На клеточном уровне различные хромофоры способны адсорбировать энергию ультрафиолетового облучения, генерировать свободные радикалы, повреждающие мембранные липиды и белки, вызывать деструкцию ДНК, завершаться мутацией клетки.
Даже малые дозы УФО способны вызывать повреждения ДНК, что проявляется образованием пиримидиновых димеров, ожоговых клеток, индукцией р53, экспрессией ферритина в базальных и более поверхностных слоях эпидермиса и внеклеточной субстанции дермы. Это ведет к развитию злокачественных процессов, запускаемых преимущественно лучами спектра UVA, что было доказано в эксперименте на животных. Комбинация UVA и UVB-облучения обладает синергическим действием, усиливающим канцерогенез.
Между многократно повторяющимися облучениями кожи и возникновением на ней злокачественных опухолей проходит много времени, поэтому трудно дать однозначный ответ о спектре лучей, ответственных за развитие меланомы или рака кожи. Злокачественная меланома представляет собой очень актуальную проблему в развитых странах, поскольку составляет 3% от всех злокачественных опухолей кожи, а смертность от нее достигает 1% от всех смертей, вызванных злокачественными опухолями. Эпидемиологические исследования также не дали ответа о длине волны солнечного излучения, ответственного за возникновение меланомы. Однако опыты на Xiphophorus (вид рыб, чрезвычайно чувствительных к развитию меланомы) показали более значимую роль UVA в развитии меланомы, чем UVB.
Двадцатипятилетние когортные наблюдения за 1380 пациентами, получавшими ПУВА-терапию, позволили выявить у 30 из них возникновение меланом. Частота возникновения опухолей зависела от давности начала лечения и количества полученных процедур. Еще более убедительные данные получены в тех же исследованиях над 1380 получавшими ПУВА-терапию больными дерматозами. С 1975 по 2001 г. у этих пациентов выявлено 2147 случаев плоскоклеточного рака, 1400 случаев базально-клеточного рака, более 800 случаев кератоакантом и болезни Боуэна. Менее 100 сеансов ПУВА-терапии за 5 лет наблюдений не повышает риск развития опухолей кожи, но при возрастании количества сеансов до 500 частота возникновения базально-клеточного рака увеличивается в 2,25 раза, а плоскоклеточного рака - в 5,47 раза.