Sistemski učinki svetlobne terapije Bioptron

Januar 2016

Vodja enote za fotobiologijo Inštitut za citologijo Ruske akademije znanosti, Sankt Petersburg, Rusija


Kira A. Samoilova, prof. dr. med.

Izkušnje iz naših laboratorijskih raziskav na področju fotobiologije in fotomedicine presegajo 50 let, intenzivne študije o terapiji BIOPTRON pa trajajo že 18 let. Naše največje zanimanje za fototerapevtsko modalnost temelji na edinstvenih lastnostih svetlobe BIOPTRON, ki posnema dominantne komponente sončnega sevanja – vidno in infrardeče polikromatsko sevanje z gostoto moči, ki je značilno za evropski poletni dan. Omenjena dva dela sončnega spektra predstavljata okoli 97 % sončnega sevanja na zemeljsko površino. Zato gre za izjemno pomemben okoljski dejavnik, na podlagi katerega lahko upoštevamo odzive človeških in živalskih organizmov na svetlobo kot prilagoditveni odziv, ki se je razvil v dolgem evolucijskem procesu.

V zadnjih letih smo preučevali učinek svetlobe BIOPTRON na lastnosti krvi, ki so pomembne pri regenerativnih in metabolnih procesih. Ker stopnjo kroženja krvi v krvnem obtoku določajo rdeče krvničke, smo raziskovali njihove reološke lastnosti. Rezultati so pokazali, da je na podlagi enega osvetljevanja prostovoljcev v roku 30 minut do 24 ur naraslo število rdečih krvničk, njihova viskoznost pa je upadla. Istočasno se je izboljšala transportna funkcija (zlasti prenos kisika) in posledično se je zmanjšal delni tlak kisika v krvi.

Vzporedno je prišlo do razdruževanja trombocitov in povečane antikoagulacijske aktivnosti plazme, kar določa razvoj anti-trombotičnega učinka svetlobe BIOPTRON: osvetljevanje stegenskih arterij pri podganah je povsem blokiral (preprečil) razvoj poskusno povzročene nepovratne tromboze v teh žilah.

Pomembno trofično funkcijo krvi ima hitrost kroženja krvi v kapilarah. Opazili smo, da je že v dveh minutah po osvetljevanju majhne površine telesa prišlo do povečanja hitrosti mikrocirkulacije pri prostovoljcih in pacientih z diabetesom tipa II, tako lokalno kot v oddaljenih tkivih (tj. na sistemski ravni). Optimalno povečanje hitrosti kroženja krvi smo opazili po 30 minutah (do 47 %).

V študiji smo dokazali, da je bilo povečanje hitrosti mikrocirkulacije v obeh primerih posledica aktivacije sinteze dušikovega oksida (NO) – najpomembnejši vazodiltator, ki ga izločajo endotelne celice žil in krvne ploščice.

Poleg izboljšanja mikrocirkulacije in transportne funkcije krvi smo zabeležili tudi korekcijo nekaterih pokazateljev metabolnih procesov – po osvetljevanju prostovoljcev s svetlobo BIOPTRON je upadla raven glukoze in aterogenih lipidov v krvi (trigliceridov, holesterola in β-lipoproteinov), vsebnost anti-aterogenih lipidov (α-lipoproteinov) pa se je povečala.

Učinki svetlobne terapije BIOPTRON na celjenje ran so nedvomno povezani z izboljšano mikrocirkulacijo in trofično funkcijo krvi, pa tudi s povečano koncentracijo rastnih faktorjev in nekaterih citokinov v krvni plazmi.

Prikazali smo tudi, da dodajanje 2,5 % izvlečka plazme, ki je bil izoliran iz krvi prostovoljcev in pacientov z rakom dojk prvega in drugega stadija po dnevnem osvetljevanju s svetlobo BIOPTRON, ki je trajalo 7 – 10 dni, precej izboljšalo nastajanje keratinocitov, endotelnih celic in fibroblastov, ki sodelujejo pri procesu celjenja ran, hkrati pa zavrlo nastanek več vrst celic, ki povzročajo raka pri človeku.

Poskusi na laboratorijskih živalih so pokazali, da izpostavljanje svetlobi BIOPTRON upočasni rast malignih tumorjev (rak jeter pri miših) po terapiji osvetljevanja miši s tumorji in po neposrednem osvetljevanju samih rakavih celic po njihovi presaditvi v miši z enakim genotipom.

Mehanizem protirakavega delovanja svetlobe BIOPTRON ni bil povezan s citotoksičnim ali citostatičnim delovanjem svetlobe na celice, temveč je bil posledica strukturnih sprememb celične površine tumorja, zaradi katerih so te celice lažje prepoznali naravni celični ubijalce – glavni nosilci prirojene imunosti na tumorje.

Posledično se je povečala citolitična dejavnost naravnih ubijalcev celic, kar je povzročilo umiranje rakavih celic, obsevanih s svetlobo. V prihodnosti je treba preučiti mehanizem proti-tumorskega delovanja svetlobe BIOPTRON v zvezi z osvetljevanjem miši s tumorjem. Vendar pa je po našem mnenju onkološka varnost svetlobne terapije BIOPTRON že dokazana.

Vsi zgornji podatki so bili objavljeni v glavnih mednarodnih zbornikih fotomedicine in fotobiologije (Fotomedicina in laserska kirurgija, Fotokemijske in fotobiološke znanosti, Fotokemija in fotobiologija, Laserska terapija, Fotodiagnoza in fotodinamična terapija, Laserji v medicinskih vedah itd.).

KRATKE INFORMACIJE:
Po 18 letih intenzivnih študij učinkov svetlobne terapije BIOPTRON smo uspeli razložiti mehanizme njenih glavnih sistemskih učinkov – protivnetnih in imunoregulatornih učinkov, celjenje ran, preprečevanje raka in normalizacija presnovnih procesov. Ti učinki se razvijejo zaradi fotomodifikacije krvi v zgornjem ožilju kože. Vredno je omeniti, da osvetljevanje majhne površine kože vodi do sprememb prostornine krvi v celotnem krvnem obtoku. To je nedvomno povezano z edinstvenimi fizikalnimi lastnostmi svetlobe BIOPTRON: njene vidne in infrardeče polikromatske komponente posnemajo parametre spektra in gostote moči dveh prevladujočih vrst sončnega sevanja, ki je glavni dejavnik vpliva na okolje. V procesu evolucije je svetloba spodbudila razvoj koristnih prilagoditvenih mehanizmov v živih organizmih.

Seznam virov, (Prof. Samoilova et al.)

  1. Samoilova K.A., Obolenskaya K.D, Vologdina A.V., Snopov S.A., Shevchenko E.V. Single skin exposure to visible polarized light induces rapid modification of entire circulating blood. 1. Improvement of rheologic and immune parameters. Proc. SPIE. –1998. – Vol. 3569. P. 90-103.
  2. Samoilova K.A., Zubanova O.I., Snopov S.A., Mukhuradze N.A., Mikhelson V.M. Single skin exposure to visible polarized light induces rapid modification of entire circulating blood. 2. Appearance of soluble factors restoring proliferation and chromosome structure in X-damaged lymphocytes. – Proc. SPIE, 1998, 3569: 26-33.
  3. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Glazanova T.V., Pavlova I.E., Bubnova L.N., Rosanova O.E., Obolenskaya K.D. Exposures of human body surface to polychromatic (visible + infrared) polarized light modulate a membrane phenotype of the peripheral blood mononuclear cells. Laser Technology. – 2002. – Vol. 12 (1). – P. 7-24.
  4. Obolenskaya K.D., Samoilova K.A. Comparative study of effects of polarized and non-polarized light on human blood in vivo and in vitro. I. Phagocytosis of monocytes and granulocytes. Laser Technology. –2002 – Vol. 12(2-3). P.7-13.
  5. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Obolenskaya K.D. The regulatory effect of polychromatic (visible and infrared) light on human humoral immunity. Photochemical and Photobiological Sciences – 2004. – Vol. 3, №.1. – P.102-108.
  6. Samoilova K.A., Bogacheva O.N., Obolenskaya K.D., Blinova M.I., Kalmykova N. V., Kuzminikh E.V. 2004. Enhancement of the blood growth promoting activity after exposure of volunteers to visible and infrared polarized light. I. Stimulation of human keratinocyte proliferation in vitro. Photochemical and Photobiological Sciences – 2004. – Vol. 3, №.1. – P.96-101.
  7. Bogacheva ON, Samoĭlova KA, Zhevago NA, Obolenskaia KD, Blinova MI, Kalmykova NV, Kuz'minykh EV.Enhancement of fibroblast growth promoting activity of human blood after its irradiation in vivo (transcutaneously) and in vitro with visible and infrared polarized light. –Tsitologiia. – 2004. – Vol.46(2). – 159-171.
  8. Zhevago N.A., Samoilova K.A. Pro- and anti-inflammatory cytokine content in the human peripheral blood after its transcutaneous and direct (in vitro) irradiation with polychromatic visible and infrared light. Photomedicine and Laser Surgery. – 2006. – Vol. 24(2). – P.129-139.
  9. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Calderhead R.G. Polychromatic light similar to the terrestrial solar spectrum without its UV component stimulates DNA synthesis in human peripheral blood lymphocytes in vivo and in vitro. Photochemistry Photobiology. – 2006. – Vol. 82(5). – P.1301-1308.
  10. Knyazev NA., Samoilova KA, Filatova NA, Galaktionova AA. Effect of polychromatic light on proliferation of tumor cells under condition in vitro and in vivo – after implantation to experimental animals. –Proc. SPIE. –2009. – Vol.1142. – P.79-86.
  11. Zhevago NA, Samoilova KA, Davydova NI, Bychkova NV, Glazanova TV, Chubukina ZhV, Buiniakova AI, Zimin AA.The efficacy of polychromatic visible and infrared radiation used for the postoperative immunological rehabilitation of patients with breast cancer. Vopr Kurortol Fizioter Lech Fiz Kult. – 2012. – Vol.4. – P.23-32.
  12. Filatova N.A., Knyazev N.A., Kosheverova V.V, Shatrova A.N., Samoilova K.A. The effect of radiation with polichromatic visible and infrared light on the tumorigenicity of murine hepatoma 22A cells and their sensitivity to lysis by natural killers. Cell and Tissue Biology. – 2013. – Vol.7(6). – P. 573-577.
  13. Knyazev NA, Filatova NA, Samoilova KA. Proliferation and tumorigenity of murine hepatoma cells irradiated with polichromatic visible and infrared light. Cell and Tissue Biology. – 2013. – Vol.7(1). – P.79-85.
  14. Samoilova KA, Zimin AA, Buinyakova AI, Makela AM, Zhevago NA. Regulatory systemic effect of postsurgical polychromatic light (480-3400 nm) irradiation of breast cancer patients on the proliferation of tumor and normal cells in vitro. – Photomedicine and Laser Surgery. –2015. – Vol. 33(11). – P.555-563.
  15. Knyazev NA, Samoilova KA, Abrahamse H, Filatova NA. Downregulation of tumorogenicity and changes in the actin cytoskeleton of murine hepatoma after irradiation with polychromatic visible and IR light. – Photomedicine and Laser Surgery. – 2015. – Vol. 33(4). – P.185-192.