Лазерный мир

Миславский О.В., Алексеев Ю.В., Федоскова Т.Г. и др. Перспективы применения низкоинтенсивного лазерного излучения в иммунологии. РМЖ. 2021;10:63-68.

Лазерную терапию активно начали применять в клинической практике с 1980-х гг. во многих странах: Японии [1], Китае [2], Канаде [3], Северной Ирландии [4], Вьетнаме [5], в странах Латинской Америки и Восточной Европы [6–8]. В основу лазерной терапии положен обнаруженный в ходе многочисленных исследований в 1970-х годах так называемый биостимулирующий, или биомодулирующий, как принято (более правильно) называть в настоящее время, эффект низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) [9].

Лазерная терапия — метод физиотерапии, основанный на инициировании посредством воздействия НИЛИ ответных физиологических реакций организма человека, направленных на восстановление нарушений на всех уровнях регулирования. То есть сам по себе лазерный свет не является терапевтическим агентом, действует абсолютно неспецифично, но как бы устраняет препятствия, мешающие саморегулированию, саногенезу, способствует осуществлению процессов репарации [10].

Лазерный свет в терапии — внешний регулятор клеточной биохимической активности и физиологических функций организма в целом. Принципиально важно понимать взаимодействие НИЛИ с биологическими объектами в виде многоступенчатого процесса, развивающегося после первичного акта поглощения энергии фотона. Обычно выделяют два независимых этапа со своими механизмами: первичный процесс и вторичные ответные реакции. Поскольку при изучении терапевтических эффектов лазерного воздействия также рассматриваются клинические аспекты, в медицинской литературе чаще всего условно добавляют и их первичные процессы (изменение состояния электронных уровней молекул живого вещества, стереохимическая перестройка молекул, локальные термодинамические сдвиги, возникновение повышенной концентрации Ca2+ в цитозоле); вторичные эффекты (распространение волн повышенной концентрации Ca2+ в клетке и между клеток, стимуляция (или угнетение) Ca2+-зависимых биопроцессов на клеточном уровне, изменение функционального состояния как отдельных систем биологической клетки, так и организма в целом); эффекты последействия (образование продуктов тканевого обмена, отклик систем иммунного, нейрогуморального, эндокринного регулирования и т. д.).

Вторичные эффекты представляют собой целый комплекс адаптационных и компенсаторных реакций в тканях, органах и целостном живом организме, направленных на его восстановление, возникающих в результате лазер-индуцированных изменений исходно на клеточном уровне, а именно: усиление метаболизма клеток и повышение их функционального состояния; активация пролиферации, синтеза и высвобождения факторов роста; подавление избыточной пролиферативной активности (иногда); нормализация репаративных процессов; противовоспалительное действие; улучшение микро- и макрогемодинамики; повышение уровня трофического обеспечения тканей; анальгезия; иммуномодулирующее действие; повышение функционального состояния различных органов и систем через рефлекторные механизмы регулирования [10].

Следует отметить, что первоначально существовала гипотеза, что для первичного воздействия лазерного излучения на клеточные структуры необходимо существование акцепторов воздействия. Для широко применявшегося в 1970–1980-х гг. гелий-неонового лазера (633 нм) первичными акцепторами излучения считались супероксиддисмутаза (СОД) и гематопорфирин, которые действительно обладают небольшим поглощением при данной длине волны. С одной стороны, опровержением данной гипотезы является терапевтическое действие инфракрасного (ИК) лазера, излучение которого осуществляется при 904 нм, где нет полос поглощения, связанных с электронными переходами у биологически важных молекул [10]. С другой стороны, по эффективности (а также величине коэффициента поглощения) имеющийся арсенал излучающих головок для аппарата лазерной терапии (АЛТ) «Матрикс» можно условно разделить на 2 основные группы: длина волны НИЛИ более 0,63 мкм и менее 0,53 мкм. Этим и определяются различия в мощности излучения и времени экспозиции. Напрашивается предположение, что наиболее эффективно использовать лазерное излучение с длиной волны 0,405 мкм (405 нм), при которой отмечается максимум поглощения как для эритроцитов (стимуляция трофического обеспечения тканей), так и для иммунокомпетентных клеток (стимуляция иммунитета). Эта длина волны является классической полосой Соре, характеризующей максимум поглощения для гематопорфирина, входящего в структуру гемоглобина эритроцитов, а также эндогенных порфиринов, связанных с ДНК лимфоцитов и в зависимости от концентрации способных влиять на пролиферацию этих клеток [11–13]. Это объясняет изменение выработки интерлейкинов (ИЛ-2, ИЛ-6) лимфоцитами после облучения гелий-неоновым лазером. Центром «Матрикс» разработана и серийно выпускается излучающая головка «КЛ-ВЛОК-405» к АЛТ «Матрикс-ВЛОК» для реализации методики внутривенного лазерного облучения крови (ВЛОК) с оптимальными параметрами как по длине волны, так и по мощности лазерного излучения — методики «ВЛОК-405» [11].

Концепция механизма биологического действия НИЛИ, предложенная С.В. Москвиным, основана на том, что для объяснения принципов воздействия НИЛИ на клетки и ткани организма человека и животных нельзя полагаться только на механизмы рецепторного действия конкретной длины волны лазерного излучения. Эта точка зрения справедлива и не ограничивает возможности использования лазерных аппаратов ближнего ИК-диапазона. Однако в ЛТ существует направление фотодинамической терапии (ФДТ) для лечения онкологических заболеваний, которое базируется на использовании акцепторов лазерного излучения (фотосенсибилизаторов) и источников лазерного излучения в спектре поглощения каждой группы фотосенсибилизаторов (порфирины, хлорины, фталоцианины). Механизм действия представляет собой фотодинамический эффект (ФДЭ). Возникает при переносе энергии от возбужденных молекул фотосенсибилизатора на молекулы кислорода с переводом их в высокореактивное синглетное состояние. В дальнейшем в клетках развивается цепь более или менее одинаковых реакций, связанных с активными формами кислорода, приводящих при ФДТ к гибели патогенной ткани, например опухолевой [14].

Генерация синглетного кислорода светом в биосистемах возможна и без сенсибилизации [15, 16]. Для этого необходимо узкополосное (квазимонохроматическое) излучение в определенных спектральных интервалах видимого и ближнего ИК-диапазона, соответствующих полосам поглощения растворенного в водной среде молекулярного кислорода.

В начале 1990-х годов С.Д. Захаровым, А.В. Ивановым с коллегами в цикле исследований на эритроцитах (ЭЦ) человека [15, 17–19] и растворах альбумина [20] были сняты «спектры действия», которые были идентифицированы как кислородные полосы поглощения с максимумами при 587, 639, 762, 1264 нм. Из сравнения этих спектров следует, что биологические эффекты (изменение упругости мембраны ЭЦ) обусловлены прямой фотогенерацией синглетного кислорода, причем наиболее эффективным является излучение в полосе 1264–1270 нм.

Согласно мнению авторов акцептором фотонов, запускающим наблюдаемые биологические эффекты во всех исследованных спектральных участках видимого и ближнего ИК-диапазона, является молекула кислорода. Присутствуя во всех живых биосистемах, кислород является неспецифическим первичным фотоакцептором, чем можно объяснить удивительную широту терапевтических эффектов НИЛИ. Явление, названное светокислородным эффектом (СКЭ) [16], представляет собой один из основных однозначно установленных механизмов низкоинтенсивной лазерной терапии (НЛТ).

Проведенное Ю.В. Алексеевым, Т.Г. Бархиной, А.В. Ивановым с соавт. (2018) исследование впервые показало, что СКЭ и ФДЭ оказывают специфическое воздействие на клетки белой крови. Общность механизмов СКЭ и ФДЭ создает основу для разработки методик беспрепаратной фототерапии ряда заболеваний — светокислородной терапии и является основой для разработки медико-технических требований на новые образцы лазерной медицинской аппаратуры. Варьируя параметры лазерного излучения, можно добиться как цитотоксического, цитостатического эффектов, так и эффектов ускорения репаративных процессов [21].

С использованием лазерного излучения с длиной волны 1270 нм нами было показано дозозависимое угнетение реакции антиген-антитело в эксперименте на мышах за счет конформационного изменения стафилококкового белка (50 кДа, что по молекулярной массе соответствует белку А — 40–60 кДа) после облучения различными дозами — от 140 Дж/см2 до 374 Дж/см2. Этот эксперимент можно использовать для калибровки уровня воздействия лазерного излучения.

В научной литературе в настоящее время распространена концепция механизма биологического действия НИЛИ, автором которой является Т.Й. Кару (2000). Первичные механизмы биологического действия НИЛИ на клеточном уровне начинаются с активации работы митохондрий и усиленного высвобождения АТФ вследствие (как вариант) фотовозбуждения определенных центров в молекуле цитохром-с-оксидазы эукариотических клеток (например, CuA и CuB) или в цитохромных комплексах митохондрий, что в целом влияет на редокс-состояние этих центров и скорость передачи электронов в молекуле [23, 24].

Полное содержание рабрты на  https://www.rmj.ru/articles/allergologiya/Perspektivy_primeneniya_nizkointensivnogo_lazernogo_izlucheniya_vimmunologii/#ixzz7ZO2bCXto