Informácie

Ako sú cievy ovplyvnené UV a infračerveným žiarením?

Ako sú cievy ovplyvnené UV a infračerveným žiarením?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Výstelka krvnej cievy ako styčná a hraničná vrstva je existenčnou nevyhnutnosťou pre životnú podporu cicavcov.

Moja otázka znie:
Ako sú hlavné krvné cievy a výstelka krvných ciev ovplyvnené slnečným žiarením u ľudí, keď sú vystavené celkovo cez jeden alebo menej ako milimeter kože (vrátane podkožného tukového tkaniva)?

Vítané sú aj informácie o infračervenej expozícii.

Zdroj: http://www.dermatology.ucsf.edu/skincancer/General/prevention/UV_Radiation.aspx

Vďaka.


UV žiarenie spôsobuje poškodenie tým, že stenčuje steny povrchových krvných ciev, čo vedie k tvorbe modrín, krvácaniu a objaveniu sa krvných ciev cez kožu. Dlhovlnné UV žiarenie (UV-A) tvorí až 95 % UV žiarenia, ktoré dopadá na zemský povrch. Hoci UV-A je menej intenzívne ako UV-B, je rozšírenejšie a môže preniknúť hlbšie do vrstiev kože, pričom ovplyvňuje spojivové tkanivo a cievy, čo má za následok predčasné starnutie – fotostarnutie.

Zároveň UVB – je ešte nebezpečnejšie ako UVA žiarenie a spôsobuje aj poškodenie kože a rakovinu kože. Ovplyvňuje povrchovú vrstvu pokožky. Koža reaguje uvoľnením chemikálií, ktoré rozširujú cievy. To spôsobuje únik tekutín a zápaly – známejšie ako spálenie od slnka.

Nie som si celkom istý, aké chemikálie vznikajú pri UV žiarení pod povrchom kože. Asi to bude prebytok voľné radikály ktoré sa hromadia a spôsobujú poškodenie krvných ciev, pretože sú jemné. Existuje jedna teória, ktorá hovorí o poškodení kože v dôsledku voľných radikálov teórie starnutia

Uvediem príklad, ako UV žiarenie ovplyvňuje krvnú cievu:

Pri aktinickej purpure UV žiarenie poškodzuje štrukturálny kolagén, ktorý podporuje steny drobných krvných ciev kože. Najmä u starších ľudí toto poškodenie kolagénu spôsobuje, že krvné cievy sú krehkejšie a je pravdepodobnejšie, že po miernom náraze prasknú.

Nižšie uvedený obrázok poskytuje predstavu o tom, aké silné je UV žiarenie:


Energeticky úsporné lampy a zdravie

V stanovisku SCENIHR sa uvádza:


Interakcia s pokožkou a očami závisí od vlnovej dĺžky žiarenia
Zdroj: GreenFacts
  • Tvorba tepla ("rozptyl")
  • Fluorescencia / Fosforescencia / Tvorba radikálov / Chemická reakcia vyvolaná svetlom
  • Ionizácia (emisia elektrónov z atómu alebo molekuly)

Zdroj & ©: Vedecký výbor pre vznikajúce a novo identifikované zdravotné riziká, citlivosť na svetlo (2008),
3. Vedecké zdôvodnenie, oddiel 3.3. Fyzické a biofyzikálne pozadie citlivosti na svetlo,
Pododdiel 3.3.1. Fyzické pozadie, s. 12 - 14


Infračervené interakcie

Kvantová energia infračervených fotónov je v rozsahu 0,001 až 1,7 eV, čo je v rozsahu energií oddeľujúcich kvantové stavy molekulárnych vibrácií. Infračervené žiarenie je absorbované silnejšie ako mikrovlny, ale menej silnejšie ako viditeľné svetlo. Výsledkom infračervenej absorpcie je zahrievanie tkaniva, pretože zvyšuje molekulárnu vibračnú aktivitu. Infračervené žiarenie preniká kožou ďalej ako viditeľné svetlo a môže sa teda použiť na fotografické zobrazenie podkožných krvných ciev.

Interakcia žiarenia s hmotou


Obsah

V roku 1928 Dr. Emmet Knott a študent medicíny Lester Edblom získali patent Spojených štátov amerických na "Prostriedky na liečbu infekcie krvného prúdu", ktorý obsahoval základnú ultrafialovú žiarovku, vákuový extrakčný systém a kyvetu. „Knott Hemo-Irradiator“ sa používal od 30. do 50. rokov 20. storočia u pacientov s viacerými infekčnými chorobami.

George P Miley z Hahnemannovej nemocnice vo Philadelphii v Pensylvánii publikoval sériu článkov o využití tohto postupu pri liečbe tromboflebitídy, stafylokokovej sepsy, peritonitídy, botulizmu, detskej obrny, nehojacich sa rán a astmy.

Jednu z najznámejších a najkomplexnejších štúdií publikovali v roku 1947 Dr. George Miley a Dr. Jens A Christensen (z Kliniky ožarovania krvi Hahnemann Medical College and Hospital of Philadelphia, Pennsylvania). Autori študovali 445 prípadov akútnych pyogénnych infekcií a 74 prípadov vírusových a vírusom podobných infekcií. Zistenia zahŕňali nasledovné: infekcie rezistentné na sulfónamid a penicilín reagovali na liečbu. Ďalšie zistenie zahŕňalo: „Pozorovali sme, že toxémie spôsobené rôznymi vírusmi a infekciami podobnými vírusom rýchlo ustupujú…“ Niektoré z pôsobivejších výsledkov zahŕňali prípady zahŕňajúce septickú infekciu, 57 z 57 prípadov sa zotavilo. Pri liečbe peritonitídy sa uzdravilo 16 z 18 pacientov. Pri puerperálnej sepse sa zotavilo 14 zo 14 pacientov. S tromboflebitídou sa 34 z 34 zotavilo. Autori zdôraznili potrebu dodržiavať protokol stanovený Knottom. Dôležité je, že tento protokol zahŕňal použitie komory alebo kyvety s plochým kremenným povrchom.

Henry A Barrett v nemocnici Willard Parker v New Yorku v roku 1940 informoval o 110 prípadoch vrátane množstva infekcií. Dvadsaťdeväť rôznych stavov bolo opísaných ako reagujúce vrátane nasledujúcich: infekčná artritída, septický potrat, osteoartritída, tuberkulózne žľazy, chronická blefaritída, mastoiditída, uveitída, furunkulóza, chronická paranazálna sinusitída, acne vulgaris a sekundárna anémia. [7]

Tento postup upadol do nemilosti koncom 50. rokov 20. storočia, v čase, keď sa antibiotiká a vakcína proti detskej obrne začali vo veľkom používať. [7] Odvtedy bola ako druh alternatívnej a doplnkovej medicíny odsúvaná na vedľajšiu koľaj. [1]

Americký úrad pre potraviny a liečivá (FDA) schválil jeden typ tejto liečby [8] [9] pre T-bunkový lymfóm. Tento konkrétny proces vyvinul tím z Yale pod vedením Richarda Edelsona, ktorý vyvinul stroj na fotoforézu. Tento stroj oddeľuje biele a červené krvinky. Biele krvinky sú potom smerované do krvnej komory, kde sú tieto bunky vystavené UV žiareniu z časti spektra UVA. Tento proces využíva fotosenzibilizačné činidlo, ktoré zvyšuje účinnosť svetla. [10] Pozorovacie dôkazy naznačujú, že fotoforéza môže byť účinná pri liečbe reakcie štepu proti hostiteľovi [11], hoci na podporu tohto použitia sú potrebné kontrolované štúdie. [12] [13]

American Cancer Society uvádza terapiu ožarovaním krvi ako jeden z mnohých typov neúčinnej liečby rakoviny, ktoré podvodne predávajú kliniky alternatívnej liečby rakoviny v Mexiku. [14]

Intravenózne laserové ožarovanie krvi Edit

Intravenózne alebo intravaskulárne laserové ožarovanie krvi (ILBI) zahŕňa in-vivo osvetlenie krvi privádzaním nízkoúrovňového laserového svetla generovaného 1–3 mW héliovo-neónovým laserom s vlnovou dĺžkou 632,8 nanometrov (nm) do cievneho kanála, zvyčajne žily na predlaktí, za predpokladu, že akýkoľvek terapeutický účinok bude cirkulovať cez obehový systém. [15] Najčastejšie sa používajú vlnové dĺžky 365, 405, 525 a 635 nm a výkon 2,3 mW. Táto technika je v súčasnosti široko používaná v Rusku, menej v Ázii a nie vo veľkej miere v iných častiach sveta. Ukazuje sa, že ILBI zlepšuje prietok krvi a jeho transportné aktivity, teda tkanivový tropizmus, má pozitívny vplyv na imunitný systém a bunkový metabolizmus. [2] [3] [ treba lepší zdroj ] Tento problém podlieha skepticizmu. [2]

Transkutánne laserové ožarovanie krvi Edit

Transkutánna terapia aplikuje laserové svetlo na neporušenú kožu v oblastiach s veľkým počtom krvných ciev (ako je predlaktie). Pretože koža pôsobí ako bariéra pre krv a absorbuje nízku úroveň laserovej energie, výkon lasera sa často zvyšuje, aby sa to kompenzovalo. [16] Problém možno vyriešiť použitím pulzných maticových laserových svetelných zdrojov. [3]

Mimotelové ožarovanie Edit

Mimotelové ožarovanie sa používa iba na ultrafialové ožarovanie krvi, ktoré zahŕňa odber krvi cez žilu a jej ožarovanie mimo tela. [17]

Hoci bola propagovaná ako liečba rakoviny, recenzia z roku 1952 v Journal of the American Medical Association [4] a ďalší prehľad od American Cancer Society v roku 1970 dospel k záveru, že liečba bola neúčinná. [18]


Negatívne (škodlivé) účinky UV žiarenia

Spôsobuje rakovinu kože – UV je environmentálny ľudský karcinogén. Je to najvýznamnejší a univerzálny rakovinotvorný prostriedok v našom prostredí. Existuje veľmi silný dôkaz, že každý z troch hlavných typov rakoviny kože (bazocelulárny karcinóm, spinocelulárny karcinóm a melanóm) je spôsobený slnečným žiarením. Výskumy ukazujú, že až 90 % rakoviny kože má na svedomí UV žiarenie.

Spôsobuje úpal - UV žiarenie spáli pokožku. Spálenie od slnka je spálenie, ku ktorému dochádza pri poškodení kožných buniek. Toto poškodenie kože je spôsobené absorpciou energie z UV lúčov. Extra krv prúdi do poškodenej kože v snahe opraviť ju, čo je dôvod, prečo vaša pokožka sčervenie, keď sa spálite.

Poškodzuje imunitný systém – Nadmerné vystavovanie sa UV žiareniu má škodlivý tlmiaci účinok na imunitný systém. Vedci sa domnievajú, že spálenie môže zmeniť distribúciu a funkciu bielych krviniek bojujúcich proti chorobám u ľudí až na 24 hodín po vystavení slnku. Opakované nadmerné vystavovanie sa UV žiareniu môže spôsobiť ešte väčšie poškodenie imunitného systému organizmu. Imunitný systém chráni telo pred baktériami, mikróbmi, vírusmi, toxínmi a parazitmi (ochorenia a infekcie). Aká je účinnosť imunitného systému, môžete vidieť, ako rýchlo sa niečo rozpadne, keď zomrie a imunitný systém prestane fungovať.

Poškodzuje oči – Dlhodobé vystavenie UV žiareniu alebo vysokej intenzite UV žiarenia (napríklad v soláriách) poškodzuje očné tkanivá a môže spôsobiť „popálenie“ povrchu oka, nazývané „snežná slepota“ alebo fotokeratitída. Účinky zvyčajne vymiznú v priebehu niekoľkých dní, ale môžu viesť k ďalším komplikáciám neskôr v živote. V roku 1998, Journal of the American Medical Association uvádza, že aj nízke množstvo slnečného žiarenia môže zvýšiť riziko vzniku poškodenia očí, ako je katarakta (ktorá, ak sa nelieči, spôsobí slepotu), pterygium a pinguecula. Poškodenie očí UV žiarením sa kumuluje, preto nikdy nie je neskoro začať s ochranou očí.

Starnutie kože - UV žiarenie urýchľuje starnutie pokožky, pretože UV žiarenie ničí kolagén a spojivové tkanivo pod vrchnou vrstvou pokožky. To spôsobuje vrásky, hnedé „pečeňové“ škvrny a stratu elasticity pokožky. Rozdiel medzi tónom pleti, vráskami alebo pigmentáciou na spodnej strane ruky osoby a na hornej strane tej istej paže ilustruje účinky slnečného žiarenia na pokožku. Zvyčajne bola horná strana ramena viac vystavená slnku a vykazuje väčšie poškodenie slnkom. Pretože fotostarnutie pokožky je kumulatívne, nikdy nie je neskoro, aby človek začal s programom ochrany pred slnkom. V opačnom prípade, hoci opálenie teraz môže vyzerať dobre, môžete zaň neskôr doplatiť vráskavou kožou alebo rakovinou kože.

Oslabuje plasty – Mnohé polyméry používané v spotrebnom tovare (vrátane plastov, nylonu a polystyrénu) sa rozkladajú alebo strácajú pevnosť v dôsledku vystavenia UV žiareniu.

Vybledne farby – Mnohé pigmenty (používané na farbenie potravín, kozmetiky, látok, plastov, farieb, atramentov a iných materiálov) a farbivá absorbujú UV žiarenie a menia farbu. Látky, nábytok a maľby potrebujú ochranu pred UV žiarením (žiarivky, ako aj slnečné svetlo), aby sa zabránilo zmene alebo strate farby.


VÝSLEDKY

Test kolagénu a elastínu

Celkový rozpustný kolagén sa zvýšil 2 hodiny po vystavení IR žiareniu v porovnaní s kontrolami a celkový obsah sa zvýšil s trvaním vystavenia IR žiareniu (obr. 1), výsledky boli priemerom troch meraní. Koncentrácia celkového rozpustného kolagénu v kontrole bola 4,6 µg/ml a v liečených skupinách sa koncentrácie zvýšili na 3,18 µg/ml, 13,37 µg/ml, 19,77 µg/203 �x9. /ml a 36,46 µg/ml s 1, 2, 3, 4 a 5 hodinami IR ošetrenia, v danom poradí. Rozpustný elastín sa tiež zvýšil 1 hodinu po infračervenom žiarení v porovnaní s kontrolou. Podobne ako pri kolagéne sa obsah rozpustného elastínu zvyšoval s dlhším trvaním ožarovania (obr. 2). Koncentrácia rozpustného elastínu v kontrole bola 4,58 µg/ml a v liečených skupinách sa koncentrácie rozpustného elastínu zvýšili na 9,17 µg/ml, 15,1 µg/ml, 17,61 µg/mL, 17,61 ଥg/6g #x000b5g/ml a 29,31 µg/ml, s 1, 2, 3, 4 a 5 hodinami ožarovania.

Koncentrácie celkového rozpustného kolagénu po IR ožiarení. Celkový rozpustný kolagén sa zvýšil po 2 hodinách infračerveného žiarenia v porovnaní s kontrolou. Koncentrácie sa zvyšovali s dĺžkou ožarovania.

Koncentrácia rozpustného elastínu po IR ožiarení. Rozpustný elastín sa zvýšil po 1 hodine infračerveného žiarenia v porovnaní s kontrolou. Koncentrácia rozpustného elastínu sa zvyšovala s dĺžkou ožarovania.

Klinické hodnotenie

Priemerné skóre zlepšenia hodnotené pacientmi bolo 1,88, čo bolo štatisticky významné (p < 0,05). Hodnotiaca stupnica v kategórii drsnosti a tesnosti bola 2,55 a 2,45, čo naznačuje zlepšenie o 51-75 %. Hodnotiaca stupnica farebného tónu pleti bola 1,95. Hodnotiaca stupnica malých vrások bola 1,8, čo naznačuje spravodlivé zlepšenie (26-50%). Na rozdiel od predchádzajúcich kategórií však hyperpigmentované lézie vykazovali minimálne zlepšenie (obr. 3). Priemerná škála hodnotenia, ktorú vyhodnotil lekársky pozorovateľ, bola 1,31, čo bolo tiež štatisticky významné (p < 0,05). Najlepšou kategóriou bola drsnosť so stupnicou hodnotenia 2,45 (obr. 4). Jemné vrásky sa aspoň celkom zlepšili (26-50 %) u všetkých pacientov so stupnicou hodnotenia 1,9, avšak hrubé vrásky vykazovali minimálne zlepšenie (obr. 5). Tón pokožky a laxita so stupnicou hodnotenia 1,1 a 1,2 sa značne zlepšili (26-50 %) u všetkých 20 pacientov a hyperpigmentované lézie nevykazovali žiadne štatisticky významné zlepšenie.

Skóre klinického zlepšenia (hodnotenie pacienta). Priemerné skóre zlepšenia stanovené pacientom bolo 1,88. Drsnosť a tesnosť boli najviac zlepšenými kategóriami so stupnicou hodnotenia 2,55 a 2,45. Hyperpigmentované lézie však vykazovali minimálne zlepšenie.

Skóre klinického zlepšenia (hodnotenie lekárskym pozorovateľom). Priemerné skóre zlepšenia stanovené lekárskym pozorovateľom bolo 1,2. Najlepšou kategóriou bola drsnosť so stupnicou hodnotenia 2,45. Jemné vrásky sa aspoň dosť zlepšili u všetkých pacientov, so stupnicou hodnotenia 1,9. V kategórii hrubých vrások došlo k minimálnemu zlepšeniu.

Fotografické vyhodnotenie mimických vrások. Zlepšenie mimických vrások po 6 mesiacoch (A: základná línia, B: po 6 mesiacoch).

Histolopatologické hodnotenie

Histopatologické vyšetrenia ukázali, že v porovnaní s kontrolnou skupinou nebol po 6 mesiacoch liečby žiadny významný rozdiel v bazálnej hyperpigmentácii. Hĺbka ani množstvo solárnej elastózy v derme sa po 6 mesiacoch liečby IR žiarením významne nelíšili. Neboli zaznamenané žiadne rozdiely medzi týmito dvoma skupinami pri použití špeciálnych farbív, ako je elastínové farbivo alebo farbivo Masson-trichróm.

Vedľajšie účinky

Vo všeobecnosti boli akékoľvek vedľajšie účinky liečby infračerveným žiarením minimálne a prechodné. Z 20 liečených pacientov sa u 80 % vyvinul mierny prechodný erytém, ktorý trval len niekoľko hodín po liečbe a pre pacientov nepredstavoval významný problém. Medzi ďalšie ťažkosti patrila mierna suchosť (3 pacienti) a šupinatenie tváre (2 pacienti). U jedného pacienta došlo k exacerbácii periorálnej dermatitídy, ktorá ustúpila bez akejkoľvek liečby. Nevyskytli sa žiadne prípady pigmentových zmien alebo popálenín v dôsledku liečby a všetky liečebné sedenia boli vo všeobecnosti dobre tolerované s minimálnymi sťažnosťami.


Čo lieči?

Vedci vedia o terapii červeným svetlom už nejaký čas. Nie je však o tom veľa štúdií a nevedia, či je lepšia ako iné typy liečby, ktoré vám pomôžu vyliečiť sa. Terapia červeným svetlom môže pomôcť pri:

  • Demencia. V jednej malej štúdii mali ľudia s demenciou, ktorí pravidelne dostávali terapiu blízkym infračerveným svetlom na hlavu a cez nos počas 12 týždňov, lepšie spomienky, lepšie spali a menej často sa hnevali.
  • Bolesť zubov. V ďalšej malej štúdii mali ľudia so syndrómom temporomandibulárnej dysfunkcie (TMD) po terapii červeným svetlom menšiu bolesť, klikanie a citlivosť čeľuste.
  • Strata vlasov. Jedna štúdia zistila, že mužom a ženám s androgénnou alopéciou (genetická porucha, ktorá spôsobuje vypadávanie vlasov), ktorí používali domáce RLT zariadenie počas 24 týždňov, narástli hustejšie vlasy. Ľudia v štúdii, ktorí používali falošné RLT zariadenie, nedosiahli rovnaké výsledky.
  • Osteoartróza. Jedna štúdia zistila, že terapia červeným a infračerveným svetlom znižuje bolesť súvisiacu s osteoartritídou o viac ako 50 %.
  • Tendinitída. Veľmi malá štúdia so 7 ľuďmi naznačuje, že RLT znižuje zápal a bolesť u ľudí s Achillovou tendinitídou.
  • Vrásky a iné príznaky starnutia pokožky a poškodenia kože. Výskum ukazuje, že RLT môže vyhladiť pokožku a pomôcť pri vráskach. RLT tiež pomáha pri jazvách po akné, popáleninách a známkach poškodenia UV žiarením.

Ako funguje infračervená technológia KYnergy®

Naša infračervená technológia KYnergy® absorbuje prirodzenú kratšiu vlnovú dĺžku, žiarenie s vyššou energiou, ktoré vyžarujú naše vlastné telá a prvky, ako je viditeľné svetlo v našom prirodzenom prostredí, a minerály v našich vláknach ho premieňajú na infračervené svetlo, ktoré je potom vyžarované späť do Pre tých, ktorí by chceli nejakú atómovú fyziku 101, k tejto konverzii dochádza, keď prichádzajúci fotón spôsobí excitáciu minerálov na atómovej úrovni. Toto je menej stabilný stav pre atóm, takže vybíja energiu vo forme infračerveného svetla v rámci nášho cieleného emisného spektra. Toto infračervené žiarenie prenikne 4 cm do vašich svalov a spôsobí periférny efekt o 2 – 3 cm väčší ako pri nosenom produkte KYMIRA ® .


Ako sú cievy ovplyvnené UV a infračerveným žiarením? - Biológia

Dermatologická klinika, Harvard Medical School, BAR 414
Wellmanovo centrum pre fotomedicínu, Massachusetts General Hospital
40 Blossom Street, Boston MA 02114
[email protected]
www.mgh.harvard.edu/wellman/people/mhamblin.asp

Použitie nízkych úrovní viditeľného alebo blízkeho infračerveného (NIR) svetla na zníženie bolesti, zápalu a edému, na podporu hojenia rán, hlbších tkanív a nervov a na prevenciu poškodenia tkaniva je známe už takmer štyridsať rokov od vynálezu laserov. Pôvodne sa predpokladalo, že ide o zvláštnu vlastnosť laserového svetla (mäkké alebo studené lasery), predmet sa teraz rozšíril o fotobiomoduláciu a fotobiostimuláciu využívajúcu nekoherentné svetlo.Napriek mnohým správam o pozitívnych zisteniach z experimentov uskutočnených in vitro, na zvieracích modeloch a v randomizovaných kontrolovaných klinických štúdiách zostáva LLLT kontroverzná. Je to pravdepodobne spôsobené dvoma hlavnými dôvodmi, po prvé, biochemické mechanizmy, ktoré sú základom pozitívnych účinkov, nie sú úplne pochopené, a po druhé, zložitosť racionálneho výberu z veľkého množstva parametrov osvetlenia, ako je vlnová dĺžka, plynulosť, hustota výkonu, štruktúra pulzu a načasovanie liečby. viedla k publikovaniu množstva negatívnych štúdií, ako aj mnohých pozitívnych. Najmä bola často pozorovaná dvojfázová odozva na dávku, kde nízke hladiny svetla majú oveľa lepší účinok ako vyššie hladiny.

Tento úvodný prehľad pokryje niektoré z navrhovaných bunkových chromofórov zodpovedných za účinok viditeľného svetla na bunky cicavcov, vrátane cytochróm c oxidázy (s absorpčnými vrcholmi v NIR) a fotoaktívnych porfyrínov. Mitochondrie sa považujú za pravdepodobné miesto pre počiatočné účinky svetla, čo vedie k zvýšenej produkcii ATP, modulácii reaktívnych foriem kyslíka a indukcii transkripčných faktorov. Tieto účinky následne vedú k zvýšenej bunkovej proliferácii a migrácii (najmä prostredníctvom fibroblastov), ​​modulácii hladín cytokínov, rastových faktorov a zápalových mediátorov a zvýšenému okysličovaniu tkanív. Výsledky týchto biochemických a bunkových zmien u zvierat a pacientov zahŕňajú také výhody, ako je zvýšené hojenie chronických rán, zlepšenie športových zranení a syndrómu karpálneho tunela, zníženie bolesti pri artritíde a neuropatiách a zmiernenie poškodení po srdcových infarktoch, mŕtvici, poranení nervov. a retinálnej toxicite.

V roku 1967, niekoľko rokov po vynájdení prvého pracovného lasera, chcel Endre Mester na univerzite Semmelweis v Budapešti v Maďarsku otestovať, či laserové žiarenie môže spôsobiť rakovinu u myší [1]. Oholil chrbtové ochlpenie, rozdelil ich do dvoch skupín a jednej skupine poskytol laserové ošetrenie rubínovým laserom s nízkym výkonom (694 nm). Rakovinu nedostali a na jeho prekvapenie chlpy na liečenej skupine dorástli rýchlejšie ako na neliečenej skupine. Toto bola prvá ukážka „laserovej biostimulácie“. Odvtedy medikamentózna liečba pomocou zdrojov koherentného svetla (lasery) alebo nekoherentného svetla (svetelné diódy, LED) prešla detstvom a dospievaním. V súčasnosti sa nízkoúrovňová laserová (alebo svetelná) terapia (LLLT), známa aj ako „studený laser“, „mäkký laser“, „biostimulácia“ alebo „fotobiomodulácia“ praktizuje ako súčasť fyzikálnej terapie v mnohých častiach sveta. Svetelná terapia je v skutočnosti jednou z najstarších liečebných metód používaných ľuďmi (historicky ako solárna terapia Egypťanmi, neskôr ako UV terapia, za ktorú Nils Finsen získal v roku 1904 Nobelovu cenu [2]). Použitie laserov a LED diód ako svetelných zdrojov bolo ďalším krokom v technologickom vývoji svetelnej terapie, ktorá je dnes aplikovaná na tisíce ľudí na celom svete každý deň. V LLLT už nejde o to, či má svetlo biologické účinky, ale skôr o to, ako funguje energia z terapeutických laserov a LED na bunkovej a organizačnej úrovni a aké sú optimálne svetelné parametre pre rôzne využitie týchto svetelných zdrojov.

Jedným dôležitým bodom, ktorý preukázali viaceré štúdie na bunkových kultúrach [3], na zvieracích modeloch [4] a v klinických štúdiách, je koncept dvojfázovej odozvy na dávku, keď sa výsledok porovnáva s celkovou hustotou dodanej svetelnej energie (plynulosťou). Zistilo sa, že existuje optimálna dávka svetla pre akúkoľvek konkrétnu aplikáciu a dávky nižšie ako táto optimálna hodnota alebo výraznejšie väčšie ako optimálna hodnota budú mať znížený terapeutický výsledok alebo pre vysoké dávky svetla negatívny výsledok. môže dokonca viesť. Dôkazy naznačujú, že hustota energie aj hustota výkonu sú kľúčovými biologickými parametrami pre účinnosť laserovej terapie a obe môžu fungovať s prahovými hodnotami (tj dolnou a hornou hranicou pre oba parametre, medzi ktorými je laserová terapia účinná a mimo nich laserová terapia je príliš slabá na to, aby mala nejaký účinok, alebo taká intenzívna, že dochádza k inhibícii tkaniva) [5].

Dôvod, prečo sa táto technika nazýva NÍZKA, je ten, že optimálne úrovne dodávanej hustoty energie sú nízke v porovnaní s inými formami laserovej terapie, ktorá sa praktizuje na abláciu, rezanie a tepelnú koaguláciu tkaniva. Vo všeobecnosti sú hustoty výkonu používané pre LLLT nižšie ako hustoty potrebné na vyvolanie ohrevu tkaniva, t.j. menej ako 100 mW/cm2, v závislosti od vlnovej dĺžky a typu tkaniva.

2. FYZIKÁLNE MECHANIZMY

Podľa kvantovej mechanickej teórie sa svetelná energia skladá z fotónov alebo diskrétnych balíčkov elektromagnetickej energie. Energia jednotlivého fotónu závisí len od vlnovej dĺžky. Preto energia „dávky“ svetla závisí iba od počtu fotónov a od ich vlnovej dĺžky alebo farby (modré fotóny majú viac energie ako zelené fotóny, ktoré majú viac energie ako červené, ktoré majú viac energie ako NIR atď.) . Fotóny, ktoré sa dostanú do živého tkaniva, môžu byť absorbované alebo rozptýlené. Rozptýlené fotóny budú nakoniec absorbované alebo uniknú z tkaniva vo forme difúzneho odrazu. Fotóny, ktoré sú absorbované, interagujú s organickou molekulou alebo chromoforom umiestneným v tkanive. Pretože tieto fotóny majú vlnové dĺžky v červených alebo NIR oblastiach spektra, chromofóry, ktoré absorbujú tieto fotóny, majú tendenciu mať delokalizované elektróny v molekulových orbitáloch, ktoré môžu byť excitované zo základného stavu do prvého excitovaného stavu kvantom energie dodanej fotón. Podľa prvého zákona termodynamiky musí byť energia dodaná do tkaniva zachovaná a existujú tri možné cesty, ktoré zohľadňujú to, čo sa stane s dodanou svetelnou energiou, keď je do tkaniva dodaná laserová terapia nízkej úrovne.

Najbežnejšia cesta, ku ktorej dochádza, keď je svetlo absorbované živým tkanivom, sa nazýva vnútorná konverzia. K tomu dochádza, keď prvý excitovaný singletový stav chromofóru prechádza z vyššieho do nižšieho elektronického stavu. Niekedy sa nazýva „bezradiačná de-excitácia“, pretože sa nevyžarujú žiadne fotóny. Líši sa od medzisystémového kríženia v tom, že zatiaľ čo obe sú metódy deexcitácie bez žiarenia, stav molekulárneho spinu pre vnútornú konverziu zostáva rovnaký, zatiaľ čo pri medzisystémovom krížení sa mení. Energia elektronicky excitovaného stavu sa odovzdáva vibračným režimom molekuly, inými slovami, excitačná energia sa premieňa na teplo.

Druhou cestou, ktorá môže nastať, je fluorescencia. Fluorescencia je luminiscencia alebo reemisia svetla, pri ktorej molekulárna absorpcia fotónu spúšťa emisiu iného fotónu s dlhšou vlnovou dĺžkou. Energetický rozdiel medzi absorbovanými a emitovanými fotónmi končí ako molekulárne vibrácie alebo teplo. Príslušné vlnové dĺžky závisia od krivky absorbancie a Stokesovho posunu konkrétneho fluorofóru.

Tretia dráha, ktorá môže nastať po absorpcii svetla tkanivovým chromofórom, predstavuje množstvo procesov, ktoré sú široko zoskupené pod zastrešujúcou kategóriou fotochémie. Kvôli energii zahrnutých fotónov nie je možné prerušiť kovalentné väzby. Energia je však dostatočná na to, aby sa vytvoril prvý excitovaný singletový stav a ten môže prejsť medzisystémovým prechodom do dlhodobého tripletového stavu chromofóru. Dlhý život tohto druhu umožňuje reakcie, ako je prenos energie do základného molekulárneho kyslíka (triplet) za vzniku reaktívneho druhu, singletového kyslíka. Alternatívne môže chromoforový tripletový stav podstúpiť prenos elektrónov (pravdepodobne redukciu) za vzniku radikálového aniónu, ktorý potom môže preniesť elektrón na kyslík za vzniku superoxidu. Reakcie prenosu elektrónov sú veľmi dôležité v mitochondriálnom dýchacom reťazci, kde sa predpokladá, že sa nachádzajú hlavné chromofóry zapojené do laserovej terapie. Tretia fotochemická dráha, ktorá môže nastať po absorpcii červeného alebo NIR fotónu, je disociácia nekovalentne viazaného ligandu z väzbového miesta na kofaktore obsahujúcom kov v enzýme. Najpravdepodobnejším kandidátom na túto dráhu je väzba oxidu dusnatého na redoxné centrá obsahujúce železo a meď v jednotke IV mitochondriálneho dýchacieho reťazca, známej ako cytochróm c oxidáza (pozri nižšie).

Malo by sa spomenúť, že existuje ďalší mechanizmus, ktorý bol navrhnutý na zohľadnenie účinkov lasera s nízkou úrovňou na tkanivo. Toto vysvetlenie sa opiera o fenomén laserových škvŕn, ktorý je typický pre laserové svetlo. Škvrnitý efekt je výsledkom interferencie mnohých vĺn s rôznymi fázami, ktoré sa sčítajú a vytvárajú výslednú vlnu, ktorej amplitúda, a teda aj intenzita, sa mení náhodne. Každý bod na osvetlenom tkanive pôsobí ako zdroj sekundárnych sférických vĺn. Svetlo v ktoromkoľvek bode v poli rozptýleného svetla je tvorené vlnami, ktoré boli rozptýlené z každého bodu na osvetlenom povrchu. Ak je povrch dostatočne drsný, aby vytvoril rozdiely v dĺžke dráhy presahujúce jednu vlnovú dĺžku, čo vedie k fázovým zmenám väčším ako 2amplitúda (a tým aj intenzita) výsledného svetla sa mení náhodne. Navrhuje sa, že zmena intenzity medzi škvrnitými škvrnami, ktoré sú od seba vzdialené asi 1 mikrón, môže viesť k malým, ale strmým teplotným gradientom v subcelulárnych organelách, ako sú mitochondrie, bez toho, aby spôsobili fotochémiu. Predpokladá sa, že tieto teplotné gradienty spôsobujú niektoré nešpecifikované zmeny v mitochondriálnom metabolizme

3. BIOCHEMICKÉ MECHANIZMY

Existujú možno tri hlavné oblasti medicíny a veterinárnej praxe, kde LLT zohráva hlavnú úlohu (obrázok 1). Ide o (i) hojenie rán, reparáciu tkaniva a prevenciu odumierania tkaniva (ii) úľavu od zápalu pri chronických ochoreniach a poraneniach s tým súvisiacu bolesť a edém (iii) úľavu od neurogénnej bolesti a niektorých neurologických problémov. Navrhované spôsoby vysvetlenia mechanizmov LLLT by mali byť v ideálnom prípade použiteľné na všetky tieto stavy.

3.1 Fotobiológia tkaniva. Prvý zákon fotobiológie uvádza, že na to, aby malo viditeľné svetlo s nízkou spotrebou energie nejaký vplyv na živý biologický systém, musia byť fotóny absorbované elektronickými absorpčnými pásmi patriacimi k nejakému molekulárnemu chromofóru alebo fotoakceptoru [6]. Jedným z prístupov k nájdeniu identity tohto chromofóru je uskutočnenie akčných spektier. Toto je graf predstavujúci biologickú fotoreakciu ako funkciu vlnovej dĺžky, vlnového čísla, frekvencie alebo energie fotónu a mal by sa podobať absorpčnému spektru molekuly fotoakceptora. Skutočnosť, že je možné skonštruovať štruktúrované spektrum účinku, podporuje hypotézu o existencii bunkových fotoakceptorov a signálnych dráh stimulovaných svetlom.

Druhá dôležitá úvaha zahŕňa optické vlastnosti tkaniva. Absorpcia aj rozptyl svetla v tkanive sú závislé od vlnovej dĺžky (obe oveľa vyššie v modrej oblasti spektra ako v červenej) a hlavný tkanivový chromofor (hemoglobín) má vysoké absorpčné pásy pri vlnových dĺžkach kratších ako 600 nm. Z týchto dôvodov existuje takzvané "optické okno". Druhá dôležitá úvaha zahŕňa optické vlastnosti tkaniva. Absorpcia aj rozptyl svetla v tkanive sú závislé od vlnovej dĺžky (obe oveľa vyššie v modrej oblasti spektra ako v červenej) a hlavné tkanivové chromofóry (hemoglobín a melanín) majú vysoké absorpčné pásy pri vlnových dĺžkach kratších ako 600 nm. Voda začína výrazne absorbovať pri vlnových dĺžkach väčších ako 1150 nm. Z týchto dôvodov existuje v tkanive takzvané „optické okno“ pokrývajúce červené a NIR vlnové dĺžky, kde je efektívny prienik svetla do tkaniva maximalizovaný (obrázok 2). Preto, hoci modré, zelené a žlté svetlo môže mať významný vplyv na bunky rastúce v opticky transparentnom kultivačnom médiu, použitie LLLT u zvierat a pacientov takmer výlučne zahŕňa červené a NIR svetlo (600 - 950 nm).

3.2 Akčné spektrá. V roku 1989 bolo navrhnuté, že mechanizmus LLLT na bunkovej úrovni je založený na absorpcii monochromatického viditeľného a NIR žiarenia komponentmi bunkového dýchacieho reťazca [7]. Vnútorná mitochondriálna membrána obsahuje 5 komplexov integrálnych membránových proteínov: NADH dehydrogenáza (komplex I), sukcinátdehydrogenáza (komplex II), cytochróm c reduktáza (komplex III), cytochróm c oxidáza (komplex IV), ATP syntáza (komplex V) a dve voľne difundovateľné molekuly, ubichinón a cytochróm c, ktoré presúvajú elektróny z jedného komplexu do druhého (obrázok 3). Dýchací reťazec zabezpečuje postupný prenos elektrónov z NADH a FADH 2 (produkovaných v kyseline citrónovej alebo Krebsovom cykle) na molekuly kyslíka za vzniku (pomocou protónov) molekúl vody, ktoré využívajú energiu uvoľnenú týmto prenosom na čerpanie protónov. (H + ) z matrice do medzimembránového priestoru. Gradient protónov vytvorených cez vnútornú membránu týmto procesom aktívneho transportu tvorí miniatúrnu batériu. Protóny môžu prúdiť späť týmto gradientom a znovu vstúpiť do matrice iba cez ďalší komplex integrálnych proteínov vo vnútornej membráne, komplex ATP syntázy.


Obrázok 3. Štruktúra mitochondriálneho dýchacieho reťazca.

Absorpčné spektrá získané pre cytochróm c oxidázu v rôznych oxidačných stavoch boli zaznamenané a zistilo sa, že sú veľmi podobné akčným spektrám pre biologické reakcie na svetlo. Preto sa navrhlo, že cytochróm c oxidáza (Cox) je primárnym fotoakceptorom pre rozsah červenej NIR v bunkách cicavcov [8] (obrázok 4). Jediná najdôležitejšia molekula v bunkách a tkanive, ktorá absorbuje svetlo medzi 630 a 900 nm, je Cox (zodpovedá za viac ako 50 % absorpcie väčšej ako 800 nm. Cytochróm C oxidáza obsahuje dve centrá železa, hem a a hem a 3 (tiež označované ako cytochrómy a a a 3 ), a dve medené centrá, CuA a CuB [9] Plne oxidovaná cytochróm c oxidáza má oba atómy železa v oxidačnom stave Fe(III) a oba atómy medi v oxidácii Cu(II). Zatiaľ čo plne redukovaná oxidáza cytochrómu c má železo v oxidačných stavoch Fe(II) a meď v oxidačných stavoch Cu(I). Všetky mnohé jednotlivé oxidačné stavy enzýmu majú rôzne absorpčné spektrá [10], čo pravdepodobne zodpovedá za mierne rozdiely v akčných spektrách LLLT, ktoré boli publikované. Nedávny článok od Karuovej skupiny [11] uviedol nasledujúce rozsahy vlnových dĺžok pre štyri vrcholy v Ľ LLT akčné spektrum: 1) 613,5-623,5 nm, 2) 667,5-683,7 nm, 3) 750,7-772,3 nm, 4) 812,5-846,0 nm.


Obrázok 4. Štruktúra a spôsob účinku cytochróm c oxidázy.

Štúdia od Pastore et al. [12] skúmali vplyv He-Ne laserového osvetlenia (632,8 nm) na purifikovaný enzým oxidázu cytochrómu c a zistili zvýšenú oxidáciu cytochrómu c a zvýšený prenos elektrónov. Artyukhov a kolegovia zistili [13] zvýšenú enzýmovú aktivitu katalázy po osvetlení He-Ne laserom.

Absorpcia fotónov molekulami vedie k elektronicky excitovaným stavom a následne môže viesť k zrýchleniu reakcií prenosu elektrónov [14]. Viac transportu elektrónov nevyhnutne vedie k zvýšenej produkcii ATP [15]. Svetlom indukované zvýšenie syntézy ATP a zvýšený protónový gradient vedie k zvýšeniu aktivity antiporterov Na + /H + a Ca2 + / Na + a všetkých nosičov pre ióny riadené ATP, ako je Na + /K + ATPázové a Ca2+ pumpy. ATP je substrátom pre adenylcyklázu, a preto hladina ATP riadi hladinu cAMP. Ca2+ aj cAMP sú veľmi dôležití druhí poslovia. Ca 2+ reguluje takmer každý proces v ľudskom tele (svalová kontrakcia, zrážanlivosť krvi, prenos signálov v nervoch, génová expresia atď.).

3.3 Oxid dusnatý a LLLT. Vazodilatáciu sprostredkovanú svetlom prvýkrát opísal v roku 1968 Furchgott vo svojom výskume oxidu dusnatého, ktorý viedol k získaniu Nobelovej ceny o tridsať rokov neskôr v roku 1998 [16]. Neskoršie štúdie uskutočnené inými výskumníkmi potvrdili a rozšírili Furchgottovu ranú prácu a preukázali schopnosť svetla ovplyvňovať lokalizovanú produkciu alebo uvoľňovanie NO a stimulovať vazodilatáciu prostredníctvom účinku NO na cGMP. Toto zistenie naznačuje, že správne navrhnuté osvetľovacie zariadenia môžu byť účinnými neinvazívnymi terapeutickými činidlami pre pacientov, ktorí by mali prospech zo zvýšenej lokalizovanej dostupnosti NO. Vlnové dĺžky, ktoré sú najefektívnejšie pri tomto svetlom sprostredkovanom uvoľňovaní NO, sa však líšia od vlnových dĺžok používaných v LLLT, sú v UV-A (320-400 nm) a modrej oblasti [17].

Niektoré vlnové dĺžky svetla sú absorbované hemoglobínom a toto osvetlenie môže uvoľňovať NO z hemoglobínu (konkrétne z nitrózotiolov v beta reťazci molekuly hemoglobínu) v červených krvinkách (RBC) [18-20] Pretože červené krvinky sú nepretržite dodávané do V oblasti ošetrenia existuje prirodzený prísun NO, ktorý sa môže uvoľniť z každého nového RBC, ktorý prejde pod svetelný zdroj a je vystavený vhodnej vlnovej dĺžke fotoenergie. Keďže polčas rozpadu NO uvoľneného pod oblasťou osvetlenia je len 2 až 3 sekundy, uvoľňovanie NO je veľmi lokálne, čo bráni tomu, aby sa účinok zvýšeného NO prejavil v iných častiach tela. Vazodilatácia z NO je založená na jeho účinku na enzým guanylátcyklázu (GC), ktorý tvorí cGMP na fosforyláciu myozínu a relaxáciu buniek hladkého svalstva v cievnom systéme. Keď sa dostupné hladiny GC nasýtia NO, alebo keď sa dosiahnu maximálne hladiny cGMP, ďalšia vazodilatácia prostredníctvom osvetlenia nenastane, kým sa tieto biologické zlúčeniny nevrátia do stavu pred ožiarením. Opäť platí, že vlnové dĺžky, o ktorých sa ukázalo, že sprostredkúvajú tento efekt, majú tendenciu byť v rozsahu UV-A a modrej, nie v rozsahu červenej a NIR, ktoré sa používajú hlavne pre LLLT [21].

Aktivitu cytochróm c oxidázy inhibuje oxid dusnatý (NO) [22, 23]. Tento prekvapivý objav, že telo môže otráviť jeden zo svojich vlastných enzýmov, bol pôvodne označený za nedokonalosť [24], ale o niekoľko rokov neskôr niekoľko skupín oznámilo, že mitochondrie produkujú enzým, ktorý syntetizuje NO [25], ktorý bol identifikovaný ako neurónové izoformy NO syntázy [26]. Bolo navrhnuté, že evolúcia vytvorila cytochróm c oxidázu tak, aby viazala nielen kyslík, ale aj NO. Účinok spomalenia dýchania na niektorých miestach spočíval v presmerovaní kyslíka inam v bunkách a tkanivách, napríklad NO blokuje dýchanie v endotelových bunkách vystielajúcich krvné cievy, čo pomáha prenášať kyslík do buniek hladkého svalstva v týchto cievach [27].

Túto inhibíciu mitochondriálnej respirácie NO možno vysvetliť priamou konkurenciou medzi NO a O 2 o redukované binukleárne centrum CuB/a3 cytochróm c oxidázy a je reverzibilná [28].Bolo navrhnuté, že laserové ožarovanie by mohlo zvrátiť inhibíciu cytochróm c oxidázy pomocou NO fotodisociáciou NO z jeho väzbových miest [24, 29]. Pretože táto koordinačná väzba je oveľa slabšia ako kovalentná väzba, táto disociácia je možná viditeľným a NIR svetlom, ktoré nemá dostatočnú energiu na prerušenie kovalentných väzieb. Disociácia NO od Coxa teda zvýši rýchlosť dýchania („hypotéza NO“) [29]. Svetlo môže skutočne zvrátiť inhibíciu spôsobenú väzbou NO na cytochróm oxidázu, a to ako v izolovaných mitochondriách, tak aj v celých bunkách [30]. Svetlo môže tiež chrániť bunky pred bunkovou smrťou vyvolanou NO. Tieto experimenty využívali svetlo vo viditeľnom spektre s vlnovými dĺžkami od 600 do 630 nm. Zdá sa, že NIR má tiež účinky na cytochróm oxidázu v podmienkach, kde je nepravdepodobný výskyt NO.

Tiina Karu poskytla experimentálny dôkaz [29], že NO sa podieľal na mechanizme bunkovej odpovede na LLLT v červenej oblasti spektra. Suspenzia buniek HeLa sa ožiarila 600-860 nm alebo diódovým laserom pri 820 nm a po 30 minútach inkubácie sa spočítal počet buniek pripojených na sklenenú matricu. Donory NO, nitroprusid sodný (SNP), glyceryltrinitrát (GTN) alebo dusitan sodný (NaN02), boli pridané do bunkovej suspenzie pred alebo po ožiarení. Ošetrenie bunkovej suspenzie pomocou SNP pred ožiarením významne modifikuje akčné spektrum na zvýšenie schopnosti prichytenia buniek a eliminuje svetlom indukovaný nárast počtu buniek pripojených na sklenenú matricu, pravdepodobne prostredníctvom väzby NO na cytochróm c oxidázu . Iné štúdie in vivo o použití 780 nm svetla na stimuláciu hojenia kostí u potkanov [31], použitie 804 nm lasera na zníženie poškodenia srdca potkanov po vzniku infarktu [32] ukázali významné zvýšenie NO v osvetlené tkanivá po LLLT. Na druhej strane boli publikované štúdie o použití červenej a NIR LLLT na liečbu myší s artritídou spôsobenou intraartikulárnou injekciou zymosanu [33] a štúdie s 660 nm laserom na mŕtvice vytvorené u potkanov [34]. obe preukázali zníženie NO v tkanivách. Títo autori vysvetlili toto pozorovanie tým, že navrhli, že LLLT inhibuje indukovateľnú syntázu oxidu dusnatého (iNOS).

Okrem zvýšenia produkcie ATP sprostredkovaného cytochróm c oxidázou môžu v LLLT pôsobiť aj iné mechanizmy. Prvým z nich, ktorý zvážime, je „hypotéza jediného kyslíka“. Určité molekuly s viditeľnými absorpčnými pásmi, ako sú porfyríny, ktorým chýbajú koordinačné centrá prechodných kovov [35] a niektoré flavoproteíny [36], môžu byť po absorpcii fotónov prevedené do trojitého stavu s dlhou životnosťou. Tento tripletový stav môže interagovať s kyslíkom v základnom stave s prenosom energie vedúcim k produkcii reaktívneho druhu, singletového kyslíka. Ide o rovnakú molekulu, ktorá sa používa vo fotodynamickej terapii (PDT) na ničenie rakovinových buniek, ničenie krvných ciev a ničenie mikróbov. Výskumníci v PDT už dlho vedia, že veľmi nízke dávky PDT môžu spôsobiť proliferáciu buniek a stimuláciu tkaniva namiesto zabíjania pozorovaného pri vysokých dávkach [37].

Ďalším navrhnutým mechanizmom bola „hypotéza zmeny redoxných vlastností“ [38]. Zmena mitochondriálneho metabolizmu a aktivácia dýchacieho reťazca osvetlením by tiež zvýšila produkciu superoxidových aniónov, O 2 .-. Ukázalo sa, že celková bunková produkcia O 2 .- závisí predovšetkým od metabolického stavu mitochondrií. Iné redoxné reťazce v bunkách môžu byť tiež aktivované pomocou LLLT. NADPH-oxidáza je enzým nachádzajúci sa na aktivovaných neutrofiloch a je schopný nemitochondriálneho respiračného vzplanutia a môže byť indukovaná produkcia vysokého množstva ROS [39]. Tieto účinky závisia od fyziologického stavu hostiteľského organizmu, ako aj od parametrov žiarenia.

3.4 Bunková signalizácia. Kombinácia produktov redukčného potenciálu a redukčnej kapacity spojených redoxných párov prítomných v bunkách a tkanivách predstavuje redoxné prostredie (redoxný stav) bunky. Redoxné páry prítomné v bunke zahŕňajú: nikotínamidadeníndinukleotid (oxidované/redukované formy) NAD/NADH, nikotínamidadeníndinukleotidfosfát NADP/NADPH, pár glutatión/glutatióndisulfid GSH/GSSG a pár tioredoxín/tioredoxíndisulfid Trx(SH)2/ TrxSS [40]. Cez bunkový redoxný stav je sprostredkovaných niekoľko dôležitých regulačných dráh. Zmeny v redoxnom stave indukujú aktiváciu mnohých intracelulárnych signálnych dráh, regulujú syntézu nukleových kyselín, syntézu proteínov, aktiváciu enzýmov a progresiu bunkového cyklu [41]. Tieto cytosolické reakcie následne vyvolávajú transkripčné zmeny. Niekoľko transkripčných faktorov je regulovaných zmenami v bunkovom redoxnom stave. Medzi nimi je aktivačný proteín-1 závislý od redoxného faktora-1 (Ref-1) (AP-1) (Fos a Jun), jadrový faktor (B (NF-(B), p53, aktivačný transkripčný faktor/element odozvy na cAMP- väzbový proteín (ATF/CREB), hypoxiou indukovateľný faktor (HIF)-1, faktor podobný HIF. Obrázok 5 ilustruje účinok redox-senzitívnych transkripčných faktorov aktivovaných po LLLT na spôsobenie transkripcie produktov ochranných génov. , oxidovaná forma redox-dependentných transkripčných faktorov má nízku DNA-väzbovú aktivitu. Ref-1 je dôležitým faktorom pre špecifickú redukciu týchto transkripčných faktorov. Ukázalo sa však tiež, že nízke hladiny oxidantov zrejme stimulujú proliferáciu a diferenciáciu niektorých typov buniek [42-44].


Obrázok 5. Bunkové signálne dráhy indukované LLLT.

Predpokladá sa, že LLLT spôsobuje posun celkového redoxného potenciálu bunky v smere väčšej oxidácie [45]. Rôzne bunky v rôznych rastových podmienkach majú odlišné redoxné stavy. Preto sa účinky LLLT môžu značne líšiť. Bunky, ktoré sú spočiatku v redukovanejšom stave (nízke intracelulárne pH), majú vysoký potenciál reagovať na LLLT, zatiaľ čo bunky v optimálnom redoxnom stave reagujú slabo alebo nereagujú na ošetrenie svetlom.

4. IN VITRO VÝSLEDKY

4.1 Typy buniek. Existujú dôkazy, že na LLLT môže reagovať viacero typov buniek cicavcov a mikrobiálnych buniek. Veľa z práce Karu využila Escherichia coli (gramnegatívna aeróbna baktéria) [46] a bunky HeLa [47] a bunková línia ľudského cervikálneho karcinómu. Avšak na validáciu klinických aplikácií LLLT je oveľa dôležitejšie študovať účinky LLLT na nemalígne typy buniek, ktoré môžu byť užitočne stimulované, aby sa napravili niektoré choroby alebo poranenia. Pre štúdie typu hojenia rán sú týmito bunkami pravdepodobne endotelové bunky [48], fibroblasty [49], keratinocyty [50] a možno aj niektoré triedy leukocytov. ako sú makrofágy [51] a neutrofily [52]. Pre štúdie úľavy od bolesti a opätovného rastu nervov budú týmito bunkami neuróny [53-55] a gliové bunky [56]. Pre protizápalové a protiedémové aplikácie budú typmi buniek makrofágy [51], žírne bunky [57], neutrofily [58], lymfocyty [59] atď. in vitro Účinky LLLT na väčšinu týchto typov buniek.

4.2 Izolované mitochondrie. Keďže dýchací reťazec a cytochróm c oxidáza sa nachádzajú v mitochondriách, niekoľko skupín testovalo účinok LLLT na preparáty izolovaných mitochondrií. Najpopulárnejším systémom na štúdium sú účinky HeNe laserového osvetlenia (632,8 nm) mitochondrií izolovaných z pečene potkana. Bol zistený zvýšený protónový elektrochemický potenciál a syntéza ATP [60]. Zvýšená syntéza RNA a proteínov bola preukázaná po 5 J/cm 2 [61]. Pastore a kol. [62] zistili zvýšenú aktivitu cytochróm c oxidázy a zvýšenie polarograficky meranej absorpcie kyslíka po 2 J/cm 2 z 632,8 nm. Hlavná stimulácia aktivity pumpovania protónov, asi 55% zvýšenie pomeru H + /e - bolo zistené v osvetlených mitochondriách. Yu a spol. [14] použili 660 nm laser s hustotou výkonu 10 mW/cm 2 a ukázali zvýšenú spotrebu kyslíka (0,6 J/cm 2 a 1,2 J/cm 2 ), zvýšený fosfátový potenciál a energetický náboj (1,8 J/cm 2 resp. 2,4 J/cm2) a zvýšené aktivity NADH, ubichinón oxidoreduktázy, ubichinolu, oxidoreduktázy ferrocytochrómu C a ferocytochrómu C a oxidoreduktázy kyslíka (medzi 0,6 J/cm2 a 4,8 J/cm2).

4.3 Bunková odpoveď LLLT. Bunkové odozvy pozorované in vitro po LLLT možno široko klasifikovať pod zvýšenie metabolizmu, migrácie, proliferácie a zvýšenie syntézy a sekrécie rôznych proteínov. Mnohé štúdie uvádzajú účinky na viac ako jeden z týchto parametrov. Yu a spol. [50] popísali o kultivovaných keratinocytoch a fibroblastoch, ktoré boli ožiarené 0,5-1,5 J/cm2 HeNe laserom (632,8 nm). Zistili významné zvýšenie uvoľňovania základného fibroblastového rastového faktora (bFGF) z keratinocytov aj fibroblastov a významné zvýšenie uvoľňovania nervového rastového faktora z keratinocytov. Médium z keratinocytov ožiarených laserom stimulovalo vychytávanie [3H]tymidínu a proliferáciu kultivovaných melanocytov. Okrem toho bola migrácia melanocytov zvýšená buď priamo HeNe laserom alebo nepriamo médiom odvodeným od keratinocytov ošetrených HeNe laserom (632,8 nm).

Bola tiež preukázaná prítomnosť bunkových odpovedí na LLLT na molekulárnej úrovni [63]. Normálne ľudské fibroblasty boli vystavené počas 3 dní 0,88 J/cm2 628 nm svetla zo svetelnej diódy. Profily génovej expresie po ožiarení sa skúmali pomocou cDNA microarray obsahujúceho 9982 ľudských génov. Zistilo sa, že 111 génov je ovplyvnených svetlom. Všetky gény z kategórie súvisiacej s antioxidantmi a gény súvisiace s energetickým metabolizmom a dýchacím reťazcom boli upregulované. Väčšina génov súvisiacich s bunkovou proliferáciou bola tiež upregulovaná. Spomedzi génov súvisiacich s apoptózou a stresovou reakciou boli niektoré gény, ako napríklad väzbový proteín JAK, upregulované, iné, ako napríklad HSP701A, kaspáza 6 a stresom indukovaný fosfoproteín, boli regulované smerom dole. Bolo navrhnuté, že LLLT stimuluje rast buniek priamo reguláciou expresie špecifických génov, ako aj nepriamo reguláciou expresie génov súvisiacich so syntézou a opravou DNA a bunkovým metabolizmom.

Existuje veľké množstvo zvieracích modelov, ktoré sa použili na demonštráciu účinkov LLLT na rôzne choroby, zranenia a chronické aj akútne stavy. V tomto prehľade budem diskutovať iba o troch konkrétnych aplikáciách, pre ktoré existujú dobré literárne správy o účinnosti.

5.1 Hojenie rán. Literatúra o LLLT aplikovanej na stimuláciu hojenia rán na rôznych zvieracích modeloch obsahuje pozitívne aj negatívne štúdie. Dôvody protichodných správ, niekedy vo veľmi podobných modeloch rany, sú pravdepodobne rôzne. Je pravdepodobné, že aplikácie LLLT na zvieracích modeloch budú účinnejšie, ak sa uskutočnia na modeloch, ktoré majú nejaký vnútorný chorobný stav. Hoci existuje niekoľko správ, že procesy, ako je hojenie rán, urýchľuje LLLT u normálnych hlodavcov [3, 34], alternatívnym prístupom je inhibícia hojenia vyvolaním určitého špecifického chorobného stavu. Toto sa uskutočnilo v prípade cukrovky, choroby, o ktorej je známe, že výrazne tlmí hojenie rán u pacientov. LLLT významne zlepšuje hojenie rán u diabetických potkanov [35, 36] a diabetických myší [37, 38]. LLLT bola účinná aj pri röntgenovom poškodení hojenia rán u myší [39]. Štúdia [64] na myšiach bez srsti zistila zlepšenie pevnosti v ťahu rán ožiarených HeNe laserom (632,8 nm) po 1 a 2 týždňoch. Okrem toho sa celkový obsah kolagénu významne zvýšil po 2 mesiacoch v porovnaní s kontrolnými ranami.

Priaznivý účinok LLLT na hojenie rán možno vysvetliť zvážením niekoľkých základných biologických mechanizmov vrátane indukcie expresie cytokínov a rastových faktorov, o ktorých je známe, že sú zodpovedné za mnohé fázy hojenia rán. Po prvé, existuje správa [65], že HeNe laser (632,8 nm) zvýšil hladiny proteínov aj mRNA IL-1 a IL-8 v keratinocytoch. Sú to cytokíny zodpovedné za počiatočnú zápalovú fázu hojenia rán. Po druhé, existujú správy [66], že LLLT môže upregulovať cytokíny zodpovedné za proliferáciu a migráciu fibroblastov, ako sú bFGF, HGF a SCF. Po tretie, bolo publikované [67], že LLLT môže zvýšiť rastové faktory, ako je VEGF, zodpovedný za neovaskularizáciu potrebnú na hojenie rán. Po štvrté, TGF-ß je rastový faktor zodpovedný za indukciu syntézy kolagénu z fibroblastov a bolo hlásené, že je upregulovaný pomocou LLLT [68]. Po piate, existujú správy [69, 70], že LLLT môže vyvolať transformáciu fibroblastov na myofibloblasty, bunkový typ, ktorý exprimuje aktín a desmín hladkého svalstva a má fenotyp kontraktilných buniek, ktoré urýchľujú kontrakciu rany.

5.2 Neurónová toxicita. Štúdie Whelanovej skupiny skúmali použitie 670 nm LED diód v boji proti poškodeniu neurónov spôsobenému neurotoxínmi. Intoxikácia metanolom je spôsobená jeho metabolickou premenou na kyselinu mravčiu, ktorá spôsobuje poškodenie sietnice a zrakového nervu, čo vedie k slepote. Pomocou potkanieho modelu a elektroretinogramu ako citlivého indikátora funkcie sietnice preukázali, že tri krátke 670 nm LED ošetrenia (4 J/cm 2 ), podané po 5, 25 a 50 hodinách intoxikácie metanolom, zoslabili retinotoxické účinky mravčanu odvodeného od metanolu. Došlo k významnému obnoveniu funkcie sprostredkovanej tyčinkou a kužeľom u potkanov intoxikovaných metanolom liečených LED a histopatologický dôkaz ochrany sietnice [71]. Následná štúdia [72] skúmala účinky ireverzibilného inhibítora cytochróm c oxidázy, kyanidu draselného, ​​na primárne kultivované neuróny. Ošetrenie LED čiastočne obnovilo aktivitu enzýmu blokovanú 10-100 µM KCN. Výrazne znížil smrť neurónových buniek vyvolanú 300 µM KCN ​​z 83,6 na 43,5 %. LED významne obnovila neurónový obsah ATP iba ​​pri 10 µ M KCN, ale nie pri vyšších koncentráciách testovaného KCN. Na rozdiel od toho LED dokázala úplne zvrátiť škodlivý účinok tetrodotoxínu, ktorý iba nepriamo znižoval hladiny enzýmov. Spomedzi testovaných vlnových dĺžok (670, 728, 770, 830 a 880 nm) tie najúčinnejšie (670 nm a 830 nm) zodpovedali NIR absorpčnému spektru oxidovanej cytochróm c oxidázy.

5.3 Regenerácia nervov. Na štúdium účinkov LLLT pri oprave nervov sa použili zvieracie modely [73, 74]. Byrnes a kol. [56] použili 1 600 J/cm 2 810 nm diódového lasera na zlepšenie hojenia a funkčnosti pri T9 dorzálnej hemisekcii miechy u potkanov. Anders a kol. [75] študovali LLLT na regeneráciu rozdrvených tvárových nervov potkana porovnaním 361, 457, 514, 633, 720 a 1064 nm a našli najlepšiu odozvu pri 162,4 J/cm 2 633 nm HeNe laseru.

Laserovú terapiu s nízkym výkonom využívajú fyzioterapeuti na liečbu širokej škály akútnych a chronických bolestí pohybového aparátu, zubári na liečbu zapálených ústnych tkanív a hojenie rôznych ulcerácií, dermatológovia na liečbu edémov, nehojacich sa vredov, popálenín, a dermatitídy, ortopédmi na zmiernenie bolesti a liečbu chronických zápalov a autoimunitných ochorení a ďalšími odborníkmi, ako aj praktickými lekármi. Laserová terapia je široko používaná aj vo veterinárnej medicíne (najmä v strediskách pre výcvik dostihových koní), v športovej medicíne a rehabilitačných ambulanciách (na zníženie opuchov a hematómov, zmiernenie bolesti, zlepšenie pohyblivosti a liečbu akútnych poranení mäkkých tkanív). Lasery a LED sa aplikujú priamo na príslušné oblasti (napr. rany, miesta poranenia) alebo na rôzne body na tele (akupunktúrne body, svalové spúšťacie body). Jedným z najdôležitejších obmedzení presadzovania oblasti LLLT do bežnej lekárskej praxe je však nedostatok primerane kontrolovaných a slepých klinických štúdií. Štúdie by mali byť prospektívne, placebom kontrolované a dvojito zaslepené a mali by zahŕňať dostatočný počet subjektov, aby bolo možné dospieť k štatisticky platným záverom.

Klinické aplikácie nízkoenergetickej laserovej terapie sú rôznorodé. Oblasť sa vyznačuje rôznymi metodológiami a používaním rôznych svetelných zdrojov (lasery, LED) s rôznymi parametrami (vlnová dĺžka, výstupný výkon, režimy nepretržitej alebo pulznej prevádzky, pulzné parametre). V posledných rokoch boli dlhšie vlnové dĺžky (

800 až 900 nm) a vyššie výstupné výkony (až 100 mW) boli preferované v terapeutických zariadeniach, najmä na umožnenie hlbšieho prenikania tkanivami. V roku 2002 získala spoločnosť MicroLight Corp povolenie 510 000 FDA pre diódový laser ML 830 nm na liečbu syndrómu karpálneho tunela. Niekoľko kontrolovaných štúdií uvádzalo významné zlepšenie bolesti a určité zlepšenie objektívnych výsledkov [76-78]. Odvtedy bolo niekoľko svetelných zdrojov schválených ako ekvivalentných infračervenej vyhrievacej lampe na liečbu širokého spektra muskuloskeletálnych porúch bez podporných klinických štúdií.

7. NEVYRIEŠENÉ OTÁZKY

7.1 Vlnová dĺžka. Toto je pravdepodobne parameter, kde panuje najväčšia zhoda v komunite LLLT. Vlnové dĺžky v rozsahu 600-700 nm sa vyberajú na ošetrenie povrchového tkaniva a vlnové dĺžky medzi 780 a 950 nm sa vyberajú pre hlbšie uložené tkanivá kvôli dlhším vzdialenostiam optického prieniku cez tkanivo. Vlnové dĺžky medzi 700 a 770 nm sa nepovažujú za príliš aktívne. Niektoré zariadenia kombinujú červenú vlnovú dĺžku s vlnovou dĺžkou NIR na základe toho, že kombinácia dvoch vlnových dĺžok môže mať aditívne účinky a môže tiež umožniť širšie využitie zariadenia na liečbu viacerých chorôb. Samozrejme, treba urobiť oveľa viac práce, aby sme definovali optimálnu vlnovú dĺžku pre rôzne indikácie, pre ktoré sa LLLT používa.

7.2 Laser vs nekoherentné svetlo. Jednou z najaktuálnejších a široko diskutovaných otázok v klinickej komunite LLLT je, či koherencia a monochromatická povaha laserového žiarenia má ďalšie výhody v porovnaní so širokopásmovým svetlom z konvenčného svetelného zdroja alebo LED s rovnakou stredovou vlnovou dĺžkou a intenzitou. . Treba rozlišovať dva aspekty tohto problému: koherenciu samotného svetla a koherenciu interakcie svetla s hmotou (biomolekuly, tkanivá). Posledná interakcia vytvára fenomén známy ako laserová škvrna, o ktorej sa predpokladá, že hrá úlohu vo fotobiomodulačnej interakcii s bunkami a subcelulárnymi organelami. Je ťažké navrhnúť experiment na priame porovnanie koherentného laserového svetla s nekoherentným nelaserovým svetlom z nasledujúceho dôvodu.Laserové svetlo je takmer vždy monochromatické so šírkou pásma 1 nm alebo menšou a je veľmi ťažké generovať svetlo z akéhokoľvek iného zdroja (dokonca aj z LED), ktorý má šírku pásma užšiu ako 10-20 nm, preto bude neisté, ak bude pozorované. rozdiely sú spôsobené koherentným a nekoherentným svetlom alebo monochromatickým svetlom a svetlom s úzkou šírkou pásma.

7.3 Dávka. Kvôli možnej existencii dvojfázovej krivky dávkovej odozvy uvedenej vyššie je výber správnej dávky svetla (v zmysle hustoty energie) pre akýkoľvek špecifický zdravotný stav obtiažny. Okrem toho existuje v literatúre určitý zmätok o dodanej plynulosti, keď je svetelný bod malý. Ak sa na bod s veľkosťou 5 mm2 dostane 5 J svetla, tok je 100 J/cm 2 , čo je nominálne rovnaký tok ako 100 J/cm 2 dodaný na 10 cm2, ale celková energia dodaná v druhom prípade je 200-krát väčšia. Použitá dávka svetla závisí od liečenej patológie a najmä od toho, ako hlboko sa predpokladá, že svetlo potrebuje preniknúť do tkaniva. Dávky, ktoré sa často používajú v červených vlnových dĺžkach pri dosť povrchových ochoreniach, majú tendenciu byť v oblasti 4 J/cm2 s rozsahom 1-10 J/cm2. Dávky vlnových dĺžok NIR, ktoré sa zvyknú používať pri hlbších poruchách, môžu byť vyššie ako tieto hodnoty, t.j. v rozsahu 10-50 J/cm2. Ošetrenie svetlom sa zvyčajne opakuje buď každý deň alebo každý druhý deň, pričom priebeh liečby môže trvať približne dva týždne.

7.4 Impulzné alebo CW. Existujú správy, že štruktúra pulzu je dôležitým faktorom v LLLT, napríklad Ueda a kol. [79, 80] zistili lepšie účinky pri použití 1 alebo 2 Hz pulzov ako 8 Hz alebo CW 830 nm lasera na potkaních kostných bunkách, ale základný mechanizmus tohto účinku nie je jasný.

7.5 Stav polarizácie. Existuje niekoľko tvrdení, že polarizované svetlo má lepšie účinky v aplikáciách LLLT ako inak identické nepolarizované svetlo (alebo dokonca polarizované svetlo otočené o 90 stupňov) [81]. Je však známe, že polarizované svetlo sa rýchlo mieša vo vysoko rozptylových médiách, ako je tkanivo (pravdepodobne v prvých stovkách 181 metrov), a preto sa zdá byť veľmi nepravdepodobné, že by polarizácia mohla hrať nejakú úlohu, s výnimkou povrchových aplikácií na hornú časť. vrstvy kože.

7.6 Systémové účinky. Hoci sa LLLT väčšinou aplikuje na lokalizované ochorenia a jej účinok sa často považuje za obmedzený na ožiarenú oblasť, existujú správy o systémových účinkoch LLLT pôsobiacich na mieste vzdialenom od osvetlenia [82, 83]. Je dobre známe, že UV svetlo môže mať systémové účinky [84] a bolo navrhnuté, že aj červené a NIR svetlo môže mať systémové účinky. Bolo navrhnuté, aby boli sprostredkované rozpustnými mediátormi, ako sú endorfíny a serotonín. Existuje celá oblasť známa ako laserová akupunktúra [85], v ktorej sa navrhuje, aby stimulácia špecifických akupunktúrnych bodov sústredeným laserovým lúčom mala podobné účinky na vzdialených miestach ako známejšie techniky ihlovej akupunktúry.


POZNÁMKA REDAKCIE (23. 2. 2013)
Nasledujte tento ODKAZ pre zoznam 3080 článkov o LLLT na PubMed.

[1] E. Mester, B. Szende a P. Gartner, Vplyv laserových lúčov na rast vlasov u myší, Radiobiol Radiother (Berl) 9 (1968) 621-6.

[2] R. Roelandts, História fototerapie: niečo nové pod slnkom?, J Am Acad Dermatol 46 (2002) 926-30.

[3] A.N. Pereira, P. Eduardo Cde, E. Matson a M.M. Marques, Vplyv nízkovýkonného laserového ožarovania na bunkový rast a syntézu prokolagénu kultivovaných fibroblastov, Lasers Surg Med 31 (2002) 263-7.

[4] J.S. Kana, G. Hutschenreiter, D. Haina a W. Waidelich, Vplyv laserového žiarenia s nízkou hustotou na hojenie otvorených kožných rán u potkanov, Arch Surg 116 (1981) 293-6.

[5] A. P. Sommer, A. L. Pinheiro, A. R. Mester, R. P. Franke a H.T. Whelan, Biostimulačné okná v aktivácii laserom s nízkou intenzitou: lasery, skenery a systém diódového poľa NASA, J Clin Laser Med Surg 19 (2001) 29-33.

[6] J. C. Sutherland, Biologické účinky polychromatického svetla, Photochem Photobiol 76 (2002) 164-70.

[7] T. Karu, Laserová biostimulácia: fotobiologický fenomén, J Photochem Photobiol B 3 (1989) 638-40.

[8] T.I. Karu a N.I. Afanas'eva, Cytochróm c oxidáza ako primárny fotoakceptor po laserovej expozícii kultivovaných buniek svetlu viditeľného a blízkeho infračerveného rozsahu, Dokl Akad Nauk 342 (1995) 693-5.

[9] R.A. Capaldi, F. Malatesta a V.M. Darley-Usmar, Structure of cytochrom c oxidase, Biochim Biophys Acta 726 (1983) 135-48.

[10] I. Szundi, G. L. Liao a O. Einarsdottir, Časovo rozlíšené optické absorpčné štúdie v blízkej infračervenej oblasti reakcie úplne redukovanej oxidázy cytochrómu c s dikyslíkom, Biochemistry 40 (2001) 2332-9.

[11] T.I. Karu a S.F. Kolyakov, Presné akčné spektrá pre bunkové odpovede relevantné pre fototerapiu, Photomed Laser Surg 23 (2005) 355-61.

[12] D. Pastore, M. Greco a S. Passarella, Špecifická hélium-neónová laserová citlivosť purifikovanej cytochróm c oxidázy, Int J Radiat Biol 76 (2000) 863-70.

[13] V.G. Arťukhov, O.V. Basharina, A.A. Pantak a L.S. Sveklo, Vplyv hélium-neónového lasera na aktivitu a optické vlastnosti katalázy, Bull Exp Biol Med 129 (2000) 537-40.

[14] W. Yu, J.O. Naim, M. McGowan, K. Ippolito a R.J. Lanzafame, Fotomodulácia oxidačného metabolizmu a enzýmov elektrónového reťazca v mitochondriách pečene potkana, Photochem Photobiol 66 (1997) 866-71.

[15] S. Passarella, He-Ne laserové ožarovanie izolovaných mitochondrií, J Photochem Photobiol B 3 (1989) 642-3.

[16] S.J. Ehrreich a R.F. Furchgott, Relaxácia hladkých svalov cicavcov viditeľným a ultrafialovým žiarením, Nature 218 (1968) 682-4.

[17] H. Chaudhry, M. Lynch, K. Schomacker, R. Birngruber, K. Gregory a I. Kochevar, Relaxácia hladkého svalstva ciev vyvolaná nízkovýkonným laserovým žiarením, Photochem Photobiol 58 (1993) 661-9.

[18] R. Mittermayr, A. Osipov, C. Piskernik, S. Haindl, P. Dungel, C. Weber, Y.A. Vladimirov, H. Redl a A.V. Kozlov, Modré laserové svetlo zvyšuje perfúziu kožnej chlopne uvoľňovaním oxidu dusnatého z hemoglobínu, Mol Med 13 (2007) 22-9.

[19] L. Vladimirov, A., G.I. Klebanov, G.G. Borisenko a A.N. Osipov, Molekulárne a bunkové mechanizmy účinku laserového žiarenia nízkej intenzity, Biofizika 49 (2004) 339-50.

[20] Y.A. Vladimirov, A.N. Osipov a G.I. Klebanov, Fotobiologické princípy terapeutických aplikácií laserového žiarenia, Biochemistry (Mosc) 69 (2004) 81-90.

[21] G.G. Borisenko, A.N. Osipov, K.D. Kazarinov a A. Vladimirov Yu, Fotochemické reakcie nitrozylhemoglobínu počas vystavenia ožiareniu laserom s nízkym výkonom, Biochemistry (Mosc) 62 (1997) 661-6.

[22] B. Beltran, A. Mathur, MR Duchen, JD Erusalimsky a S. Moncada, Vplyv oxidu dusnatého na bunkové dýchanie: Kľúč k pochopeniu jeho úlohy pri prežití alebo smrti buniek, Proc Natl Acad Sci USA 97 (2000 ) 14602-7.

[23] G.C. Brown, Regulácia mitochondriálneho dýchania inhibíciou oxidázy cytochrómu c oxidom dusnatým, Biochim Biophys Acta 1504 (2001) 46-57.

[24] N. Lane, Bunková biológia: mocenské hry, Nature 443 (2006) 901-3.

[25] G.C. Brown a V. Borutaite, Inhibícia mitochondriálneho dýchania oxidom dusnatým a jeho úloha pri bunkovej smrti, Free Radic Biol Med 33 (2002) 1440-50.

[26] P. Ghafourifar a E. Cadenas, Mitochondriálna syntáza oxidu dusnatého, Trends Pharmacol Sci 26 (2005) 190-5.

[27] E. Clementi, G.C. Brown, N. Foxwell a S. Moncada, O mechanizme, ktorým vaskulárne endotelové bunky regulujú svoju spotrebu kyslíka, Proc Natl Acad Sci USA 96 (1999) 1559-62.

[28] F. Antunes, A. Boveris a E. Cadenas, O mechanizme a biológii inhibície cytochróm oxidázy oxidom dusnatým, Proc Natl Acad Sci USA 101 (2004) 16774-9.

[29] T.I. Karu, L.V. Pyatibrat a N.I. Afanasyeva, Bunkové účinky laserovej terapie s nízkym výkonom môžu byť sprostredkované oxidom dusnatým, Lasers Surg Med 36 (2005) 307-14.

[30] V. Borutaite, A. Budriunaite a G.C. Brown, Zvrat oxidom dusnatým, peroxynitritom a S-nitrózotiolom indukovanej inhibície mitochondriálnej respirácie alebo aktivity komplexu I svetlom a tiolmi, Biochim Biophys Acta 1459 (2000) 405-12.

[31] G.A. Guzzardella, M. Fini, P. Torricelli, G. Giavaresi a R. Giardino, Laserová stimulácia hojenia kostných defektov: štúdia in vitro, Lasers Med Sci 17 (2002) 216-20.

[32] H. Tuby, L. Maltz a U. Oron, Modulácie VEGF a iNOS v srdci potkana pomocou laserovej terapie nízkej úrovne sú spojené s kardioprotekciou a zvýšenou angiogenézou, Lasers Surg Med 38 (2006) 682-8.

[33] Y. Moriyama, E.H. Moriyama, K. Blackmore, M.K. Akens a L. Lilge, In vivo štúdia zápalových modulačných účinkov nízkoúrovňovej laserovej terapie na expresiu iNOS pomocou bioluminiscenčného zobrazovania, Photochem Photobiol 81 (2005) 1351-5.

[34] M.C. Leung, S.C. Lo, F.K. Siu a K.F. Takže liečba experimentálne vyvolanej prechodnej cerebrálnej ischémie nízkoenergetickým laserom inhibuje aktivitu syntázy oxidu dusnatého a upreguluje expresiu transformujúceho rastového faktora-beta 1, Lasers Surg Med 31 (2002) 283-8.

[35] H. Friedmann, R. Lubart, I. Laulicht a S. Rochkind, Možné vysvetlenie laserom indukovanej stimulácie a poškodenia bunkových kultúr, J Photochem Photobiol B 11 (1991) 87-91.

[36] M. Eichler, R. Lavi, A. Shainberg a R. Lubart, Flavins sú zdrojom tvorby voľných radikálov v bunkách indukovanej viditeľným svetlom, Lasers Surg Med 37 (2005) 314-9.

[37] K. Plaetzer, T. Kiesslich, B. Krammer a P. Hammerl, Charakterizácia režimov bunkovej smrti a súvisiacich zmien v dodávke bunkovej energie v reakcii na AlPcS4-PDT, Photochem Photobiol Sci 1 (2002) 172-7 .

[38] R. Lubart, M. Eichler, R. Lavi, H. Friedman a A. Shainberg, Nízkoenergetické laserové ožarovanie podporuje bunkovú redoxnú aktivitu, Photomed Laser Surg 23 (2005) 3-9.

[39] R. Duan, T.C. Liu, Y. Li, H. Guo a L.B. Yao, Signálne transdukčné dráhy zahrnuté v He-Ne laserom indukovanom respiračnom vzplanutí v neutrofiloch hovädzieho dobytka s nízkou intenzitou: potenciálny mechanizmus biostimulácie laserom s nízkou intenzitou, Lasers Surg Med 29 (2001) 174-8.

[40] F.Q. Schafer a G.R. Buettner, Redoxné prostredie bunky z pohľadu redoxného stavu páru glutatióndisulfid/glutatión, Free Radic Biol Med 30 (2001) 1191-212.

[41] H. Liu, R. Colavitti, Rovira, II a T. Finkel, Redox-dependentná transkripčná regulácia, Circ Res 97 (2005) 967-74.

[42] M. Yang, N.B. Nazhat, X. Jiang, S.M. Kelsey, D.R. Blake, A.C. Newland a C.J. Morris, Adriamycín stimuluje proliferáciu ľudských lymfoblastických leukemických buniek prostredníctvom mechanizmu peroxidu vodíka (H2O2) produkcia, Br J Haematol 95 (1996) 339-44.

[43] W. G. Kirlin, J. Cai, S. A. Thompson, D. Diaz, T. J. Kavanagh a D.P. Jones, Glutatiónový redoxný potenciál ako odpoveď na diferenciáciu a induktory enzýmov, Free Radic Biol Med 27 (1999) 1208-18.

[44] S. Alaluf, H. Muir-Howie, HL Hu, A. Evans a MR Green, Atmosférický kyslík urýchľuje indukciu postmitotického fenotypu v ľudských dermálnych fibroblastoch: kľúčová ochranná úloha glutatiónu, Diferenciácia 66 (2000 ) 147-55.

[45] T. Karu, Primárne a sekundárne mechanizmy pôsobenia viditeľného až blízkeho IR žiarenia na bunky, J Photochem Photobiol B 49 (1999) 1-17.

[46] O. Tiphlova a T. Karu, Pôsobenie laserového žiarenia nízkej intenzity na Escherichia coli, Crit Rev Biomed Eng 18 (1991) 387-412.

[47] T.I. Karu, L.V. Pyatibrat, G.S. Kalendo a R.O. Esenaliev, Účinky monochromatického svetla nízkej intenzity a laserového žiarenia na adhéziu buniek HeLa in vitro, Lasers Surg Med 18 (1996) 171-7.

[48] ​​P. Moore, T.D. Ridgway, R.G. Higbee, E. W. Howard a M. D. Lucroy, Vplyv vlnovej dĺžky na proliferáciu buniek stimulovanú nízkointenzívnym laserovým žiarením in vitro, Lasers Surg Med 36 (2005) 8-12.

[49] D. Hawkins a H. Abrahamse, Biologické účinky ožarovania héliom-neónovým laserom na normálne a poranené fibroblasty ľudskej kože, Photomed Laser Surg 23 (2005) 251-9.

[50] H.S. Yu, C.S. Wu, C.L. Yu, Y.H. Kao a M.H. Chiou, ožarovanie héliom-neónovým laserom stimuluje migráciu a proliferáciu v melanocytoch a indukuje repigmentáciu pri vitiligu segmentového typu, J Invest Dermatol 120 (2003) 56-64.

[51] S. Young, P. Bolton, M. Dyson, W. Harvey a C. Diamantopoulos, Macrophage responsiveness to light therapy, Lasers Surg Med 9 (1989) 497-505.

[52] Y. Fujimaki, T. Shimoyama, Q. Liu, T. Umeda, S. Nakaji a K. Sugawara, Nízkoúrovňové laserové ožarovanie zoslabuje produkciu reaktívnych foriem kyslíka ľudskými neutrofilmi, J Clin Laser Med Surg 21 (2003 ) 165-70.

[53] Y.S. Chen, S.F. Hsu, C.W. Chiu, J.G. Lin, C.T. Chen a C.H. Yao, Vplyv nízkovýkonného pulzného lasera na regeneráciu periférnych nervov u potkanov, Microsurgery 25 (2005) 83-9.

[54] M. Miloro, L.E. Halkias, S. Mallery, S. Travers a R.G. Rashid, Low-level laser effect on neural regeneration in Gore-Tex tubes, Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 93 (2002) 27-34.

[55] P. Balaban, R. Esenaliev, T. Karu, E. Kutomkina, V. Letochov, A. Oraevsky a N. Ovcharenko, He-Ne laserové ožarovanie jednotlivých identifikovaných neurónov, Lasers Surg Med 12 (1992) 329- 37.

[56] K.R. Byrnes, R.W. Waynant, I.K. Ilev, X. Wu, L. Barna, K. Smith, R. Heckert, H. Gerst a J.J. Anders, Svetlo podporuje regeneráciu a funkčné zotavenie a mení imunitnú odpoveď po poranení miechy, Lasers Surg Med 36 (2005) 171-85.

[57] S.O. el Sayed a M. Dyson, Vplyv frekvencie opakovania laserového pulzu a trvania pulzu na počet žírnych buniek a degranuláciu, Lasers Surg Med 19 (1996) 433-7.

[58] R.A. Lopes-Martins, R. Albertini, P.S. Martins, J. M. Bjordal a H.C. Faria Neto, Spontánne účinky nízkoúrovňovej laserovej terapie (650 nm) pri akútnej zápalovej myšej pleuríze vyvolanej karagenanom, Photomed Laser Surg 23 (2005) 377-81.

[59] A.D. Agaiby, L.R. Ghali, R. Wilson a M. Dyson, Laserová modulácia produkcie angiogénneho faktora T-lymfocytmi, Lasers Surg Med 26 (2000) 357-63.

[60] S. Passarella, E. Casamassima, S. Molinari, D. Pastore, E. Quagliariello, IM Catalano a A. Cingolani, Zvýšenie protónového elektrochemického potenciálu a syntézy ATP v mitochondriách pečene potkanov ožiarených in vitro héliom-neónovým laserom FEBS Lett 175 (1984) 95-99.

[61] M. Greco, G. Guida, E. Perlino, E. Marra a E. Quagliariello, Zvýšenie syntézy RNA a proteínov mitochondriami ožiarenými hélium-neónovým laserom, Biochem Biophys Res Commun 163 (1989) 1428-34.

[62] D. Pastore, M. Greco, V.A. Petragallo a S. Passarella, Zvýšenie pomeru H+/e - cytochróm c oxidázovej reakcie v mitochondriách ožiarených hélium-neónovým laserom, Biochem Mol Biol Int 34 (1994) 817-26.

[63] Y. Zhang, S. Song, C.C. Fong, C.H. Tsang, Z. Yang a M. Yang, cDNA microarray analýza profilov génovej expresie v ľudských fibroblastových bunkách ožiarených červeným svetlom, J Invest Dermatol 120 (2003) 849-57.

[64] R.F. Lyons, R.P. Abergel, R.A. White, R.M. Dwyer, J. C. Castel a J. Uitto, Biostimulácia hojenia rán in vivo pomocou hélium-neónového lasera, Ann Plast Surg 18 (1987) 47-50.

[65] H.S. Yu, K.L. Chang, C.L. Yu, J.W. Chen a G.S. Chen, Nízkoenergetické ožarovanie héliom-neónovým laserom stimuluje uvoľňovanie interleukínu-1 alfa a interleukínu-8 z kultivovaných ľudských keratinocytov, J Invest Dermatol 107 (1996) 593-6.

[66] V.K. Poon, L. Huang a A. Burd, Biostimulácia dermálneho fibroblastu subletálnym Q-switched Nd:YAG 532 nm laserom: kolagénová remodelácia a pigmentácia, J Photochem Photobiol B 81 (2005) 1-8.

[67] N. Kipshidze, V. Nikolaychik, M.H. Keelan, L.R. Shankar, A. Khanna, R. Kornowski, M. Leon a J. Moses, Nízkoenergetické hélium: ožarovanie neónovým laserom zvyšuje produkciu vaskulárneho endotelového rastového faktora a podporuje rast endotelových buniek in vitro, Lasers Surg Med 28 (2001) 355-64.

[68] A. Khanna, L.R. Shankar, M.H. Keelan, R. Kornowski, M. Leon, J. Moses a N. Kipshidze, Augmentácia expresie proangiogénnych génov v kardiomyocytoch ožarovaním nízkou dávkou lasera in vitro, Cardiovasc Radiat Med 1 (1999) 265-9.

[69] A.R. Medrado, L.S. Pugliese, S.R. Reis a Z.A. Andrade, Vplyv nízkoúrovňovej laserovej terapie na hojenie rán a jej biologické pôsobenie na myofibroblasty, Lasers Surg Med 32 (2003) 239-44.

[70] E.J. Neiburger, Rýchle hojenie gingiválnych rezov héliovo-neónovým diódovým laserom, J Mass Dent Soc 48 (1999) 8-13, 40.

[71] J.T. Eells, M.M. Henry, P. Summerfelt, M.T. Wong-Riley, E.V. Buchmann, M. Kane, N.T. Whelan a H.T. Whelan, Terapeutická fotobiomodulácia pre toxicitu sietnice vyvolanú metanolom, Proc Natl Acad Sci USA 100 (2003) 3439-44.

[72] M.T. Wong-Riley, H.L. Liang, J.T. Eells, B. Chance, M.M. Henry, E. Buchmann, M. Kane a H.T. Whelan, Fotobiomodulácia priamo prospieva primárnym neurónom funkčne inaktivovaným toxínmi: úloha cytochróm c oxidázy, J Biol Chem 280 (2005) 4761-71.

[73] D. Gigo-Benato, S. Geuna a S. Rochkind, Fototerapia na zlepšenie opravy periférnych nervov: prehľad literatúry, Muscle Nerve 31 (2005) 694-701.

[74] J.J. Anders, S. Geuna a S. Rochkind, Fototerapia podporuje regeneráciu a funkčné zotavenie poraneného periférneho nervu, Neurol Res 26 (2004) 233-9.

[75] J.J. Anders, R.C. Borke, S.K. Woolery a W.P. Van de Merwe, Nízkoenergetické laserové ožarovanie mení rýchlosť regenerácie lícneho nervu potkana, Lasers Surg Med 13 (1993) 72-82.

[76] K. Branco a MA Naeser, Syndróm karpálneho tunela: klinický výsledok po nízkoúrovňovej laserovej akupunktúre, mikroampérovej transkutánnej elektrickej nervovej stimulácii a iných alternatívnych terapiách – štúdia s otvoreným protokolom, J Altern Complement Med 5 (1999) 5- 26.

[77] J. Irvine, S.L. Chong, N. Amirjani a K.M. Chan, Dvojito zaslepená randomizovaná kontrolovaná štúdia nízkoúrovňovej laserovej terapie pri syndróme karpálneho tunela, Muscle Nerve 30 (2004) 182-7.

[78] M.I. Weintraub, Neinvazívna laserová neurolýza pri syndróme karpálneho tunela, Muscle Nerve 20 (1997) 1029-31.

[79] Y. Ueda a N. Shimizu, Pulzné ožarovanie laserom s nízkym výkonom stimuluje tvorbu kostných uzlín, J Oral Sci 43 (2001) 55-60.

[80] Y. Ueda a N. Shimizu, Účinky pulzovej frekvencie nízkoúrovňovej laserovej terapie (LLLT) na tvorbu kostných nodulov v potkaních kalvariálnych bunkách, J Clin Laser Med Surg 21 (2003) 271-7.

[81] M.S. Ribeiro, F. Da Silva Dde, C.E. De Araujo, S.F. De Oliveira, C.M. Pelegrini, T.M. Zorn a D.M. Zezell, Účinky nízkointenzívneho polarizovaného viditeľného laserového žiarenia na popáleniny kože: štúdia svetelnej mikroskopie, J Clin Laser Med Surg 22 (2004) 59-66.

[82] T. Moshkovska a J. Mayberry, Je čas otestovať nízkoúrovňovú laserovú terapiu vo Veľkej Británii, Postgrad Med J 81 (2005) 436-41.

[83] L. A. Santana-Blank, E.Rodriguez-Santana a K.E. Santana-Rodriguez, Foto-infračervená pulzná biomodulácia (PIPBM): nový mechanizmus na zvýšenie fyziologicky reparačných reakcií, Photomed Laser Surg 23 (2005) 416-24.

[84] M.L. Kripke, Ultrafialové žiarenie a imunológia: niečo nové pod slnkom - prezidentská adresa, Cancer Res 54 (1994) 6102-5.

[85] P. Whittaker, Laserová akupunktúra: minulosť, súčasnosť a budúcnosť, Lasers Med Sci 19 (2004) 69-80.


Bezpečnostné opatrenia a kontraindikácie pre UV ošetrenie

Pri aplikácii UV žiarenia pacientom, ktorí užívajú fotosenzibilizačné lieky alebo doplnky výživy, je potrebné postupovať opatrne. Fotosenzibilizačné lieky zahŕňajú sulfónamidové, tetracyklínové a chinolónové antibiotiká lieky na báze zlata používané na liečbu reumatoidnej artritídy amiodarón hydrochlorid a chinidíny používané na liečbu srdcových arytmií fenotiazíny používané na liečbu úzkosti a psychózy a psoralény používané na liečbu psorie. Niektoré doplnky stravy, vrátane ľubovníka bodkovaného, ​​sú tiež známe ako fotosenzibilizačné. Kým pacienti užívajú tieto lieky alebo doplnky, majú zvýšenú citlivosť na UV žiarenie, čo má za následok zníženie minimálnej erytémovej dávky a zvýšené riziko pálenia, ak sa použije príliš vysoká dávka. Pacientova minimálna erytémová dávka sa musí premerať, ak pacient počas liečby UV žiarením začne užívať fotosenzibilizačný liek alebo doplnok.

Žiadna dávka UV žiarenia sa nemá opakovať, kým nezmiznú účinky predchádzajúcej dávky. Vzhľadom na možné kumulatívne nepriaznivé účinky opakovanej nízkej úrovne vystavenia UV žiareniu sa lekárom odporúča, aby sa počas liečby pacienta vyhýbali častému alebo nadmernému vystaveniu. Dá sa to dosiahnuť nosením UV nepriepustných okuliarov a UV nepriepustného oblečenia.


Prečo tvoríme krvinky v našich kostiach

Tento statický obrázok z videa HHMI o práci laboratória Zon ukazuje, ako sú krvné kmeňové bunky chránené pred ultrafialovým žiarením u zebričiek.

U ľudí a iných cicavcov sa kmeňové bunky, z ktorých vznikajú všetky krvinky, nachádzajú v kostiach. Ale u rýb sa krvné kmeňové bunky nachádzajú v obličkách. Od konca 70-tych rokov, keď si biológovia prvýkrát uvedomili, že krv sa vyvíja na špecifickom mieste v tele – „výklenok krvných kmeňových buniek“ – sa čudovali, prečo sa rôzne tvory vyvinuli, aby túto funkciu vykonávali na rôznych miestach.

O štyridsať rokov neskôr vedci našli cennú stopu: výklenok sa vyvinul na ochranu krvných kmeňových buniek pred škodlivými ultrafialovými (UV) lúčmi slnečného žiarenia.

Zistenia sú publikované v Príroda výskumníci z Harvardského oddelenia kmeňových buniek a regeneratívnej biológie, Program kmeňových buniek Bostonskej detskej nemocnice a Harvardský inštitút kmeňových buniek. Tento nový kúsok skladačky „výklenok krvných kmeňových buniek“ pomôže tímu zlepšiť bezpečnosť transplantácií krvných kmeňových buniek pre darcov a pacientov s poruchami krvi a rakovinou.

Slnečník nad obličkou

Inšpirácia pre túto štúdiu pochádza z náhodného pozorovania u zebrafish, zvieracieho modelu používaného v mnohých laboratóriách.

"Snažil som sa pozrieť na krvné kmeňové bunky pod mikroskopom, ale vrstva melanocytov nad obličkami mi zablokovala pohľad," povedal Friedrich Kapp, MD, prvý autor štúdie, ktorý je teraz v Centre pre pediatriu Univerzity of Pediatrics. Freiburg Medical Center v Nemecku. Melanocyty sú bunky, ktoré produkujú melanín, pigment zodpovedný za farbu ľudskej kože.

"Tvar melanocytov nad obličkami mi pripomínal slnečník, tak som si pomyslel, či poskytujú krvným kmeňovým bunkám UV ochranu?" povedal Kapp.

Kapp teda vystavil normálne zebričky a mutantné zebričky bez melanocytov UV žiareniu. Samozrejme, počet krvných kmeňových buniek sa u mutantov znížil.

Navyše, normálne zebričky stratili krvné kmeňové bunky, keď boli otočené hore nohami a ožiarené. To potvrdilo, že melanocytový dáždnik fyzicky chráni obličku pred lúčmi vyššie.

Z vody na súš

Po preukázaní, že melanocyty chránia krvné kmeňové bunky pred UV žiarením, výskumníci hľadali evolučný „strom života“, aby našli podobnosti. Zistili, že melanocyty už dlho obklopujú výklenok krvných kmeňových buniek - dokonca aj u druhu rýb, ktoré sa oddelili od zvyšku rodokmeňov stavovcov asi pred 500 miliónmi rokov.

Pri pohľade na novší vývoj smerom k suchozemským zvieratám vedci priblížili typ jedovatej šípkovej žaby. Keď pulcom narástli nohy, krvné kmeňové bunky sa presunuli z obličky pokrytej melanocytmi do kostnej drene. Vedci si všimli, že počas všetkých vývojových štádií bol výklenok kmeňových buniek žaby chránený pred UV svetlom.


Pozri si video: Ako výživa a trávenie ovplyvňujú naše nálady a myslenie Katarína Babinská (Jún 2022).