1. Аннотация Несколько исследований демонстрируют преимущества маломощной светотерапии для заживления...
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
3. РЕЗУЛЬТАТЫ
4. ТАБЛИЦА 1
5. ТАБЛИЦА 3
6. ТАБЛИЦА 2
7. ОБСУЖДЕНИЕ

Аннотация

Несколько исследований демонстрируют преимущества маломощной светотерапии для заживления ран. Однако использование светодиода в качестве терапевтического ресурса остается спорным. Есть вопросы, касающиеся равенства или нет биологических эффектов, вызываемых светодиодами и лазером. Одной из целей этого обзора было определение биологических эффектов, которые поддерживают использование светодиодов при заживлении ран. Другой целью было определить параметры светодиода для лечения ран. Биологические эффекты и параметры светодиодов будут сравниваться с лазерными. Литература была получена из онлайн-баз данных, таких как Medline, PubMed, Science Direct и Scielo. Поиск был ограничен исследованиями, опубликованными на английском и португальском языках с 1992 по 2012 годы. Было проанализировано шестьдесят восемь исследований in vitro и на животных. LED и LASER способствуют сходным биологическим эффектам, таким как уменьшение количества воспалительных клеток, увеличение пролиферации фибробластов, стимуляция ангиогенеза, образование грануляционной ткани и усиление синтеза коллагена. Параметры облучения также одинаковы для светодиодов и лазеров. Биологические эффекты зависят от параметров облучения, в основном от длины волны и дозы. Этот обзор объясняет важность определения параметров для использования световых приборов.

Ключевые слова: свет, фототерапия, заживление ран

ВСТУПЛЕНИЕ

Рана характеризуется нарушением непрерывности ткани тела. Это может быть вызвано любым типом физической, химической и механической травмы или вызвано заболеванием. 1 Кожные раны относительно часто встречаются у взрослых, и их заболеваемость, по-видимому, увеличивается параллельно с увеличением продолжительности жизни населения. 2

Терапевтический подход к заживлению ран состоит из профилактических мер, таких как непрерывное медицинское образование, семейное консультирование и рекомендации по правильному питанию пациентов. Использование лекарственных растений, введение незаменимых жирных кислот, альгината кальция, антисептиков и продуктов дегерминга, активированного угля, полупроницаемых пленок, биологического коллагена, факторов роста клеток, гидрополимера, гидрогеля и гидроколлоидных веществ, протеолитических ферментов, сульфадиазина серебра, марлевых повязок также рекомендуются повязки для защиты кожи и сжатия. 3 Физические методы лечения, такие как терапевтическое ультразвуковое исследование и электротерапия, также упоминаются в литературе как важные вспомогательные средства при лечении ран. 4 , 5 Эти методы лечения кажутся полезными, но они имеют ограничения и не всегда достигают удовлетворительных результатов.

Раны, которые трудно залечить, представляют серьезную проблему для общественного здравоохранения. Повреждения сильно влияют на качество жизни людей из-за снижения мобильности и значительной потери производительности; они также могут вызывать эмоциональный ущерб и способствовать увеличению бремени государственных расходов на здравоохранение. 6

Необходимость ухода за населением с плохо заживающими ранами является растущей проблемой, требующей инновационных стратегий. Подход, который выделяется при лечении этих поражений, - это светотерапия с низким энергопотреблением, которой способствуют световые приборы, такие как LASER (усиление света путем вынужденного излучения) и LED (светоизлучающий диод).

Терапевтические преимущества ЛАЗЕРНОГО света при лечении ран были зарегистрированы с 1960-х годов, а светодиодные - только с 1990-х годов. 7 , 8 Однако многие из описанных результатов показывают несоответствие, в основном из-за систематической ошибки или отсутствия стандартизации в исследованиях. Кроме того, использование светодиодов в качестве терапевтического ресурса остается спорным. Есть вопросы, касающиеся равенства или отсутствия биологического и терапевтического воздействия, обеспечиваемого ресурсами светодиодов и лазеров, а также относительно соответствующих параметров для каждого из этих источников света.

Целью данного исследования было определить с помощью обзора литературы: 1 - биологические эффекты, которые поддерживают использование источников света, таких как светодиоды, при лечении ран и 2 - параметры света (длина волны и доза), подходящие для лечения ран светодиодами источники света. Биологические эффекты и световые параметры светодиода будут сравниваться с таковыми у лазера, чтобы проверить сходство (или нет) в отношении обработки ран.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Поиск литературы проводился в базах данных Medline, PubMed, SciELO и Science Direct. Поиск литературы был ограничен исследованиями, опубликованными на английском и португальском языках в период 1992-2012 гг. Используемые ключевые слова: «лазерная терапия низкого уровня», «лазер», «светодиод», «светодиод», «фототерапия», «заживление ран», «фибробласт», «коллаген» и «ангиогенез» в сочетании друг с другом.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Было проанализировано шестьдесят восемь исследований, в том числе 48 по лазерному освещению, 14 по светодиодному освещению и 6 по обоим типам света (до). Согласно представленным данным, 16 из 48 исследований воздействия LASER света проводились in vitro, а 32 - на животных. 9 - 56 Было проверено использование различных длин волн (532-1064 нм), причем наиболее используемый спектральный диапазон составляет от 632,8 до 830 нм. Использовали дозы в диапазоне от 0,09 до 90 Дж / см2, в основном значения от 1 до 5 Дж / см2. Одно исследование не приводило использованную величину дозы. 48 Биологические эффекты способствовали уменьшению воспалительных клеток, увеличению пролиферации фибробластов, стимуляции синтеза коллагена, стимуляции ангиогенеза и образованию грануляционной ткани. В исследовании было отмечено, что доза 4 Дж / см2 была более эффективной, чем 8 Дж / см2. 14 Кроме того, дозы 10 и 16 Дж / см2 способствовали ингибирующему действию. 20 , 25 , 29 , 34

ТАБЛИЦА 1

Биологические эффекты LASER light на кожные раны

МодельисследованияДлина волны (нм)Доза (Дж / см2)Биологические эффекты

632 9; 15; 30; 60; 90 Любарт и соавт. 9 In vitro + 780 7; 18; 36; 72 Yu et al. 10 Мышь 630 5+ Almeida-Lopes et al. 11 In vitro 670; 692; 780; 786 2 + Редди и соавт. 12 Крыса 632,8 + 1 Перейра и соавт. 13 In vitro 904 3; 4; 5 + Medrado et al. 14 Крыса 670 4; 8 + Pugliese et al. 15 Крыса 670 4; 8 + Редди 16 Крыса 904 + 1 Byrnes et al. 17 Крыса 632,8 4; 5; 7.2 + Наскименто и соавт. 18 Крыса 670; 685 10 + Рибейро и соавт. 19 Крыса 632,8 1 + Хокинс и Абрахамсе 20 In vitro 632,8 0,5; 2,5; 5; 10 + Майя и соавт. 21 Крыса 632,8 4,8 + Мур и соавт. 22 In vitro 625 - 675; 810 10 + Poon et al. 23 In vitro 532 0,8 + Carvalho et al. 24 Крыса 632,8 4+ Хокинс и Абрахамсе 25 In vitro 632,8 2,5; 5; 16 + Рабело и соавт. 26 Крыса 632,8 10 + Araújo et al. 27 Мышь 632,8 1 + Хокинс и Абрахамсе 28 In vitro 632,8; 830 5 + Хурельд и Абрахамсе 29 In vitro 632,8 5; 16 + Мирзаи и соавт. 30 In vitro 632,8 0,09; 1; 4 + Резенде и соавт. 31 Крыса 830 1,3; 3 + Viegas et al. 32 Крыса 685; 830 4 + Ясукава и соавт. 33 Крыса 632,8 2,09; 4.21 + Хурельд и Абрахамсе 34 In vitro 632,8; 830 5; 16 + Medrado et al. 35 Крыса 670 4 + Meireles et al. 36 Крыса 660; 780 20 + Рейс и соавт. 37 Крыса 670 4 + Гунгормус и Акйол 38 Крыса 808 10+ Скопин и Молитор 39 In vitro 980 3,1 - 14,4 + Carvalho et al. 40 Крыса 660 4 + Чунг и соавт. 41 Мышь 660 1,9-2,5 + 3,7-5,0 7,4-10 Gonçalves et al. 42 Крыса 830 30; 60 + Гонсалвес и соавт. 43 Крыса 830 30; 60 + 904 4 Guirro et al. 44 Крыса 670 4; 7 + Хурельд и Абрахамсе 45 In vitro 632,8; 830 5 + Lacjakova et al. 46 Крыса 670 5 + Медейрос и др. 47 Крыса 655 12 + Hussein et al. 48 Кролик 890 ---------- + Silveira et al. 49 Крыса 660; 904 1; 3 + Венг и соавт. 50 In vitro 532 35 + 1064 1,2 Basso et al. 51 In vitro 780 0,5; 1,5; 3; 5; 7 + Крисан и соавт. 52 In vitro 830; 980 5,5 + Дауд и Салман 53 Мышь 650 38,2; 57,3 + Fahimipour et al. 54 Мышь 632,8; 830 4; 7.5 + Гонсалвес и соавт. 55 Крыса 830 30; 90 + Nunez et al. 56 Крыса 660 1; 4 +

ТАБЛИЦА 3

Биологическое воздействие светодиода и лазера на кожные раны

МодельисследованияТип светаДлина волны (нм)Доза (Дж / см2)Биологические эффекты

Vinck et al. 70 In vitro LASER 830 1 + LED 570 0,1 660 0,53 950 0,53 Corazza et al. 71 Rat LASER 660 5 + LED 635 20 Volpato et al. 72 In vitro LASER 660 4; 8 + 780 5; 10 светодиод 637 4; 8 Nishioka et al. 73 Rat LASER 660 5 + LED 630 Sampaio et al. 74 Крыса LASER 660 10 + LED 700 Sousa et al. 75 Крыса ЛАЗЕР 660; 790 10 + светодиод 460; 530; 700

Восемь из 14 исследований воздействия светодиодного света были исследованиями in vitro, а 6 - на животных, как показано на рис. 57 - 70 Использовались длины волн 456-880 нм, причем преобладали спектральные диапазоны от 627 до 670 нм. Дозы варьировались от 0,1 до 10 Дж / см2, и преобладающей была 4 Дж / см2. Однако не во всех исследованиях сообщалось о применяемой дозе. 64 , 66 , 67 , 68 Наблюдаемые биологические эффекты заключались в уменьшении количества воспалительных клеток, увеличенной пролиферации фибробластов, синтезе коллагена, стимуляции ангиогенеза и формировании грануляционной ткани, которые были аналогичны тем, которые наблюдались в исследованиях с LASER.

ТАБЛИЦА 2

Биологическое воздействие светодиода на кожные раны

МодельисследованияДлина волны (нм)Доза (Дж / см2)Биологические эффекты

Whelan et al. 57 In vitro 670; 728; 880 4; 8 + Винк и соавт. 58 In vitro 570 0,1 + Weiss et al. 59 In vitro 590 0,1 + Huang et al. 60 In vitro 630 1; 2 + Lanzafame et al. 61 Мышь 670 5 + Agnol et al. 62 Крыса 640 6 + Тада и соавт. 63 In vitro 627 1; 2; 4; 8; 10 + Комин и соавт. 64 In vitro 627 4 + Meyer et al. 65 Крыса 515-525 --------- + 620-630 Sousa et al. 66 Крыса 460; 530; 700 10 + Адамская и соавт. 67 Крыса 470; 629 --------- + Lim et al. 68 In vitro 635 --------- + Cheon et al. 69 Крыса 470; 525; 633 --------- + Fushimi et al. 70 In vitro 456; 518; 638 0,2; 0,3; 0,6 +

показывает шесть исследований, сравнивающих биологические эффекты лазера и светодиодов. 71 - 76 Два исследования проводились in vitro, а 4 - на крысах. Было замечено, что длины волн варьируются от 460 до 950 нм, причем диапазон 630-790 нм является наиболее используемым в исследованиях LASER и LED. Использовали дозы в диапазоне от 0,1 до 10 Дж / см2 с преобладанием доз до 5 Дж / см2. Во всех исследованиях сообщалось о сходных эффектах между LASER и LED, таких как увеличение пролиферации фибробластов и стимуляция ангиогенеза.

ОБСУЖДЕНИЕ

С момента введения фотобиомодуляции в здравоохранении эффективность и применимость световых ресурсов для лечения кожных ран широко исследовались как in vitro, так и in vivo . Тем не менее, биологические механизмы, которые поддерживают действие света низкой интенсивности в тканях, до сих пор не ясно выяснены. Хотя в некоторых исследованиях сообщается об увеличении клеточной пролиферации нескольких типов клеток, включая фибробласты, эндотелиальные клетки и кератиноциты, в литературе обнаружены противоречивые результаты о клинических преимуществах использования легких на коже ран.

То, как свет взаимодействует с биологическими тканями, будет зависеть от характеристик и параметров световых приборов, в основном от длины волны и дозы, а также от оптических свойств ткани.

Что касается характеристик световых приборов, LASER состоит из резонансной оптической полости и различных типов активных сред, таких как твердые, жидкие или газообразные материалы, в которых процессы генерации света происходят при прохождении электрического тока. 77 Мощность в диапазоне от 10-3 до 10-1 Вт, длина волны от 300 до 10 600 нм, частота импульсов от 0 (непрерывное излучение) до 5000 Гц, длительность импульса и интервал между импульсами от 1 до 500 миллисекунд, суммарное излучение от 10-3000 секунды, интенсивность от 10-2 до 100 Вт / см2 и доза от 10-2 до 102 Дж / см 2 характеризовали ЛАЗЕР как устройство с низкой эффективностью. 78

С другой стороны, светодиод - это диод, образованный pn-переходами (p-положительным, n-отрицательным), который при прямой поляризации заставляет электроны пересекать потенциальный барьер и рекомбинировать с отверстиями внутри устройства. После спонтанной рекомбинации электронно-дырочных пар происходит одновременное излучение фотонов. Физическим механизмом, посредством которого светодиод излучает свет, является спонтанное излучение света. Светодиоды преобразуют электрический ток в световой спектр, процесс, называемый электролюминесценцией. 79 Светодиоды обычно работают с выходной мощностью в диапазоне милливатт и поэтому обычно устанавливаются на небольших микросхемах или подключаются к маленьким лампочкам. 80

Переменные характеристики и параметры световых приборов являются одним из факторов, которые усложняют интерпретацию результатов исследований о воздействии света низкой интенсивности на раны кожи. Как отмечено в этом исследовании, существует несоответствие между типами света и параметрами, используемыми в исследованиях. Этот факт может ограничить процесс принятия решения относительно роли света в лечении ран, поскольку эффекты фотобиомодулятора зависят от параметров.

Поглощение энергии является основным механизмом, который позволяет свету от лазера или светодиода производить биологические эффекты в ткани. Поглощение света зависит от длины волны, и основные тканевые хромофоры (гемоглобин и меланин) сильно поглощают длины волн короче 600 нм. По этим причинам в оптическом спектральном диапазоне красного и ближнего инфракрасного излучения имеется терапевтическое окно, в котором эффективность проникновения света в ткань максимальна (). 81

Оптическое терапевтическое окно

Пятьдесят девять из 68 рассмотренных исследований применили ЛАЗЕР или СИД внутри оптического терапевтического окна, а в девяти - в синем или зеленом, и даже при этом наблюдались биологические эффекты. Хотя свет в диапазоне длин волн синего и зеленого может достигать значительных эффектов в клетках, использование света малой мощности у животных и людей включает почти исключительно свет в красном и ближнем инфракрасном диапазонах. 81 Исторические проблемы, в основном стоимость и доступность, могут быть связаны с этим фактом.

Как отмечено в, и исследованиях применялся ЛАЗЕР или LED с дозами от 0,09 до 90 Дж / см2. Наиболее значительные биологические эффекты наблюдались при преобладающих значениях дозы, то есть до 5 Дж / см2, которые находятся в пределах кривой Арндта-Шульца (). Согласно Sommer et al., Очень низкие дозы не способствуют биологическому действию, в то время как более высокие дозы приводят к угнетению клеточных функций. 82 Поэтому энергетическое состояние клетки, то есть физиологическое состояние ткани в процессе лечения, имеет решающее значение для определения, какую дозу использовать.

Механизм действия света на клеточном уровне, поддерживающий его биологические эффекты, основан на фотобиологических реакциях. Фотобиологическая реакция включает поглощение определенной длины волны света молекулами фоторецепторов. 83

Существует доказательство того, что длины волн в спектральном диапазоне от красного до ближнего инфракрасного диапазона поглощаются цитохром с оксидазой. 83 , 84 При исследовании Кару и Коляковым были проанализированы спектры действия монохроматического света от 580 до 860 нм. 85 Авторы отметили четыре активные спектральные области, две в красной области (пики от 613,5 до 623,5 нм и от 667,5 до 683,7 нм) и две инфракрасные (пики от 750,7 до 772, 3 нм и от 812,5 до 846,0 нм). Кроме того, они также наблюдали поглощение цитохром с оксидазой в этих четырех полосах. Авторы пришли к выводу, что цитохром с оксидаза может поглощать свет в разных спектральных полосах (красный и ближний инфракрасный), вероятно, в двухъядерных центрах CuA и CuB (окисленные формы).

Фотобиологические реакции можно классифицировать на первичные и вторичные. Первичные реакции происходят от взаимодействия между фотонами и фоторецептором, и они наблюдаются через несколько секунд или минут после облучения светом. С другой стороны, вторичные реакции - это эффекты, которые возникают в ответ на первичные реакции через несколько часов или даже дней после процедуры облучения. 84 , 86

Первичные реакции светового воздействия на фоторецепторы пока четко не установлены, но существуют некоторые гипотезы. После поглощения света на облученной длине волны цитохром с оксидаза проявляет электронно-возбужденное состояние, из-за которого она изменяет свой окислительно-восстановительный статус и вызывает ускорение переноса электронов в дыхательной цепи. 87 Другая гипотеза состоит в том, что часть энергии возбужденного состояния преобразуется в тепло, вызывая локальный и кратковременный нагрев фоторецепторов. 88 Третьим предположением может быть то, что при включении потока электронов в дыхательной цепи под действием светового излучения можно ожидать увеличения выработки супероксидного аниона. 89 Четвертая формула реакции предполагает, что порфирины и флавопротеины поглощают фотоны и генерируют активные формы синглетного кислорода. 90 Также было высказано предположение, что свет может обратить вспять ингибирование цитохром с оксидазы посредством оксида азота и тем самым увеличить скорость дыхания. 91

Механизм вторичных фотобиологических реакций определяется трансдукцией (переносом энергии от одной системы к другой) и усилением фотосигнала, приводящим к фотоотклику. Это означает, что эффекты, вызванные первичными реакциями, усиливаются и передаются в другие части клетки, что приводит к физиологическим эффектам, таким как изменения проницаемости клеточной мембраны с изменениями внутриклеточного уровня кальция, повышенный клеточный метаболизм, синтез ДНК и РНК, пролиферация фибробластов, активация Т-лимфоцитов, макрофагов и тучных клеток, увеличение синтеза эндорфинов и снижение брадикинина. 83

Вторичные реакции ответственны за связь между реакцией на световое воздействие фоторецепторов, расположенных внутри митохондрий, и эффектами, расположенными в ядре, или другими явлениями в других клеточных компонентах. Этот процесс позволяет применять очень небольшое количество света для оказания клинически значимого воздействия на ткани. 92

Короче говоря, поглощение света в зависимости от длины волны вызывает первичные реакции на митохондрии. За ними следует каскад вторичных реакций (трансдукция и амплификация фотосигнала), которые происходят в цитоплазме, мембране и ядре, как показано моделью Кару ().

Тем не менее, существует гипотеза об изменении модели Кару. Считается, что красный свет поглощается цитохром-оксидазой внутри митохондрий, в то время как длина волны инфракрасного излучения поглощается специфическими белками клеточной мембраны, непосредственно влияющими на проницаемость мембраны; оба пути приводят к одному и тому же фотобиологическому конечному ответу. 93

Такие источники, как LASER, отличаются от светодиодных из-за характеристики, известной как когерентность. Эта особенность связана с механизмами стимулированного излучения, когда лазерный свет формируется с помощью одинаковых частот, направлений и фазовых волн. 94 Некоторые авторы считают, что когерентность играет роль в получении преимуществ от светотерапии, а светодиод (не когерентный) будет менее эффективным, чем лазер (когерентный), или даже не способный стимулировать терапевтические эффекты. 95

Проведенные обзоры, однако, показали, что светодиодный свет может быть таким же эффективным, как лазер, так как оба имеют схожие биологические эффекты, без существенной разницы между ними. Клеточный ответ на фотостимуляцию не связан со специфическими свойствами ЛАЗЕРНОГО света, такими как когерентность. 96 По словам Кару, свойство когерентности теряется при взаимодействии света с биологической тканью, что не является обязательным условием для процесса фотостимуляции или фотоингибирования. 86

Необходимо проводить больше клинических исследований, особенно с использованием светодиодов, чтобы оценить адекватность параметров, обычно используемых в экспериментальных исследованиях in vitro и на животных, для клинической практики, поскольку в соответствующей литературе существует различие в методологии, а также различия в длине волны, дозе и типах исследования.

Похожие

Комментарии