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Licht und Gesundheit
Das Leben mit optischer Strahlung
- Aspekte zu photobiologischen Prozeßabläufen beim
Menschen3 Aspekte zu photobiologischen Prozeßabläufen beim Menschen
3. 1 Positive photobiologische Wirkungen - Ingangsetzung und Steuerung von biologischen Prozeßabläufen
Bräunung und Bildung des Eigenschutzes der Haut:
Die Sofortbräunung entsteht nach einmaliger Bestrahlung bei einer Schwellenbestrahlung von 105 J/m2 mit Wellenlängen 300 nm <
< 400 nm. Diese oxidative Melaninverfärbung bildet sich nach Stunden bis wenigen Tagen zurück. Die verzögerte Pigmentierung wird nach mehrmaliger Bestrahlung bei Wellenlängen 250 nm <
Bild 22 Wirkungen, Kurzzeichen, Schwellenbestrahlungen, Bereiche der spektralen Empfindlichkeit und Wellenlängen der maximalen Empfindlichkeit nach DIN 5031 T. 10 /713/
Diese Pigmentierung ist anhaltend und das Ergebnis einer Neubildung und Umverteilung von Melaninpigmenten (Hautschutz). Bei Personen des Hauttyps 1 tritt diese Pigmentierung nicht auf. Zum Aufbau eines längeren Hautschutzes (zweistufig: Bräunung und Lichtschwiele) bedarf es einer Vorbräunung von etwa vier Wochen mit je zwei extrem wirksamen Schwellenbestrahlungen pro Woche.
Vitamin D3-Bildung:
Durch Absorption der Strahlung (250 nm <
Außerdem steuert Vitamin D3 Stoffwechselprozesse. Nach etwa einer Woche ist das Vitamin D3 wieder abgebaut. Es wird vermutet, daß sich in der Evolutionsgeschichte der Menschheit der Melaningehalt in der Haut und die Hornschichtdicke der geographischen Sonneneinstrahlung angepaßt haben und zu einer optimalen Vitamin D3-Bildung bei Menschen unterschiedlicher Hautfarben führen /317/.
Durch Vitamin D3 können die nachfolgenden Prozesse positiv beeinflußt werden:
- Steigerung der Infektionsabwehr (immunologische Effekte)
- Erhöhung der physischen Leistungsfähigkeit (körperlich und geistig)
- Verbesserung der Fließeigenschaften des Blutes und der Versorgung der Organe mit Sauerstoff (Prophylaxe bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen)
- Senkung des Arterioskleroserisikos (Kalkabbau wird verlangsamt, Knochenstoffwechsel wird beeinflußt)
- Verbesserung des Hautzustandes und Verringerung subjektiver körperlicher Beschwerden
3. 2 Lichtmangelschädigungen
Depressionen gehören heute zu den häufigsten psychiatrischen Erkrankungen. Vermutlich hat es sie schon immer gegeben. Menzel /64/ machte bereits 1962 auf den menschlichen Tag-Nacht-Rhythmus und Schichtarbeit aufmerksam. Zu Beginn der 80er Jahre erscheinen in zunehmendem Maße Veröffentlichungen, die sich mit circadianen Rhythmen befassen /105/, /110/, /112/, /116/ - /117/, /127/, /136/, /138/, /140/, /144/ - /145/, /149/, /153/ - /157/, /160/, /164/, /166/. 1980 berichteten Lewy u. a. /171/-/172/, daß ein Zusammenhang zwischen dem Wechsel der Jahreszeiten einerseits und der Häufigkeit und Intensität des Auftretens von Depressionen andererseits besteht. Lewy entdeckte, daß helles Licht die allnächtliche Melatoninausschüttung unterdrückt und den Körper auf Tagbetrieb umstellt. Die Folgejahre bestätigten, daß dieses Nachtsignal "Melatoninausschüttung" manipuliert werden kann. Die Patienten zeigen als Besonderheiten neben der Bindung der Depression an die sonnenarmen Wintermonate noch den Drang zum vermehrten Essen, z. B. Appetit auf Süßigkeiten, eine Gewichtszunahme, erhöhtes Schlafbedürfnis und Zunahme der depressiven Beschwerden zum Nachmittag und Abend.
Die Wirksamkeit der Lichttherapie ist in vielen Studien belegt worden. So konnte ein Nachlassen depressiver Symptome bei SAD in über 50% erreicht werden. Als erforderliche Beleuchtungsstärken am Auge werden vorerst 2500 bis 10000 lx empfohlen. Bei Beleuchtungsstärken von 2500 lx am Auge soll die Bestrahlungsdauer 2 Stunden betragen, bei 10000 lx 30 bis 40 Minuten /234/, /245/, /248/, /258/, /263/, /292/, /302/, /308/, /321/, /337/, /345/ - /347/, /369/, /375/, /377/, /385/ - /386/, /398/ - /402/, /426/ - /434/, /454/, /469/ - /480/, /510/ - /513/, /577/ - /584/, /590/ - /595/, /616/ - /624/, /628/ - /633/, /642/ - /661/, /666/ - /682/, /685/ - /689/, /700/ - /708/, /711/ - /712/, /718/ - /723/, /746/ - /747/, /756/ - /758/.
Nach Saller /514/ werden das Pinealissystem und Vitamin D-Hormonsystem als die umfassenden und miteinander in Verbindung stehenden Hormonsysteme angesehen (teils antagonistisch, teils komplementär), die tagesrhythmisch und saisonal das menschliche Leben beeinflussen und ein enges Bindeglied zwischen der Sonneneinstrahlung und den nachgewiesenermaßen damit zusammenhängenden Wirkungen darstellen (z. B. Photobiologie und menschliche Rhythmen von Entwicklung, Gesundheit und Krankheit). Von Stumpf /350/ ist ein mögliches Wirkungsschema entwickelt worden, das in Bild 23 abgebildet ist.
Bild 23 Schematische Zusammenfassung der endokrinen Systeme Haut, Vitamin D und Auge – Pinealis nach Stumpf /350/
Es gibt Hinweise, daß die Achse Auge - Gehirn - Hypophyse - Schilddrüse durch das Vitamin D beeinflußt wird. Dieses endokrine System spielt eine entscheidende Rolle beim Stoffwechsel, der Entwicklung und Reproduktion. Die Schilddrüsenfunktion kann bei Lichtmangel negativ beeinflußt werden.
Das Auge des Menschen ist wie bei allen Säugetieren das Wahrnehmungsorgan, das enorm lichtempfindlich ist und Lichtinformationen direkt an das Gehirn weiterleitet. Es ist in seinen Empfängerqualitäten selbst tagesrhythmischen Veränderungen unterworfen. Wesentlichen Einfluß auf die tageszeitlichen Veränderungen haben nach Lotze /717/:
- Veränderung der Pupillengröße
- Aufbauvorgänge in der Retina (Synthese von neuem Sehpigment ermöglicht eine Veränderung der spektralen Empfindlichkeit)
- Abbauvorgänge in der Retina (Phagozythose und Abtransport von alten Sehpigmenten)
- Schwankungen der Körpertemperatur
- Veränderungen der neuronalen Weiterleitung im Gehirn
Schwere Störungen des tagesrhythmischen Ablaufes und akuter Lichtmangel können gesundheitliche Folgen nach sich ziehen und letztendlich zu Depressionen führen.
Das Verhalten menschlichen Haares bezüglich der Weiterleitung optischer Strahlung ist bisher kaum untersucht worden. Eine Ausnahme bilden die Cochlear Haarzellen, bei denen viele Untersuchungsergebnisse vorliegen, z. B. /142/. Alle Literaturstellen weisen auf Lichtleit- und Speichereigenschaften hin /142/, /435/, /737/. Aus diesen Ergebnissen ist abzuleiten, daß es unbedingt erforderlich ist , die Lichtleit- und Lichtspeichereigenschaften menschlichen Kopfhaares zu untersuchen. Ergebnisse dieser Forschungen werden möglicherweise Denkanstöße für weiterführende biologische und medizinische Untersuchungen geben. In Bild 24 ist schematisch der Aufbau des menschlichen Haares dargestellt.
Bild 24 Schichten, Strukturelemente und Anhangorgane der Haut, menschliches Haar /695/
In den frühen Entwicklungsstadien der Menschheit wurde mit dem allmählichen Wechsel zum aufrechten Gang der Kopf einer intensiveren Strahlungsbelastung ausgesetzt. Im Verlaufe der Evolution wurde das Gehirn, die Steuerzentrale des Organismus, durch die Ausbildung von Kopfhaaren geschützt. Die Kopfbehaarung paßte sich den geographischen Besonderheiten der optischen Strahlung an. Dunkle Haare absorbieren die Sonnenstrahlung stark. Ähnliche Evolutionsergebnisse sind bei Tierhaaren zu beobachten. Zum menschlichen Kopfhaar gibt es sehr viele wissenschaftliche Untersuchungen, zu seinem Transmissionsverhalten wurden jedoch trotz umfangreicher Recherchen keine Referenzquellen gefunden. Bild 25 zeigt das Transmissionsverhalten von Tierhaaren.
Bild 25 Spektrale Eigenschaften weißer Haarbüschel verschiedener Säugetiere /435/
3. 3 Schädigungen infolge von Überdosierung energiereicher Strahlung
Beim unsachgemäßen Umgang mit energiereicher optischer Strahlung können akute und langzeitige Schäden (Spätschäden) entstehen. Um dies zu verhindern, wurden Empfehlungen und Bestimmungen erlassen, die höchstzulässige Werte für Bestrahlungsstärken und Dosen festlegen.
In der DIN 5031, Teil 10, 1997 sind diese Werte festgeschrieben /713/.
Bild 26 Einteilung der Hauttypen nach der Reaktion der nicht vorbestrahlten Haut auf natürliche Sonnenbestrahlung /743/
Wichtigste bekannte Hautschäden sind /743/:
- Lichtentzündung mit vier Stadien (reversibler Entzündungsvorgang, der je nach Grad in Tagen oder Wochen abklingt)
- Beschleunigung der Hautalterung durch hochdosierte Bestrahlungen (Degenerierung des Hautbindegewebes, Altersflecken)
- Entstehung von Hautkrebs durch häufige und überdosierte Bestrahlung (Karzinom, Melanom)
- Schädigung des Immunsystems durch häufiges Überschreiten der erythemwirksamen Schwellenbestrahlung (Sekundärwirkung)
Wichtigste bekannte Augenschäden infolge von Überdosierungen sind /743/:
- Photokonjunktivitis (Bindehautentzündung bei Wellenlängen 200 nm <
- Photokeratitis (Entzündung des Epithels der Hornhaut bei Wellenlängen 230 nm <
- Katarakt (teilweiser oder völliger Verlust der Tansparenz der Augenlinse)
Ähnliche Folgen hat bei längerer Einwirkung Infrarotstrahlung
(- Netzhautschädigungen (hohe Bestrahlungsstärken und -dosen bei Wellenlängen 380 nm <
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