повреждения спинного мозга у кроликов. 186 кроликов были случайным образом разделены на 4 группы (контроль, переливание крови, травмы и лечение ультрафиолетом).УФ-облучение (длина волны 253,7 нм, 5,68 мВт / м ² ) использовалось в группе лечения через 48–72 ч после операции по поводу повреждения спинного мозга. Были измерены сигналы свободных радикалов (FR), малоновый диальдегид (MDA), супероксиддисмутаза (SOD) и глутатионпероксидаза (GSH-PX). В группе лечения супероксиддисмутаза и глутатионпероксидаза были значительно увеличены и показали значительные различия по сравнению с другими группами, в то время как FR и MDA значительно снизились по сравнению с другими группами. Поскольку УФ-облучение крови снижает содержание MDA и FR в ткани спинного мозга; они также предположили, что эти два фактора способствовали более высокой активности СОД и увеличению GSH-PX [72].

25.2.8. Выводы относительно механизмов

UBI всегда вызывал много путаницы, как у широкой публики, так и у некоторых медицинских работников, потому что бактерицидный ультрафиолетовый свет (УФС) используется для стерилизации воды, дезинфекции поверхностей и в качестве средства борьбы с инфекциями в операционных. , а также предприятия по переработке пищевых продуктов и упаковки. Поэтому многие люди предполагают, что UBI должен действовать, убивая патогены (бактерии, вирусы или другие микроорганизмы), циркулирующие в кровотоке. Однако нет никаких доказательств того, что это действительно так.Следовательно, механизмы действия должны заключаться в каком-то другом воздействии УФ на различные компоненты крови. Хотя вся совокупность данных о механизмах действия UBI очень сложна, как видно из предшествующего материала, мы можем попытаться сделать некоторые общие выводы. Во-первых, UBI явно является примером хорошо известного явления, называемого «гормезис» или «двухфазная доза-реакция». Это явление было хорошо рассмотрено Эдвардом Калабрезе из Университета Массачусетса Амхерст [73, 74]. Основная концепция гласит, что любое токсичное химическое вещество или лекарство, или любое физическое повреждение (например, ионизирующее излучение, гипертермия или окислительный стресс) может быть полезным, защитным или даже терапевтическим, при условии, что доза достаточно низкая. Если доза увеличивается, положительные или защитные эффекты исчезают, а если доза увеличивается еще больше, тогда пагубные последствия лечения становятся очень очевидными. Это ясно продемонстрировано оригинальными экспериментами Нотта на собаках, в результате которых было установлено, что только 5–7% от общего объема крови является оптимальным количеством крови для облучения.

UBI, по-видимому, оказывает три различных класса воздействия на разные компоненты крови. В случае нейтрофилов, моноцитов, макрофагов и дендритных клеток UBI может активировать фагоцитоз, увеличивать секрецию NO и активных форм азота и преобразовывать фенотип DC из иммуногенного в толерогенный, таким образом, возможно, уменьшая эффекты «Цитокиновый шторм», который часто встречается при сепсисе.В случае лимфоцитов эффекты UBI заключаются в подавлении (или фактически уничтожении) различных классов лимфоцитов. Возможно, это не очень удивительно, учитывая хорошо известные пути клеточной гибели и апоптотическую передачу сигналов, обнаруженных в лимфоцитах. Однако не исключено, что уничтожение циркулирующих лимфоцитов могло уменьшить системное воспаление, что опять же было бы полезно в случаях сепсиса. Также очевидно, что UBI может окислять липиды и липопротеины крови и, следовательно, увеличивать окислительный стресс.Однако также возможно, что кратковременная вспышка окислительного стресса может быть полезной, в то время как продолжающиеся хронические уровни окислительного стресса обычно считаются вредными. Многие антиоксидантные защиты активируются при кратковременном воздействии окислительного стресса, и это считается одним из фундаментальных механизмов, ответственных за многие аспекты гормезиса. Окислительная природа UBI побудила нас провести параллели с озонотерапией и другими формами «кислородной терапии».

25.6. Заключение

УФ-облучение крови было провозглашено чудодейственной терапией для лечения серьезных инфекций в 1940-х и 1950-х годах. По иронии судьбы этот исторический период времени совпал с повсеместным внедрением антибиотиков пенициллинового ряда, которые, как быстро выяснилось, стали еще более чудодейственной медицинской терапией. Более того, еще один крупный успех UBI, который все чаще использовался для лечения полиомиелита, также был затмил введение вакцины Солка от полиомиелита в 1955 году [91].Первоначально UBI был американским открытием, но затем его стали больше изучать в России и других восточных странах, которые долгое время концентрировались на физиотерапии многих заболеваний, которые на Западе обычно лечатся лекарствами.

Однако в последнее десятилетие проблема бактерий с множественной антибиотикорезистентностью неуклонно растет. Штаммы бактерий с множественной лекарственной устойчивостью (MDR) и pandrug-устойчивостью (PDR) и связанные с ними инфекции представляют собой новые угрозы общественному здоровью во всем мире [92].Это связано с примерно двукратным увеличением смертности и значительным увеличением продолжительности госпитализации [93]. Инфекции, вызванные устойчивыми к антибиотикам штаммами, часто чрезвычайно трудно поддаются лечению из-за ограниченного набора терапевтических возможностей [94]. Недавно, в феврале 2015 года, в Обзоре устойчивости к противомикробным препаратам было сказано: «Инфекции, устойчивые к лекарствам, могут ежегодно к 2050 году убивать дополнительно 10 миллионов человек во всем мире, если с ними не бороться. К этой дате они также могут стоить миру около 100 триллионов долларов потерянной продукции: больше, чем размер нынешней мировой экономики, и примерно эквивалентно мировой потере производства экономики Великобритании каждый год в течение 35 лет »[95].

Сепсис — это неконтролируемая реакция на инфекцию, включающая массовое высвобождение цитокинов, широко распространенное воспаление, которое приводит к образованию тромбов и протеканию сосудов. Может последовать полиорганная недостаточность. Ежегодно тяжелый сепсис поражает более миллиона американцев. По оценкам, от 28 до 50% этих людей умирают. Пациенты с сепсисом обычно лечатся в отделениях интенсивной терапии больницы антибиотиками широкого спектра действия, кислородом и внутривенными жидкостями для поддержания нормального уровня кислорода в крови и артериального давления.Несмотря на десятилетия исследований, не было разработано лекарств, специально направленных на агрессивный иммунный ответ, характерный для сепсиса.

Мы хотели бы предложить пересмотреть и повторно изучить UBI в качестве средства лечения системных инфекций, вызванных множественной лекарственной устойчивостью грамположительных и грамотрицательных бактерий, у пациентов, у которых заканчивается (или у которых уже закончились) вариантов. Пациенты с риском смерти от сепсиса также могут рассматриваться в качестве кандидатов на UBI. Необходимы дальнейшие исследования механизмов действия UBI.Нынешняя путаница в отношении того, что именно происходит во время и после лечения, играет большую роль в споре о том, может ли UBI когда-либо стать основным медицинским лечением или должно оставаться в стороне в категории «альтернативных и дополнительных», где оно было позволено забыть за последние 50 лет.

Измерение ультрафиолетового излучения — Канадский институт охраны природы (CCI) Примечания 2/2

Количественная оценка

UV

Существует два распространенных способа измерения излучения UV : сравнить количество энергии UV со светом, излучаемым источником, или измерить абсолютное количество энергии UV , которую объект получает по своей поверхности.

Относительное измерение

Относительная мера UV в основном используется для сохранения наследия и почти неизвестна профессионалам в других областях. Это отношение количества энергии UV , которую получает поверхность, к количеству видимого излучения (люменов) от того же источника света. Обратите внимание, что при проведении этих измерений предпочтительно, чтобы измеритель UV был обращен к источнику света. Относительное значение позволяет быстро сравнить содержание UV между источниками света, независимо от интенсивности света.В таблице 1 показаны возможные диапазоны излучения UV от различных источников в единицах микроватт на люмен ( мкВт / люмен). Источниками света с самым высоким содержанием UV являются солнце и газоразрядные лампы высокой интенсивности, а самым низким является светоизлучающий диод (LED) (синий насос типа). За последние несколько десятилетий количество UV от люминесцентных ламп значительно сократилось благодаря достижениям в технологиях. Диапазон UV , указанный в таблице 1, включает значения как для старых, так и для новых длинных люминесцентных ламп.

Абсолютное измерение

Абсолютное измерение дает количество энергии UV на объекте на единицу площади, выраженное в милливаттах на квадратный метр ( мВт / м ² ).Это полезно для определения дозы UV , которую получает объект, что может помочь предсказать его будущее состояние (т.е. аналогично расчету световой дозы). При проведении абсолютных измерений измеритель UV должен располагаться параллельно поверхности объекта. Правильная юстировка позволяет прибору измерять излучение UV , полученное от нескольких источников.

Соотношение относительного и абсолютного

UV уровней

Преобразование относительных и абсолютных значений UV выполняется просто. UV и измерения освещенности выполняются с датчиком прибора параллельно поверхности объекта, а измерение интенсивности света выражается в люксах. Относительное значение UV преобразуется в абсолютную форму с помощью отношения.

УРАВНЕНИЕ 1

UV _Ab = (L × UV _R ) ÷ 1000

, где L — сила света (люкс) в люменах / м ² , UV _R — относительное измерение UV в мкВт / люмен , а UV _Ab — абсолютное значение в мВт / м ² .

Пример:
Если поверхность картины освещена на уровне 100 люкс с относительным измерением UV , равным 75 мкВт / люмен , абсолютное излучение UV , которое получает картина, составляет 100 x 75/1000 = 7,5 мВт. / м ² .

Рекомендуемый максимум

УФ уровней

Относительный

UV ( UV _R )

Томсон (1978) сообщил, что количество UV , испускаемое обычной вольфрамовой лампой, примерно в шесть раз меньше, чем дневной свет.Затем он предложил содержание UV в вольфрамовой лампе (~ 75 мкВт / люмен ) в качестве верхнего порога для музейного источника света, ниже которого фильтрация не требуется. Он не рекомендовал более низкое значение, прежде всего, чтобы люди по ошибке не поместили пластиковые фильтры на горячие лампы и не создали опасность возгорания.

Он также привел веские аргументы в пользу сохранения низкого уровня освещенности для объектов с высокой и средней светочувствительностью, указав 50 и 200 люкс соответственно. Позднее Сондерс (1989) предложил нижний предел 10 мкВт / люмен для UV _R на основе хороших характеристик имеющихся на рынке фильтров UV с более высокой термостойкостью.Хотя предпочтительно использовать самый низкий из возможных UV , оба принятых предела можно найти в литературе по консервации с общим предпочтением 75 мкВт / люмен . Обратите внимание, что эффективные фильтры также очень важны для уменьшения воздействия дневного света UV (см. CCI Note 2/1 Ultraviolet Filters).

Абсолютный

UV ( UV _Ab )

Также полезно определить максимальный уровень абсолютной экспозиции UV для коллекций.В таблице 2 показаны различные рекомендации UV _R , за которыми следуют сценарии, преобразованные в абсолютную форму на основе двух типичных уровней освещенности в музеях. Количества UV _R не зависят от интенсивности света и дают простое сравнение содержания UV каждого источника света в виде доли света (люмены). По мере увеличения уровня люкс абсолютный UV увеличивается пропорционально, что очевидно между сценариями 50 и 200 люкс (т.е.е. увеличение люкса в четыре раза увеличит UV _Ab в том же разы). Значение UV _Ab , равное 10 мВт / м ² , можно считать допустимым максимумом, поскольку оно близко к количеству UV , которое объект получил бы от вольфрамовой лампы. Что еще более важно, это также похоже на дневной свет при низкой интенсивности света с эффективным фильтром UV .

При сохранении наследия измерения относительных и абсолютных значений UV обычно проводятся с помощью измерителя Elsec UV , производимого Littlemore Scientific в Соединенном Королевстве.Чувствительность фотодиода UV характерна для диапазона ~ 340–380 нм . Значения, полученные с других инструментов, могут нуждаться в корректировке для сравнения с рекомендованными значениями. Ограниченный диапазон измерений UV портативного Elsec не идеален; однако он довольно удобен для практических целей и широко используется.

Абсолютно взвешенный

UV ( UV _AbW )

Чтобы выполнить более детальную оценку риска воздействия UV , можно рассмотреть потенциальную реакционную способность материалов с различной длиной волны (λ).Это стоит учитывать перед приобретением значительного количества материалов для остекления уязвимых объектов. Известно, что более короткие длины волн могут нанести больший ущерб структуре органических материалов. К 1951 году Национальное бюро стандартов оценило фотохимические повреждения, вызванные воздействием различной длины волны на кислотную бумагу. Михальски (1987), Феллер (1994), Андради и др. (1998) и Международная комиссия по освещению (CIE 2004) позже составили соотношение повреждений и длины волны для различных материалов, включая красители.Каждый материал реагирует с излучением по-своему, благодаря различным характеристикам поглощения энергии; поэтому прогнозы ущерба очень обобщены.

Функция повреждения, D (λ), была принята CIE (2004) и Международной организацией по стандартизации (ISO 2003) как эмпирическое представление реакционной способности UV и света на объектах на основе измеренных изменений цвета. некоторых акварелей и масляных красок. Функция определяется таким образом, что повреждение взвешивается до единицы при λ = 300 нм , используя соотношение

УРАВНЕНИЕ 2

D (λ) = ехр [-0.0115 (λ −300)]

Расчет взвешенного значения UV включает интегрирование произведения функции повреждения и измеренного абсолютного значения UV на каждой длине волны, UV _Ab (λ). Функция повреждения была нормализована таким образом, что повреждение составляет 1 на 300 нм . Это позволяет определить общее взвешенное абсолютное значение, которое получает объект, как:

УРАВНЕНИЕ 3

UV _AbW = сумма UV _Ab (λ) D (λ) с λ в диапазоне от 300 до 400 нм

с блоками мВт / м ² .Форма уравнения 3 дана для измерений UV _Ab в интервалах длин волн в один нанометр. Стекло и многие пластмассовые материалы эффективно блокируют длины волн короче 300 нм ; поэтому интеграция наиболее важна в диапазоне UV от 300, нм, до начала видимого диапазона на ~ 400, нм, . Несколько значений UV _AbW для различных сценариев показаны в таблице 3. Сравнивая дневной свет UV _AbW с вольфрамовой лампой в тех же условиях (интенсивность света и фильтрация UV ), получается Очевидно, что дневной свет примерно в 10–13 раз опаснее, чем вольфрамовая лампа.

На основе рассмотренных рекомендаций для относительного и абсолютного UV в музеях предлагается максимальный уровень 10 мВт / м ² для UV _AbW .Если проблема связана в первую очередь с ухудшением структуры материала, а не с выцветанием красителя, вместо уравнения 2 можно рассмотреть модифицированную функцию повреждения:

УРАВНЕНИЕ 4

D (λ) = ехр [-0,03 (λ -300)]

Деградация многих различных типов материалов, таких как газета, дерево, резина и краска, лучше соответствует этой функции, поскольку дальний UV (ближе к 300 нм ) влияет на физическую структуру больше, чем длины волн ближнего видимого диапазона.К счастью, дальнее излучение UV легко фильтруется обычными материалами. Эмпирическая функция ущерба в уравнении 4 основана на компиляции различных литературных источников (Tétreault 2013). Если неясно, какую функцию использовать, рассмотрите функцию повреждения красителей (уравнение 2), поскольку она является наиболее часто используемой и наиболее консервативной.

Оценка общей реактивности излучения UV на основе длины волны, вероятно, является наиболее подходящим методом для оценки его воздействия на объекты; однако это также наиболее сложно выполнить из-за необходимости использования специальных инструментов (спектрофотометр, снабженный интегрирующей сферой).Доступ к этой технологии в будущем может упроститься, но пока возможны некоторые сокращения. Если цель состоит в том, чтобы определить влияние UV от солнечного излучения, нормализованное относительное спектральное распределение солнечного света, предусмотренное в ISO 9050: 2003, Стекло в зданиях — Определение светопропускания, прямого пропускания солнечной энергии, общего пропускания солнечной энергии, ультрафиолета. Могут использоваться коэффициент пропускания и связанные с ним коэффициенты остекления (доступны в таблице 2 стандарта «Нормализованное относительное спектральное распределение глобального солнечного излучения»).Уравнение 2 можно изменить к виду

УРАВНЕНИЕ 5

UV _Abw = cos φ суммы S (λ) D (λ) T (λ) с λ в диапазоне от 300 до 400 нм

, где S (λ) — спектральное распределение мощности дневного света, а T (λ) — коэффициент пропускания UV материала остекления, предоставленного производителем. При значительном угле падения φ следует учитывать снижение интенсивности излучения. Обратите внимание, что φ = 0 указывает, что энергия приближается к нормали (перпендикуляру) на поверхности, что дает cos (0 °) = 1.Также можно запросить спектр конкретного источника света у производителя, позаботившись о настройке на правильное количество люмен (например, 50 люкс = 50 люмен на квадратный метр). Для сравнения взвешенных абсолютных уровней UV с данными из Оттавского голубого неба ^{Сноска 1 Распределение} при 200 люксах (таблица 3), распределение солнечной энергии S (λ) (из ISO 9050) необходимо умножить на 31.

Сведение к минимуму повреждений от

UV Exposure

Существует два основных метода снижения разрушающего воздействия энергии UV на объекты.Первый подход состоит в том, чтобы уменьшить уровень воздействия UV , который объект получает в данный момент времени. Это достигается выбором источника света с низким содержанием UV (таблица 1 выше), снижением интенсивности света и фильтрацией энергии UV (см. CCI Note 2/1 Ultraviolet Filters). Второй способ — просто сократить продолжительность воздействия. Оба подхода нацелены на минимизацию общей дозы UV ( доза UV = полученная энергия UV × , время экспозиции ) способом, обычно используемым для управления ослаблением света (световая доза = люкс, × экспозиции). время ).

Можно записать уровень UV с помощью регистратора данных, который помогает отслеживать свет и дозы UV , которые объект получает с течением времени. Регистрация излучения с течением времени весьма полезна, если освещенность колеблется. Это может быть результатом сочетания дневного света и электрического освещения с временными интервалами, когда уровни освещения уменьшаются или выключаются.

Помните, что солнечное излучение, даже от голубого неба. ^{Footnote 1} , испускает много UV .Напротив, обычные белые светодиоды не излучают значительного количества UV . Для других типов ламп изучите техническую литературу, прежде чем покупать большое количество. Для большинства приложений ищите индекс цветопередачи (CRI) 90 или выше и цветовую температуру от низкой до умеренной ( CCT ниже 3500 K ). Приобретите несколько разных ламп для проверки качества освещения и UV , полученного на поверхности объекта в определенном контексте. В конце концов, настоящий тест — это измерение того, какое воздействие UV получает объект в своей конкретной среде.

Список литературы

Andrady, A.L., S.H. Хамид, X. Ху и А. Торикай. «Влияние повышенного солнечного ультрафиолетового излучения на материалы». Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология 46 (1998), стр. 96–103.

CIE (Международная комиссия по освещению). CIE 157: 2004. Контроль повреждений музейных предметов оптическим излучением. Вена, Австрия: CIE , 2004.

Феллер, Р.Л. Ускоренное старение: фотохимические и термические аспекты.Исследования в области сохранения. N.p .: The J. Paul Getty Trust, 1994.

Международная организация по стандартизации (ISO). ISO 9050: 2003. Стекло в здании — определение светопропускания, прямого пропускания солнечной энергии, полного пропускания солнечной энергии, пропускания ультрафиолета и связанных факторов остекления. 2-е изд. Женева, Швейцария: ISO , 2003.

.

Национальное бюро стандартов (NBS). Сохранение Декларации независимости и Конституции США. NBS Циркуляр 505. Вашингтон, округ Колумбия: NBS , 1951.

Сондерс, Д. Ультрафиолетовые фильтры для источников искусственного света. Технический бюллетень Национальной галереи 13. Лондон, Великобритания: Национальная галерея, 1989, стр. 61–68.

Сондерс Д. и Дж. Кирби. «Зависимое от длины волны выцветание пигментов художников». В А. Рой и П. Смит, ред., Превентивное сохранение: практика, теория и исследования. Препринты вкладов в Оттавский конгресс. Лондон, Великобритания: Международный институт сохранения исторических и художественных произведений, 1994, стр.190–194.

Tétreault, J. Функция повреждения на основе спектра UV для различных материалов. Отчет CCI 125877. Оттава, Онтарио: Канадский институт охраны природы, 2013.

Tétreault, J. Ультрафиолетовые фильтры. CCI Note 2/1. Оттава, Онтарио: Канадский институт охраны природы, 2015.

.

Томсон, Г. Музейная среда. 1-е изд. Лондон, Великобритания: Баттервортс, 1978 г.

Жан Тетро

Также доступно на французском языке.
Également publié en version française.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы, 2015

ISSN 1928-1455

Чувствительная к ультрафиолетовому облучению динамическая сверхдлинная органическая фосфоресценция в полимерных системах

Фотофизические свойства пленок фосфоресценции, усиленной облучением

Многочисленные взаимодействия водородных связей между цепями ПВС образуют относительно жесткое полимерное микросредство, которое не только ограничивает молекулярные движения, чтобы подавить безызлучательное распад возбужденных состояний, но также предотвращает тушение триплетного экситона окружающими частицами (такими как кислород и влага).Ряд систем IRRTP был изготовлен путем легирования матрицы ПВС различными органическими люминофорами (рис. 1в) с последующим капельным литьем водных суспензий этих гибридных материалов на стеклянные подложки и нагреванием их при 65 ° C в течение 5 часов. Подробные эксперименты (рис. 2b, дополнительные методы и дополнительные рисунки 1 и 2) показывают, что эмиссия фосфоресценции ПВС, допированного SDP (концентрация легирования 0,3 мг / мл), значительно усилилась после облучения в течение 45 мин, демонстрируя максимальное увеличение время жизни фосфоресценции от 58.От 03 до 828,81 мс (14,3 раза) после облучения. Каждая система показала необычайное фосфоресцентное излучение после облучения (рис. 2а, дополнительный фильм 1, дополнительные рисунки 3–5 и дополнительная таблица 1), за исключением системы, легированной ABP (обсуждается позже). В частности, системы, легированные SDP, ODP, TDP, DP, 4,4-DB и BFPE, демонстрировали слабую фосфоресценцию до облучения, в то время как зеленая фосфоресценция проявлялась в течение 3-8 с после 45-минутного облучения. ПВС, допированный 2,2-DB, показал уникальное свечение желтой фосфоресценции в течение 3 с после облучения.

Рис. 2: Чувствительная к облучению фосфоресценция восьми гибридных пленок при комнатной температуре.

a Фотографии восьми полимерных систем до и после выключения источника УФ-излучения 254 нм. b IRRTP время жизни полимерной системы на основе SDP при различных концентрациях легирования при облучении светом 254 нм в течение 45 мин. c Сравнение времени жизни фосфоресценции при комнатной температуре восьми полимерных систем в различных состояниях. Красная полоса: порошок люминофора без ПВА матрицы.Зеленая полоса: пленки ПВС, легированные люминофором, без облучения светом. Синяя полоса: пленки ПВС, легированные люминофором, при УФ-облучении в течение 45 мин.

Обычно сильные межмолекулярные водородные связи могут в некоторой степени подавлять скорость безызлучательного перехода люминофоров. Однако слабое излучение фосфоресценции наблюдалось в этой серии систем IRRTP до УФ-облучения, что указывает на то, что в излучении IRRTP не преобладали взаимодействия водородных связей. В сочетании с нашей предыдущей работой ³⁴ , образование ковалентной связи (C – O – C) после УФ-облучения может быть более разумным для объяснения этой чувствительной к облучению фосфоресцентной эмиссии. ¹ H ЯМР и инфракрасные спектры с преобразованием Фурье подтверждают образование сильных межмолекулярных водородных связей в этих системах (дополнительные рисунки 6 и 7). При увеличении времени облучения уширенный пик, расположенный при 3264 см, ^–1 , и немного увеличенный пик, расположенный в районе 1141 см, ^–1 , доказывают образование новой эфирной связи (C – O – C). Деконволютированный пик C1 с около 286,3 эВ в рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) также подтверждает образование ковалентной связи C – O – C (дополнительный рис.8). Дифференциальная сканирующая калориметрия и термогравиметрический анализ предоставляют дополнительные доказательства формирования более жесткой среды после УФ-облучения (дополнительные рисунки 9 и 10).

Чтобы лучше понять механизм фосфоресценции, реагирующей на облучение, были дополнительно изучены фотофизические свойства этих гибридных пленок. Спектры стационарной (мгновенной) фотолюминесценции пленок (дополнительный рис. 11) демонстрируют типичные двойные полосы излучения в диапазоне от 300 до 500 нм.Спектры фотолюминесценции с временным разрешением (задержкой) (дополнительный рис. 12) этих пленок показывают повышенную интенсивность фосфоресценции после облучения, что напрямую указывает на характер усиленной облучением фосфоресценции в этих полимерных системах. Из-за сходной молекулярной структуры люминофоров пики излучения фосфоресценции чувствительных к облучению полимерных пленок находятся в аналогичном диапазоне длин волн, достигая приблизительно от 480 до 550 нм. Эти пленки не показывают очевидного изменения времени жизни флуоресценции, которое находится на уровне наносекунд (дополнительная таблица 2).Кроме того, регистрировали время жизни фосфоресценции порошков люминофора, а также легированных пленок до и после 45 мин облучения (дополнительные рисунки 13 и 14). В порошкообразном состоянии люминофоры показывают время жизни фосфоресценции в миллисекундном масштабе (рис. 2c). Пленки, легированные SDP, ODP, TDP, ABP, DP, 4,4-DB, 2,2-DP и BFPE, перед длительным облучением демонстрируют время жизни фосфоресценции 58,03, 38,54, 19,70, 26,59, 350,61, 21,59, 168,87 и 22,13. мс, которые явно увеличиваются до 828,81, 149.66, 70,70, 25,06, 480,18, 186,55, 257,06 и 222,09 мс после 45 мин облучения соответственно. Между тем, эти пленки демонстрируют относительно низкие квантовые выходы фосфоресценции 2,06%, 0,21%, 1,13%, 1,56%, 4,84%, 1,75%, 2,07% и 0,07% при возбуждении 254 нм перед длительным облучением, которые, очевидно, возрастают до 4,96%. 1,03%, 1,55%, 4,38%, 8,67%, 1,59%, 7,35% и 1,16% после 45 мин облучения. Координаты Международной комиссии по охране окружающей среды (CIE) (дополнительный рис. 15), рассчитанные по их спектрам задержки, в основном показывают зеленый и желтый цвета излучения.После 45 мин облучения пленки, легированные SDP, ODP, TDP, ABP, DP, 4,4-DB, 2,2-DP и BFPE, в условиях окружающей среды дают координаты CIE (0,173, 0,313), (0,245, 0,378 ), (0,243, 0,385), (0,252, 0,325), (0,248, 0,352), (0,253, 0,415), (0,367, 0,531) и (0,185, 0,191) соответственно. Приведенные выше результаты показывают, что облучение не только увеличивает время жизни фосфоресценции, но также позволяет настраивать цвет.

Интригующий IRRTP тесно связан с богатой группой –OH в матрице ПВС, а также с образованием ковалентных связей под облучением, обеспечивая более жесткую окружающую среду.Чтобы получить более полное представление об уникальных оптических свойствах, был проведен ряд экспериментов, зависящих от времени облучения. Учитывая заметное усиление фосфоресценции при облучении, система на основе SDP была выбрана в качестве репрезентативной, чтобы пролить свет на происхождение IRRTP. Два соседних пика при 405 и 460 нм в спектрах флуоресценции (дополнительный рисунок 16) постепенно смещаются до 362 и 481 нм в течение времени облучения от 0 мин до 5, 15, 30, 45, 60, 80, 100 и 120. мин соответственно.Без облучения спектр задержки пленки SDP в условиях окружающей среды имеет только одну полосу излучения при 408 нм. При увеличении времени облучения от 0 до 120 мин интенсивность излучения на 488 нм увеличивается, в то время как интенсивность излучения на 408 нм уменьшается в спектре задержки (рис. 3a), демонстрируя хорошую линейность по координате CIE (дополнительный рис. 15a). . Между тем, порошок SDP показывает время жизни фосфоресценции 15,91 мс, а пленка, легированная SDP, имеет длительное излучение 58.03 мс. После 45 мин облучения пленка, легированная SDP, демонстрирует 14,3-кратное увеличение времени жизни фосфоресценции до 828,81 мс (фиг. 3b и дополнительные рисунки 16 и 17). Кроме того, было выполнено трехмерное сканирование излучения возбуждения-фосфоресценции на этих пленках в условиях окружающей среды (дополнительные рисунки 18 и 19). Для каждой пленки оптимальные длины волн возбуждения и излучения находились в одинаковой области до и после облучения. В случае пленки SDP (рис. 3c) основной пик эмиссии показывает значительный батохромный сдвиг от 408 до 488 нм при увеличении времени облучения от 0 до 5, 45 и 120 минут, что сопровождается эмиссией фосфоресценции. изменение цвета с бледно-синего до насыщенного зеленого в условиях окружающей среды (рис.3d).

Рис. 3: Фотофизические свойства пленки, легированной SDP.

a Спектры фотолюминесценции с временным разрешением и кривые затухания фосфоресценции b при облучении УФ-светом 254 нм для разного времени облучения. c Картирование излучения возбуждения-фосфоресценции при непрерывном облучении в течение 0, 5, 45 и 120 минут с задержкой 5 мс при комнатной температуре. Em.Wave. длина волны излучения, Ex.Wave. длина волны возбуждения. d Фосфоресцентное излучение, наблюдаемое в разные интервалы времени до и после выключения возбуждения света в условиях окружающей среды. e Спектры фосфоресценции пленки, легированной SDP, после 45 мин облучения, измеренные при различных температурах от 77 до 250 К. f Константа скорости безызлучательного распада при разном времени облучения.

Для дальнейшей проверки происхождения излучения, чувствительного к облучению, мы исследовали влияние температуры на спектры задержки пленки на основе SDP (рис. 3e и дополнительный рис. 20a). При понижении температуры от 250 до 77 К основная полоса излучения лежит на длине волны 394 нм до облучения.После 45 мин облучения полоса излучения при 394 нм, а также две новые полосы при 408 и 488 нм явно увеличиваются (дополнительный рис. 20b). Пленка на основе 2,2-DB показывает три основных пика фотолюминесценции при 409, 440 и 473 нм без облучения при 77 К, а три новых пика при 450, 506 и 537 нм появляются после 45 мин облучения (дополнительные рис. 21 и 22). К нашему удивлению, пленка на основе ABP демонстрирует очевидное усиленное облучением излучение фосфоресценции при 77 K (дополнительные рис.23 и 24d). Различные полосы излучения до и после облучения могут быть вызваны одновременным присутствием нескольких центров свечения. Координаты CIE также указывают на присутствие различных люминесцентных центров в этих пленках (дополнительный рис. 25). Из-за возможного рассеивания тепла, вызванного двумя метильными группами, пленка на основе ABP не проявляет чувствительной к облучению фосфоресценции при комнатной температуре.

Как обсуждалось выше, увеличение интенсивности полосы излучения связано с подавлением безызлучательных переходов возбужденного состояния.Из-за запрещенного по спину перехода из триплетного возбужденного состояния в основное состояние эти молекулы демонстрируют очень медленные радиационные ( k _r ^P ) и безызлучательные ( k _nr ^P ) скорости перехода для зеленое излучение IRRTP, сопровождающееся быстрым затуханием флуоресценции для сильного и синего мгновенного излучения ⁴⁴ . Например, k _r ^P SDP при облучении 45 мин достигает 6.0 × 10 ⁻² с ⁻¹ при комнатной температуре (дополнительная таблица 2), что в 6 раз ниже, чем без облучения ( 35.5 × 10 ⁻² с ⁻¹ ). Между тем, безызлучательные скорости ( k _nr ^phos ) были рассчитаны на основе времени жизни и квантового выхода пленки на основе SDP при разном времени облучения (рис. 3f), что указывает на то, что k _nr ^фос играет решающую роль в управлении временем жизни фосфоресценции. При 45-минутном облучении k _nr ^phos пленки на основе SDP резко уменьшается до 1.15 с ⁻¹ , что резко контрастирует со значением 16,88 с ⁻¹ на 0 мин.

Предлагаемый механизм IRRTP

Большинство чистых органических молекул имеют синглетные экситоны с очень коротким временем жизни. Только небольшая часть может реализовать переход из возбужденного синглетного состояния (S _n ) в возбужденное триплетное состояние (T _n ), а затем распад из состояния T ₁ в состояние S _{0 Состояние} , излучающее фосфоресценцию с коротким временем жизни.Почти все полосы мгновенного или запаздывающего излучения восьми пленок расположены на одной и той же длине волны (дополнительный рисунок 26). Основываясь на вышеупомянутом фотофизическом поведении до и после облучения, предлагаются три основные причины, вызывающие отличительные явления. Во-первых, большое количество взаимодействий водородных связей, которые образуются в легированных системах, подавляют межмолекулярные колебания, так что легированные пленки демонстрируют длительную фосфоресцентную эмиссию по сравнению с состоянием порошка, как подтверждено выше (рис.2c, 4a и дополнительный рис. 6). Во-вторых, когда гибридные пленки облучают УФ-светом, гидроксильные группы в ПВС активируются с образованием радикалов, способных вступать в химические реакции ^45,46 . Кислородные радикалы, образующиеся при окислении гидроксильных групп, могут атаковать цепь ПВС с образованием сшитых эфирных структур. Таким образом, новые ковалентные связи (C – O – C) и сложные сшивающие сети образуются в матрице ПВС после облучения (рис. 4b), дополнительно подавляя безызлучательные переходы и напрямую усиливая фосфоресценцию в системах.При увеличении времени облучения (рис. 4d) два протона H в бензольном кольце сдвигаются с 7,54 частей на миллион (0 мин) до 7,62 частей на миллион (45 минут) и с 6,70 частей на миллион (0 минут) до 6,77 частей на миллион (45 минут), соответственно. . В-третьих, поскольку гидроксильные группы в цепи ПВС и SDP почти полностью расходуются за счет образования сшивающих связей (C – O – C), когда время облучения превышает 80 мин, ранее образованная водородная связь разрывается с высвобождением свободного гидроксила. группы, и, таким образом, эти свободные гидроксильные группы продолжают образовывать новые сшивающие связи (рис.4в). Химический сдвиг двух протонов H в спектре ЯМР восстанавливается до 7,57 и 6,74 м.д. при увеличении времени облучения с 45 до 120 мин соответственно. Хотя образование большего количества поперечно-сшивающих сеток может дополнительно ингибировать тепловую диссипацию цепи PVA, уменьшение взаимодействий водородных связей между SDP и PVA могло бы значительно увеличить безызлучательные переходы молекулы SDP.

Рис. 4: Механизм IRRTP при комнатной температуре.

a Взаимодействие водородных связей между SDP и SDP, SDP и PVA, а также PVA и PVA в необлученной пленке на основе SDP. b Образование ковалентной связи (C – O – C) между цепями ПВС после облучения УФ-светом 254 нм в течение <45 мин. c Перестройка взаимодействий водородных связей и дальнейшее образование ковалентной связи (C – O – C) после облучения в течение более 45 мин. d ¹ Спектры ЯМР H пленки на основе SDP (1 мг / мл) в ДМСО-d ₆ , записанные после разного времени облучения. e Спектры электронного парамагнитного резонанса и f профили одномерного рассеяния в направлении q _z диаграммы GiWAXS для пленки на основе SDP (0.3 мг / мл), зарегистрированные после разного времени облучения.

Для исключения влияния механизма потребления кислорода было проведено несколько контрольных экспериментов. Во-первых, полиметилметакрилат с добавкой SDP (ПММА) не показывает очевидной фосфоресценции и усиленной облучением фосфоресценции до и после 45 мин облучения, в то время как очевидная эмиссия фосфоресценции с усилением облучения происходит в ПВС-87%, легированном SDP (87% гидролизованного ПВС) и Матрицы ПВС-80% (80% гидролизованного ПВС) (дополнительный рис.27). В то же время поли (виниловый спирт-со-этилен), допированный SDP (ПВС-со-ПЭ), также демонстрирует очевидное усиленное облучением излучение фосфоресценции, поскольку ПВС-со-ПЭ, как известно, действует как кислородный барьер ^{47, 48} . Между тем, SDP, допированный поливинилацетатом (PVAc), не проявляет фосфоресценции, усиленной облучением, поскольку отсутствие гидроксильных групп в полимере PVAc предотвращает образование ковалентных связей C – O – C при УФ-облучении. Во-вторых, пленка ПММА, легированная SDP, имеет очень слабую фотолюминесценцию и интенсивность излучения замедленной фосфоресценции (дополнительные рис.28 и 29).

Чтобы лучше понять механизм, эксперименты по УФ-облучению проводились в перчаточном боксе, в котором уровень кислорода поддерживался ниже 0,01 ppm. Очевидное усиление эмиссии наблюдалось после 45 минут непрерывного УФ-облучения на пленке ПВС, легированной SDP, и было различимо фосфоресцентное излучение облученных и необлученных пленок (дополнительный рисунок 29). Кроме того, поверх образца был нанесен герметичный кислородный барьерный слой из сополимера этилена и винилового спирта, чтобы избежать воздействия на излучающий слой окружающего кислорода (герметизированный в перчаточном боксе, чтобы исключить захват кислорода).Фотографии излучения фосфоресценции записывали в кювете, заполненной кислородом (дополнительный рис. 29b, c). Перед облучением пленка ПВС, легированная SDP, и пленка ПВС, легированная SDP, герметизированная кислородным барьером, не проявляют видимой фосфоресценции. После 45 мин облучения обе пленки демонстрируют явное зеленое послесвечение длительностью ~ 9 с. Эти результаты показывают, что поведение переключения люминесценции ПВС, легированного SDP, не имеет тесной связи с присутствием кислорода.

Как обсуждалось выше, ABP в пленочном состоянии не показывает очевидного IRRTP после 45 мин облучения (2.13 мс в состоянии питания, 26,59 мс после легирования в матрицу ПВС без облучения и 25,06 мс после 45 мин облучения, дополнительные фиг. 13d и 14c). Неожиданно время жизни фосфоресценции увеличивается до 2031,07 мс после 45 мин облучения, что в 1,5 раза больше, чем в случае без облучения (1342,57 мс) при 77 К (дополнительный рис. 24d). Даже несмотря на то, что две гидроксильные группы из молекулы ABP могут образовывать взаимодействия водородных связей с цепями PVA, поскольку колебания от метильных групп в ABP все еще относительно сильны, облученная система не могла полностью подавить безызлучательный переход ABP и, таким образом, не показывала усиленное облучением фосфоресценция.Взяв эти результаты вместе, можно сделать вывод, что значительное увеличение времени жизни фосфоресценции этих пленок следует приписать подавлению безызлучательных переходов за счет образования сильных ковалентных связей.

Сшивающие микроструктуры, сформированные в пленках во время облучения, были дополнительно подтверждены исследованиями на сканирующем электронном микроскопе (SEM) (дополнительные рисунки 30 и 31). Спектры электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) были записаны для характеристики пленки, легированной SDP, до и после УФ-раздражения на длине волны 254 нм (рис.4д). Пленка была подвергнута экспериментам ЭПР на открытом воздухе при комнатной температуре, показав четыре пика при 3486, 3501, 3516 и 3531 Гс. Заметные сигналы ЭПР подтверждают, что пленка содержит стабильные гидроксильные радикалы до или после облучения ⁴⁹ . По сравнению с пленкой, легированной SDP до УФ-облучения, интенсивность увеличивается после 45-минутного УФ-облучения. Эти явления предполагают, что люминофор в матрице ПВС имеет радикальный характер до УФ-раздражения и количество радикалов увеличивается после УФ-раздражения.Двумерные картины широкоугольного рентгеновского рассеяния при скользящем падении (GiWAXS) (дополнительный рисунок 32) и одномерные профили рассеяния в направлении q _z (рисунок 4f и дополнительный рисунок 33) указывают на множественные агрегированные взаимодействия в сухих пленках ²⁶ . Два новых типа пиков при 2,13 и 7,57 Å наблюдались при увеличении времени облучения, что доказывает, что в сшитых структурах также существуют π – π стэкинг-взаимодействия. Между тем полоса рассеяния около 4.39 Å от диаграммы GiWAXS для пленки, легированной ABP, указывает на отсутствие очевидного π – π-стэкинг-взаимодействия, образованного при увеличении времени облучения (дополнительный рис. 34). Это основная причина того, что пленка, легированная ABP, не имеет явления излучения фосфоресценции, усиленного облучением.

Согласно результатам порошковой дифракции рентгеновских лучей (дополнительный рис. 35), наблюдалась только одна широкая дифракционная полоса низкой интенсивности около 19,41 °, что указывает на аморфную природу этих пленок. Положение этой дифракционной полосы можно изменять в зависимости от времени облучения, связанного с сшитыми микроструктурами.Сравнение спектров поглощения в УФ-видимой области до и после облучения (дополнительный рис. 36) показывает, что пик поглощения, связанный с π – π *, при 238 нм в пленках, легированных SDP и DP, постепенно уменьшается в течение 120 мин облучения, вероятно, вызвано разрушением многослойной люминофорной сетки в матрице во время облучения. Основываясь на этих результатах, мы заключаем, что усиленная облучением фосфоресценция в этой работе зависит не только от молекулярных структур, но также от водородных связей, образования ковалентных связей (C – O – C) между цепями ПВС и люминофоров и π – π-стэкинга. взаимодействия.

Также были измерены стационарные спектры фотолюминесценции при 77 К (дополнительный рис. 37). Перед облучением полоса быстрого излучения на 330 нм с запрещенной зоной 0,63 эВ (S ₁ , 3,76 эВ; T ₁ , 3,13 эВ) между уровнями возбужденного состояния S ₁ и T ₁ ( Δ E _ST ). После 45 мин облучения полоса быстрого излучения при 348 нм со значением Δ E _ST 0,43 эВ (S ₁ , 3.56 эВ; T ₁ , 3,13 эВ). Одновременно был проведен теоретический расчет пленки на основе SDP для проверки фосфоресценции, усиленной облучением (дополнительный рисунок 38), и расчетные значения Δ E _ST пленки на основе SDP до и после облучения составили 1,63 и 1,59 эВ соответственно. Взяв вместе экспериментальные и теоретические результаты, был сделан вывод, что соответствующий энергетический зазор от состояния S ₁ до состояния T ₁ может сделать процесс ISC эффективным, тем самым способствуя генерации излучения IRRTP.

Прикладные исследования систем IRRTP

Затем была успешно изготовлена ​​серия гибких и прозрачных полимерных пленок IRRTP (дополнительный рисунок 39), и образец с надписью показал четкое изображение в задержанном излучении после возбуждения (группа 1, элемент 6 в испытательной мишени ВВС США, дополнительный рисунок 40) ⁴⁸ . Абсолютная яркость этих пленок, возбуждаемых УФ-светом (280 нм) при комнатной температуре, остается различимой из-за послесвечения, которое можно увидеть невооруженным глазом (дополнительная таблица 3).Основываясь на особенности IRRTP разработанных аморфных материалов, мы сделали еще один шаг, чтобы продемонстрировать потенциал их применения для полихроматической трафаретной печати. Как показано на рис. 5a, b, различные узоры, в том числе панды и лотосы, были изготовлены с помощью простой техники трафаретной печати с использованием восьми систем ПВС, допированных люминофором. В качестве примера усиленная облучением фотолюминесценция пленок на основе SDP и 2,2-DB демонстрирует очевидную зеленую и желтую фосфоресценцию соответственно (дополнительные фильмы 2 и 3).За исключением пленки на основе ABP, которая не показала характеристик усиленной облучением фосфоресценции при комнатной температуре, можно получить узоры лотоса с 15 различными цветами излучения (флуоресценция и фосфоресценция).

Рис. 5: IRRTP, реагирующий на УФ-излучение, для зеленой трафаретной печати и многоуровневого шифрования информации.

a Процесс трафаретной печати для создания рисунка. Плоские пленки IRRTP были изготовлены путем нанесения предварительно перемешанного раствора по капле на стеклянную подложку 75 мм × 25 мм с последующей сушкой при 65 ° C в течение 3 часов.Затем созданные изображения накладывались и фиксировались на поверхности пленки. Полученные слои непрерывно облучались портативной УФ-лампой с длиной волны 254 нм в течение 45 мин для завершения процесса печати. b IRRTP фотографии узоров панды и лотоса. Образцы зеленой и желтой панды были напечатаны на пленках на основе SDP и 2,2-DB соответственно. В строке 1 слева направо отпечатанный лотос с помощью пленок на основе SDP, ODP, TDP и ABP под УФ-лампой 254 нм. В третьем ряду слева направо — лотос, напечатанный пленками на основе DP, 4,4-DB, 2,2-DP и BFPE под УФ-лампой 254 нм.В строках 2 и 4 слева направо соответствующий отпечатанный лотос после выключения УФ-лампы 254 нм на 0,5 с. c Зависящие от времени облучения фотографии защиты от подделки (после выключения УФ-излучения на 0,5 с) восьми легированных пленок в качестве красок в условиях окружающей среды. Номера 1–8 были зашифрованы с помощью фильмов на основе SDP, ODP, TDP, ABP, DP, 4,4-DB, 2,2-DP и BFPE соответственно. Изменяемая зашифрованная информация показывалась облучением в течение 0, 15 и 45 мин.

Тем временем было изучено приложение для многоуровневого шифрования информации (рис.5в). Информационные номера «12345678» были структурированы с использованием восьми систем ПВС, легированных люминофором, в качестве шифровальных чернил, соответственно, и буквы были высушены при 65 ° C в печи в течение 30 минут. Удивительно, но цвет излучения фосфоресценции и яркость этих узорчатых букв изменяются одновременно с увеличением времени облучения бумажной основы. Без облучения восемь букв демонстрируют слабое или невидимое свечение фосфоресценции, а снятие возбуждения на 0,5 с приводит к слабому появлению «12356».Затем, при увеличении времени облучения на 15 и 45 минут, кодированная информация постепенно показывает «1235678» и «12345678» соответственно. Во-вторых, изменяемый цвет излучения фосфоресценции обеспечивает еще один более высокий уровень шифрования информации. Различное сочетание зеленого, синего и желтого цветов появляется при увеличении времени облучения от 0 до 45 мин. Более конкретно, без облучения буквы «13» и «256» показывают зеленое и синее излучение соответственно.После 15-минутного облучения наблюдали зеленое, синее и желтое излучение от «138», «256» и «7» соответственно. При 45-минутном облучении буквы «12348», «5» и «67» представляют зеленое, синее и желтое излучение соответственно. Примечательно, что чернила PVA, легированные ABP, на бумажной основе демонстрируют слабую, но видимую зеленую фосфоресценцию после 45 мин облучения при комнатной температуре. Это наблюдение может быть результатом различного состава в каждой бумажной основе (дополнительный рис. 41). Такой гибкий, высокоэффективный и зависимый от облучения IRRTP делает разработанные системы готовыми для различных приложений, таких как полихроматическая трафаретная печать, хранение информации и многоуровневая защита от подделок, без сложных производственных процессов.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Ультрафиолетовое облучение улучшает гидрофильность и остео-проводимость гидроксиапатита | Journal of Orthopaedic Surgery and Research

Мы провели исследование in vitro, чтобы продемонстрировать влияние УФ-излучения на гидрофильность поверхности ГК, и исследование in vivo, чтобы продемонстрировать влияние УФ-излучения на остеокондуктивную способность ГК. В исследовании in vivo имплантаты ГК были вставлены в бедренные кости крыс, и были выполнены радиологические анализы с использованием микрокомпьютерной томографии и гистологические анализы с использованием некальцифицированных образцов.Протокол исследования (номер этического кода: M16018) был одобрен Комитетом по исследованиям на животных Университета Хиросаки, и все эксперименты проводились в соответствии с Правилами экспериментов на животных Университета Хиросаки.

Гидрофильность поверхности гидроксиапатита

HA-диски (диаметр 15 мм, высота 3 мм, пористость 0% и 55%: HOYA Technosurgical Inc., Япония) использовали для оценки гидрофильности поверхности HA. Четыре диска каждой пористости обрабатывали УФ-облучением в течение 15 мин с использованием фотоустройства (TheraBeam Affinity; Ushio Inc., Япония) (рис.1). Источником света, установленным в TheraBeam Affinity, является ртутная лампа низкого давления (Hg), излучающая УФ-свет с длиной волны 185 и 254 нм. В качестве контроля использовали четыре диска, не подвергавшихся УФ-облучению.

Рис. 1

Облучение имплантатов ГК УФ-светом. — УФ фотоустройство (TheraBeam® Affinity, Ushio Inc., Токио, Япония). b Имплантаты подвергали УФ-облучению в течение 15 мин.

Для исследования изменения гидрофильности на поверхности диска после УФ-облучения смачиваемость оценивалась путем измерения краевого угла смачивания капли воды [3].Для этого теста 10 мкл воды капали на поверхность диска перед УФ-облучением и через 0 мин, 1 час, 3 часа, 6 часов, 2 недели и 4 недели после УФ-облучения. Движущиеся изображения получали со скоростью 240 кадров в секунду (кадр / с) с использованием высокоскоростной камеры (Casio EXILIM EX-ZR 1000, Casio Computer Co., LTD., Япония). Используя неподвижное изображение сразу после падения, угол капли воды относительно поверхности диска был измерен методом θ /2 [12]. После того, как капля воды приземлилась на поверхность имплантата, с помощью программного обеспечения для анализа изображений (ImageJ® v.1.48, Национальные институты здравоохранения, США). Используя эти измерения, угол смачивания ( θ ) был рассчитан по следующей формуле: θ = 2tan — 1 (2a / b). В этом анализе низкий угол смачивания указывает на гидрофильность поверхности.

Остеокондукция на гидроксиапатите

Двадцать цилиндров из ГА (диаметр 2,5 мм, длина 8 мм, пористость 55%: HOYA Technosurgical Inc., Япония) использовали для исследования in vivo. Половину цилиндров обрабатывали УФ-облучением в течение 15 мин, как описано выше.Остальные 10 цилиндров использовали без УФ-обработки в качестве контроля.

Десять 8-недельных самцов крыс Sprague-Dawley использовали для экспериментов на животных. Крыс анестезировали 1-2% изофлураном. Обрили обе задние конечности и вскрывали слои кожи и фасции по отдельности. Плоская сторона каждого дистального отдела бедренной кости была обнажена и использована для имплантации. Правый и левый дистальный отдел бедренной кости просверливали сверлом диаметром 3 мм. Имплантаты ГК, облученные УФ-излучением, вставляли в отверстия правой бедренной кости, а имплантаты ГК без УФ-излучения вставляли в левые отверстия.После установки имплантата кожа и фасция были закрыты. Через две или 4 недели после операции крыс умерщвляли внутрибрюшинной инъекцией пентобарбитала и извлекали бедренные кости. В каждую группу было включено по пять экземпляров.

Образцы фиксировали в 10% забуференном формалине и анализировали с помощью микрокомпьютерной томографии (Scan Xmate-L090, Comscantecno Co., Ltd., Япония). Условия съемки были следующие: напряжение 80 кВ; ток, 100 мкА; увеличение 4,942 раза; разрешение, 20.234 мкм / пиксель; и толщина среза 20,234 мкм. Трехмерный морфометрический анализ кости выполняли с использованием программного обеспечения (TRI / 3D-BON, RATOC system engineering Co., Ltd., Япония). Оценивали соотношение минерализованного объема кости (BV) и объема ткани (TV) в пределах 100 мкм от поверхности имплантата. Отношение BV / TV (также называемое долей объема кости), которое является важным параметром для оценки микроструктуры кости, рассчитывалось как объем кости (%) в этой области.

После микрокомпьютерной томографии образцы заливали метилметакрилатом без декальцинации.Затем внедренные образцы вырезали перпендикулярно длинной оси имплантата с помощью микротома. Каждый срез окрашивали Вильянуэвой-Голднером для оценки области кости, которая была окрашена в зеленый цвет и наблюдалась с помощью световой микроскопии (BZ-X700, Keyence Corp., Япония). Чтобы оценить образование кости вокруг HA, площадь кости (зеленая) для каждой группы была измерена в кольцевых областях 100 мкм снаружи и 100 мкм внутри поверхности HA с помощью программного обеспечения для анализа цифровых изображений (Image J® v.1.48). Отношение площади кости рассчитывали как площадь кости, деленную на общую измеренную площадь (площадь HA вычитали), умноженную на 100 (%).

Статистический анализ

Двухфакторный дисперсионный анализ с апостериорным тестом Тьюки был проведен для определения различий в краевом угле смачивания капли воды. Для определения различий в объеме кости и соотношении площадей кости между группой УФ (-) и группой УФ (+) через 2 недели или 4 недели, соответственно, был проведен знаковый ранговый тест Вилкоксона. Тест Манна-Уитни U также был проведен для определения различий в объеме кости и соотношении площадей кости между 2 и 4 неделями в каждой группе.Статистический анализ проводился с использованием SPSS (v 22.0; IBM), и значения p <0,05 считались значимыми.

Границы | Перспектива взаимодействия ультрафиолетового излучения, микробиома кожи и резидентных клеток памяти TCRαβ +

Введение

Микробиом кожи

Кожа человека с ее большой поверхностью (1) содержит множество микробов, включая бактерии, грибы (2), вирусы (3, 4), археи (5, 6) и кожные клещи (4, 7, 8).Эти микробы существуют в мутуалистических и / или конкурентных отношениях друг с другом (микроб-микроб) (9) и хозяином (10–13). Комменсалы составляют большую часть микробиома, за которым следуют условно-патогенные и / или патогенные микробы. Разнообразная физическая природа кожи с ее переменным содержанием воды, pH, липидов и количества кожного сала, среди прочего, решающим образом влияет на разнообразие микробиома. Тем не менее, интригует тот факт, что мириады микробов обитают на поверхности кожи (рис. 1), а также в субэпидермальных отделах (14), несмотря на то, что иммунная система кожи способна быстро обнаруживать и нейтрализовать любых чужеродных злоумышленников (15). .Многие распространенные кожные заболевания, такие как атопический дерматит (АД), псориаз и розацеа, связаны с дисбактериозом микробиома кожи, чаще всего вызываемым комменсальными видами. В недавнем обзоре освещаются последние результаты, касающиеся микробных взаимодействий с иммунной системой и микробного состава в отношении здоровья и таких заболеваний, как БА, угри, хронические раневые инфекции и первичные иммунодефициты (16).

Рисунок 1 . УФ-индуцированные явления в коже: как УФ-В (290–320 нм), так и УФ-А (320–400 нм) проникают через кожу.УФ-B вызывает солнечный ожог и повреждение ДНК, а также, как известно, вызывает подавление иммунитета. УФ-В и УФ-А (в некоторой степени) превращают транс-УКА в цис-УКА и генерируют свободные радикалы. Комменсальный микробиом колонизирует кожу и может индуцировать выработку различных цитокинов, антимикробных пептидов (АМП) и активировать толл-подобные рецепторы (TLR). Воздействие УФ-В и УФ-А на микробиом кожи до конца не изучено. В целом известно, что УФ-R активирует врожденный иммунитет за счет продукции AMP и стимуляции врожденных клеток, таких как макрофаги, тучные клетки, врожденные лимфоидные клетки (ILC) и резидентные γδ Т-клетки кожи.С другой стороны, УФ-R вызывает в коже иммуносупрессивную среду, индуцируя выработку TNF, IL-4, IL-10. В результате индуцируются регуляторные Т-клетки (Treg) и В-клетки (Breg), что приводит к функциональному подавлению иммунитета и последующему ингибированию эффекторных Т-клеток, присутствующих в коже. Что касается лимфоцитов TCRαβ ⁺ , эффекторные Т-клетки памяти (T _EM ) могут циркулировать между кровью, лимфой и кожей, где они получают сигналы окружающей среды. Кроме того, дерма в большинстве своем состоит из CD4 ⁺ T _RM (CD69 + CD103 ±), тогда как эпидермис состоит из CD8 ⁺ T _RM (CD69 ⁺ CD103 ^± ).Эти популяции T _RM могут продуцировать TNF-α, IL-2 и IFN-γ в зависимости от микросреды. Тем не менее, воздействие ультрафиолета на эти T _RM остается открытым.

Ультрафиолетовое излучение (УФ-R)

UV-R — один из наиболее значимых внешних факторов, влияющих на кожу (17) и микробиом (8, 18, 19). Подавление иммунитета, опосредованное УФ-R, было впервые обнаружено Kripke et al. (20). Это было дополнительно подтверждено и доказано, что оно опосредуется Т-клетками с помощью моделей контактной гиперчувствительности (КГЧ) у мышей (21) и людей (22-24).Первоначальными ключевыми событиями, которые заметно участвуют в подавлении иммунитета после УФ-облучения, являются повреждение ДНК (25), образование реактивных биофосфолипидов, таких как фактор активации тромбоцитов (26) и изомеризация неактивного транс — в активную цис -урокановую кислоту ( УЦА) (27). Исследование, проведенное Kubica et al. (28) использовали мышей с дефицитом каспазы-14, которые, как известно, имеют пониженные уровни UCA, и наблюдали значительные изменения в микробиоме кожи. Интересно, что каспаза-14 участвует в протеолизе филаггрина, который является основным источником UCA в коже, а мутации в филаггрине связаны с развитием БА, которая, в свою очередь, связана с измененным микробным ландшафтом (29).Некоторые кожные комменсалы, такие как Micrococcus luteus , могут разлагать цис-UCA до своей транс-изоформы (30) и, таким образом, потенциально снижать иммуносупрессию. Ранний отчет нашей группы предполагает, что цис-УКА действительно может напрямую модулировать микробиом кожи (31). Поскольку УФ-R подавляет иммунную реакцию на антигены инфекционных микробов, таких как M. lepraemurium, bovis BCG, C. albicans, B. burgdorferi и Schistosoma mansoni (32–34), можно предположить, что воздействие УФ -R может повысить восприимчивость к инфекциям, однако клинических данных об увеличении инфекций после УФ-R очень мало.Это может быть связано с тем, что УФ-R подавляет адаптивный иммунитет, но активирует врожденный иммунитет (35). Одним из важных врожденных ключевых игроков являются антимикробные пептиды (AMP). Это небольшие белки, обычно содержащие от 10 до 50 аминокислотных остатков, которые могут нейтрализовать вторгшиеся микроорганизмы (36) и опосредовать адаптивный иммунный ответ (37–39). Нарушение регуляции экспрессии AMP может быть связано со многими заболеваниями, включая светочувствительные состояния, такие как полиморфное световое извержение (PLE) (40), где AMP могут быть ключевыми медиаторами для поддержания гомеостаза между иммунной системой хозяина и микробиомом.Воздействие УФ-R также приводит к инфильтрации макрофагов и нейтрофилов (41–43), вызывает эмиграцию клеток Лангерганса (LC) из кожи в дренирующие лимфатические узлы (44–46) и поражает тучные клетки. Кроме того, рекрутируются и активируются регуляторные Т-клетки (Treg) и В-клетки (Breg) (47, 48). Известно, что все эти клетки и события, вызванные УФ-излучением, участвуют в подавлении иммунитета (49) (рис. 1). В течение долгого времени было известно, что УФ-индуцированное подавление иммунитета опосредуется Т-клетками (21, 50), однако точная роль УФ-воздействия на недавно описанный T _RM и иммунную функцию в значительной степени не исследована.

Резидентные Т-клетки памяти кожи (T

_RM )

Среди всех иммунных клеток, присутствующих в коже, таких как дендритные клетки, макрофаги, γδ Т-клетки и NK-клетки, T _RM (51) теперь считаются ключевыми игроками иммунитета (52–54) (Рисунок 1). Они были описаны в различных тканях, таких как кожа, легкие, кишечник, печень и мозг (55–57). T _RM , наряду с эффекторными Т-клетками и Т-клетками центральной памяти (58), представляют собой Т-клетки CD4 ⁺ или CD8 ⁺ , которые происходят из наивных специфических Т-клеток, которые были активированы в результате предыдущего иммунного ответа.Таким образом, T _RM имеют общее клональное происхождение с Т-клетками центральной памяти (59), но различаются по динамике, фенотипу и функции. Основными характеристиками T _RM являются их способность выживать и оставаться в равновесии в коже в течение длительного времени (60), а также играть ключевую роль в очищении от патогенов и предупреждении иммунитета (53). Другими словами, T _RM не рециркулируют в лимфе или крови, а скорее патрулируют в коже. CD8 ⁺ T _RM более локализованы в эпидермисе, тогда как CD4 ⁺ T _RM населяют преимущественно дерму (61).Этот нерециркуляционный паттерн обеспечивается экспрессией CD69, который блокирует рецептор сфингозин-1-фосфата (S1P1), рецептор, обычно обеспечивающий доступ лимфы. Более того, значительная часть кожи T _RM экспрессирует CD103, α-цепь интегрина αEβ7, которая взаимодействует с E-кадгерином, экспрессируемым кератиноцитами. Попав в кожу, предшественники лектинподобного рецептора G1 (KLRG1) -T _RM клеток-киллеров получают ключевые сигналы для их закрепления в ткани. Среди них TGF-β является критическим сигналом, интегрированным T _RM через TGF-βRII (52) и необходимым для их резидентности.TGF-β может, в частности, продуцироваться кератиноцитами, которые, таким образом, играют роль в удерживании T _RM (62). Одного TGF-β недостаточно для установления T _RM в коже, он скорее действует в сочетании с другими цитокинами, экспрессируемыми в коже, такими как TNF-α и интерлейкин (IL) -33 (63). Более того, волосяные фолликулы, по-видимому, играют роль в привлечении и создании кожи T _RM , в частности, за счет продукции IL-15 и IL-7 (Рисунок 2) (64). Помимо цитокинов, липиды, доступные в коже, являются ключевыми для поддержания T _RM (65).Функционально T _RM обеспечивает более быстрый иммунный ответ при проникновении патогена за счет выработки аларминов, таких как IFN-γ и хемокинов, для привлечения нейтрофилов, моноцитов, а также циркулирующих Т-клеток памяти на участке. T _RM также способны размножаться локально после ответа на отзыв, чтобы поддерживать себя (66). Наконец, T _RM могут быть сильно цитотоксичными (67).

Рисунок 2 . Взаимодействие УФ-R, микробиома кожи и резидентных клеток памяти TCRαβ +: (1) УФ-R побуждает кератиноциты и другие клетки кожи продуцировать воспалительные или регуляторные цитокины, которые будут влиять на фенотип, удержание и реактивацию T _RM .(2) УФ-R модулирует микробный ландшафт, в конечном итоге высвобождая микробные антигены в кожу, которые будут поглощаться дендритными клетками (DC), которые специфически активируют T _RM (регуляторный или эффекторный). Микробные антигены также могут запускать продукцию воспалительных цитокинов кератиноцитами, которые дополнительно активируют T _RM . (3) Высокие дозы УФ-R могут вызвать нарушение барьера, что позволит микробам, обитающим в коже, проникнуть в кожу; сигналы опасности от нарушения барьера (3a) и попадания микробов в кожу (3b) будут запускать продукцию цитокинов кератиноцитами, DC, ILC, NK и TCRγδ клетками.Эти цитокины будут участвовать в формировании фенотипа и активации T _RM . Внесенные микробы также могут активировать кожный T _RM определенным образом (3c) или поглощаться DC (3d), чтобы активировать наивные специфические Т-клетки в дренирующих лимфатических узлах, которые будут задействованы на месте.

Воздействие УФ-излучения на кожу TRM

По крайней мере, 1-2 × 10 ¹⁰ резидентных Т-клеток, содержащих T _RM , населяют кожу человека (68, 69), и весьма логично, что они испытывают такое же воздействие УФ-R, что и другие иммунные клетки.Эти сигнальные клетки выполняют множество важных функций внутри кожи для кожного иммунитета и восстановления, наряду с заживлением ран, антимикробным ответом и местным осмотром тканей (68, 70–72). Влияние УФ-R на иммунный ответ, опосредованный Т-клетками, такими как CD4 ⁺ , CD8 ⁺ и Tregs, было описано ранее (73–75), однако влияние УФ-R на формирование устойчивости, Фенотип и специфичность кожи T _RM изучены недостаточно. Поэтому важно понимать взаимодействие между T _RM кожи и УФ-R в опосредовании УФ-индуцированного подавления иммунитета.Считается, что после острого УФ-облучения поврежденные кератиноциты ускоренно высвобождают АТФ (76) и АТФ-опосредованный ИЛ-1 (77); кроме того, считается, что этот внеклеточный АТФ участвует в адаптивных иммунных ответах (78, 79). Более того, УФ-R усиливает экспрессию CD69 на клетках TCRγδ (77) и может оказывать аналогичный эффект на кожу T _RM , для которой CD69 имеет решающее значение для их пребывания в ткани. Кроме того, в отсутствие γδ Т-клеток наблюдалось снижение репарации ДНК УФ-индуцированных повреждений у мышей, что позволяет предположить роль этих γδ Т-клеток в репарации (77).Такая роль T _RM была продемонстрирована при острых ранах (71), но требует внимания в случае повреждения, вызванного ультрафиолетом. T _RM , возможно, долгое время был неизвестной мишенью УФ-фототерапии при заболеваниях, которые теперь понимаются как клеточно-опосредованные T _RM (80). Известно, что пациенты с кожной Т-клеточной лимфомой (грибовидный микоз) имеют злокачественные Т-клетки, у которых отсутствует экспрессия L-селектина и CCR7, фенотип, подобный T _RM (81). Обычные методы лечения этих пациентов включают фототерапию (82) и низкую дозу облучения.Однако влияние фототерапии на T _RM совершенно не охарактеризовано (83).

Влияние микробиома кожи на кожу T

_RM

Кожа на протяжении всей жизни подвергается воздействию большого количества микробов, из которых лишь незначительная часть является патогенной. Было высказано предположение, что основной целью памяти иммунных клеток является поддержание иммунного гомеостаза с помощью комменсальных микробов (84). Недавние исследования на различных моделях мышей и на людях показывают, что состав микробиома кожи имеет решающее значение для обеспечения соответствующих иммунных ответов на патоген и для поддержания нормального иммунного статуса в коже (10, 11, 15, 28, 85–87). .Неизвестно, влияют ли определенные виды комменсального микробиома на тип T _RM в коже, но многое можно узнать из кишечника. В одном из исследований с использованием мышей в кишечнике были обнаружены комменсальные Т-клетки специфической памяти (88), и аналогичные клетки T _RM также могли существовать в коже. И CD4 ⁺ памяти, и CD8 ⁺ Т-клетки могут действовать против инфекций, вызываемых вирусом гриппа (55, 89), вирусом лимфоцитарного хориоменингита (90, 91), вирусом простого герпеса (92), микобактериями туберкулеза (93) и паразитами ( 94).Кроме того, микробная и / или антиген-специфическая память CD4 ⁺ и CD8 ⁺ T _RM клетки продуцируют огромное количество эффекторных цитокинов в ответ на микробы и антигены (95–97) и CD4 ⁺ и CD8 ⁺ T _RM клетки могут заселяться и сохраняться в нескольких участках ткани еще долгое время после нейтрализации микроба или антигена (98, 99). В коже CD8 ⁺ T _RM могут образовываться после инфекции (92, 100, 101), и CD4 ⁺ IL-17-продуцирующие клетки T _RM были идентифицированы в коже мышей, когда они были заражены C.albicans (часть микобиома кожи) (102). Кроме того, другое исследование показало, что у лабораторных мышей SPF (без специфических патогенов) было меньше не циркулирующих Т-клеток в коже и других тканях по сравнению с мышами из зоомагазина (103). Что касается Т-клеточной памяти, мыши с повышенным SPF имеют такой же адаптивный иммунитет, как новорожденные люди, а мыши из зоомагазина демонстрируют профиль Т-клеток памяти, аналогичный наблюдаемому у взрослых людей (104). Несколько исследований показывают компартментализацию Т-клеток памяти, специфичных для микробов. Когда людям внутрикожно вводили очищенное производное белка из M.tuberculosis антиген-специфические Т-клетки наблюдались только в коже, но не в крови (105). Специфичные для HSV2 CD8 ⁺ Т-клетки были обнаружены в коже половых органов, но не на других участках тела (106). Вариабельность микробиома кожи (16) может быть причиной разделения T _RM . Кожа T _RM сохраняется в течение длительного времени и подвергается воздействию микробиома и микробных антигенов из кожи в течение своей жизни. Микробиоспецифические ответы могут быть частью здорового иммунного баланса между микробиомом кожи и иммунной системой хозяина и дополнительно обеспечивать усиленный местный иммунитет.Очень интересно недавнее исследование продемонстрировало, что неинвазивный S. epidermidis позволяет специфическое установление CD8 ⁺ T _RM посредством нетрадиционной презентации пептида MHC-Ib h3-M3. Было показано, что CD8 ⁺ T _RM , ограниченные h3-M3, играют важную роль в восстановлении тканей и заживлении ран (107).

Перспектива

Микробиом кожи и T _RM находятся в верхних слоях кожи. И УФ-А, и УФ-В излучение может проникать через эти верхние слои (только УФ-А достигает дермы) и неизбежно воздействует на все микробы и иммунные клетки (рис. 1).

Влияет ли UV-R на стойкость, фенотип, специфичность и функции кожи T

_RM ?

Известно, что

UV-R индуцирует продукцию различных цитокинов в коже, таких как TNF-α (108) или IL-33 (109–111), которые, как известно, участвуют в поддержании фенотипа T _RM (52, 64, 112). Кроме того, исследование, опубликованное в 2016 году (62), связывает воздействие УФ-В и удержание T _RM . Авторы продемонстрировали, что воздействие УФ-В снижает экспрессию интегринов αvβ6 и αvβ8 кератиноцитами.Эти интегрины необходимы для активной продукции TGF-β, которая затем поддерживает экспрессию CD103 на T _RM , позволяя их удерживать в коже долгое время после инфицирования вирусом лимфоцитарного хориоменингита. Следовательно, способность УФ-R (особенно УФ-B) дозозависимо влиять на удерживание и фенотип кожи T _RM путем модуляции кожной цитокиновой среды (Рисунок 2), безусловно, может, по крайней мере, способствовать эффективности суберитемного фототерапия, которая десятилетиями использовалась для лечения таких патологий, как псориаз, атопический дерматит и другие воспалительные заболевания (113–116).Однако, помимо цитокинов, также возможно, что персистентность T _RM зависит от TCR-специфических сигналов. Обнаружение комменсал-специфичного T _RM в желудочно-кишечном тракте мышей (88) предполагает, что может быть большое количество комменсал-специфичных T _RM , находящихся в коже, помимо γδ Т-клеток, врожденных лимфоидные клетки и патоген-специфический T _RM . Более того, микробиом кожи у человека постоянно меняется на протяжении всей жизни (117) и способствует разнообразию и функционированию кожи T _RM (107).Интересно, что известно, что УФ-R влияет на микробиом кожи (8, 18, 19, 31). УФ может в зависимости от дозы влиять на микробиом кожи и может формировать разнообразие репертуара эффекторного или регуляторного T _RM . Важными остающимися вопросами являются вклад T _RM в местный иммунный ответ против (i) неспецифических комменсальных микробов, которые могут проникать в кожу при повреждении кожного барьера, и (ii) вторжения патогенных микробов. Первый вопрос касается их роли в хронических патологиях, таких как псориаз, атопический дерматит или PLE.Второй вопрос касается способности T _RM обеспечивать гетерологичную защиту от различных инфекций (118) (рисунок 2).

Изменяет ли УФ-R барьерную функцию кожи, дополнительно активируя микробный T

_RM и вызывая хроническое воспаление?

Комменсальные микробы, как известно, улучшают врожденные и адаптивные реакции, производя небольшие молекулы, которые действуют как посредники между хозяином и микробами (119). Недавно сообщалось, что комменсальный микробиом кожи может модулировать экспрессию генов различных цитокинов, TLR и AMP в клетках кожи в целом (120).Известно, что в коже Staphylococcus aureus способствует воспалению кожи, продуцируя фенолрастворимые модулялины (PSM) (121), которые могут стимулировать выработку цитокинов типа IL-1 (IL-36α и IL-1α) (122) и IL. -17 из дермальных γδ Т-клеток (123). Более того, S. aureus секретирует протеазы, которые участвуют в повреждении кожного барьера, способствуя проникновению бактерий в кожу, которые в конечном итоге могут генерировать S. aureus -специфичных клеток T _RM . Устойчивое накопление комменсал-специфических Т-клеток в определенных условиях может привести к ухудшению патогенных состояний, таких как псориаз (124, 125).Псориаз и БА — интригующие примеры возможного взаимодействия T _RM с комменсальными микробами. При этих хронических заболеваниях существует воспалительная среда, которая может привести к серьезным нарушениям барьера на протяжении всей жизни пациента. В конечном итоге это может привести к проникновению комменсальных микробов через кожу, продуцированию микробных антигенов и, в конечном итоге, к привлечению и закреплению специфического T _RM в очаге воспаления. В этом контексте используются как аллерген-специфический T _RM , так и специфический для комменсального микроба T _RM .Неизвестно, играют ли комменсал-специфические клетки T _RM регуляторную роль или участвуют в воспалительной петле. Комменсал-специфический T _RM также может играть роль в PLE, воспалительном состоянии кожи, при котором возникают кожные зудящие поражения различной морфологии, когда кожа подвергается воздействию солнечного света. При этом заболевании микробы, находящиеся в верхних слоях, могут индуцировать продукцию AMP и выражать ассоциированные с комменсалом молекулярные паттерны (126), которые могут играть роль в патофизиологии заболевания.Кроме того, способность УФ-R вызывать дефект барьера (127) может способствовать этому явлению. Пациенты, у которых развивается PLE, могут иметь кожу, обитающую в коже, или недавно появившийся комменсал-специфический T _RM , который активируется. Воспалительная микросреда может приводить к изменениям микробного ландшафта, дополнительно увеличивать специфическую активацию T _RM и усиливать воспалительную петлю.

Заключение

Специфичность адаптивной иммунной системы сложным образом связана с установлением и устойчивостью T _RM , которые распознают ранее встречавшийся антиген через специфические Т-клеточные рецепторы (TCR).Эти специфические T _RM генерируются и хранятся в виде пула гетерогенной популяции по отношению к многочисленным микробам и антигенам, связанным с микробами, с которыми они сталкиваются в течение жизни человека. В связи с недавними открытиями потенциальных функций микробиома кожи по обучению и модулированию иммунных ответов хозяина, важно определить, как эти микробы влияют на кожу T _RM . Специальное нацеливание на эти T _RM , напрямую или через микробиом, может позволить разработать новые стратегии лечения, действующие как или даже лучше, чем фототерапия, но с улучшенным профилем риска и безопасности.

Авторские взносы

VP и LL: разработали идеи и составили рукопись; ВП: набросал рисунки; J-FN, MV и PW: исправлены и внесли свой вклад в черновик. Все авторы отредактировали и одобрили окончательную версию рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Ph.D. студент VP получил финансирование от Австрийского научного фонда FWF (W1241) и Медицинского университета Граца через докторскую степень. Программа «Молекулярные основы воспаления» (ДК-МОЛИН). VP был поддержан Фондом Рене Турена во время исследовательской поездки в Лионе. LL Ph.D. Стипендия финансируется DBV Technologies (Монруж, Франция).

Список литературы

2. Финдли К., О Дж, Ян Дж., Конлан С., Деминг С., Мейер Дж. А. и др. Топографическое разнообразие грибковых и бактериальных сообществ на коже человека. Природа (2013) 498 : 367–70. DOI: 10.1038 / природа12171

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

4. Ханниган Дж. Д., Мейзел Дж. С., Тайлдсли А. С., Чжэн К., Ходкинсон Б. П., Санмигель А. Дж. И др. Виром двухцепочечной ДНК кожи человека: топографическое и временное разнообразие, генетическое обогащение и динамические ассоциации с микробиомом хозяина. MBio (2015) 6 : e01578–01515. DOI: 10.1128 / mBio.01578-15

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

5.Horz HP. (2015). Родословные архей в микробиоме человека: отсутствуют, редки или неуловимы? Жизнь 5 : 1333–45. DOI: 10.3390 / life5021333

CrossRef Полный текст | Google Scholar

6. Moissl-Eichinger C, Probst AJ, Birarda G, Auerbach A, Koskinen K, Wolf P, et al. Возраст человека и физиология кожи формируют разнообразие и обилие архей на коже. Научный доклад (2017) 7 : 4039. DOI: 10.1038 / s41598-017-04197-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

7.Grice EA, Kong HH, Renaud G, Young AC, Program NCS, Bouffard GG и др. Профиль разнообразия микробиоты кожи человека. Genome Res. (2008) 18 : 1043–50. DOI: 10.1101 / gr.075549.107

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

9. Мартин Р., Бермудес-Хумаран Л.Г., Лангелла П. Грызуны-гнотобиоты: модель In Vivo для изучения микробно-микробных взаимодействий. Front Microbiol. (2016) 7 : 409. DOI: 10.3389 / fmicb.2016.00409

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

10. Naik S, Bouladoux N, Linehan JL, Han SJ, Harrison OJ, Wilhelm C, et al. Взаимодействие комменсальных и дендритных клеток определяет уникальную защитную иммунную сигнатуру кожи. Природа (2015) 520 : 104–8. DOI: 10.1038 / nature14052

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

11. Накамидзо С., Эгава Г., Хонда Т, Накадзима С., Белкайд Ю., Кабашима К.Комменсальные бактерии и кожный иммунитет. Semin Immunopathol. (2015) 37 : 73–80. DOI: 10.1007 / s00281-014-0452-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Накацудзи Т., Чианг Х.И., Цзян С.Б., Нагараджан Х., Зенглер К., Галло Р.Л. Микробиом простирается до субэпидермальных отделов нормальной кожи. Nat Commun. (2013) 4 : 1431. DOI: 10.1038 / ncomms2441

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

17.Ли CH, Wu SB, Hong CH, Yu HS, Wei YH. Молекулярные механизмы УФ-индуцированного апоптоза и его воздействия на жилые клетки кожи: значение для УФ-фототерапии. Int J Mol Sci. (2013) 14 : 6414–35. DOI: 10.3390 / ijms14036414

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

18. Патра В., Халвакс Б., Мадхусудан Н., Вольф П. 523 Ультрафиолетовое излучение (УФ-R) влияет на микробную нагрузку кожи и влияет на экспрессию антимикробных пептидов (АМП) у мышей. J Invest Dermatol. (2016) 136 : S249. DOI: 10.1016 / j.jid.2016.06.546

CrossRef Полный текст

19. Ассарссон М., Дуветорп А., Диенус О., Содерман Дж., Зейферт О. Значительные изменения микробиома кожи у пациентов с хроническим псориазом после лечения узкополосным ультрафиолетовым излучением B. Acta Derm Venereol . (2017) 98 : 428–36. DOI: 10.2340 / 00015555-2859

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

20.Крипке ML, Lofgreen JS, Beard J, Jessup JM, Fisher MS. In vivo иммунные ответы мышей во время канцерогенеза на ультрафиолетовое облучение. J Natl Cancer Inst. (1977) 59 : 1227–30. DOI: 10.1093 / jnci / 59.4.1227

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

21. Эльметс CA, Bergstresser PR, Tigelaar RE, Wood PJ, Streilein JW. Анализ механизма невосприимчивости к гаптенам, нанесенным на кожу при воздействии малых доз ультрафиолетового излучения. J Exp Med. (1983) 158 : 781–94. DOI: 10.1084 / jem.158.3.781

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

22. Купер К.Д., Оберхелман Л., Гамильтон Т.А., Баадсгаард О., Терхун М., Ливи Г. и др. УФ-облучение снижает частоту иммунизации и способствует толерантности к эпикутанным антигенам у людей: зависимость от дозы, индукция эпидермальных макрофагов CD1a-DR + и истощение клеток Лангерганса. Proc Natl Acad Sci USA. (1992) 89 : 8497–501.DOI: 10.1073 / pnas.89.18.8497

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

23. Келли Д.А., Янг А.Р., Макгрегор Дж.М., Сид П.Т., Поттен С.С., Уокер С.Л. Чувствительность к солнечным ожогам связана с восприимчивостью к индуцированному ультрафиолетовым излучением подавлению кожного клеточного иммунитета. J Exp Med. (2000) 191 : 561–6. DOI: 10.1084 / jem.191.3.561

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

24. Вольф П., Хоффманн С., Квехенбергер Ф., Гриншгль С., Керл Х.Факторы иммунной защиты химических солнцезащитных кремов, измеренные на модели локальной контактной гиперчувствительности у людей. J Invest Dermatol. (2003) 121 : 1080–7. DOI: 10.1046 / j.1523-1747.2003.12361.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

25. Эпплгейт Л.А., Лей Р.Д., Алкалай Дж., Крипке М.Л. Идентификация молекулярной мишени для подавления контактной гиперчувствительности ультрафиолетовым излучением. J Exp Med. (1989) 170 : 1117–31.DOI: 10.1084 / jem.170.4.1117

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

26. Wolf P, Nghiem DX, Walterscheid JP, Byrne S, Matsumura Y, Matsumura Y, et al. Фактор активации тромбоцитов играет решающую роль в подавлении иммунитета, воспалении и апоптозе, вызванном псораленом и ультрафиолетом А. Am J Pathol. (2006) 169 : 795–805. DOI: 10.2353 / ajpath.2006.060079

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

27. De Fabo EC, Noonan FP.Механизм подавления иммунитета ультрафиолетовым излучением in vivo . I. Доказательства существования уникального фоторецептора в коже и его роли в фотоиммунологии. J Exp Med. (1983) 158 : 84–98. DOI: 10.1084 / jem.158.1.84

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

28. Кубица М., Хильдебранд Ф., Бринкман Б.М., Гуссенс Д., Дель Фаверо Дж., Веркаммен К. и др. Микробиом кожи мышей с дефицитом каспазы-14 показывает умеренный дисбиоз. Exp Dermatol. (2014) 23 : 561–7. DOI: 10.1111 / exd.12458

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

30. Хуг Д.Х., Дункерсон Д.Д., Хантер Дж. К.. Разложение L-гистидина и транс- и цис-урокановой кислоты бактериями кожи и роль бактериальной изомеразы цис-урокановой кислоты. J Photochem Photobiol B (1999) 50 : 66–73. DOI: 10.1016 / S1011-1344 (99) 00072-X

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

31.Патра В., Башир М., Сомлапура М., Кофелер Х.С., Пейбер Т., Вольф П. Изомеризация урокановой кислоты ультрафиолетовым излучением и ее роль в модуляции микробиома кожи, антимикробных пептидов и иммунной функции. J Invest Dermatol. (2017). 137 : S261 – S261. DOI: 10.1016 / j.jid.2017.07.595

CrossRef Полный текст | Google Scholar

32. Дживан А., Эванс Р., Браун Э.Л., Крипке М.Л. Влияние местного ультрафиолетового облучения на инфекции мышей Candida albicans, Mycobacterium bovis BCG и Schistosoma mansoni. J Invest Dermatol. (1992) 99 : 59–64. DOI: 10.1111 / 1523-1747.ep12611853

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

33. Cestari TF, Kripke ML, Baptista PL, Bakos L, Bucana CD. Ультрафиолетовое излучение снижает гранулематозный ответ на лепромин у человека. J Invest Dermatol. (1995) 105 : 8–13. DOI: 10.1111 / 1523-1747.ep12312309

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

34.Браун Э.Л., Ульрих С.Е., Прайд М., Крипке М.Л. Влияние УФ-излучения на инфицирование мышей Borrelia burgdorferi Photochem Photobiol . (2001) 73 : 537–44. DOI: 10.1562 / 0031-8655 (2001) 073 <0537: TEOUIO> 2.0.CO; 2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

35. Глейзер Р., Навид Ф., Шуллер В., Янчич С., Хардер Дж., Шредер Дж. М. и др. УФ-В излучение индуцирует экспрессию антимикробных пептидов в кератиноцитах человека in vitro и in vivo . J Allergy Clin Immunol . (2009) 123 : 1117–23. DOI: 10.1016 / j.jaci.2009.01.043

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

36. Brandwein M, Bentwich Z, Steinberg D. Экспрессия эндогенного антимикробного пептида в ответ на бактериальную эпидермальную колонизацию. Фронт Иммунол . (2017) 8 : 1637. DOI: 10.3389 / fimmu.2017.01637

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

37. Бирагын А., Руффини П.А., Лейфер С.А., Клюшненкова Е., Шахов А., Чертов О. и др.Зависимая от Toll-подобного рецептора 4 активация дендритных клеток бета-дефенсином 2. Science (2002). 298 : 1025–29. DOI: 10.1126 / science.1075565

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

38. Нийонсаба Ф., Ушио Х., Накано Н., Нг У., Саяма К., Хашимото К. и др. Противомикробные пептиды бета-дефенсины человека стимулируют миграцию эпидермальных кератиноцитов, пролиферацию и продукцию провоспалительных цитокинов и хемокинов. J Invest Dermatol. (2007) 127 : 594–604. DOI: 10.1038 / sj.jid.5700599

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

39. Навид Ф., Бониотто М., Уокер С., Аренс К., Прокш Э., Спарвассер Т. и др. Индукция регуляторных Т-клеток бета-дефенсином мышей. J Immunol. (2012) 188 : 735–43. DOI: 10.4049 / jimmunol.1100452

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

40. Патра В., Майер Г., Грубер-Вакернагель А., Хорн М., Лембо С., Вольф П.Уникальный профиль экспрессии антимикробного пептида при полиморфных световых высыпаниях по сравнению со здоровой кожей, атопическим дерматитом и псориазом. Фотодерматол Фотоиммунол Фотомед. (2017) 34 : 137–144. DOI: 10.1111 / phpp.12355

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

41. Купер К.Д., Фокс П., Нейзес Г., Кац С.И. Влияние ультрафиолетового излучения на презентацию аллоантигена эпидермальных клеток человека: начальное угнетение клеточно-зависимой функции Лангерганса сопровождается появлением клеток T6-Dr +, которые усиливают презентацию эпидермального аллоантигена. J Immunol. (1985) 134 : 129–37.

PubMed Аннотация | Google Scholar

42. Купер К.Д., Нейзес Г.Р., Кац С.И. Антигенпрезентирующие меланофаги OKM5 + появляются в эпидермисе человека после ультрафиолетового излучения. J Invest Dermatol. (1986) 86 : 363–70. DOI: 10.1111 / 1523-1747.ep12285600

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

43. Купер К.Д., Дурайсвами Н., Хаммерберг С., Аллен Э.Д., Кимбро-Грин С., Диллон В. и др.Нейтрофилы, дифференцированные макрофаги и моноцитные / макрофагальные антигенпредставляющие клетки проникают в эпидермис мыши после УФ-повреждения. J Invest Dermatol. (1993) 101 : 155–63. DOI: 10.1111 / 1523-1747.ep12363639

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

44. Toews GB, Bergstresser PR, Streilein JW. Плотность эпидермальных клеток Лангерганса определяет, возникает ли контактная гиперчувствительность или невосприимчивость к окрашиванию кожи с помощью DNFB. J Immunol. (1980) 124 : 445–53.

PubMed Аннотация | Google Scholar

45. Нунан Ф.П., Букана С., Саудер Д.Н., Де Фабо ЕС. Механизм подавления системного иммунитета УФ-облучением in vivo . II. Воздействие ультрафиолета на количество и морфологию эпидермальных клеток Лангерганса и индуцированное ультрафиолетом подавление контактной гиперчувствительности имеют разные зависимости от длины волны. J Immunol. (1984) 132 : 2408–16.

PubMed Аннотация | Google Scholar

46.Ачачи А., Вокансон М., Бастьен П., Пегет-Наварро Дж., Гранде С., Гужон С. и др. Ультрафиолетовое излучение вызывает рекрутирование эпидермиса дендритных клеток, которые компенсируют истощение клеток Лангерганса в коже человека. J Invest Dermatol. (2015) 135 : 2058–67. DOI: 10.1038 / jid.2015.118

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

47. Schwarz A, Noordegraaf M, Maeda A, Torii K, Clausen BE, Schwarz T. Клетки Лангерганса необходимы для УФ-индуцированной иммуносупрессии. J Invest Dermatol. (2010) 130 : 1419–27. DOI: 10.1038 / jid.2009.429

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

48. Лю X, Хуанг Х, Гао Х, Ву Х, Чжан В, Ю Б и др. Регулирующие В-клетки, индуцированные ультрафиолетом В через передачу сигналов толл-подобного рецептора 4, способствуют подавлению реакций контактной гиперчувствительности у мышей. Контактный дерматит (2018) 78 : 117–30. DOI: 10.1111 / cod.12913

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

49.Харт PH, Grimbaldeston MA, Finlay-Jones JJ. Солнечный свет, иммуносупрессия и рак кожи: роль гистамина и тучных клеток. Clin Exp Pharmacol Physiol. (2001) 28 : 1–8. DOI: 10.1046 / j.1440-1681.2001.03392.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

51. Клоновски К.Д., Уильямс К.Дж., Марзо А.Л., Блэр Д.А., Лингенхельд Э.Г., Лефрансуа Л. Динамика переносимой кровью миграции Т-клеток памяти CD8 in vivo . Иммунитет (2004) 20 : 551–62.

PubMed Аннотация | Google Scholar

52. Маккей Л.К., Рахимпур А., Ма Дж.З., Коллинз Н., Сток А.Т., Хафон М.Л. и др. Путь развития CD103 (+) CD8 + резидентных Т-клеток памяти кожи. Нат Иммунол . (2013) 14 : 1294–301. DOI: 10.1038 / ni.2744

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

53. Ариотти С., Хогенбирк М.А., Дейкграаф Ф.Е., Виссер Л.Л., Хоекстра М.Э., Сонг Дж.Й. и др. Т-клеточная память. Резидентные в коже Т-клетки памяти CD8 ⁺ запускают состояние тревоги о патогенных микроорганизмах по всей ткани. Наука (2014) 346 : 101–5. DOI: 10.1126 / science.1254803

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

54. Шенкель Дж. М., Фрейзер К. А., Беура Л. К., Паукен К. Э., Везис В., Масопуст Д. Т-клеточная память. Резидентные Т-клетки памяти CD8 запускают защитные врожденные и адаптивные иммунные ответы. Наука (2014) 346 : 98–101. DOI: 10.1126 / science.1254536

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

55. Тейджаро Дж. Р., Тернер Д., Фам К., Уэрри Э. Дж., Лефрансуа Л., Фарбер Д. Л..Передний край: сохраняющая ткань легочная память CD4 Т-клетки обеспечивают оптимальную защиту от респираторной вирусной инфекции. J Immunol. (2011) 187 : 5510–4. DOI: 10.4049 / jimmunol.1102243

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

56. Ваким Л.М., Вудворд-Дэвис А., Лю Р., Ху Й., Вилладангос Дж., Смит Дж. И др. Молекулярная сигнатура резидентных Т-клеток памяти CD8, выделенных из головного мозга. J Immunol. (2012) 189 : 3462–71.DOI: 10.4049 / jimmunol.1201305

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

57. Fernandez-Ruiz D, Ng WY, Holz LE, Ma JZ, Zaid A., Wong YC, et al. Резидентные в печени Т-клетки памяти CD8 ⁺ образуют переднюю линию защиты от малярийной инфекции на стадии печени. Иммунитет (2016) 45 : 889–902. DOI: 10.1016 / j.immuni.2016.08.011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

58. Гехад А., Тиг Дж. Э., Матос Т. Р., Хуанг В., Ян С., Ватанабе Р. и др.Основная роль центральных клеток памяти человека в иммунном надзоре за тканями. Blood Adv. (2018) 2 : 292–8. DOI: 10.1182 / bloodadvances.2017011346

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

59. Гайде О., Эмерсон Р.О., Цзян X, Гулати Н., Ницца С., Десмаре С. и др. Общее клональное происхождение центральных и резидентных Т-клеток памяти после иммунизации кожи. Nat Med. (2015) 21 : 647–53. DOI: 10,1038 / нм. 3860

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

60.Цзян X, Кларк Р.А., Лю Л., Уэйджерс А.Дж., Фульбригге Р.К., Куппер Т.С. Кожная инфекция генерирует немигрирующие Т (RM) клетки памяти CD8 ⁺ , обеспечивающие глобальный кожный иммунитет. Природа (2012) 483 : 227–31. DOI: 10.1038 / nature10851

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

61. Гебхардт Т., Уитни П.Г., Заид А., Маккей Л.К., Брукс А.Г., Хит В.Р. и др. Различные паттерны периферической миграции с помощью Т-клеток памяти CD4 ⁺ и CD8 ⁺ . Природа (2011) 477 : 216–219. DOI: 10.1038 / nature10339

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

62. Mohammed J, Beura LK, Bobr A, Astry B, Chicoine B, Kashem SW, et al. Стромальные клетки контролируют эпителиальное размещение DC и Т-клеток памяти посредством регулируемой активации TGF-бета. Nat Immunol. (2016) 17 : 414–21. DOI: 10.1038 / ni.3396

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

63.Скон К.Н., Ли Дж.Й., Андерсон К.Г., Масопуст Д., Хогквист К.А., Джеймсон СК. Подавление транскрипции S1pr1 требуется для создания резидентных Т-клеток памяти CD8 ⁺ . Nat Immunol. (2013) 14 : 1285–93. DOI: 10.1038 / ni.2745

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

64. Адачи Т., Кобаяси Т., Сугихара Э., Ямада Т., Икута К., Питталуга С. и др. ИЛ-7 и ИЛ-15, происходящие из волосяных фолликулов, опосредуют гомеостаз Т-клеток памяти и лимфому. Nat Med. (2015) 21 : 1272–9. DOI: 10,1038 / нм.3962

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

65. Пэн И, Тиан Т., Парк Колорадо, Лоффтус С.Ю., Мэй С., Лю X и др. Выживание резидентных в тканях Т-клеток памяти требует экзогенного поглощения липидов и метаболизма. Природа (2017) 543 : 252–6. DOI: 10.1038 / nature21379

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

66. Парк С.Л., Заид А., Хор Дж. Л., Кристо С. Н., Приер Дж. Э., Дэвис Б. и др.Локальная пролиферация поддерживает стабильный пул резидентных в тканях Т-клеток памяти после ответа на антивирусные препараты. Nat Immunol. (2018) 19 : 183–91. DOI: 10.1038 / s41590-017-0027-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

67. Cheuk S, Schlums H, Gallais Serezal I, Martini E, Chiang SC, Marquardt N, et al. Экспрессия CD49a определяет резидентные в ткани CD8 ⁺ Т-клетки, готовые к цитотоксической функции в коже человека. Иммунитет (2017) 46 : 287–300.DOI: 10.1016 / j.immuni.2017.01.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

68. Кларк Р.А., Чонг Б., Мирчандани Н., Бринстер Н.К., Яманака К., Даугирт Р.К. и др. Подавляющее большинство CLA + Т-клеток находится в нормальной коже. J Immunol. (2006) 176 : 4431–9. DOI: 10.4049 / jimmunol.176.7.4431

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

69. Шерли П., Эберт Л. М., Мозер Б. Комментарий к Подавляющему большинству Т-клеток CLA ⁺ находится в нормальной коже. Дж Иммунол . (2006) 177 : 1375–6; ответ автора 1376–7. DOI: 10.4049 / jimmunol.177.3.1375

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

70. Girardi M, Oppenheim DE, Steele CR, Lewis JM, Glusac E, Filler R, et al. Регулирование злокачественных новообразований кожи гаммадельта-Т-клетками. Science (2001) 294 : 605–9. DOI: 10.1126 / science.1063916

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

71.Тулон А., Бретон Л., Тейлор К. Р., Тененхаус М., Бхавсар Д., Ланиган С. и др. Роль резидентных Т-клеток кожи человека в заживлении ран. J Exp Med. (2009) 206 : 743–50. DOI: 10.1084 / jem.20081787

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

72. Macleod AS, Hemmers S, Garijo O, Chabod M, Mowen K, Witherden DA и др. Дендритные эпидермальные Т-клетки регулируют антимикробную барьерную функцию кожи. J Clin Invest. (2013) 123 : 4364–74.DOI: 10.1172 / JCI70064

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

73. Ли-Вебер М., Трейбер М.К., Джайиси М., Палфи К., Стефан Н., Парг С. и др. Ультрафиолетовое облучение подавляет активацию Т-клеток посредством блокирования опосредованных TCR E.RK и сигнальных путей NF-κB . J Immunol. (2005) 175 : 2132–43. DOI: 10.4049 / jimmunol.175.4.2132

CrossRef Полный текст | Google Scholar

74. Рана С., Бирн С.Н., Макдональд Л.Дж., Чан С.Ю.-Y., Хэллидей GM. Ультрафиолет B подавляет иммунитет, подавляя эффекторные Т-клетки и Т-клетки памяти. Am J Pathol. (2008) 172 : 993–1004. DOI: 10.2353 / ajpath.2008.070517

CrossRef Полный текст

75. Шварц Т. 25 лет УФ-индуцированной иммуносупрессии, опосредованной Т-клетками — от игнорируемых Т-супрессорных клеток до уважаемых регуляторных Т-клеток. Photochem Photobiol (2008) 84 : 10–8. DOI: 10.1111 / j.1751-1097.2007.00223.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

76.Такай Э., Цукимото М., Харада Х., Кодзима С. Участие рецептора P2Y6 в экспрессии ЦОГ-2, опосредованной p38 MAPK, в ответ на УФ-В облучение кератиноцитов человека. Radiat Res . (2011) 175 : 358–66. DOI: 10.1667 / RR2375.1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

77. Маклеод А.С., Рудольф Р., Корриден Р., Йе И., Гариджо О., Хавран В.Л. Резидентные в коже Т-клетки воспринимают повреждение, вызванное ультрафиолетовым излучением, и способствуют восстановлению ДНК. J Immunol. (2014) 192 : 5695–702. DOI: 10.4049 / jimmunol.1303297

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

81. Кэмпбелл Дж. Дж., Кларк Р. А., Ватанабе Р., Куппер Т. С.. Синдром Сезари и грибовидный микоз возникают из различных субпопуляций Т-клеток: биологическое обоснование их различного клинического поведения. Кровь (2010) 116 : 767–71. DOI: 10.1182 / кровь-2009-11-251926

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

82.Виейра-Гарсия П.А., Вей Т., Найм Д.Г., Фредхольм С., Финк-Пучес Р., Черрони Л. и др. STAT3 / 5-зависимая сверхэкспрессия IL9 способствует выживанию неопластических клеток при грибовидном микозе. Clin Cancer Res. (2016) 22 : 3328–39. DOI: 10.1158 / 1078-0432.CCR-15-1784

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

83. Кларк Р.А. Резидентные Т-клетки памяти в здоровье и болезнях человека. Sci Transl Med. (2015) 7 : 269rv261. DOI: 10.1126 / scitranslmed.3010641

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст

86. Nakatsuji T, Chen TH, Narala S, Chun KA, Two AM, Yun T, et al. Противомикробные препараты из комменсальных бактерий кожи человека защищают от Staphylococcus aureus и недостаточны при атопическом дерматите. Sci Transl Med . (2017) 9: eaah5680. DOI: 10.1126 / scitranslmed.aah5680

CrossRef Полный текст | Google Scholar

88. Хэнд Т.В., Дос Сантос Л.М., Буладу Н., Моллой М.Дж., Паган А.Дж., Пеппер М. и др.Острая желудочно-кишечная инфекция вызывает долгоживущие Т-клеточные ответы, специфичные для микробиоты. Наука (2012) 337 : 1553–6. DOI: 10.1126 / science.1220961

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

89. Тейджаро Дж. Р., Ньяу М. Н., Верховен Д., Чандран С., Надлер С. Г., Хасдей Дж. И др. Модуляция костимуляции снимает иммунопатологическую защиту в ответах Т-клеток памяти на вирус гриппа. J Immunol. (2009) 182 : 6834–43.DOI: 10.4049 / jimmunol.0803860

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

92. Гебхардт Т., Ваким Л.М., Эйдсмо Л., Ридинг ПК, Хит В.Р., Карбон FR. Т-клетки памяти в нелимфоидной ткани, которые обеспечивают повышенный местный иммунитет во время заражения вирусом простого герпеса. Nat Immunol. (2009) 10 : 524–30. DOI: 10.1038 / ni.1718

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

93. Khader SA, Bell GK, Pearl JE, Fountain JJ, Rangel-Moreno J, Cilley GE и др.IL-23 и IL-17 в установлении защитных легочных CD4 ⁺ Т-клеточных ответов после вакцинации и во время заражения Mycobacterium tuberculosis. Nat Immunol. (2007) 8 : 369–77. DOI: 10.1038 / ni1449

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

94. Энтони Р.М., Урбан Дж. Ф., Алем Ф., Хамед Х.А., Розо Т. Т., Буше Дж. Л. и др. Клетки памяти T (H) 2 индуцируют альтернативно активируемые макрофаги для обеспечения защиты от нематод-паразитов. Nat Med. (2006) 12 : 955–60. DOI: 10,1038 / нм1451

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

95. Эллефсен К., Харари А., Шампань П., Барт П.А., Секали Р.П., Панталео Г. Распределение и функциональный анализ противовирусных Т-клеточных ответов CD8 памяти при ВИЧ-1 и цитомегаловирусных инфекциях. Eur J Immunol. (2002) 32 : 3756–64. DOI: 10.1002 / 1521-4141 (200212) 32:12 <3756 :: AID-IMMU3756> 3.0.CO; 2-E

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

96.Педрон Б., Герин В., Кордейро Д. Д., Масмуди С., Далле Дж. Х., Стеркерс Г. Развитие функций Т-клеток CD4, специфичных для цитомегаловируса и аденовируса, от рождения до взрослого возраста. Pediatr Res. (2011) 69 : 106–11. DOI: 10.1203 / PDR.0b013e318204e469

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

97. Ван А., Чандран С., Шах С.А., Чиу Й., Париа BC, Агамолла Т. и др. Стехиометрическая продукция мРНК IL-2 и IFN-гамма определяет Т-клетки памяти, которые могут самообновляться после адоптивного переноса у человека. Sci Transl Med. (2012) 4 : 149ra120. DOI: 10.1126 / scitranslmed.3004306

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

100. Лю Л., Чжун К., Тиан Т., Дубин К., Атхале С.К., Куппер Т.С. Повреждение эпидермиса и инфекция во время иммунизации против поксвируса имеют решающее значение для генерации высокопротективного Т-клеточного иммунитета. Nat Med. (2010) 16 : 224–7. DOI: 10,1038 / нм.2078

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

101.Кларк Р.А., Ватанабе Р., Тиг Дж. Э., Шлапбах С., Тава М.С., Адамс Н. и др. Эффекторные Т-клетки памяти кожи не рециркулируют и не обеспечивают иммунную защиту у пациентов с CTCL, получавших алемтузумаб. Sci Transl Med. (2012) 4 : 117ra117. DOI: 10.1126 / scitranslmed.3003008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

102. Park CO, Fu X, Jiang X, Pan Y, Teague JE, Collins N, et al. Поэтапное развитие долгоживущего Т-клеточного рецептора алфавита Th27 резидентной Т-клеточной популяции Т-клеток памяти Candida albicans после кожной инфекции. J Allergy Clin Immunol . (2017) S0091–6749 : 31737–2. DOI: 10.1016 / j.jaci.2017.09.042

CrossRef Полный текст

103. Беура Л.К., Гамильтон С.Е., Би К., Шенкель Дж.М., Одумаде О.А., Кейси К.А. и др. Нормализация окружающей среды воспроизводит иммунные черты взрослого человека у лабораторных мышей. Природа (2016) 532 : 512. DOI: 10.1038 / природа17655

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

104. Риз Т.А., Би К., Камбал А., Филали-Моухим А., Беура Л.К., Бургер М.К. и др.Последовательное инфицирование обычными патогенами способствует экспрессии иммунных генов человека и изменению ответа на вакцину. Клеточный микроб-хозяин (2016) 19 : 713–9. DOI: 10.1016 / j.chom.2016.04.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

105. Гонсалес PA, Prado CE, Leiva ED, Carreno LJ, Bueno SM, Riedel CA, et al. Респираторно-синцитиальный вирус нарушает активацию Т-клеток, предотвращая сборку синапсов с дендритными клетками. Proc Natl Acad Sci USA. (2008) 105 : 14999–5004. DOI: 10.1073 / pnas.0802555105

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

106. Чжу Дж., Коелле Д.М., Цао Дж., Васкес Дж., Хуанг М.Л., Хладик Ф. и др. Вирус-специфические CD8 ⁺ Т-клетки накапливаются возле сенсорных нервных окончаний в коже половых органов во время субклинической реактивации ВПГ-2. J Exp Med. (2007) 204 : 595–603. DOI: 10.1084 / jem.20061792

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

107.Linehan JL, Harrison OJ, Han SJ, Byrd AL, Vujkovic-Cvijin I., Villarino AV, et al. Неклассический иммунитет контролирует влияние микробиоты на иммунитет кожи и восстановление тканей. Ячейка (2018) 172 : 784–96 e718. DOI: 10.1016 / j.cell.2017.12.033

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

108. Вольф П., Майер Х., Мюллеггер Р. Р., Чедвик, Калифорния, Хофманн-Велленхоф Р., Сойер Х. П. и др. Местное лечение липосомами, содержащими эндонуклеазу V Т4, защищает кожу человека in vivo от индуцированной ультрафиолетом активации интерлейкина-10 и фактора некроза опухоли-альфа. J Invest Dermatol. (2000) 114 : 149–56. DOI: 10.1046 / j.1523-1747.2000.00839.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

109. Куан Т., Хе Т., Кан С., Вурхиз Дж. Дж., Фишер Дж. Дж. Ультрафиолетовое облучение изменяет путь трансформирующего фактора роста бета / smad в коже человека in vivo . J Invest Dermatol. (2002) 119 : 499–506. DOI: 10.1046 / j.1523-1747.2002.01834.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

110.Бирн С. Н., Боги С., О’Салливан С., Лейтон С., Халлидей GM. Иммуномодулирующий цитокин и эндогенный интерлейкин-33 алармина активируются в коже, подвергающейся воспалительному УФ-излучению. Am J Pathol. (2011) 179 : 211–22. DOI: 10.1016 / j.ajpath.2011.03.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

111. Мифансан Дж., Комине М., Цуда Х., Томинага С., Охцуки М. Ультрафиолетовое облучение B индуцирует экспрессию мРНК и белка IL-33 в нормальных эпидермальных кератиноцитах человека. J Dermatol Sci. (2012) 65 : 72–4. DOI: 10.1016 / j.jdermsci.2011.10.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

113. Валлат В.П., Жильодо П., Баттат Л., Вулф Дж., Набея Р., Хефтлер Н. и др. ПУВА-терапия в ванне сильно подавляет иммунологическую и эпидермальную активацию при псориазе: возможная клеточная основа ремиттивной терапии. J Exp Med. (1994) 180 : 283–96. DOI: 10.1084 / jem.180.1.283

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

114.Krueger JG, Wolfe JT, Nabeya RT, Vallat VP, Gilleaudeau P, Heftler NS и др. Успешное лечение псориаза ультрафиолетом B сопровождается обращением патологии кератиноцитов и избирательным истощением внутриэпидермальных Т-клеток. J Exp Med. (1995) 182 : 2057–68. DOI: 10.1084 / jem.182.6.2057

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

115. Одзава М., Ференци К., Кикучи Т., Кардинале I, Остин Л.М., Ковен Т.Р. и др. 312-нанометровый ультрафиолетовый свет B (узкополосный UVB) индуцирует апоптоз Т-клеток в псориатических поражениях. J Exp Med. (1999) 189 : 711–8. DOI: 10.1084 / jem.189.4.711

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

116. Патрици А., Раоне Б., Равайоли ГМ. Управление атопическим дерматитом: безопасность и эффективность фототерапии. Clin Cosmet Investig Dermatol. (2015) 8 : 511–20. DOI: 10.2147 / CCID.S87987

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

117. Родригес Дж. М., Мерфи К., Стэнтон К., Росс Р. П., Кобер О. И., Джуге Н. и др.Состав микробиоты кишечника на протяжении всей жизни с акцентом на молодость. Microb Ecol Health Dis. (2015) 26 : 26050. DOI: 10.3402 / mehd.v26.26050

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

118. Су Л.Ф., Кидд Б.А., Хан А., Коцин Дж.Дж., Дэвис М.М. Вирус-специфичные Т-клетки CD4 ⁺ с фенотипом памяти широко распространены у взрослых, не подвергавшихся воздействию. Иммунитет (2013) 38 : 373–83. DOI: 10.1016 / j.immuni.2012.10.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

120.Мейзел Дж. С., Сфироэра Дж., Бартоу-Маккенни С., Гимблет С., Бугаев Дж., Хорвински Дж. И др. Комменсальная микробиота модулирует экспрессию генов в коже. Микробиом (2018) 6 : 20. DOI: 10.1186 / s40168-018-0404-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

121. Накагава С., Мацумото М., Катаяма Ю., Огума Р., Вакабаяси С., Найгаард Т. и др. Staphylococcus aureus Вирулентные пептиды псмальфа индуцируют высвобождение кератиноцитов алармина, управляя IL-17-зависимым воспалением кожи. Клеточный микроб-хозяин (2017) 22 : 667–77 e665. DOI: 10.1016 / j.chom.2017.10.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

122. Лю Х., Арчер Н.К., Диллен К.А., Ван Й., Эшбо А.Г., Ортинес Р.В. и др. Staphylococcus aureus Эпикутанное воздействие вызывает воспаление кожи через IL-36-опосредованные Т-клеточные ответы. Cell Host Microbe (2017) 22 : 653–66 e655. DOI: 10.1016 / j.chom.2017.10.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ультрафиолетовое излучение — сильное дезинфицирующее средство.Это может быть то, что нужно нашим школам, больницам и аэропортам

Возможно, вы помните, когда президент США Дональд Трамп предлагал подвергать пациентов с коронавирусом воздействию УФ (ультрафиолетового) света — или «просто очень мощного света» — для их лечения.

Использование ультрафиолетового света ни в коем случае не является эффективным методом лечения людей, инфицированных SARS-CoV-2. Однако благодаря своим мощным стерилизующим свойствам эта технология имеет большой потенциал для управления пандемией COVID-19 другими способами.

Что такое УФ-свет?

Видимый свет, который мы видим каждый день, принадлежит к уникальной области всего электромагнитного спектра.Полный спектр состоит из радиоволн, микроволн, инфракрасного, видимого света, ультрафиолета, рентгеновских лучей и гамма-лучей — все они излучают и переносят энергию.

Из них ультрафиолетовые (УФ), рентгеновские и гамма-лучи являются высокочастотными волнами. Это может иметь серьезные последствия для нашего здоровья.

Солнце испускает три типа ультрафиолетового излучения: UVA, UVB и UVC. Продолжительное воздействие ультрафиолета связано с раком кожи. К счастью, атмосфера нашей планеты защищает нас от большинства солнечных лучей UVB и всех лучей UVC.

Доступно и доступно

UVC обладает способностью убивать микробы и является альтернативой химической дезинфекции. UVC можно использовать для стерилизации предметов, воды, поверхностей и материалов — будь то очистка телефона, пола в больнице или всего автобуса в Китае.

Подробнее:
Мобильные телефоны покрыты микробами. Ежедневное их дезинфекция может помочь остановить распространение болезней

Технология, необходимая для генерации UVC, не нова, и нет никаких оснований предполагать, что эту технологию невозможно реализовать с минимальными затратами.Несколько компаний разработали ряд ламп, машин и даже роботов, способных стерилизовать различные поверхности.

Роботы, излучающие УФ-лучи, могут быть размещены внутри зданий на ночь для дезинфекции поверхностей.
Жан-Кристоф Ботт / EPA

Разве это не опасно?

Хорошо известно, что УФ-излучение канцерогенно (вызывает рак) для человека.

Устройства, излучающие УФС-излучение, должны быть откалиброваны для обеспечения оптимального уничтожения микробов и более эффективны при размещении рядом с обрабатываемой поверхностью или объектом.При выключении УФ-излучение также прекращается.

Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, прямое УФ-излучение не следует использовать для дезинфекции каких-либо участков кожи. В настоящее время ведутся исследования для определения конкретных УФС, которые безопасны для клеток человека и по-прежнему могут использоваться в качестве гермицидов.

Far-UVC (длины волн от 207 до 222 нанометров) является многообещающим, поскольку не может преодолевать физиологические барьеры, такие как мертвый внешний слой нашей кожи или внешний слой глаза (слезная пленка).

Тем не менее, УФС по-прежнему представляет опасность для нашего здоровья, поскольку на нашей коже и глазах могут быть порезы и микроповреждения.Это подвергнет чувствительные клетки нашего тела разрушительному излучению.

Может ли он убить COVID-19?

Наши знания о том, что представляет собой «подходящее» УФ-излучение, постоянно растут. Сюда входят сведения о подходящей длине волны бактерицидного УФС-излучения, которую можно наносить на поверхности, количестве света, который достигает поверхности, и времени воздействия, необходимом для полной стерилизации вирусных частиц.

Исследования 2002 года подтвердили, что атипичная пневмония (тяжелый острый респираторный синдром), инактивированная УФ-излучением, после шести минут воздействия.

Более недавнее исследование (хотя и не прошедшее экспертную оценку) показало, что дезинфекция на основе УФ-излучения помогает остановить репликацию вируса SARS-CoV-2. Однако это зависело от того, сколько вируса присутствовало и сколько ультрафиолетового излучения он получил.

Исследование было сосредоточено на эффективности УФС для инактивации и подавления вируса при низких, средних и высоких концентрациях. Было обнаружено, что для самых высоких концентраций вируса требуется довольно высокая дозировка УФ-излучения.

Другое исследование, посвященное другому типу коронавируса (SARS-CoV-1), предоставило дополнительные доказательства полезности дезинфекции UVC.Авторы этой работы предполагают, что УФ-технология может стать решением для заполнения пробелов в поставках средств индивидуальной защиты, таких как маски.

Подробнее:
Что такое вирус? Как они распространяются? Как они вызывают тошноту?

Преодоление основных препятствий

Помимо канцерогенности, еще одним ограничением использования УФС является его плохая проницаемость. Он позволяет стерилизовать микробы (например, вирусы, бактерии и грибки) только на поверхностном уровне, воздействуя на их генетический материал.

Тем не менее, поскольку пандемия продолжается, внедрение технологии УФ-дезинфекции во всех секторах может в значительной степени способствовать нашему пониманию рисков, связанных с микробными патогенами.

Безопасная реализация мер на основе УФ-излучения, несомненно, может улучшить общественное здоровье и даже биобезопасность. Помимо нового коронавируса, этот арсенал имеет большой потенциал для предотвращения дорогостоящих последствий будущих пандемий.

Но, хотя энтузиазм велик, существуют очевидные риски прямого контакта с людьми, с последствиями, варьирующимися от серьезных ожогов до рака.