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Fotobiomodulación. Bases científicas.
Interacciones luz- materia
Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica 1
Emisión de un fotón
2Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Absorción y emisión de radiación
3Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• La emisión de fotones por los seres vivos es a día de hoy un fenómeno bien
comprobado y aceptado universalmente.
• Los rangos de intensidad de esta emisión oscilan entre unos cuantos fotones
a algunos centenares por cm2 de superficie corporal y por segundo.
• La banda espectral cubre desde los 260 nanómetros a 80 nanómetros
4Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• La emisión espontánea de electrones activados que bajan su energía
emitiendo un fotón es un proceso esencial en las interacciones de la materia
y la luz.
• En principio el electrón puede decaer de un estado energéticamente
excitado a cualquier nivel de energía inferior no ocupado.
5Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• En la práctica la mayoría de estas transiciones son muy lentas y por tanto no
son efectivamente posibles.
• Rivera et al. demostraron cómo teóricamente las excitaciones plasmónicas
pueden ser utilizadas para incrementar y controlar las interacciones de la
materia y la luz. Esto implica que transiciones pueden ser logradas en todo
el espectro de un emisor óptico
6Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• Los resultados indican que el tratamiento de neuronas expuestas a
Rotenona – MPP (agentes oxidantes que dañan la mitocondria) con diodos
emisores de luz – LEDs – dos veces al día incrementaron significativamente
el contenido celular de ATP, bajando la mortalidad neuronal y disminuyendo
la expresión de los radicales libres, comparadas con las neuronas no
tratadas
• Estos resultados sugieren que la luz LED puede ser de utilidad terapéutica
para las neuronas dañadas por neurotoxinas, ligadas a las enfermedades
neurodegenerativas incluyendo el Parkinson. Esto a través de la recarga
energética celular con el consiguiente incremento de su vitalidad
7Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• El tratamiento LED en el espectro del infrarrojo cercano – NIR – promueve
la curación de heridas en humanos y animales (Whelan y cols 2001)
• Este tipo de estímulo produce la activación de la citocromooxidasa y el
contenido de ATP en cultivos de neuronas de la corteza visual de la rata
inactivadas por Tetrodotoxina. KCN (2001-2005)
8Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• El pretratamiento con LED disminuye las proteínas inductoras de apoptosis
y aumenta los niveles de proteínas inhibidoras de la apoptosis y reduce los
radicales libres en neuronas expuestas al cianuro de potasio (LIAN y cols
2006).
• Se investiga su utilidad en enfermedades neurodegenerativas y la frecuencia
del estímulo
9Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• Wong Riley y cols encontraron en 2005 que las longitudes de onda de 670
nm y 830 nm son las más efectivas para revertir la disminución de la
actividad de citocromo oxidasa y del contenido celular de ATPP inducido por
toxinas. La longitud de onda de 728 nanómetros fue menos efectiva.
10Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• Los resultados indican que los LED dos veces al día fueron más efectivos
en la protección de la neurotoxicidad.
• Los diodos emisores de luz pueden servir como agentes terapéuticos
efectivos para las neuronas que desarrollan cambios neurodegenerativos
11Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Foto-biomodulación: bases científicas
• El tratamiento con LED una vez al día inmediatamente después de la
exposición al KCN bajó significativamente el número de neuronas
apoptósicas – en 22.8%.
• El mismo tratamiento dos veces al día disminuyó en un 33.8% la apoptosis.
• Sin embargo la terapia en una frecuencia de 3 a 4 veces al día no generó
una reducción significativa de la apoptosis.
12Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Fundamentos fotobiológicos de la terapia láser de baja
potencia. Soft-láser
• PHOTOBIOLOGICAL FUNDAMENTALS OF LOW-POWER LASER
THERAPY T. Karu
• Laser Technology Research Center of Russian Acad. Sci., 142092 Troitsk,
Moscow Region, Russian Federation
13Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Fundamentos de la interacción de la luz monocromática
visible y del NIR sobre las células
• La irradiación de la luz visible o del infrarrojo cercano a ciertas dosis,
intensidades y longitudes de onda puede estimular la proliferación celular en
los mamíferos así como el crecimiento de microorganismos procariotas y
eucariotas.
14Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Fundamentos de la interacción de la luz monocromática
visible y del NIR sobre las células
Los efectos principales de la irradiación celular de onda continua son las
siguientes:
• Una curva en campana de Gauss que representa el estímulo Vs el efecto
biológico. Se caracteriza por un umbral, un efecto máximo específico y una
fase de declinación. Hay excepciones a esta regla.
15Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Fundamentos de la interacción de la luz monocromática
visible y del NIR sobre las células
• En la mayoría de los casos el efecto fotobiológico final no depende de la
intensidad de la radiación y el tiempo de exposición. Hay excepciones a esta
regla.
• Aunque las respuestas biológicas de varias células pueden ser similares
cualitativamente, puede haber diferencias cuantitativas como ha sido
establecido para diversos tipos de levaduras.
16Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Fundamentos de la interacción de la luz monocromática
visible y del NIR sobre las células
• Los efectos biológicos de la irradiación dependen de la
longitud de onda.
• Los espectros de acción son del mismo tipo para las células procariotas y
eucariotas, siendo máximos en la banda de la luz visible.
• Las respuestas biológicas de las mismas células a la luz pulsada y la luz continua
de la misma longitud de onda, intensidad y dosis puede ser diferente
17Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
Fundamentos de la interacción de la luz monocromática
visible y del NIR sobre las células
• Los principales efectos de la luz pulsada son los siguientes:
• (a) La dependencia de la dosis tiene más de un máximo. La regla de
reciprocidad se mantiene en todos los máximos de estas curvas.
• (b) hay una fuerte dependencia de la frecuencia de repetición del pulso, la
duración del pulso y muy probablemente del ciclo de aplicación
18Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
II. Mecanismos de acción celular primarios y secundarios
de la radiación de luz monocromática visible y NIR
• Se piensa que la cadena de oxidasas terminales respiratorias en las células
eucarióticas (Citocromo C oxidasa) y en las células procarióticas de E Coli
(complejos de Cyt bd y cyt bo) son moléculas fotoaceptoras para la
radiación del rojo y el infrarrojo cercano.
• En el espectro del azul hasta el violeta intervienen las flavoproteínas como la
NADH deshidrogenasa, tanto como las oxidasas terminales.
19Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
II. Mecanismos primarios y secundarios de la acción de la
luz visible monocromática e infrarroja cercana
• Transducción de la fotoseñal y cadenas de amplificación
• Los cambios físico-químicos primarios inducidos por la luz en las moléculas son seguidos por una cascada de reacciones químicas celulares que ya no requieren más activación de la luz y pueden ocurrir en la oscuridad.
• Estas reacciones se asocian a cambios en los parámetros de la homeostasis celular. Se piensa que el proceso crucial es una alteración en el estado de oxido-reducción celular.
20Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
III. Explicación de los efectos y controversias sobre del
láser de baja potencia a nivel celular
• La diversidad de efectos del láser de bajo poder a nivel celular puede ser
explicada por la similaridad de principios en la función de la cadena
respiratoria.
21Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
III. Explicación de los efectos y controversias sobre del
láser de baja potencia a nivel celular
• Las variaciones en la magnitud de los efectos del láser de baja potencia
sobre las células pueden ser explicadas por el status redox global de las
células en el momento de la irradiación.
• Las células con pH interno más bajo, que tienen un potencial redox menor;
responden más fuertemente que las células con un PH normal
22Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
III. Explicación de los efectos y controversias sobre del
láser de baja potencia a nivel celular
• Se sugiere que en condiciones patológicas como inflamación crónica y
heridas tórpidas la respuesta a la irradiación es debida un pH asociado a
hipoxia.
• La irradiación pude afectar también el ciclo de estímulo-respuesta-
recuperación, que incluye naturalmente cambios en el estado de oxido-
reducción y el PH bajo.
23Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
III. Explicación de los efectos y controversias sobre del
láser de baja potencia a nivel celular
• La irradiación con bajas y altas dosis de luz de la misma longitud de onda
desencadena la prevalencia de diferentes canales de respuesta, lo que da
como resultado diferentes respuestas celulares: estímulo de la actividad vital
o su inhibición y hasta destrucción.
24Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
III. Explicación de los efectos y controversias sobre del
láser de baja potencia a nivel celular
• Existen límites biológicos en los efectos del láser de baja potencia
• El estímulo del crecimiento celular rápido no puede ser activado, y no todas
las funciones celulares pueden ser activadas.
• Así mismo no todas las especies entre levaduras, mutantes de E. Coli y
células cultivadas in vitro pueden ser estimuladas por la radiación
25Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
III. Explicación de los efectos y controversias sobre del
láser de baja potencia a nivel celular
• No todas las células en los cultivos celulares responderán exactamente de la
misma manera a la radiación.
• La razón es la naturaleza heterogénea de los cultivos celulares y los tejidos
– por ejemplo en su reproducción celular –.
26Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
III. Explicación de los efectos y controversias sobre del
láser de baja potencia a nivel celular
• Cuando sistemas complejos como sangre o células esplénicas en
suspensión son irradiadas, la calidad de respuestas tales como activación o
inhibición depende del estado fisiológico del organismo huésped.
27Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
IV. Respuestas de neuronas y linfocitos a la irradiación
directa
• Usando células nerviosas individualizadas de Helix Pomatia se observó que
las neuronas silenciosas no eran excitadas por la radiación láser – de 632.8
nm, mientras que las neuronas espontáneamente activas responden a la
irradiación con despolarización de la membrana.
28Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
IV. Respuestas de neuronas y linfocitos a la irradiación
directa
• La irradiación de linfocitos humanos con láser de HeNe puede activar algunas respuestas a corto término, pero no se produce activación mitótica completa ni trasformación blástica.
• Al mismo tiempo la radiación tiene un efecto amplificador sobre la síntesis de ADN en linfocitos tratados con Fitohemaglutinina previa a la irradiación.
• Un mayor número de células fueron activadas. Influjo sobre CA+2. Activación de la síntesis de ADN. Activación de la función mitocondrial con la formación de mitocondrias gigantes.
29Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
IV. Respuestas de neuronas y linfocitos a la irradiación
directa
• La ausencia de expresión de receptores de interleukina 2 en los linfocitos
irradiados, parece estar conectada a la ausencia de transformación blástica
en los mismos.
30Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
IV. Respuestas de neuronas y linfocitos a la irradiación
directa
• Con los agentes antitumorales vincristina y vinblastina y la irradiación láser
(820 nm, 292 Hz, 1x104 J/m2) se obtiene una disminución de la
quimioluminiscencia espontánea de los blastos en la leucemia linfocítica
aguda.
31Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
V. Efectos de la luz visible y el infrarrojo cercano en cultivos
celulares
• La proliferación de células en mamíferos (medidas por la incorporación de
Thymidina) se incrementa después de la irradiación de varias bandas de la
luz visible y el infrarrojo cercano.
• El efecto depende la la longitud de onda de la radiación, la dosis y la
intensidad, y las condiciones del cultivo celular.
32Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
V. Efectos de la luz visible y el infrarrojo cercano en cultivos
celulares
• Se da un incremento en la incorporación de 3 H thymidina ocasionada por el
aumento en la síntesis de DNA en la fase S celular. La irradiación estimula la
progresión del ciclo celular.
33Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
V. Efectos de la luz visible y el infrarrojo cercano en cultivos
celulares
• La irradiación incrementa el crecimiento de subpoblaciones de crecimiento
lento y las propiedades adhesivas de las membranas celulares.
34Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
V. Efectos de la luz visible y el infrarrojo cercano en cultivos
celulares
• La irradiación puede incrementar el ATP a nivel celular o disminuir el nivel de
AMP cíclico
• 6. La pre-irradiación con un LASER HE Ne disminuye la respuesta citotóxica
celular a la radiación ionizante.
35Cromoterapia y altas frecuencias en la terapéutica
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