Doppingolja a vörös fény a sejteket
Német kutatók megfejtették, hogy milyen mechanizmussal segíti a sebgyógyulást, gátolja a gyulladást és enyhíti a fájdalmat az infravörös tartományhoz közeli lézer fény. A vörös fény a remények szerint a férfi infertilitás kezelésében is segítséget nyújthat.
Azt már eddig is tudtuk, hogy az infravörös tartományhoz közeli (near-infrared, NIR) hullámhosszúságú fény – 670 nm – felturbózza a sejtek energiáját, mivel serkenti a mitokondriumokban az ATP-szintézist, ezáltal elősegíti azok regenerációját és csökkenti a gyulladásos folyamatokat - Adam Mester: Laser Biostimulation; Photomedicine and Laser Surgery -, azonban ennek pontos hatásmechanizmusa ismeretlen volt.
Az infravörös tartományhoz közeli hullámhosszúságú fényt ezért évtizedek óta használják többek között szemsérülések kezelésére, műtéti hegek vagy terápiarezisztens bőr- és nyálkahártya-fekélyek gyógyulásának elősegítésére (pl. kemoterápiával kezelt gyermekek szájnyálkahártya-fekélyei, diabeteszes és egyéb eredetű lábszárfekélyek). Eddig azzal próbálták magyarázni a hatást, hogy az infravörös fény valószínűleg a citokróm C működését befolyásolja, írja a New Scientistben a felfedezésről beszámoló cikkében Clare Wilson, azonban most az Ulmi Egyetem kutatói, Andrei Sommer vezetésével rájöttek a valódi hatásmechanizmusra: a 670 nm-es hullámhosszúságú fény a sejten belüli víz működését befolyásolja.
Normális esetben bármilyen szolid tárgy körül a víz nagy felületi feszültségű hártyát képez, a sejteken belül a hidrofil határhártyákhoz kapcsolódó vízréteg egyenesen nagyságrenddel megnöveli a viszkozitást, azonban a vörös/NIR fénnyel besugározva megnő az egyes vízmolekulák közötti távolság, így a folyadék folyékonyabbá válik (Light Effect on Water Viscosity: Implication for ATP Biosynthesis; Scientific Reports). A kevésbé viszkózus közegben pedig a mitokondriumban lévő „forgó motor”, az ATP-szintáz nagyobb sebességre, így fokozott hatásfokra tud kapcsolni, írják szabadon hozzáférhető tanulmányukban a kutatók.
A mitokondriális nanomotor, az ATP-szintáz forgó mozgását a protonok áthelyezése váltja ki: a protonok energiájuk révén átjutnak a mitokondrium belső membránján a mitokondriális mátrixba, miközben az enzimkomplex forgó mozgást végez. Mindazok a behatások, amelyek módosítják e nanomotor dinamikáját, befolyásolják az ATP-termelés - a proton-áthelyezés – hatásfokát. Ebből következően a kutatók azt is megfejtették, milyen mechanizmussal csökkentik az oxidatív stressz révén kialakuló szabadgyökök a mitokondriumok ATP-termelő hatékonyságát: növelik a mitokondrium vizes hártyáinak hidrofilitását, azaz növelik a viszkozitást, és csökkentik az ATP-szintáz forgását.
Mivel az élő sejten belül nehéz a víz viszkozitását mérni, a kutatók a NIR fény vékony vízrétegekre gyakorolt hatását a következő módszerrel mérték meg: egy vékony vízrétegen egy gyémánt szondát húztak keresztül, és mérték, hogyan változik annak sebessége (a víz ellenállása) a fény hatására. Az eredmények szerint a besugárzás 72%-kal csökkentette a szonda mozgatásához szükséges erőt.
Dopaminerg sejtek és spermiumok felturbósítása
Más kutatók napjainkban is vizsgálják, mire lehet még felhasználni a NIR fényt, így pl. folyamatban van olyan kutatás, amely égési sérült szem gyógyításának segítésében vizsgálja a vörös fényt, mások krónikus autoimmun gyulladásos betegségekben – pl. arthritis, synovitis – már bebizonyosodott hatékonyságának szöveti mechanizmusát kutatják (növeli az erek permeabilitását?), illetve fájdalomcsökkentő hatását vizsgálják. Új vizsgálati irány, hogy tud-e a vörös fény segíteni a Parkinsonos betegek tünetein: Cecile Moro és munkatársai azt kutatják, hogy egerek agyának száloptikás besugárzásával növelhető-e a dopaminerg sejtek túlélése (Photobiomodulation inside the brain: a novel method of applying near-infrared light intracranially and its impact on dopaminergic cell survival in MPTP-treated mice; Journal of Neurosurgery).
Mint Sommer kifejti, a vörös fény hatásmechanizmusának megértése segít abban, hogy szélesedjen orvosi felhasználása. A közeljövőben pl. valószínűleg elkezdik a mesterséges megtermékenyítés során használni; az IVF hatékonyságának egyik korlátja ugyanis az, ha a spermiumok nem rendelkeznek elegendő energiával ahhoz, hogy átjussanak a petesejt sejthártyáján, még akkor sem, ha csak 1 mm-t kell ahhoz úszniuk, hogy odaérjenek. Az ulmi IVF központ orvosa, Friedrich Gagsteiger, aki már korábban is próbálkozott olyan módszerekkel, amelyek energetizálnák a spermiumokat – pl. ilyen a koffein -, most olyan vizsgálatba kezd, amely révén kiderülhet, segíti-e a fertilizáció előtti NIR fénnyel történő besugárzás a spermiumok, így az IVF hatékonyságát.
