Efekty systemowe terapii światłem Bioptron

Styczeń 2016

Kierownik Zakładu fotobiologii. Instytut Cytologii Rosyjskiej Akademii Nauk, Sankt Petersburg, Rosja

18 LAT INTENSYWNYCH BADAŃ NAD BIOPTRON

Ph.D., Sc.D., prof. Kira A. Samoilova

Nasze doświadczenie w zakresie badań laboratoryjnych w dziedzinie fotobiologii i fotomedycyny przekracza 50 lat, natomiast okres naszych intensywnych badań nad terapią BIOPTRON sięga aż 18 lat. Nasze wielkie zainteresowanie tą modalnością fototerapeutyczną oparte jest na unikalnych właściwościach światła BIOPTRON, symulującego dominujące składniki ziemskiego promieniowania słonecznego – polichromatyczne promieniowanie widzialne i podczerwone o gęstości mocy, charakterystyczne dla promieniowania występującego podczas letniego dnia w Europie. Te dwie składowe widma promieniowania słonecznego stanowią około 97% całego promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi. Mamy zatem do czynienia z bardzo ważnym czynnikiem środowiskowym, który pozwala nam rozważyć reakcje na światło organizmów ludzkich i zwierzęcych, postrzegając te reakcje jako odpowiedź adaptacyjną na ekspozycję na światło, która rozwinęła się w długim okresie ewolucji.
W ciągu ostatnich kilku lat badaliśmy wpływ światła BIOPTRON na właściwości krwi o istotnym znaczeniu dla procesów regeneracyjnych i metabolicznych. Ponieważ szybkość przepływu krwi w obiegu określana jest przez czerwone krwinki, poddaliśmy badaniom ich właściwości reologiczne. Jak wykazano, w ciągu od 0,5 do 24 godzin po pojedynczym naświetlaniu ochotników, u których stwierdzono określoną odkształcalność erytrocytów, liczba czerwonych krwinek wzrosła, a ich lepkość spadła. Równocześnie nastąpiła poprawa funkcji transportu (w szczególności transportu tlenu), co doprowadziło do podwyższenia ciśnienia cząstkowego tlenu we krwi.

W tym samym czasie zaobserwowano dezagregację płytek krwi i zwiększenie aktywności przeciwkrzepliwej składników osocza, co wydaje się świadczyć o działaniu przeciwzakrzepowym światła BIOPTRON: naświetlanie tętnic udowych u szczura całkowicie zablokowało rozwój (zapobiegło) doświadczalnie indukowanej nieodwracalnej zakrzepicy w tych naczyniach.

Ważną rolę w ramach funkcji troficznej krwi pełni prędkość krążenia w mikronaczyniach. Według naszych obserwacji już 2 minuty po naświetlaniu niewielkiej powierzchni ciała u ochotników i pacjentów z cukrzycą typu II, prędkość mikrokrążenia wzrosła zarówno miejscowo, jak i w tkankach odległych (tj. na poziomie systemowym). Optymalny wzrost prędkości mikrokrążenia zaobserwowano po 30 minutach (aż do 47%).

W naszym badaniu uzyskano dowody świadczące, że w obu przypadkach wzrost prędkości mikrokrążenia był wynikiem aktywacji syntezy tlenku azotu (NO) – najważniejszego rozszerzacza naczyń krwionośnych, wydzielanego przez komórki śródbłonka i płytki krwi w naczyniach krwionośnych.

Poza poprawą mikrokrążenia i funkcji transportowej krwi odnotowano także korektę niektórych wskaźników procesów metabolicznych: po ekspozycji na światło BIOPTRON we krwi ochotników spadł poziom glukozy i lipidów aterogennych (trójglicerydów, cholesterolu, β-lipoprotein), a zawartość lipidów antyaterogennych (α-lipoprotein) wzrosła.

Pozytywny wpływ terapii światłem BIOPTRON na proces gojenia ran jest niewątpliwie związany z poprawą mikrokrążenia i usprawnieniem funkcji troficznej krwi, a także ze wzrostem stężenia czynników wzrostowych i pewnych rodzajów cytokin w surowicy krwi.

Wykazaliśmy również, że dodanie do podłoża hodowlanego 2,5% surowicy, którą wyizolowano z krwi ochotników lub pacjentów chorych na raka piersi w I i II stopniu zaawansowania po pooperacyjnych ekspozycjach na światło BIOPTRON przeprowadzanych 7-10 dziennie, znacząco stymulowało proliferację keratynocytów, komórek śródbłonka i fibroblastów – podstawowych uczestników procesu gojenia ran, lecz hamowało proliferację kilku linii ludzkich komórek nowotworowych.

W doświadczeniach na zwierzętach laboratoryjnych wykazano, że ekspozycja na światło BIOPTRON hamuje rozrost nowotworów złośliwych (mysiego raka wątrobowokomórkowego), zarówno po łagodnym leczeniu myszy chorych na nowotwory, jak i po bezpośredniej ekspozycji na światło samych komórek nowotworowych oraz ich dalszego przeszczepu u myszy syngenicznych.
Mechanizm działania przeciwnowotworowego wykazywanego przez światło BIOPTRON nie było związane z cytotoksycznym lub cytostatycznym działaniem światła na komórki, lecz było konsekwencją zmian strukturalnych powierzchni komórek nowotworowych, przez co stały się one bardziej rozpoznawalne dla komórek NK – głównych efektorów wrodzonej odporności przeciwnowotworowej.

W konsekwencji nastąpiła wzmożona aktywność cytolityczna komórek NK, co spowodowało śmierć naświetlonych komórek nowotworowych. W przyszłości należy zbadać mechanizm działania przeciwnowotworowego wykazywanego przez światło BIOPTRON w odniesieniu do fototerapii myszy chorych na nowotwory. Jednak naszym zdaniem onkologiczne bezpieczeństwo stosowania terapii światłem BIOPTRON zostało już udowodnione.

Wszystkie przedstawione powyżej dane zostały opublikowane w najważniejszych międzynarodowych czasopismach z dziedziny fotomedycyny i fotobiologii („Photomedicine and Laser Surgery”, „Photochemical and Photobiological Sciences”, „Photochemistry and Photobiology”, „Laser Therapy”, „Photodiagnosis and Photodynamic therapy”, „Lasers in Medical Sciences” itp.).

KRÓTKA INFORMACJA:
Przez 18 lat intensywnych badań nad wpływem światła BIOPTRON na ludzki organizm byliśmy w stanie wyjaśnić mechanizmy głównych systemowych efektów stosowania tego światła – efektów przeciwzapalnych, immunomodulacyjnych, przeciwnowotworowych, wspomagających gojenie ran i normalizujących procesy metaboliczne. Efekty te następują w wyniku przezskórnej fotomodyfikacji krwi w naczyniach krwionośnych w górnej części skóry. Na uwagę zasługuje fakt, że naświetlanie małego obszaru na powierzchni ciała prowadzi do zmian w całej objętości krwi krążącej. Niewątpliwie ma to związek z unikalnymi właściwościami fizycznymi światła BIOPTRON: jego polichromatyczne komponenty widzialne i podczerwone symulują parametry widmowe i parametry gęstości mocy dwóch dominujących rodzajów ziemskiego promieniowania słonecznego – czyli głównego czynnika środowiskowego. W toku ewolucji komponenty te mogły wspierać rozwój korzystnych mechanizmów adaptacyjnych w zakresie wykorzystania światła w organizmach żywych.

Lista źródeł (prof. Samoilova et al.)

  1. Samoilova K.A., Obolenskaya K.D, Vologdina A.V., Snopov S.A., Shevchenko E.V. Jedno naświetlenie skóry spolaryzowanym światłem widzialnym wywołuje gwałtowne modyfikacje w całej krwi krążącej. 1. Poprawa parametrów reologicznych i immunologicznych. Proc. SPIE,1998, tom 3569, ss. 90-103.
  2. Samoilova K.A., Zubanova O.I., Snopov S.A., Mukhuradze N.A., Mikhelson V.M. Jedno naświetlenie skóry spolaryzowanym światłem widzialnym wywołuje gwałtowne modyfikacje w całej krwi krążącej. 2. Występowanie rozpuszczalnych czynników przywracających proliferację i właściwą strukturę chromosomów w limfocytach uszkodzonych przez promieniowanie X. – 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. Ekspozycja powierzchni ciała ludzkiego na polichromatyczne (widzialne + podczerwone) światło spolaryzowane moduluje fenotyp membrany komórek jednojądrzastych krwi obwodowej. Laser Technology, 2002, tom 12(1), ss. 7-24.
  4. Obolenskaya K.D., Samoilova K.A. Analiza porównawcza wpływu światła spolaryzowanego i niespolaryzowanego na ludzką krew in vivo i in vitro. I. Fagocytoza monocytów i granulocytów. Laser Technology, 2002, tom 12(2-3), ss. 7-13.
  5. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Obolenskaya K.D. Regulacyjny wpływ światła polichromatycznego (widzialnego i podczerwonego) na odporność humoralną człowieka. Photochemical and Photobiological Sciences, 2004, tom 3, nr 1, ss.102-108.
  6. Samoilova K.A., Bogacheva O.N., Obolenskaya K.D., Blinova M.I., Kalmykova N. V., Kuzminikh E.V. 2004. Poprawa aktywności promującej wytwarzanie krwi po ekspozycji ochotników na widzialne i podczerwone światło spolaryzowane. I. Stymulacja proliferacji keratynocytów ludzkich in vitro. Photochemical and Photobiological Sciences, 2004, tom 3, nr 1, ss. 96-101.
  7. Bogacheva ON, Samoĭlova KA, Zhevago NA, Obolenskaia KD, Blinova MI, Kalmykova NV, Kuz'minykh EV. Poprawa wzrostu fibroblastów promujących aktywność krwi ludzkiej po jej naświetlaniu widzialnym i podczerwonym światłem spolaryzowanym in vivo (przezskórnie) i in vitro. –Tsitologiia. – 2004. – tom 46(2). – 159-171.
  8. Zhevago N.A., Samoilova K.A. Zawartość cytokin prozapalnych i przeciwzapalnych w ludzkiej krwi obwodowej po przezskórnym i bezpośrednim (in vitro) naświetlaniu polichromatycznym światłem widzialnym i podczerwonym. Photomedicine and Laser Surgery, 2006, tom 24(2), ss.129-139.
  9. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Calderhead R.G. Światło polichromatyczne podobne do ziemskiego widma promieniowania słonecznego bez składnika UV stymuluje syntezę DNA w limfocytach ludzkiej krwi obwodowej in vivo i in vitro. Photochemistry Photobiology, 2006, tom 82(5), ss. 1301-1308.
  10. Knyazev N.A., Samoilova K.A., Filatova N.A., Galaktionova A.A. Wpływ światła polichromatycznego na proliferację komórek nowotworowych w warunkach in vitro i in vivo – po wszczepieniu zwierzętom doświadczalnym. – Proc. SPIE, 2009, tom 1142, ss. 79-86.
  11. Zhevago NA, Samoilova KA, Davydova NI, Bychkova NV, Glazanova TV, Chubukina ZhV, Buiniakova AI, Zimin AA.Skuteczność promieniowania polichromatycznego widzialnego i podczerwonego stosowanego w pooperacyjnej rehabilitacji immunologicznej u pacjentów chorych na raka piersi. Vopr Kurortol Fizioter Lech Fiz Kult. – 2012. – tom 4. – s.23-32.
  12. Filatova N.A., Knyazev N.A., Kosheverova V.V, Shatrova A.N., Samoilova K.A. Wpływ promieniowania polichromatycznego światła widzialnego i podczerwonego na rakotwórczość mysich komórek raka wątrobowokomórkowego 22A i ich wrażliwość na lizę wywołaną przez naturalnych zabójców. – 2013. – tom 7(6). – s. 573-577.
  13. Knyazev NA, Filatova NA, Samoilova KA. Proliferacja i rakotwórczość mysich komórek raka wątrobowokomórkowego naświetlonych światłem polichromatycznym widzialnym i podczerwonym. Cell and Tissue Biology. – 2013. – tom 7(1). – s.79-85.
  14. Samoilova KA, Zimin AA, Buinyakova AI, Makela AM, Zhevago NA. Regulacyjny wpływ systemowy pooperacyjnego naświetlania światłem polichromatycznym (480-3400 nm) na proliferację komórek nowotworowych i komórek prawidłowych in vitro u pacjentów chorych na raka piersi. – Photomedicine and Laser Surgery. –2015. – tom 33(11). – s.555-563.
  15. Knyazev NA, Samoilova KA, Abrahamse H, Filatova NA. Zmniejszanie rakotwórczości i zmian w cytoszkielecie aktynowym mysiego raka wątrobowokomórkowego po naświetlaniu światłem polichromatycznym widzialnym i podczerwonym. – Photomedicine and Laser Surgery. – 2015. – tom 33(4). – s.185-192.