Joseph Tafur, M.D. és Paul J. Mills, Ph.D.
További cikkinformációk
Úgy tűnik, hogy az alacsony intenzitású fényterápia (LILT) újonnan felismert fotoakceptor-rendszereken keresztül működik. A mitokondriális elektrontranszportláncról kimutatták, hogy fényérzékeny a vörös és a közeli infravörös (NIR) fényre. Bár a mögöttes mechanizmusok még nem tisztázottak egyértelműen, a mitokondriális fotostimulációról kimutatták, hogy növeli az ATP-termelődést és a reaktív oxigénfajok (ROS) átmeneti növekedését okozza. Úgy tűnik, hogy egyes sejtekben ez a folyamat a redukció/oxidáció (redox) jelátvitelben vesz részt. A redox mechanizmusok közismerten részt vesznek a sejtek homeosztázisában és a proliferáció szabályozásában. Növényekben az analóg fotoszintetikus elektrontranszportlánc fotostimulációja a sejtműködés szerves részét képező redox-szignálokhoz vezet. A génterápiás kutatásokban ultraibolya lézereket használnak a sejtek fotostimulálására egy olyan folyamaton keresztül, amely a jelek szerint szintén redox-szignálokat tartalmaz. Úgy tűnik, hogy a látható és közel látható, alacsony intenzitású fényt fel lehet használni a sejtfiziológia módosítására néhány nem fotoszintetikus sejtben, a sejtfiziológia meglévő redoxmechanizmusain keresztül. Ily módon a LILT elősegítheti a proliferációt és/vagy a sejtek homeosztázisát. A redoxállapot és a jelátvitel szerepének megértése a LILT-ben hasznos lehet a jövőbeli terápiák irányításában, különösen a prooxidáns körülményekkel kapcsolatos állapotokban.
A sejtek redoxállapota az anyagcsere során keletkező reaktív oxigénfajok (ROS) és az antioxidáns rendszer által elkapott ROS-ok szintje közötti kényes egyensúly.1 A ROS-ok nagyrészt a mitokondriumok oxidatív anyagcsere melléktermékeként keletkeznek. Ezek a ROS-ok megváltoztatják a sejt redox állapotát. Nagyobb koncentrációban citotoxikusak lehetnek; kisebb koncentrációban azonban ma már fontos jelzőmolekulaként értékelik őket. Bizonyos sejttípusokban kimutatták a sejtfunkcióra gyakorolt hatásukat, különösen, mint növekedési szabályozók.2 Növényekben a kloroplasztisz a ROS egyik fő forrása, amelyet a kloroplasztisz elektrontranszportláncának fotostimulációja termel.
A fotoszintézis a látható és a közeli látható spektrumból származó fotonenergiák elnyelésétől függ. A növények biomolekuláris fotoakceptorokat használnak ennek az energiának az elnyelésére. Az ezt követő fotógerjesztés szorosan kapcsolódik a biomolekuláris elektrontranszporthoz, amely lényegében a láncban lévő biomolekulák oxidációját és redukcióját foglalja magában. Ez az elektrontranszport a protonok mozgatóerejének létrehozására szolgál, és így energiát termel a sejt számára. Ez az elektrontranszport befolyásolja az elektrontranszportlánchoz kapcsolódó biomolekulák redukcióját és oxidációját is (azaz a kapcsolódó ROS-ok termelését). Ily módon a látható és közel látható fény energiát biztosít a nagy energiájú molekulák előállításához, és befolyásolja a sejt redukciós/oxidációs (redox) állapotát.
Az alacsony intenzitású fény kutatásai feltárták, hogy a látható és a közeli látható spektrumban lévő fény meghatározott hullámhosszai (megfelelő dózisban, intenzitással és impulzusfrekvenciával) különféle sejthatásokat idézhetnek elő egyes nem fotoszintetikus sejtekben.3-13 Az ilyen hatások megértése segít meghatározni az alacsony intenzitású lézerek és fénykibocsátó diódák (LED-ek) klinikai hasznosságát. Érdekes módon úgy tűnik, hogy ezek a sejtszintű hatások néhány mechanizmusban megegyeznek a fotoszintézis speciális folyamataival.
Ez az áttekintés számos olyan bizonyítékot tekint át, amelyek a fény, az elektrontranszport és a sejtek redoxi jelátvitelének kapcsolatát mutatják a fotoszintetikus és nem fotoszintetikus szervezetekben, beleértve az embert is. Nem célunk az egyes kutatási területek kimerítő áttekintése, hanem inkább egy újszerű keretet javasolunk e lenyűgöző kutatási területek integrálására.
Ma már jelentős bizonyítékok bizonyítják, hogy az alacsony intenzitású monokromatikus fény milyen specifikusan hat bizonyos nem fotoszintetikus sejtekre és szövetekre. Ezekben a különleges esetekben nyilvánvaló, hogy az alacsony intenzitású lézerek és LED-ek hullámhossz-specifikus, intenzitás-specifikus, energiasűrűség-specifikus és impulzusfrekvencia-specifikus hatásokat váltanak ki. Bizonyos sejt- és szöveti állapotokban ezek a hatások olyan összehangolt folyamatokban vesznek részt, mint a sebgyógyulás és a krónikus gyulladás modulációja. Tekintettel e folyamatok összetettségére és az alacsony intenzitású fényterápia (LILT) hatásainak specifikusságára, lehetségesnek tűnik, hogy a lézer- és LED-technológiák az endogén fiziológia valamely specifikus aspektusára hatnak.
Ezenkívül egyre több bizonyíték utal arra, hogy az alacsony intenzitású vörös és közeli infravörös fény egy elsődleges fotoakceptoron keresztül hat a sejtekre: a citokróm C-oxidázon, a mitokondriális elektrontranszportlánc terminális enzimjén keresztül. Ezek a bizonyítékok a citokróm C-oxidáz abszorpcióját feltételezik, szemben az elektrontranszportlánc más lehetséges elemeivel. Eells csoportja például kimutatta, hogy az alacsony intenzitású vörös fény (670 nm) képes modulálni a citokróm C-oxidáz aktivitását közvetlenül gátló ismert molekulák hatását. Továbbá, az alacsony intenzitású lézerrel kutatók, Karu és Koljakov hasonlóságokról számoltak be a citokróm C-oxidáz abszorpciós spektruma és az 580-860 nm-es monokromatikus fénnyel besugárzott HeLa sejtek különböző biológiai válaszainak hatásspektrumai között. Ezek az akcióspektrumok a vörös tartományban (613,5 és 623,5 nm között), a távoli vörös tartományban (667,5 és 683,7 nm között), valamint az infravörös tartományban (750,7-772,3 nm és 812,5-846,0 nm) két csúcspozíciót mutatnak. Karu munkája a citokróm C-oxidáz két rézcentrumánál, a CuA binukleáris centrumnál és a heme A3/CuB binukleáris centrumnál történő abszorpciót feltételez. Ez a kutatás azt sugallja, hogy valójában a citokróm C-oxidáz oxidált formája, és talán e rézcentrumok oxidált formái az, amelyek különösen érzékenyek az alacsony intenzitású fény ezen hullámhosszaira. Ez arra utal, hogy a sejtek prooxidáns körülményei, amelyek valószínűleg elősegítik a citokróm C-oxidáz oxidált formáját, fokozott érzékenységet eredményezhetnek a vörös és közeli infravörös fényre.
Érdekes módon a LILT-kutatás azt mutatta, hogy bizonyos sejt- és szöveti állapotok, amelyekről ismert, hogy prooxidáns állapotokhoz kapcsolódnak, fokozott érzékenységet mutatnak az alacsony intenzitású lézer- és LED-biostimulációra. Az aktívan proliferáló sejtek és a krónikusan gyulladt szövetek fokozott érzékenységet mutattak a vörös és a közeli infravörös (NIR) LILT-re. A vizsgált sejttípusok közül a HeLa sejtek, a fibroblasztok és a hámsejtek mind érzékenységet mutattak a LILT-re. Ezek a sejtek különösen fényérzékenyek, amikor proliferatív fázisban vannak. Minden esetben e sejttípusok proliferatív fázisa prooxidáns redoxállapottal jár együtt
Szöveti szinten a diabéteszes sebek érzékenyebbnek bizonyultak a LILT-re, mint a normálisan gyógyuló szövetek. Ez részben a diabéteszes hiperglikémiához társuló prooxidáns állapotoknak tudható be. A prooxidáns körülmények elősegíthetik a citokróm C-oxidáz oxidált, fényérzékenyebb formájának jelenlétét a kezelt szövet mitokondriumaiban. Ez, más tényezőkkel, például az érrendszeri károsodással és a rossz anyagcserével együtt, magyarázatot adhat a rosszul gyógyuló diabéteszes sebek fokozott LILT-válaszára a normálisan gyógyuló szövetekhez képest.
Hasonló érvelést lehetne felhozni a krónikusan gyulladt ízületek fokozott érzékenységére, mint például a temporomandibuláris rendellenességek esetében. Ez a patológia bizonyítottan prooxidáns állapotokkal jár együtt, és különösen érzékenynek bizonyult a LILT-re.
A LILT alapvető mechanizmusát magyarázni próbáló vezető elmélet a citokróm C-oxidázt tekinti elsődleges fotoakceptornak. Amint a citokróm C-oxidáz fény hatására stimulálódik, az elektrontranszport felgyorsul, ami fokozott ATP-termeléshez vezet. Ugyanakkor ez a fotobiostimuláció ROS-termeléssel jár. Ez a fokozott metabolizmus és a ROS átmeneti növekedése aztán részt vesz az energiaellátásban és az intracelluláris jelátvitelben. A teljes jelátviteli útvonal még nem tisztázott egyértelműen. Néhány esetben azonban a LILT-kutatások azt mutatják, hogy az intracelluláris pH és kalciumkoncentráció downstream modulációját is magában foglalhatjanÍgy a citokróm C-oxidáz fotostimulációja feltehetően az energia rendelkezésre állásának és a jelátvitel fokozódásához vezet. Ez olyan biokémiai és celluláris változásokban csúcsosodik ki, amelyek makroszkópikus hatásokhoz vezetnek, mint például a humán epitélsejtek fokozott proliferációja vagy a diabéteszes sebek gyorsabb gyógyulásaAmint fentebb említettük, ezek a hatások köztudottan a sejttípustól, a sejtnövekedési fázistól és a kapcsolódó redoxkörülményektől függenek.
A mitokondriális elektrontranszport apparátus látszólagos fényérzékenysége viszonylag újdonság a biológiai tudományban. Tiina Karu, az alacsony intenzitású lézerek vezető kutatója megjegyezte, hogy a fényérzékenység a magasabb rendű állatok közös tulajdonsága lehet, és bizonyos körülmények között, narancsvörös fénynek való kitettség és magas ADP-értékkel rendelkező körülmények között élettani jelentőséggel bírhat. Az egyik felvetés szerint a hajnali narancsvörös fénynek való kitettség valamilyen módon segíthet az organizmusoknak felkészíteni a sejtjeiket a nap folyamán a magasabb szintű UV-fénynek való kitettségre.
A mitokondriális elektrontranszportlánc kétségtelenül evolúciós kapcsolatban áll a fotoszintetikus elektrontranszportlánccal. Az elektronszállító rendszerek alapvető fontosságúak a földi élet számára. Az analóg mitokondriális és fotoszintetikus rendszerek között egyértelmű funkcionális hasonlóság van. Lehetségesnek tűnik, hogy ezek a biomolekuláris elektronszállító rendszerek bizonyos sejttípusokban olyan közös tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek érzékennyé teszik őket a látható és a közeli látható fény bizonyos formáira.
A fotoszintetikus elektrontranszportlánc (PETC) a ROS megjelenésének fő helye a növényekben megvilágítás alatt. Jól ismert, hogy ezek a ROS-ok részt vesznek a sejtek jelátvitelében a növényekben. „A fotoszintetikus elektrontranszportlánc (PETC) képes mind a ROS előállítására, mind pedig a ROS-ok eltávolítására. Ma már elfogadott, hogy a növények válasza az optimális értéktől eltérő bármely környezeti tényezőre, valamint a sebzésre a ROS fokozott termelésével jár. A ROS-szint szabályozása egyrészt az oxidatív stressz, pontosabban a sejtkomponensek oxidatív károsodásának megelőzése, másrészt egyes fejlődési folyamatok és az inkompatibilis növény-patogén kölcsönhatások esetén a válaszreakció biztosítása érdekében szükséges.52”
A PETC-hez hasonlóan az állati mitokondriumok intracelluláris ROS-termelése és fenntartása is jelentős szerepet játszik a biológiában. Távoli állati rokonunk, az ősi tengeri sün, a Strongylocentrotus purpuratus fejlődése érdekes példával szolgál. A tengeri sün embriójában a mitokondriumok aszimmetrikus csoportosulása a sejtben az intracelluláris ROS lokális keletkezéséhez vezet. A kutatók megállapították, hogy ez a lokalizált, intracelluláris ROS-termelés határozza meg a tengeri sün kezdeti tervét. Ez a lokalizált ROS-termelés határozza meg a fejlődő szervezet orális/aborális tengelyét. A mitokondriumok szerveződésére utalva úgy tűnik, hogy egy kapcsolódó jelenség is részt vesz a LILT-ben. Valószínűleg a redox-változásoknak köszönhetően az alacsony intenzitású hélium-neon lézerről kimutatták, hogy számos sejttípusban megváltoztatja a mitokondriális apparátus szerveződését
Az emlőssejteket illetően R. Burdon írt egy átfogó áttekintést a sejtproliferáció redoxi szabályozásáról, amelyben megjegyezte, hogy egyre több bizonyíték utal arra, hogy a ROS (szuperoxid és hidrogén-peroxid) döntő szerepet játszhatnak a proliferatív válaszok hátterében álló mechanizmusokban.2 Az áttekintésben a szerző beszámol korábbi vizsgálatokról, amelyekben alacsony koncentrációjú ROS-ok hatásosnak bizonyultak a hörcsög és patkány fibroblasztok in vitro növekedésének stimulálásában. Ezeket a hatásokat feltehetően a redox-érzékeny szabályozó fehérjékre, köztük a redox-érzékeny transzkripciós faktorokra gyakorolt hatásokon keresztül közvetítik.
Nemrégiben G. Pal és munkatársai nagyon elegáns kutatásokat végeztek, amelyekben az alacsony intenzitású hélium-neon lézer hatását vizsgálták normál emberi bőr fibroblasztokra. Száloptikás nanoszondák segítségével egyes sejteket és sejtpopulációkat sugároztak be. Az intracelluláris hatásokat ezután fluoreszcens élettartam-képalkotással követték nyomon. A besugárzott humán fibroblasztokban lézer által indukált sejtproliferációt figyeltek meg. A vizsgálat kimutatta, hogy ez az indukált proliferáció a ROS-termelés valós idejű átmeneti növekedésével járt együtt.
Bizonyos esetekben az elektrontranszportlánc által termelt ROS proliferatív mechanizmusokhoz vezet. Más esetekben, mint a növényekben, a ROS-termelés kiválthatja az antioxidatív tisztító mechanizmusok indukcióját. Ily módon a ROS-szint szabályozható és a homeosztázis fenntartható. Mint fentebb említettük, az alacsony intenzitású lézer/LED kutatások azt mutatják, hogy a PETC-hez hasonlóan a mitokondriális elektrontranszportlánc is termel ROS-t, amikor bizonyos hullámhosszúságú (pl. 632,8, 812 és 820 nm) monokromatikus fénnyel világítják meg. Az ilyen ROS-termelés a fokozott ATP-termelés mellett részt vehet a helyreállító mechanizmusok stimulálásában. Egy ilyen folyamat a következő módon vehet részt a késleltetett sebgyógyulás vagy krónikus gyulladás kezelésében.
A sejtekben lévő prooxidáns körülmények, mint amilyenek a krónikus gyulladásban vagy cukorbetegségben találhatók, elősegíthetik a citokróm C-oxidáz oxidációját, ami a mitokondriumok megnövekedett fényérzékenységét eredményezi az alacsony intenzitású monokromatikus fényre. Amint fentebb említettük, a stimulációt követően az „oxidált” mitokondriális elektrontranszportlánc ATP-t és ROS-t termel. A megnövekedett anyagcsere közepette ezek a bizonyos ROS-ok megváltoztatják a sejtműködést. Egyes esetekben elősegíthetik a proliferációt, más esetekben pedig olyan antioxidatív mechanizmusokat indukálhatnak, amelyek elősegítik a redox-homeosztázist és javítják a sejtek működését. Bizonyos esetekben az ilyen ROS-szignálok a redox-érzékeny transzkripciós faktorok befolyásolásával megváltoztathatják a génexpressziót.55-58 Valójában a LILT bizonyítottan megváltoztatja számos gén kifejeződését. Zhang és munkatársai kutatásukban cDNS microarray analízist használtak e jelenség vizsgálatára, és megállapították, hogy a vörös fény besugárzás 10 funkcionális kategóriában 111 gén kifejeződését szabályozta.46 Ezen befolyásolt gének többsége ismert arról, hogy közvetlenül vagy közvetve szerepet játszik a sejtproliferáció fokozásában és az apoptózis elnyomásában. Számos, az antioxidációval és a mitokondriumok energiaanyagcseréjével kapcsolatos génről is kiderült, hogy a besugárzás hatására differenciáltan expresszálódik.
Összefoglalva, az alacsony intenzitású monokromatikus fény a besugárzott sejtek állapotától (azaz a növekedési fázistól és a redoxállapottól) függően különböző hatásokat vált ki a besugárzott sejtekre. Ezek a hatások klinikailag relevánsnak tűnnek. A LILT-et néhány gyakorló orvos jelenleg rosszul gyógyuló sebek és krónikusan gyulladt szövetek kezelésére használja. A monokromatikus fény (UVA) hatásait szintén vizsgálják a génterápiában játszott lehetséges szerepük szempontjából.
Ezekben a jelenségekben olyan fiziológiát figyelhetünk meg, amelyről korábban azt hittük, hogy csak a fotoszintetizáló szervezetekre és a speciális fotorezonanciás sejtekre korlátozódik. Számos sejttípus alacsony intenzitású vörös és közeli infravörös fény stimulálása esetén úgy tűnik, hogy a citokróm C-oxidáz elsődleges fotoakceptorként működhet. Ennek a fotoakceptornak a mitokondriális elektrontranszportláncban történő fotoexcitációja ezután megváltoztatja a sejtek működését, legalábbis részben, a fokozott anyagcserén és a reaktív oxigénfajok keletkezésén keresztül. A növényekhez hasonlóan ezek a változások befolyásolják a sejtek redoxállapotát és működését. Úgy tűnik továbbá, hogy a besugárzott sejtek kezdeti redoxállapota befolyásolja a fényérzékenységüket.
Így az alacsony intenzitású lézerek és LED-ek az endogén sejtes redoxrendszerekkel való kölcsönhatásokon keresztül hathatnak a szövetekre. Ez magyarázatot adhat a LILT-hatások specifitására. Ez egy olyan keretet is biztosíthat, amely megmagyarázza, hogy egyes prooxidáns állapotú sejtek, például a krónikusan gyulladt sejtek miért érzékenyebbek a LILT-re. Ezekben az érzékeny sejtekben a LILT további ROS-t biztosítana, ami specifikus lehet a proliferáció elősegítésére, vagy bizonyos esetekben az antioxidáns mechanizmusok felgyorsítására. Ilyen forgatókönyv esetén ezek a folyamatok biztosítanák az energiát és az irányt a redox-homeosztázis helyreállításához és a sejtek működésének javításához. A LILT-re vonatkozó jövőbeli klinikai kutatásoknak a redox-állapotot is közelebbről meg kell vizsgálniuk. Valószínű, hogy a LILT-terápia megértését a redoxállapotok in vitro és in vivo értékelésével lehetne továbbfejleszteni.
Dr. Andrzej Slominski bőrgyógyász kutató szavaival élve, „a földi élet a kezdetektől fogva a Nap égő gázaiból származó állandó energiaforrástól függ. Ősi kapcsolat van az elektromágneses sugárzás látható és közel látható spektruma és az élet biomolekulái között. Erről a kapcsolatról még sokat kell tanulnunk. A LILT mechanizmusainak kutatása egy újabb fejezetet nyithat megértésünkben.
Forrás:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2996814/
Vörös Fény Terápia | Motor: WP | Sablon: Netstilus | Kinézet: K@tilla | Tartalom: Jakobsen Anita kizárólagos magyarországi forgalmazó
Ez az oldal a MITO LIGHT kizárólagos magyarországi forgalmazójának weboldala | Vörös Fény Terápia Adatkezelési tájékoztató Vörös Fény Terápia sejtregeneráció, gyulladás csökkentés
Felhívjuk a figyelmet, hogy az oldal „cookie”-kat (sütiket) használ. Fontos azonban tudni, hogy ezek semmilyen adatot nem tárolnak illetve küldenek az oldal látogatóiról vagy böngészési szokásairól, csak is az oldal használatát segítik. Weboldalunk használatával Ön beleegyezik a cookie-k használatába. Ha mégsem szeretné akkor az internetböngésző beállításainak megváltoztatásával a sütik küldése letiltható!
Sitemap | Oldaltérkép | Terméktérkép | Bejegyzéstérkép
2022 - 2023 © Vörös Fény Terápia
