Системни ефекти на светлинната терапия с Bioptron

Януари 2016

Началник на отдел "Фотобиология" Институт по цитология на Руската академия на науките, Санкт Петербург, Русия

18 ГОДИНИ ИНТЕНЗИВНО ИЗСЛЕДВАНЕ ВЪРХУ BIOPTRON

Опитът от лабораторните ни изследвания в областта на фотобиологията и фотомедицината надхвърля 50 години, а периодът на интензивни изследвания на терапията с BIOPTRON е 18 години. Нашият голям интерес към тази фототерапевтична модалност се основава на уникалните свойства на светлината BIOPTRON, която симулира доминиращите компоненти на земната слънчева радиация - полихроматично видимо и инфрачервено лъчение с плътност на мощността, характерна за летните дни в Европа. Тези 2 части на слънчевия спектър заемат около 97% от слънчевата радиация на повърхността на Земята. Следователно, ние се занимаваме с много важен екологичен фактор, който ни позволява да разглеждаме реакциите към светлината на човешките и животинските организми като основен отговор на светлинните експозиции, които се развиват по време на дълъг период на еволюция. През последните няколко години изследвахме влиянието на светлината BIOPTRON върху свойствата на кръвта, които са важни за регенеративните и метаболитни процеси. Тъй като скоростта на кръвното движение в кръвообращението се определя от червените кръвни клетки, ние изследвахме техните реологични свойства. Показано е, че след 0.5-24 часа след еднократно облъчване на доброволци с деформируемост, червените кръвни клетки се увеличават, а вискозитетът им намалява. Едновременно с това се засилва транспортната функция (по-специално, транспортирането на кислород), което води до увеличаване на частичното кислородно налягане в кръвта.

Паралелно с това се наблюдава дезагрегиране на тромбоцитите и повишаване на антикоагулационната активност на плазмените компоненти, което очевидно определя развитието на антитромботичен ефект на BIOPTRON светлината: облъчването на феморалните артерии на плъха напълно блокира (предотвратява) развитието в съдовете на експериментално индуцираната ирревесална тромбоза.

Важна роля в трофичната функция на кръвта има и скоростта на циркулация в микросъдовете. Според нашето наблюдение, само след 2 минути след облъчването на малка площ на тялото, скоростта на микроциркулацията при доброволци и пациенти с диабет тип II се повишава както локално, така и в отдалечени тъкани (т.е. на системно ниво). Оптималното нарастване на скоростта на микроциркулацията се наблюдава след 30 минути (до 47%).

В нашето изследване са получени доказателства, че и в двата случая повишаването на скоростта на микроциркулацията е резултат от активирането на синтеза на азотен оксид (NO) - най-важния вазодилататор, който се секретира от съдови ендотелни клетки и тромбоцити.

Освен подобряване на микроциркулацията и повишаване на транспортната функция на кръвта, се регистрира корекция на някои показатели на метаболитни процеси: след излагане на светлината на BIOPTRON в кръвта на доброволците нивото на глюкоза и атерогенни липиди (триглицериди, холестерол, β-липопротеини) ) падна, докато съдържанието на анти-атерогенни липиди (α-липопротеини) се увеличи.

Лечебните ефекти на рани от светлинната терапия на BIOPTRON безспорно са свързани с подобряване на микроциркулацията на кръвта, повишаване на трофичната функция на кръвта, но също и с повишаване на концентрацията в кръвния серум на растежните фактори и някои цитокини.

Ние също така показахме, че добавянето на културална среда от 2.5% от серума, изолирани от кръвта на доброволци или пациенти с рак на гърдата I-II стадии след 7-10 дневно след операция на BIOPTRON светлина, значително стимулира пролиферацията на кератиноцити, ендотелиоцити и фибробластите са основни участници в процеса на заздравяване на рани, но инхибират пролиферацията на няколко линии от човешки туморни клетки.

В експерименти с лабораторни животни беше показано, че излагането на светлината с BIOPTRON забавя растежа на злокачествени тумори (миши хепатом) както след леко третиране на мишки с тумори, така и след директно излагане на светлина на туморните клетки с последваща трансплантация на сингенни мишки.
Механизмът на антитуморен ефект на светлината на BIOPTRON не е свързан с цитотоксично или цитостатично действие на светлината върху клетките, а е следствие от структурни промени в повърхността на туморните клетки, което засилва тяхното разпознаване от естествените клетки-убийци - основни ефекти на вроденият анти-туморен имунитет.

Като последица от това, цитолитичната активност на естествените клетки-убийци се увеличава, което води до смърт на светло-облъчените туморни клетки. В бъдеще трябва да се изследва механизмът на антитуморния ефект на светлината на BIOPTRON при фотоизлъчване на тумороносни мишки. Въпреки това, по наше мнение, онкологичната безопасност на светлинната терапия с BIOPTRON вече е доказана.

Всички горепосочени данни бяха публикувани в международни списания за фотомедицина и фотобиология (фотомедицинска и лазерна хирургия, фотохимични и фотобиологични науки, фотохимия и фотобиология, лазерна терапия, фотодиагностика и фотодинамична терапия, лазери в медицинските науки и др.).

КРАТКА ИНФОРМАЦИЯ:
За 18 години интензивни изследвания на светлинните ефекти на BIOPTRON при човека може да се изяснят механизмите на основните системни ефекти - противовъзпалително, имуномодулиращо, зарастване на рани, противотуморни и нормализиране на метаболитните процеси. Тези ефекти се развиват поради транскутанното фотомодифициране на кръвта в съдовете на горната кожа. Трябва да се отбележи, че облъчването на малка площ от повърхността на тялото води до промени в целия обем на циркулиращата кръв. Несъмнено тя е свързана с уникални физически особености на светлината BIOPTRON: нейните полихромни видими и инфрачервени компоненти симулират спектрални и плътни параметри на два доминиращи вида земна слънчева радиация - основният фактор на околната среда. По време на еволюцията те биха могли да насърчат развитието в живите организми на благоприятните механизми за усвояване на светлината.

Референтен списък, (проф. д-р Самоилова)

  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.