Įvadas
Senstant, akių ląstelės palaipsniui praranda energiją ir funkciją, iš dalies dėl to, kad jų mitochondrijos (ląstelės „baterijos“) silpnėja (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tai pasakytina ir apie tinklainę – šviesai jautrų audinį akies užpakalinėje dalyje – kur mirštančios mitochondrijos prisideda prie prastesnio regėjimo ir ligų, tokių kaip su amžiumi susijusi geltonosios dėmės degeneracija (AMD). Fotobiomoduliacija (FBM) yra švelni terapija, naudojanti mažo intensyvumo raudonąją arba artimąją infraraudonąją šviesą (paprastai apie 670 nm bangos ilgio) ląstelėms stimuliuoti. Laboratoriniai tyrimai rodo, kad šviečiant 670 nm šviesa į akį, galima atkurti mitochondrijų funkciją, padidinti energijos (ATP) gamybą ir sumažinti uždegimą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Praktiškai ši terapija dažnai atliekama naudojant LED lempas ar lazerius, kelias minutes kasdien nukreipiant juos prie akies. Ankstyvieji eksperimentai – nuo paprastų musių iki pelių ir nedidelių bandymų su žmonėmis – rodo, kad FBM gali pagerinti tinklainės sveikatą ir netgi viso kūno senėjimo aspektus. Šiame straipsnyje apžvelgiama, kaip 670 nm šviesa naudinga fotoreceptoriams ir tinklainės ganglijų ląstelėms, apibendrinami eksperimentinių modelių (įskaitant gyvenimo trukmės poveikį vabzdžiams) rezultatai ir aptariamas dozavimas, saugumas bei galimas naudojimas namuose. Galiausiai, siūlome ateities tyrimus, kurie derintų regos testus su mitochondrijų sveikatos žymenimis, siekiant išsiaiškinti, ar ši šviesa gali pagerinti ne tik regėjimą, bet ir bendrą ląstelių „jaunatviškumą“.
Kaip artimoji infraraudonoji šviesa stiprina tinklainės ląsteles
Fotobiomoduliacija 670 nm bangos ilgiu veikia mitochondrijas – mažytes ląstelių viduje esančias struktūras, gaminančias didžiąją dalį mūsų energijos (ATP). Mitochondrijose pagrindinis fermentas, vadinamas citochromo c oksidaze, sugeria raudonąją/artimąją infraraudonąją šviesą, kuri padeda jam veikti efektyviau (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tiesą sakant, 670 nm šviesa padidina mitochondrijų elektrinį membranos potencialą ir leidžia joms gaminti daugiau ATP (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tyrimai rodo, kad ši papildoma energija palengvina su amžiumi susijusį nuosmukį: pavyzdžiui, viename pranešime nustatyta, kad mėnuo kasdienio 670 nm šviesos poveikio senoms pelėms maždaug koregavo jų žemą mitochondrijų membranos potencialą ir ATP lygį (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Be to, energingos mitochondrijos gamina mažiau žalingų laisvųjų radikalų, todėl apdorotos ląstelės rodo mažesnį oksidacinį stresą ir uždegimą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Fotoreceptoriai (tinklainės šviesai jautrios lazdelės ir kūgeliai) ir tinklainės ganglijų ląstelės (TGL, nervai, kurie perduoda vaizdo signalus į smegenis) yra didelės energijos ląstelės, pripildytos mitochondrijų. Stiprindama mitochondrijų veiklą, 670 nm šviesa padeda šioms ląstelėms veikti efektyviau. Laboratoriniai tyrimai nustato, kad fotobiomoduliacija gali tiesiogiai pagerinti fotoreceptorių metabolizmą ir išgyvenimą. Pavyzdžiui, pelių tinklainės pažeidimo, sukeltos šviesos, modelyje, 670 nm gydymas žymiai pagerino fotoreceptorių sveikatą: gydomosios ląstelės turėjo stipresnį mitochondrijų kvėpavimą ir mažesnį streso sukeltą pažeidimą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Panašiai, optinio nervo pažeidimo modelyje, 670 nm šviesa išsaugojo TGL: gydomos žiurkės parodė 3,4 karto didesnį regos signalo stiprumą ir 1,6 karto daugiau išgyvenusių TGL, kartu su aukštesniu tinklainės ATP lygiu ir antioksidaciniais žymenimis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Apibendrinant, padidindama mitochondrijų efektyvumą šiose tinklainės ląstelėse, fotobiomoduliacija gali padaryti, kad senos ar streso paveiktos akių ląstelės elgtųsi labiau kaip jaunos, sveikos.
Gyvūnų tyrimų rezultatai
Mokslininkai išbandė 670 nm FBM įvairiuose senėjimo ir ligų modeliuose su daug žadančiais rezultatais. Senoms pelėms be sužalojimų, kasdienis 670 nm poveikis vieną mėnesį lėmė žymiai geresnę tinklainės funkciją: elektroretinogramos (ERG) testai parodė maždaug 25 % didesnį lazdelių ir kūgelių atsaką gydomoms senoms pelėms, artėjantį prie jaunų suaugusiųjų lygio (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kitaip tariant, senesnės pelės po 670 nm gydymo turėjo žymiai stipresnius regėjimo signalus. Šie pagerėjimai greičiausiai atsiranda dėl to, kad fotoreceptoriams suteikiama daugiau ATP, skirto jų šviesos aptikimo jonų pompoms maitinti, ir dėl silpno uždegimo slopinimo senstančioje akyje (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Tinklainės degeneracijos modeliuose (pvz., paveldėta geltonosios dėmės degeneracija ar diabetinis pažeidimas) FBM taip pat padeda. Pavyzdžiui, raudonoji/artimoji infraraudonoji šviesa sumažino žalingą imuninį signalizavimą iš pagalbinių Miulerio ląstelių ir apsaugojo fotoreceptorius nuo degeneracijos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pelių deguonies sukeltos tinklainės pažeidimo modelyje, išankstinis gydymas 670 nm šviesa apsaugojo fotoreceptorius ir vidinę tinklainę, sumažindamas ląstelių mirtį ir išsaugodamas funkciją (per panašius mitochondrijų pagrindu veikiančius mechanizmus) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šie tyrimai rodo bendrą temą: 670 nm FBM nuramino streso signalus ir padidino ląstelių išgyvenimą senstančiose ar sergančiose tinklainėse, sustiprindama mitochondrijų energiją.
Vaisinės muselės ir ilgaamžiškumas
Nuostabu, tačiau 670 nm šviesos privalumai apima ne tik regėjimą, bet ir peržengia žinduolių ribas. Ryškus pavyzdys pateikiamas iš vaisinių muselių (Drosophila) tyrimų. Kadangi muselės sensta greitai, mokslininkai kasdien paveikė jas 670 nm šviesa, o tada išmatavo jų ATP, uždegimo lygį, mobilumą ir gyvenimo trukmę (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pradžioje gydomos senesnės muselės turėjo apie 80 % daugiau ATP ir 15 % mažiau uždegimo žymens savo kūnuose. Svarbiausia, kad daug daugiau 670 nm šviesa gydytų musių išgyveno iki to, kas laikoma „senatve“ – didžiausio skirtumo metu gydomos muselės daugiau nei dvigubai (100 %) viršijo kontrolines museles (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kitaip tariant, daug daugiau musių išgyveno ilgesnį savo gyvenimo laikotarpį, nors absoliuti maksimali gyvenimo trukmė (kai visos galiausiai mirė) buvo panaši. Gydytos muselės taip pat lipo aukščiau ir judėjo du kartus toliau nei kontrolinės, būdamos septynių savaičių amžiaus, rodydamos geresnį mobilumą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trumpai: kasdieninė raudonoji šviesa beveik padvigubino musių, sulaukiančių senatvės, dalį ir išlaikė jas aktyvesnes (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Šie dramatiški rezultatai rodo, kad fotobiomoduliacija gali veikti viso kūno metabolizmą ir sveikatą, bent jau vabzdžiams.
Įrodymai smulkiuose žinduoliuose
Tiesioginius gyvenimo trukmės eksperimentus sunkiau atlikti su žinduoliais (dėl jų ilgos gyvenimo trukmės ir šviesos prasiskverbimo apribojimų tai yra sudėtinga (www.lighthousehealth.com)). Tačiau daugelis graužikų tyrimų rodo bendrą sveikatos naudą. Pavyzdžiui, gydyti seni graužikai rodo mažesnį audinių uždegimą ir didesnį ATP kiekį smegenyse ir tinklainėje, panašiai kaip aukščiau pateikti fotoreceptorių duomenys (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kai kurie senstančių pelių tyrimai nustatė, kad reguliarus artimosios infraraudonosios šviesos poveikis pagerina raumenų funkciją ar kognityvinių testų rezultatus, greičiausiai dėl to paties mitochondrijų sustiprinimo. Nors tai nėra taip dramatiška, kaip musėms, šie tyrimai patvirtina sveikatos trukmės pagerėjimą (geresnę funkciją senatvėje). Pavyzdžiui, žiurkių akių pažeidimo tyrime, 670 nm šviesa dienomis po pažeidimo dramatiškai sumažino oksidacinį stresą ir padidino apsauginius veiksnius, tokius kaip Nrf2 ir PGC-1α (susijusius su mitochondrijų augimu) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Apskritai, tyrimai su gyvūnais rodo, kad net žinduoliams FBM gali sistemingai sustiprinti senstančius audinius, nors tikrasis gyvenimo trukmės pratęsimas dar tiriamas.
Ankstyvieji žmonių tyrimai
Dėl daug žadančių laboratorinių rezultatų, buvo atlikti nedideli žmonių tyrimai, tiriantys FBM senstančioms akims. Viename pilotiniame tyrime buvo gydomas 31 vyresnis suaugęs asmuo (kai kurie su ankstyva AMD, kai kurie su normalia tinklaine), naudojant rankinį 670 nm LED įrenginį, laikomą arti akies 2 minutes kiekvieną rytą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Per metus šie pacientai buvo tikrinami dėl regėjimo aštrumo, regėjimo prietemoje ir tinklainės skenavimo. Sveikų (be AMD) grupėje buvo nedidelis pagerėjimas tamsoje adaptuotos (skotopinės) regos slenksčiuose ~1,8 dB, o tai rodo šiek tiek geresnį matymą naktį po kelių savaičių (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tačiau akims, kurios jau turėjo vidutinės AMD pokyčius, nebuvo jokių reikšmingų pokyčių regėjime ar tinklainės struktūroje jokiu metu iki 12 mėnesių (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kitaip tariant, kai AMD jau yra nustatyta, 670 nm gydymas vienerius metus jos nepanaikino tame nedideliame tyrime.
Šie prieštaringi rezultatai atspindi ankstesnį anekdotinį pranešimą: vienas nekontroliuojamas 18 AMD pacientų atvejų tyrimas teigė sumažėjusias drusenų sankaupas ir tam tikrą regėjimo pagerėjimą po 12 mėnesių 670 nm šviesos poveikio (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), tačiau tai nebuvo patvirtinta didesniuose tyrimuose. Svarbu tai, kad visuose šiuose tyrimuose gydymas buvo saugus ir gerai toleruojamas: nebuvo pranešta apie rimtų akių pažeidimų, o keli dalyviai pasitraukė tik dėl tyrimų naštos (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), o ne dėl šviesos žalos. (Laikinas lengvas akinimas ar jautrumas yra vienintelis kada nors pastebėtas nusiskundimas, ir jis yra retas.) Taigi, ankstyvieji žmonių tyrimai rodo, kad 670 nm FBM lengva ir saugu naudoti, ir ji gali šiek tiek padėti normaliai senstančioms akims (pvz., matymui naktį), tačiau reikia daugiau tyrimų, kad būtų įrodyta bet kokia nauda akių ligų atveju.
Dozavimas ir saugumas
Tyrimuose buvo naudojamos nedidelės šviesos dozės. Pavyzdžiui, senos pelės paprastai buvo gydomos 40 mW/cm² 15 minučių kasdien (apie 36 J/cm² bendrai per dieną) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pirmiau aprašytame žmonių pilotiniame tyrime buvo naudojamas 40 mW/cm² 2 minutes (4,8 J/cm² per sesiją) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Apskritai, FBM naudoja labai mažos galios lempas – daug mažiau intensyvias nei saulė – todėl nėra šildymo ar deginimo. Seansai trunka nuo vienos ar dviejų minučių iki maždaug 15 minučių vieną ar du kartus per dieną. Daugelis tyrimų tai kartoja kasdien kelias savaites. Kadangi 670 nm yra už žalingo mėlynosios/UV spinduliuotės diapazono ir naudojama esant mažam apšvietimui, tyrimuose nebuvo pastebėta jokio žalingo poveikio tinklainei (eyewiki.aao.org)[*]. (Priešingai, per stipri šviesa gali pažeisti akis, tačiau FBM prietaisai yra specialiai kalibruoti saugiems lygiams.)
Namų naudojimo prietaisai jau yra prieinami odos ir net akių FBM. Juose dažnai naudojami 670 nm LED diodai su žinoma saugia galia (paprastai dešimtys mW/cm²). Norint pritaikyti akiai, pacientui tiesiog reikia laikyti arba padėti šviesą kelis centimetrus nuo užmerktos arba atviros akies kelias minutes. Kadangi nereikia jokio specialaus suderinimo ar vyzdžio išplėtimo, seansas jaučiamas kaip švelnus raudonas švytėjimas. Kai kuriuose tyrimuose šviesa buvo duodama su atviru vyzdžiu, o kituose netgi gydoma per užmerktus vokus – abiem atvejais 670 nm prasiskverbia pakankamai, kad pasiektų tinklainę. Saugumo sumetimais, pacientai niekada neturėtų žiūrėti tiesiai į labai ryškias šviesas, tačiau tipiniai FBM prietaisai yra suprojektuoti taip, kad išvengtų akinimo, išskyrus nedidelį ryškumą. Apskritai, vakariniai ar kasdieniai seansai namuose yra praktiški, panašūs į mažo šviesos skydelio naudojimą kelias minutes, siekiant pagerinti miegą ar odos sveikatą.
Praktiniai aspektai ir ateities tyrimai
Nors preliminarūs, turimi duomenys skatina gerai suplanuotus 670 nm FBM tyrimus senstančioms akims. Ateities tyrimai turėtų derinti tradicinius regėjimo testus (pvz., regėjimo aštrumo lenteles, tamsoje adaptuotus slenksčio testus, kontrasto jautrumą ar tinklainės vaizdavimą) su mitochondrijų sveikatos matavimais. Pavyzdžiui, būtų galima stebėti metabolizmo ar uždegimo kraujo žymenis (pvz., laktatą, su ATP susijusius veiksnius ar antioksidantų lygius) prieš FBM terapiją ir po jos. Tai parodytų, ar šviesos energijos padidėjimas tinklainėje yra susijęs su pokyčiais likusioje kūno dalyje. Oftalmologinių rezultatų derinimas su sisteminiais biomarkeriais paaiškintų, ar FBM yra tik lokalus akių gydymas, ar platesnio atjauninimo efekto dalis. Tyrimuose taip pat būtų galima keisti dozę (trukmę ir galią), kad būtų rastas optimalus „receptas“ pacientams. Be to, ilgalaikis stebėjimas patikrintų, ar FBM lėtina ligų, tokių kaip AMD, progresavimą.
Apskritai, 670 nm fotobiomoduliacija yra neinvazinis, nebrangus metodas, galintis padėti senstančioms akims atkuriant ląstelių energiją. Jis jau parodė naudą nuo vabzdžių iki žinduolių laboratoriniuose tyrimuose (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), ir parodė tam tikrą saugumą bei pritaikomumą žmonėms. Kruopščiai išbandydami jį ateities klinikiniuose tyrimuose, kurie matuoja tiek regos funkciją, tiek mitochondrijų aktyvumą, mokslininkai gali nustatyti, ar kasdien šviečiant šiek tiek raudonos šviesos, mūsų tinklainės – ir galbūt mes patys – gali ilgiau išlikti sveikesni.
Išvada
Fotobiomoduliacija su 670 nm „raudonąja“ šviesa, atrodo, atgaivina senstančias tinklainės ląsteles, suaktyvindama jų mitochondrijas. Gyvūnų modeliuose ji pagerino regėjimo signalus, išsaugojo fotoreceptorius ir TGL, ir netgi prailgino sveiką gyvenimo trukmę musėms (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ankstyvieji žmonių tyrimai rodo, kad ją lengva naudoti ir ji yra labai saugi, nors nauda akių ligų atveju dar turi būti įrodyta. Tinkamai dozuojant (kelios minutės kasdien, naudojant mažos galios LED diodus) ir laikantis akių apsaugos gairių, namuose atliekama 670 nm terapija yra techniškai praktiška. Kitas žingsnis yra griežti pacientų tyrimai, kurie kartu įvertintų regėjimą ir ląstelių energijos žymenis, siekiant išsiaiškinti, ar ši švelni šviesa gali apšviesti ne tik mūsų akis, bet ir bendrą mūsų sveikatą senstant.