Низкоинтенсивное лазерное облучение кожи что это
Низкоинтенсивная лазерная терапия, плюсы и минусы процедуры
Низкоинтенсивная лазерная терапия или сокращенно НИЛТ (ее еще называют терапией холодным лазером) стимулирует регенерацию тканей и заживление с помощью лазерного потока низкой интенсивности (от сюда такое название). А «холодным лазером» ее называют потому, что уровень светового потока не достаточный, чтобы нагреть кожу. Но это конечно в сравнении с традиционной лазерной терапией, которая применяется для лечения варикозного расширения вен, удаления различных новообразований и т.п.
В литературе в качестве синонимов НИЛТ могут использоваться такие названия как:
Как работает НИЛТ
Во время процедуры на обрабатываемую область воздействует лазерный световой поток низкой интенсивности в различном диапазоне частот. Кожа человека поглощает этот свет. Свет красного и около инфракрасного спектра вызывает реакцию в тканях и в поврежденных этим светом клетках происходит обычная физиологическая реакция, запускает процесс регенерации.
Для воздействия на поверхностный слой кожи обычно применяют световой поток с длиной волны от 600 до 400 нм. Для более глубокого проникновения используется уже диапазон 750-950 нм. Хотя вы и будете ощущать «прикосновение» лазера на своей коже, но процедура абсолютно безболезненна и неинвазивна. Современное лазерное оборудования низкоинтенсивной лазерной терапии не издает ни звуков, ни вибрации, ни тепла и обычная процедура занимает не более 5-10 минут.
Где применяется низкоинтенсивная лазерная терапия
Холодный лазер сейчас очень широко используется в стоматологии, урологии, гинекологии, общей терапии и в других отраслях современной медицины. Основное назначение НЛТ сегодня это восстановление тканей, облегчение болевых ощущений и противовоспалительная терапия.
Незначительные травмы и растяжения
Спортивная медицина и физиотерапия использует холодный лазер в лечении небольших травм, повреждений и растяжений таких как:
Кроме того НИЛТ помогает снимать отек и способствует быстрому заживлению после травм суставов и мягких тканей.
Воспаление
Дантисты используют холодный лазер с низкой интенсивностью для лечения воспалений в полости рта различной этиологии, а так же для лечения изъязвлений. В терапии воспаления, вызванные ревматоидным артритом и другими аутоиммунными заболеваниями также могут лечить с помощью низкоинтенсивной лазерной терапии.
Боли и болевые ощущения
НИЛТ также помогает справиться с болями людям страдающим острыми или хроническими заболеваниями, такими как фибромиалгия и кистевой туннельный синдром.
Омоложение кожи
Терапия холодным лазером используется и в косметологии для омоложения кожи для устранения различных заболеваний кожи таких как:
Ранозаживление
Лазер с низкой интенсивностью светового потока нашел свое применение и при ускорении заживления тяжелых ран, включая раны связанные с диабетом.
Акупунктура
Иглотерапевты используют холодные лазеры для тех клиентом, которым не подходят традиционные иглы. Лазерный луч с низкой интенсивностью также может стимулировать акупунктурные точки на теле аналогично иглам, но без физического проникновения в кожу.
Будущее «холодного лазера»
Потенциал применения холодного лазера в медицине по сути безграничен. На протяжении последних лет идут исследования применения его в лечении различных заболеваний и состояний человека, которые сейчас плохо поддаются лечению.
Подойдет ли такая процедура каждому?
Практическое применение низкоинтенсивной лазерной терапии в традиционной медицине растет с каждым годом. Она абсолютно безопасна при правильном применение и в руках квалифицированного, обученного специалиста. Это неинвазивная процедура и перед её проведением пациента никак не нужно готовить. Правда есть некоторые противопоказания:
В условные недостатки НИЛТ можно записать еще и то, что эта терапия требует времени и достаточно много. В то время как одна процедура занимает всего несколько минут, но для получения видимого результата потребуется не менее месяца при условии проведения 4-5 процедур в неделю.
Холодный лазер дома?
Не смотря на то, что аппараты НИЛТ уже доступны в продаже и их можно использовать в домашних условиях, есть некоторые моменты, о которых надо обязательно знать.
Будьте внимательны и благоразумны. Низкоинтенсивная лазерная терапия — это не панацея. Терапия холодным лазером может быть полезна людям, которые пытаются найти способ избежать сложного, болезненного лечения, которое требует проведения операции. Возможно холодный лазер частично поможет решить их проблему. В любом случае следует проконсультироваться с опытным врачом, который держит руку на пульсе современной медицины.
Низкоинтенсивная лазерная терапия
Под ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИЕЙ понимают область медицины, использующую лазерное излучение для воздействия неповреждающего характера на фотофизические и фотохимические процессы, происходящие в живом организме.
Уникальные свойства лазерного излучения открыли широкие возможности его применения в различных областях медицины. Одной из таких областей является терапия. Лазерную терапию применяют в офтальмологии, пульмонологии, гинекологии, урологии, кардиологии, гастроэнтерологии, дерматологии и других областях медицины.
В процессе освоения клинического применения низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) было отмечено его биостимулирующее действие при лечении длительно незаживающих ран, язв, некоторых кожных заболеваний, ускорение регенерации костей при переломах и др. Это дало развитие новому направлению лазерной медицины – лазерной низкоинтенсивной терапии (НИЛТ).
Методы лечения лазерной терапии способны снизить потребность, а иногда и полностью заменить медикаментозную терапию.
Многолетний опыт использования НИЛТ в медицинской практике свидетельствует о том, что она обладает существенными преимуществами перед общепринятым медикаментозным лечением, такими как:
Поэтому данное направление является перспективным, следует развивать методы лечения с помощью лазерной терапии.
К группе низкоинтенсивных принято относить установки, создающие на облучаемом объекте спектральный световой поток, не превышающий величины естественной солнечной радиации, то есть не приводящие к необратимым изменениям в биологических тканях.
На начальном этапе развития НИЛТ лидирующее положение по применению занимал He-Ne-лазер. На сегодняшний день уже широкое распространение получили полупроводниковые лазеры, свето- и лазерные диоды, так как они обеспечивают необходимую эффективность лечения, а также установки на основе полупроводниковых структур малогабаритны, мобильны, обладают относительно низкой стоимостью.
Низкоинтенсивное излучение оказывает заметное терапевтическое действие:
Несмотря на значительное количество исследований по изучению терапевтического влияния лазерного излучения на организм человека, чёткого объяснения его механизмов на сегодня нет. Выделяют несколько гипотиз, описывающих типы действия, оказываемого низкоинтенсивным лазерным излучением на биоткань.
Известно, что в организации живой природы определяющую роль играют электромагнитные силы. Например, все процессы, происходящие в живой клетке: химические реакции, ионный обмен, протонный перенос в митохондриях и другие – и есть на самом деле проявления электромагнитных сил. Не являются исключением и физиология на уровне организма. Сокращение сердечной мышцы, кровоток, пищеварение, передача нервных импульсов и другое – всё это электромагнитные взаимодействия. Процессы, развивающиеся при поглощении энергии НИЛИ, имеют также электромагнитную природу – происходит трансформация энергии электромагнитного поля в биологические реакции на всех уровнях организации живого организма, регулирование которых, в свою очередь, осуществляется уже очень многими путями – в этом кроется причина необычайной многогранности эффектов, проявляющихся в результате такого воздействия.
б) Информационное действие
Существует информационный тип взаимодействия живого организма с внешней средой, в ходе которого происходит процесс синхронизации внутренних ритмов живого организма с ритмами внешней среды. Электромагнитные поля являются энергетическими носителями информации, поэтому необходимо рассматривать именно информационную часть этих полей при взаимодействии с живым веществом.
в) Фотобиологическое действие
В классической фотобиологии, рассматривающей специфическое действие света – фотохимические реакции, фотосинтез и др., изучаются процессы взаимодействия пары акцептор-фотон, обеспечивающей фотобиологический эффект, заключающийся в фотофизическом и фотохимическом действии, оказываемом лазерным излучением. Эта классическая теория носит название теории фототермолиза. Для каждого фотоиндуцированного процесса необходимо найти свой акцептор (поглотитель, хромофор) фотонов света с заданной энергией или, иначе, излучение с определенной длиной волны. При этом важны два фактора:
Наличие терапевтического эффекта и степени его выраженности зависит от:
Сегодня для многих заболеваний установлены чёткие параметры, касающиеся проведения лазерных процедур, которые способны дать максимальный лечебный эффект. Они называются «терапевтическим коридором».
Механизм активации под действием НИЛИ
Схему взаимодействия НИЛИ с биотканью можно представить следующим образом:
1) воздействие НИЛИ на биоткань;
2) физические процессы, которые при этом присутствуют:
3) инициация внешнего фотоэффекта, внутреннего фотоэффетка, электролитической диссоциации ионов;
4) возникновение фотопроводимости, фото ЭДС, фотодиэлектричекий эффект;
5) активация физико-химических процессов:
6) возникновение биологической реакции:
7) вызов фотобиологического эффекта.
Биологические эффекты делятся на три категории:
Основные параметры лазерных терапевтических процедур
I. Длина волны
Фотофизическое и фотохимическое действие может оказываться излучением с длиной волны, которая поглощается данной биотканью.
Фотофизическое действие обуславливается нагреванием объекта до различной степени и распространением света в биоткани.
Фотохимическое действие связано с перемещением электрона на различных орбитах в атомах поглощающего свет вещества, его потерей или наоборот присоединением. На молекулярном уровне это выражается в виде фотоионизации вещества, его фотоокислении или фотовосстановлении; фотодиссоциации молекул, их перестройке-фотоизомеризации, либо в непосредственном разрушении вещества-фотолизе.
В различных спектральных диапазонах излучение обладает специфическим действием на объекты.
УФ излучение преимущественно поглощается молекулами нуклеиновых кислот, белков и липидов. Наиболее сильно оно воздействует на азотистые основания нуклеиновых кислот, поэтому они в большей степени подвергаются фотохимическим превращениям, нередко приводящим к мутации и гибели клеток.
Свет видимой области преимущественно поглощается хромофорными группами в белковых молекулах и отчасти кислородом.
Излучение видимой области, особенно красного диапазона, а также излучение ИК диапазона имеют меньше всего негативных последствий воздействия на организм, поэтому именно лазерные источники с этими длинами волн используются в лазерной терапии.
Излучение данной области спектра обладает большей энергией, чем кванты ИК излучения. Наряду с тепловым эффектом видимое излучение способно влиять на биохимические процессы, вызывая фотохимический эффект.
Такое излучение приводит атомы в возбужденное состояние, повышая способность веществ вступать в химические реакции.
Красный свет: активизирует регенерацию поврежденных тканей, улучшает функциональное состояние мышечной ткани, активно воздействует на психоэмоциональный статус человека. Применяют для лечения:
Зеленый свет: оказывает регулирующее и нормализующее действие, уравновешивает процессы возбуждения и торможения, замедляет течение химических реакций.
Зеленый свет оказывает неоднозначное влияние на свёртывающую систему крови: свёртываемость понижается при процедурах, длящихся 10-15 минут и повышается при увеличении времени облучения 20-30 минут.
Применяют для лечения:
Синий свет: затормаживает нервно-психическую деятельность, снижает возбудимость различных нервных окончаний, обладает обезболивающим действием.
Применяют для лечения:
Излучение ИК области спектра
В терапии применяют коротковолновое ИК излучение с длинами волн 0.76-1.5 мкм. Излучение таких длин волн слабо поглощается поверхностными слоями кожи и проникает в тело человека наиболее глубоко. Около 30% такого ИК излучения способно достичь подкожного жирового слоя и более глубоко расположенных тканей.
Длинноволновое ИК излучение более активно поглощается разными слоями кожи и проникает вглубь хуже.
Кванты ИК излучения вызывают преимущественно тепловой эффект. Под действие тепла ускоряются биофизические процессы, повышается обмен веществ, снижается болевая чувствительность, а также оказывается противовоспалительное действие.
Применяют для лечения:
Глубина проникновения излучения по спектральному диапазону
II. Время процедуры
Для пользователя подобными лазерными приборами создаются специальные таблицы с рассчитанными в них экспозициями, а также схемами, указаниями точки приложения.
III. Режим воздействия
Выделяют непрерывный и модулированный режимы воздействия. Часто модулированный режим воздействия на организм нередко оказывается эффективнее непрерывного, особенно при совпадении частот модуляции с биоритмами процессов в тканях органов.
Способы доставки излучения при лазерной терапии:
Эффективность лазерной терапии в первую очередь зависит от выбора методов воздействия и (или) их сочетания, а также от того, насколько технически правильно эти методы реализованы. Важно понимать, что различные методы лазерной терапии не заменяют, а существенно дополняют друг друга, т. к. обеспечивают не только включение нескольких механизмов регулирования и поддержания гомеостаза, но и различных путей их реализации.
Методики терапии
Лазерное излучение может быть передано на объект как дистантно (неконтактно), так и контактно в случае плотного прилегания излучателя к поверхности.
При чрескожном воздействии излучение по-разному отражается от поверхности кожи человека. Например, при неконтактном воздействии на кожу излучением He-Ne лазера (633 нм) примерно 50% отражается в пространство от её поверхности (прямое отражение) и 20-30% отражается различными слоями (непрямое) (рис. 1 (3)).
При контактном же воздействии глубина проникновения света увеличивается в 10 раз (для 633 нм) (рис.1 (1)). Таким образом, при плотном контакте излучателя с кожей лазерное излучение способно в большей мере достичь всех дермальных, додермальных, нервных и сосудистых сплетений и структур, а также мышечных слоёв. При контактной методике в пространство отражается только часть лазерного излучения, идущая из глубины ткани. В результате такая методика позволяет воздействовать на большее количество подповерхностных и глубоко лежащих структур одновременно, количество излучения энергетически достаточно для их активации.
Уменьшение величины лазерного излучения, отраженного от подповерхностных структур кожи может быть достигнуто также при использовании специальных отражателей или зеркал. Такая методика воздействия называется контактно-зеркальная (рис. 1 (2)).
Ещё более увеличить глубину проникновения излучения можно путём незначительного сдавливания ткани, что приводит к её уплощению и увеличению оптической однородности, уменьшая светорассеяние, вытесняя кровь или жидкость.
Общие противопоказания к светолечению:
[Материалы: Буйлин В.А., Ларюшин А.И., Никитина М.В. Свето-лазерная терапия. Руководство для врачей; Беликов А.В., Скрипник А.В. Лазерные биомедицинские технологии, часть 1; Москвин С.В. Основы лазерной терапии].
Разработка и производство лазерного оборудования для офтальмологии, хирургии и терапии. Мультиволновой лазер сканирующий с паттерн-системой. Комбинированный лазер. Офтальмоперфоратор. Офтальмокоагулятор. Диодный инфракрасный и зеленый лазер. Лазер для хирургии. Хирургический лазер. Хирургический лазерный аппарат. Медицинский диодный лазер для резекции, коагуляции, вапоризации и фототермолиза. Лазер с двумя каналами. Лазер для фотодинамической терапии (ФДТ). Лазерный аппарат для терапии. Световодный инструмент для офтальмологии и лазерной хирургии. Хирургические лазеры Российского производства.
Биологические эффекты низкоинтенсивной лазерной терапии
Использование низкоинтенсивного лазерного излучения в целях уменьшения боли, снижения воспаления и отечности, для улучшения заживления ран, нервов, а также для предотвращения повреждения тканей известно уже более сорока лет с момента изобретения лазеров. В этом обзоре будут рассмотрены некоторые из предложенных клеточных механизмов, ответственных за влияние света на клетки млекопитающих, включая цитохрома с-оксидазу (с пиками поглощения в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR)). Предполагается, что митохондрии являются вероятной целью воздействия света, что приводит к увеличению синтеза АТФ, модуляции активных форм кислорода и индукции факторов транскрипции. Эти эффекты, в свою очередь, приводят к увеличению пролиферации и миграции клеток (в частности, фибробластов).
Введение
Лазеры, первоначально описанные Теодором Мейманом в 1960 году в виде рубинового лазера – устройства, генерирующие электромагнитное излучение, которое однородно по длине волны, фазе и поляризации. [1].
Лазер описывается как источник света или энергии излучения [2]. Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) – это особый тип лазерного излучения, которое воздействует на биологические системы через нетепловые средства [3]. Эта область исследования началась с работы Mester и др. в 1967 году. Они сообщили о нетепловых эффектах лазеров, приводящих к росту волос у мышей [4].
Согласно Posten et al, свойства низкоуровневых лазеров:
а) Выходная мощность лазеров составляет 0,001-0,1 Вт.
б) Длина волны в диапазоне 300-10600 нм.
c) Частота импульсов от 0, что означает непрерывность до 5000 герц (циклов в секунду).
d) Интенсивность 0,01-10 Вт/см2 и доза от 0,01 до 100 Дж/см2 [5].
Наиболее распространенными источниками низкоинтенсивного излучения являются такие типы лазеров, как рубин (694 нм), Ar (488 и 514 нм), He-Ne (632,8 нм), Криптон (521, 530, 568 и 647 нм), Ga-Al-As (805 или 650 нм) и Ga-As (904 нм) [3].
Низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ) – это применение света для биологической системы в целях стимулирования регенерации тканей, уменьшения воспаления и облегчения боли. В отличие от других медицинских лазерных процедур, НИЛТ не имеет абляционного или теплового механизма воздействия, только фотохимический эффект – свет поглощается, приводя к химическим изменениям [6]. Причина, почему этот метод называют низкоинтенсивным является то, что оптимальные уровни плотности излучаемой энергии являются низкими и в сравнении с другими вариациями лазерной терапии, как, например, при практики абляции, резки и коагуляции органической ткани [7].
Первый закон фотобиологии объясняет, что для видимого света малой мощности, имеющего какое-либо влияние на живую биологическую систему, фотоны должны поглощаться электронными сайтами поглощения, принадлежащими некоторым молекулярным фотоакцепторам, которые называются хромофорами [8], Эффективное проникновение света в ткани варьируется от 650 нм до 1200 нм. Поглощение и рассеяние света в ткани намного выше в синем спектре, нежели в красном, поскольку основные тканевые хромофоры (гемоглобин и меланин) имеют высокую способность поглощения при более коротких длинах волн, а рассеяние света на ткани выше на более коротких длинах волн. Вода сильно поглощает инфракрасный свет на длинах волн более 1100 нм. Поэтому использование НИЛТ у животных и пациентов почти всегда применяется исключительно в красном и инфракрасном спектре света (600-1100 нм) [9].
Митохондриальное дыхание и АТФ
Текущие исследования механизма НИЛТ изучают его влияние на митохондрии [6]. Цитохром c-оксидаза (Cox) представляет собой многокомпонентный мембранный белок, который содержит двухъядерный активный медный центр (CuA), а также двухъядерный каталитический центр гема (a3-CuB), оба из которых облегчают перенос электронов из водорастворимой цитохром с-оксидазы на кислород. Этот конечный фермент цепи переноса электронов и играет жизненно важную роль в биоэнергетике клетки [11]. Было высказано предположение, что Cox является основным фотоакцептором для красного NIR-диапазона в клетках млекопитающих, поскольку спектры поглощения, полученные для Cox в разных состояниях окисления, оказались очень похожими на спектры действия при биологических реакциях на свет [10].
Поглощение фотонов Cox приводит последний к электронно-возбужденному состоянию и, следовательно, может привести к ускорению реакций переноса электронов [12]. Ускорение транспорта электронов неизбежно вызывает увеличение производства АТФ [13].
Интенсивное индуцированное светом синтеза АТФ и увеличение протонного градиента приводят к увеличению активности антипортеров Na+/H+ и Ca2+/Na+, а также всех АТФ-зависимых рецепторов. АТФ является субстратом для аденилатциклазы, поэтому уровень АТФ контролирует уровень цАМФ. Оба, Ca2+ и цАМФ, очень важны для вторичных мессенджеров. Ca2+ регулирует почти каждый процесс в организме человека (мышечное сокращение, свертываемость крови, передачу нервных импульсов, экспрессию генов и т.д.) [7]. Поэтому фотоактивация ключевых ферментов, таких как Cox, играет жизненно важную роль в работе разнообразных биологических каскадов.
Оксид азота и НИЛТ
Цитохром с-оксидаза ингибируется оксидом азота (NO) [14, 15]. Подобный механизм можно объяснить прямой конкуренцией между оксидом азота и кислородом для восстановленного двухъядерного каталитического центра CuB/a3 цитохром с-оксидазы [16]. Было предложено, что лазерное облучение способно предотвратить ингибирование цитохром с-оксидазы путем фотодиссоциации NO с его сайтами связывания [17, 18]. Поскольку такое координационное связывание намного слабее, чем ковалентная связь, такая диссоциация возможна под воздействием НИЛИ. Диссоциация NO от Cox способствует увеличению скорости дыхания митохондрий [18]. Свет действительно может обратить вспять ингибирование, вызванное связыванием NO с цитохромоксидазой как в изолированных митохондриях, так и в целых клетках [19]. НИЛИ также может защищать клетки от NO-индуцированного апоптоза [7].
Активные формы кислорода (ROS) и транскрипция
Сообщалось, что НИЛТ производит сдвиг в общем окислительно-восстановительном потенциале клетки в направлении большего окисления [20], а также сообщалось об увеличении уровня ROS и повышении окислительно-восстановительной активности клеток [21, 22, 23, 24, 25]. Было высказано предположение, что окислительно-восстановительный потенциал клетки регулирует клеточные сигнальные пути, контролирующие экспрессию гена. Модуляция клеточного окислительно-восстановительного состояния может активировать или ингибировать сигнальные пути [11]. Несколько регуляторных путей опосредуются через клеточное окислительно-восстановительное состояние. Изменения редокс состояния индуцируют активацию многочисленных внутриклеточных сигнальных путей, таких как синтез нуклеиновых кислот, синтез белка, активация фермента и прогрессирование клеточного цикла [26].
Основываясь на способности НИЛТ модулировать клеточный метаболизм и изменять факторы транскрипции, ответственные за экспрессию генов, было установлено, что НИЛТ изменяет экспрессию генов [27].
НИЛИ & Экспрессия генов
Профили экспрессии генов фибробластов человека, облучаемые низкоинтенсивным красным светом, показывают, что облучение может влиять на экспрессию многих генов, принадлежащих к различным функциональным категориям [36]. Облучение НИЛИ стимулирует рост клеток непосредственно посредством регуляции экспрессии генов, связанных с пролиферацией, и косвенно посредством регуляции экспрессии генов, связанных с миграцией и ремоделированием клеток, синтезом и восстановлением ДНК, ионными каналами, мембранным потенциалом и клеточным метаболизмом. Облучение красным светом также усиливает клеточную пролиферацию путем подавления апоптоза клеток [36]. В таблице 1 показаны некоторые из этих генов.
Таблица 1
Влияние НИЛИ на экспрессию генов.
Митоген-активированная протеинкиназа 11
Изоформа p38 MAPK, в которой сигнальный путь участвует в факторе роста фибробластов-2, индуцирует пролиферацию [28]
Область локализации сайта инициации реаранжирования
ГТФаза-активирующий белок для Ras-связанного субстрата-1 ботулотоксина C3 (RAC1) и белка контроля клеточного деления 42 (CDC42), который способствует обмену RAC- или CDC42-связанным ГДФ посредством ГТФ. Активные RAC1 и CDC42 могут подавлять p21, приводя к усилению гена BCR, что может провоцировать рост клеток [29]
Фактор роста тромбоцитов C
Представитель семейства PDGF/фактора роста эндотелия сосудов, регуляция которого могжет индуцировать митогенную активность на нескольких типах мезенхимальных клеток [30]
Фактор ответа сыворотки
Белок вносит вклад в индуцированную митогеном транскрипционную индукцию многих генов непосредственного раннего периода развития при переходе клеточного цикла из фазы G0 в G1 и также необходим для прохождения по клеточному циклу [31]
Нерегулируемый ген куллин 1 является ингибирующим регулятором клеточного цикла. Куллин 1 необходим для запрограммированных переходов от фазы G1 к фазе G0 клеточного цикла или апоптотического пути, мутация которого приводит к ускорению прогрессирования фазы G1-S [32]
Белок теплового шока 70 кД 1А
Стресс-индуцированный фосфопротеин 1
НАДН-дегидрогеназа (убихинон)-1 бета-подкомплекс, 2
Энергетический метаболизм и дыхательная цепь
Это один из пептидов митохондриального дыхательного комплекса I, который переносит электроны из НАДН в дыхательную цепь [33]
АТФ-синтаза, H þ транспортер, субъединица митохондриального комплекса F0
Энергетический метаболизм и дыхательная цепь
ATP5H относится к дыхательному комплексу V (F1F0-АТФаза), который катализирует синтез АТФ [34]
Электронпереносящий флавопротеин, бета-полипептид
Энергетический метаболизм и дыхательная цепь
Электронпереносящий флавопротеин b (ETFB) представляет собой субъединицу ETF, которая выполняет роль специфического акцептора электронов для нескольких дегидрогеназ, включая ацил-CoA-дегидрогеназы, которые функционируют при b-окислении жирных кислот [35]
Использование НИЛТ
Синдром дисфункции височно-челюстного сустава (ВНЧС) был определен как наиболее проблематичная причина боли в лицевой области. Низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ) продемонстрировала обезболивающие, противовоспалительные и биостимулирующие эффекты. НИЛТ – это неинвазивное, быстрое и безопасное, нефармацевтическое вмешательство, которое может быть полезно для пациентов с синдромом дисфункции ВНЧС [37].
В другом исследовании была предложена новая комбинация методов регенерации для восстановления поврежденных периферических нервов. Биодеградируемый нервный канал, содержащий сшитый желатин, был присоединен с использованием керамических частиц бета-трикальцийфосфата (TCP) (генипин-желатин-TCP, GGT) для связывания 15-миллиметрового поперечного рассечения седалищного нерва у крыс. Электрофизиологические измерения, показанные на основании кривых составного потенциала мышц (CMAP), показали, что лазерная стимуляция значительно улучшает регенерацию нервной ткани и уменьшает мышечную атрофию. Гистоморфометрические оценки показали, что лазерная стимуляция ускоряет регенерацию нервов крыс, приводя к увеличению диаметра аксонов и утолщению миелиновой оболочки, по сравнению с контрольной группой [38].
Вывод
Молекулярные и клеточные механизмы НИЛТ позволяют предположить, что фотоны поглощаются митохондриями. Вследствие чего последние синтезируют большее количество АТФ, а после активируют транскрипционные факторы, такие как NF-κB, для индуцирования многих продуктов транскрипции генов. Известно, что ROS стимулирует клеточную пролиферацию при малом содержании в клетке, но ингибирует пролиферацию и убивает клетки при высоких биохимических показателях. При применении НИЛТ оксид азота может быть высвобожден из его сайтов связывания в цепи переноса электронов. Возможно высвобождение NO при помощи применения низкоинтенсивного лазерного излучения может быть полезным.
Дальнейшие успехи в понимании НИЛТ приведут к большему внедрению лазерной терапии в области медицины и могут привести к тому, что НИЛТ будет использоваться для лечения серьезных заболеваний, таких как инсульт, сердечный приступ и дегенеративные заболевания головного мозга.
Источники
1. Maiman TH. Stimulated optical radiation in Ruby. Nature. 1960;187:493–94.
2. Verma SK, Maheshwari S, Singh RK, Chaudhari PK. Laser in dentistry: An innovative tool in modern dental practice. Natl J Maxillofac Surg. 2012;3(2):124–32. [PMC free article] [PubMed]
3. Lin F, Josephs SF, Alexandrescu DT, Ramos F, Bogin V, Gammill V. et al. Lasers, stem cells, and COPD. J Trans Med. 2010;8:16. [PMC free article] [PubMed]
4. Mester E, Szende B, Tora JG. Effect of laser on hair growth of mice. Kiserl Orvostud. 1967;19:628–31.
5. Posten W, Wrone DA, Dover JS, Arndt KA, Silapunt S, Alam M. Low-level laser therapy for wound healing: mechanism and efficacy. Dermatol Surg. 2005;31(3):334–40. [PubMed]
6. Huang YY, Chenet AC, Carroll JD, Hamblin RM. Biphasic dose response in low level light therapy. Dose Response. 2009;7(4):358–83. [PMC free article] [PubMed]
7. Hamblin MR. Hamblin MRMechanisms of low level light therapyProc. of SPIE. 2009;6140:614001–1.
8. Sutherland JC. Biological effects of polychromatic light. Photochem Photobiol. 2002;76(2):164–70. [PubMed]
9. Karu TI, Afanas’eva NI. Cytochrome c oxidase as the primary photoacceptor upon laser exposure of cultured cells to visible and near IR-range light. DoklAkadNauk. 1995;342(5):693–5. Russian.[PubMed]
10. Karu TI, Kolyakov SF. Exact action spectra for cellular responses relevant to phototherapy. Photomed Laser Surg. 2005;23(4):355–61. [PubMed]
11. Srinivasan S, Avadhani NG. Cytochrome c oxidase dysfunction in oxidative stress. Free Radic Biol Med. 2012;53(6):1252–63. [
12. Yu W, Naim JO, McGowan M, Ippolito K, Lanzafame RJ. Photomodulation of oxidative metabolism and electron chain enzymes in rat liver mitochondria. Photochem Photobiol. 1997;66(6):866–71. [PubMed]
13. Passarella S. He-Ne laser irradiation of isolated mitochondria. J Photochem Photobiol. 1989;3(4):642–3. [PubMed]
14. Beltran B, Mathur A, Duchen MR, Erusalimsky JD, Moncada S. The effect of nitric oxide on cell respiration: A key to understanding its role in cell survival or death, Proc Natl Acad Sci U S A 2000; 97(26):14602-7. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(26):14602–7. [PMC free article][PubMed]
16. Antunes F, Boveris A, Cadenas E. On the mechanism and biology of cytochrome oxidase inhibition by nitric oxide. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(48):16774–9. [PMC free article][PubMed]
17. Lane N. Cell biology: power games. Nature. 2006;443(7114):901–3. [PubMed]
18. Karu TI, Pyatibrat LV, Afanasyeva NI. Cellular effects of low power laser therapy can be mediated by nitric oxide. Lasers Surg Med. 2005;36(4):307–14. [PubMed]
19. Borutaite V, Budriunaite A, Brown GC. Reversal of nitric oxide-, peroxynitrite- and S-nitrosothiol-induced inhibition of mitochondrial respiration or complex I activity by light and thiols. Biochim Biophys Acta. 2000;1459(2-3):405–12. [PubMed]
20. Karu T. Primary and secondary mechanisms of action of visible to near-IR radiation on cells. J Photochem Photobiol. 1999;49(1):1–17. [PubMed]
21. Alexandratou E, Yova D, Handris P, Kletsas D, Loukas S. Human fibroblast alterations induced by low power laser irradiation at the single cell level using confocal microscopy. Photochem Photobiol Sci. 2002;1(8):547–52. [PubMed]
22. Chen AC-H, Arany PR, Huang YY, Tomkinson EM, Saleem T, Yull FE, et al. Low level laser therapy activates NF-κB via generation of reactive oxygen species in mouse embryonic fibroblasts. Proc SPIE in press 2012. [PMC free article] [PubMed]
23. Grossman N, Schneid N, Reuveni H, Halevy S, Lubart R. 780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species. Lasers Surg Med. 1998;22(4):212–8. [PubMed]
24. Lavi R, Shainberg A, Friedmann H, Shneyvays V, Rickover O, EichlerM EichlerM. et al. Low energy visible light induces reactive oxygen species generation and stimulates an increase of intracellular calcium concentration in cardiac cells. J Biol Chem. 2003;278(42):40917–22.[PubMed]
25. Zhang J, Xing D, Gao X. Low-power laser irradiation activates Src tyrosine kinase through reactive oxygen species-mediated signaling pathway. J Cell Physiol. 2008;217(2):518–28. [PubMed]
26. Liu H, Colavitti R, Rovira II, Finkel T. Redox- dependent transcriptional regulation. Circ Res. 2005;97(10):967–74. [PubMed]
27. Byrnes KR, Wu X, Waynant RW, Ilev IK, Anders JJ. Low power laser irradiation alters gene expression of olfactory ensheathing cells in vitr. Lasers Surg Med. 2005;37(2):161–171. [PubMed]
28. Maher P. Phorbol esters inhibit fibroblast growth factor-2-stimulated fibroblast proliferation by a p38 MAP kinase dependent pathway. Oncogene. 2002;21(13):1978–88. [PubMed]
29. Bao W, Thullberg M, Zhang H, Onischenko A, Stromblad S. Cell attachment to the extracellular matrix induces proteasomal degradation of p21 (CIP1) via Cdc42/ Rac1 signaling. Mol Cell Biol. 2002;22:4587–97. [PMC free article] [PubMed]
30. Gilbertson DG, Du¡ ME, West JW, Kelly JD, Sheppard PO, Hofstrand PD. et al. Platelet-derived growth factor C (PDGF- C), a novel growth factor that binds to PDGF a and b receptor. J Biol Chem. 2001;276(29):27406–14. [PubMed]
31. Schratt G, Weinhold B, Lundberg AS, Schuck S, Berger J, Schwarz H. et al. Serum response factor is required for immediate-early gene activation yet is dispensable for proliferation of embryonic stem cells. Mol Cell Biol. 2001;21(8):2933–43. [PMC free article] [PubMed]
32. Kipreos ET, Lander LE, Wing JP, He WW, Hedgecock EM. Cul-1 is required for cell cycle exit in Celegans and identifies a novel gene family. Cell. 1996;85(6):829–39. [PubMed]
33. Weiss H, Friedrich T, Hofhaus G, Preis D. The respiratory-chain NADH dehydrogenase (complex I) of mitochondria. Eur J Biochem. 1991;197(3):563–76. [PubMed]
34. Walker JE, Collinson IR. The role of the stalk in the coupling mechanism of F1F0- ATPases. FEBS Lett. 1994;346(1):39–43. [PubMed]
35. Thorpe C, Kim JJ. Structure and mechanism of action of the acyl-CoA dehydro- genases. FASEB J. 1995;9(9):718–25. [PubMed]
36. Zhang Y, Song S, Fong CC, Tsang CH, Yang Z, Yang M. cDNA Microarray Analysis of Gene Expression Profiles in Human Fibroblast Cells Irradiated with Red Light. Journal of Investigative Dermatology. 2003;120:849–57. [PubMed]
37. Herranz-Aparicio J, Vázquez-Delgado E, Arnabat-Domínguez J, España-Tost A, Gay-Escoda C. The use of low level laser therapy in the treatment of temporomandibular joint disordersOral Medicine and Pathology. Med Oral Patol Oral Cir Bucal. 2013;18(4):e603–e12. [PMC free article][PubMed]
38. Shen CC, Yang YC, Huang TB, Chan SC, Liu BS. Low-Level Laser-Accelerated Peripheral Nerve Regeneration within a Reinforced Nerve Conduit across a Large Gap of the Transected Sciatic Nerve in Rats. Evid Based Complement Alternat Med 2013; Article ID 175629, 12 pages.[PMC free article] [PubMed]