11 stycznia 2019

Czym jest fotobiomodulacja?

Sekcja I

Fotobiologia

Fotobiologia to badanie wpływu promieniowania niejonizującego na systemy biologiczne. Efekt biologiczny zmienia się w zależności od długości fali promieniowania. Promieniowanie jest pochłaniane przez cząsteczki znajdujące się w skórze, takie jak DNA, białko lub niektóre leki. Cząsteczki są chemicznie przekształcane w produkty, które inicjują reakcje biochemiczne w komórkach.

Reakcja biologiczna na światło nie jest niczym nowym, istnieją liczne przykłady indukowanych światłem reakcji fotochemicznych w układach biologicznych. Synteza witaminy D w naszej skórze jest przykładem reakcji fotochemicznej. Gęstość energii promieniowania słonecznego znajduje się tylko 105 mW / cm 2 a gdy ultrafiolet B (UVB), promieniowanie uderza w naszej skóry, przekształca powszechnie obecnych form Cholesterol 7-dehydrocholesterol witaminy D3. Zazwyczaj doświadczamy tego przez nasze oczy, które są oczywiście światłoczułe – nasza wizja opiera się na świetle uderzającym w nasze siatkówki i tworząc reakcję chemiczną, która pozwala nam widzieć. W trakcie ewolucji fotony odgrywały istotną rolę w foto-chemicznym energetyzowaniu pewnych komórek.

Fotobiomodulacja

Na poziomie komórkowym, widzialna energia światła w zakresie czerwieni i bliskiej podczerwieni stymuluje komórki do generowania większej ilości energii i samoczynnej naprawy. Każda komórka ma mitochondria, które pełnią funkcję wytwarzania energii komórkowej zwanej “ATP”. Ten proces produkcji obejmuje łańcuch oddechowy. Enzym mitochondrialny nazywany oksydazą cytochromową c następnie akceptuje energię fotoniczną, gdy działa poniżej par.

Ścieżki

  • NO ( tlenek azotu )
  • ROS ( Reaktywny cykl tlenu ) → PKD ( gen ) → IkB ( inhibitor κB ) + NF-κB ( czynnik jądrowy κB ) → NF-κB ( czynnik jądrowy κB stymuluje transkrypcję genu )
  • ATP ( trójfosforan adenozyny ) → cAMP ( białko aktywatora katabolitu )  →  Jun / Fos ( onkogenne czynniki transkrypcyjne ) → AP-1 ( czynniktranskrypcyjny aktywatora białkowego  stymuluje transkrypcję genu)

Mechanizm

Obecnie powszechnie akceptowaną propozycją jest to, że niski poziom widzialnej czerwieni do energii promieniowania w bliskiej podczerwieni jest absorbowany przez mitochondria i przekształcany w ATP do użytku komórkowego. Ponadto proces ten tworzy łagodne utleniacze (ROS), które prowadzą do transkrypcji genów, a następnie do naprawy i leczenia komórkowego. Proces ten odblokowuje również łańcuch zatkany tlenkiem azotu (NO). [1]   Tlenek azotu jest następnie uwalniany z powrotem do układu. Tlenek azotu jest cząsteczką wytwarzaną przez nasze ciało, aby pomóc jej 50 bilionom komórek w komunikacji między sobą poprzez przekazywanie sygnałów w całym ciele. Dodatkowo tlenek azotu pomaga rozszerzyć naczynia krwionośne i poprawić krążenie krwi.

Mechanizmy fotobiomodulacji

Sekcja II

Parametry

• Należy zastosować prawidłową długość fali dla komórek docelowych lub chromoforów (633-810 nm). Jeśli długość fali jest nieprawidłowa, optymalna absorpcja nie nastąpi i jak stwierdza pierwsze prawo fotobiologii, prawo Grotthus-Draper, bez absorpcji, nie może być żadnej reakcji. [2] • Natężenie fotonu, tj. Natężenie napromienienia spektralnego lub gęstość mocy ( W / cm 2 ), musi być odpowiednie, lub po raz kolejny absorpcja fotonów nie będzie wystarczająca do osiągnięcia pożądanego rezultatu. Jeśli intensywność jest zbyt wysoka, energia fotonu zostanie przekształcona w nadmierną ilość ciepła w tkankę docelową, a to jest niepożądane. [3] • Następnie, dawkę lub strumienia cząstek musi być wystarczające ( J / cm 2), ale jeśli gęstość mocy jest zbyt niska, wówczas wydłużenie czasu napromieniania w celu uzyskania idealnej gęstości energii lub dawki najprawdopodobniej nie da wystarczającego wyniku końcowego, ponieważ prawo wzajemności Bunsena-Roscoe’a, drugie prawo fotobiologii, ma nie są prawdziwe w przypadku niskich gęstości mocy padającej. [4]

Sekcja III

Bioenergetyka mózgów

Światło bliskiej podczerwieni stymuluje oddychanie mitochondrialne w neuronach poprzez oddawanie fotonów, które są absorbowane przez oksydazę cytochromową, proces bioenergetyczny zwany fotoneuromodulacją w tkance nerwowej. [5]Absorpcja energii świetlnej przez enzym prowadzi do zwiększenia aktywności enzymatycznej enzymu oksydazy w mózgu i zużycia tlenu. Ponieważ reakcja enzymatyczna katalizowana przez oksydazę cytochromową polega na redukcji tlenu do wody, przyspieszenie aktywności katalitycznej oksydazy bezpośrednio powoduje wzrost konsumpcji tlenu komórkowego. [6]Zwiększone zużycie tlenu przez komórki nerwowe jest sprzężone z fosforylacją oksydacyjną, produkcja ATP wzrasta w wyniku metabolicznego działania światła bliskiej podczerwieni. Ten rodzaj energii świetlnej może wchodzić do mitochondriów mózgu przezczaszkowej i – niezależnie od elektronów pochodzących z substratów żywnościowych – może bezpośrednio fotostymulować aktywność oksydazy cytochromu. [7]

Sekcja IV

Referencje

[1] – “Odpowiedź dwufazowa w terapii światłem przy niskim poziomie”; Sulbha K. Sharma (doktor), Ying-Ying Huang (MD), James Carroll, Michael R. Hamblin (PhD)

[2, 3, 4] – “Czy fototerapia diodami świecącymi (LED-LLLT) jest naprawdę skuteczna?”; Won-Serk Kim (doktor nauk medycznych), R Glen Calderhead (PhD)

[5, 6, 7] – “Zwiększenie funkcji poznawczych mózgu za pomocą przezczaszkowego światła podczerwonego”; Francisco Gonzalez-Lima (doktor), Douglas W Barrett (MD)

Fotobiomodulacja

Mechanizmy fotobiomodulacji mózgu

“Niskoenergetyczne napromieniowanie fotonów w zakresie widmowym bliskiej podczerwieni za pomocą niskoenergetycznych laserów lub diod LED pozytywnie moduluje różne ważne procesy biologiczne w hodowli komórkowej i modelach zwierzęcych. Fotobiomodulacja jest stosowana klinicznie w leczeniu urazów tkanek miękkich i przyspieszonego gojenia się ran. Mechanizm fotobiomodulacji przez światło czerwone do bliskiej podczerwieni na poziomie komórkowym został przypisany przez instytucje badawcze do aktywacji komórkowych mitochondrialnych składników łańcucha oddechowego, co skutkuje kaskadą sygnalizacyjną, która promuje proliferację komórkową i ochronę cytoprotekcyjną.

Badania wskazują, że oksydaza cytochromu c jest kluczowym fotoreceptorem promieniowania w zakresie widma dalekiego do bliskiego IR. Oksydaza cytochromu c jest integralnym białkiem błonowym, które zawiera liczne centra aktywnego metalu redoks i wykazuje silną chłonność w zakresie widm dalekiej czerwieni do bliskiej podczerwieni wykrywalnej in vivo przez spektroskopię bliskiej podczerwieni.

Ponadto, fotobiomodulacja zwiększa szybkość transferu elektronów w oczyszczonej oksydazie cytochromowej, zwiększa oddychanie mitochondrialne i syntezę ATP w izolowanych mitochondriach oraz zwiększa aktywność oksydazy cytochromowej w hodowanych komórkach neuronalnych – prowadząc do efektów neuroprotekcyjnych i funkcji neuronów.

Oprócz zwiększonego metabolizmu oksydacyjnego, wiadomo, że stymulacja elektronów mitochondrialnych w świetle czerwonym do bliskiej podczerwieni zwiększa wytwarzanie reaktywnych form tlenu (ROS). ROS działa jako cząsteczki sygnałowe, zapewniając komunikację między mitochondriami a jądrem. ” [1]

[1] – Proc Natl Acad Sci US A. 2003 Mar 18; 100 (6): 3439-3444.

Bioenergetyka mózgów

fotobiomodulacja neuronów

Neurony to komórki zawierające mitochondria.

Wykorzystując naukę fotobiomodulacji do pobudzenia mitochondriów neuronalnych, wyzwala to kaskadę korzystnych zdarzeń komórkowych.

Niektóre potencjalne efekty to: działanie neuroprotekcyjne, mechanizmy samoodnawiające i ulepszone funkcje . [1]

[1]: ” Zastosowania neurologiczne i psychologiczne przezczaszkowej diody LED “, Wydział Psychologii i Instytut Neurobiologii Uniwersytetu w Teksasie

Dyfuzja światła

fotobiomodulacja mózgu
fotobiomodulacja mózgu

Pitzschke, B Lovisa, O Seydoux, M Zellweger, M Pfleiderer, Y Tardy i G Wagnières (2015). Dozymetria światła czerwonego i NIR w mózgu człowieka głębokiego., Federalny Instytut Technologii (EPFL), Instytut Nauk Chemicznych i Inżynierii (ISIC), 1015 Lozanna, Szwajcaria, Phys. Med. Biol. 60 (2015) 2921-2937

Promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie NIR przenosi najsilniejszą formę dyfuzji fotonicznej przez tkankę, krew i mózg.

Długość fali 810 nm wykazuje najmniejsze rozpraszanie fotoniczne i absorpcję przez krew | wodę w całym zakresie widma elektromagnetycznego.

Badania kliniczne wykazały, że promieniowanie NIR o wystarczającej gęstości mocy jest zdolne do dyfuzji przez skórę głowy, czaszkę i mózg do głębokości 4 cm lub więcej, przezczaszkowej i przez kanał donosowy.

Przewaga wewnątrznaczyniowa Vielight

Pitzschke, B Lovisa, O Seydoux, M Zellweger, M Pfleiderer, Y Tardy i G Wagnières (2015). Dozymetria światła czerwonego i NIR w mózgu człowieka głębokiego., Federalny Instytut Technologii (EPFL), Instytut Nauk Chemicznych i Inżynierii (ISIC), 1015 Lozanna, Szwajcaria, Phys. Med. Biol. 60 (2015) 2921-2937

Opatentowana przez Vielight technologia stymulacji donosowej i mikrochipowa technologia LED to potężne narzędzie do fotobiomodulacji mózgu.

Czemu?

W kanale donosowym brakuje włosów i skóry, które są naturalnymi barierami dla energii świetlnej.

Będąc zaledwie 3 cale od mózgu, kanał donosowy jest najbardziej wydajnym kanałem do fotobiomodulacji głębszego, brzusznego obszaru mózgu.

Te głębokie struktury w rdzeniu mózgu mają ważne funkcje, takie jak pamięć długoterminowa i regulacja hormonalna.

Fotobiomodulacja mózgu za pomocą Vielight Neuro

Dyfuzja i głębokość penetracji oświetlenia w bliskiej podczerwieni generowanego przez Vielight Neuro Gamma w ludzkim zwłóstwie, wykrywanym za pomocą urządzeń sensorycznych bliskich podczerwieni.

Źródło: dr Anders, Wydział Neuronauki, Uniformed Services University of the Health Sciences

NAUKA I TECHNOLOGIA

Źródło: https://vielight.com

Dodaj komentarz