Giới thiệu
Khi chúng ta già đi, tế bào mắt dần mất năng lượng và chức năng, một phần vì ty thể (những “viên pin” của tế bào) trở nên yếu hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Điều này đúng với võng mạc – mô nhạy cảm với ánh sáng ở phía sau mắt – nơi các ty thể chết đi góp phần làm suy giảm thị lực và các bệnh như thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi tác (AMD). Quang điều biến sinh học (PBM) là một liệu pháp nhẹ nhàng sử dụng ánh sáng đỏ hoặc cận hồng ngoại cường độ thấp (thường có bước sóng khoảng 670 nm) để kích thích tế bào. Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy việc chiếu ánh sáng 670 nm vào mắt có thể nạp lại chức năng ty thể, tăng cường sản xuất năng lượng (ATP) và giảm viêm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trong thực tế, liệu pháp này thường được thực hiện bằng đèn LED hoặc laser đặt gần mắt trong vài phút mỗi ngày. Các thí nghiệm ban đầu – từ những con ruồi giấm đơn giản đến chuột và các thử nghiệm nhỏ trên người – cho thấy PBM có thể cải thiện sức khỏe võng mạc và thậm chí cả các khía cạnh lão hóa toàn thân. Bài viết này xem xét cách ánh sáng 670 nm mang lại lợi ích cho tế bào cảm quang và tế bào hạch võng mạc, tóm tắt kết quả trong các mô hình thử nghiệm (bao gồm cả tác động đến tuổi thọ ở côn trùng), đồng thời thảo luận về liều lượng, độ an toàn và khả năng sử dụng tại nhà. Cuối cùng, chúng tôi đề xuất các nghiên cứu trong tương lai kết hợp các bài kiểm tra thị lực với các dấu hiệu sức khỏe ty thể để xem liệu ánh sáng này có thể tăng cường không chỉ thị lực mà còn cả sự “trẻ hóa” tế bào tổng thể hay không.
Cách ánh sáng cận hồng ngoại tăng cường tế bào võng mạc
Quang điều biến sinh học ở bước sóng 670 nm nhắm mục tiêu vào ty thể, những cấu trúc nhỏ bên trong tế bào tạo ra phần lớn năng lượng của chúng ta (ATP). Trong ty thể, một enzyme quan trọng gọi là cytochrome c oxidase hấp thụ ánh sáng đỏ/cận hồng ngoại, giúp nó hoạt động hiệu quả hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Thực tế, ánh sáng 670 nm làm tăng điện thế màng ty thể và giúp chúng sản xuất nhiều ATP hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các nghiên cứu cho thấy năng lượng bổ sung này làm giảm sự suy giảm liên quan đến tuổi tác: ví dụ, một báo cáo cho thấy một tháng chiếu ánh sáng 670 nm hàng ngày ở chuột già đã gần như điều chỉnh điện thế màng ty thể và mức ATP thấp của chúng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ngoài ra, ty thể được cung cấp năng lượng tạo ra ít gốc tự do có hại hơn, do đó các tế bào được điều trị cho thấy ít stress oxy hóa và viêm hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Tế bào cảm quang (tế bào que và tế bào nón cảm nhận ánh sáng của võng mạc) và tế bào hạch võng mạc (RGCs, các dây thần kinh mang tín hiệu thị giác đến não) là những tế bào tiêu thụ nhiều năng lượng chứa đầy ty thể. Bằng cách tăng cường hoạt động của ty thể, ánh sáng 670 nm giúp các tế bào này hoạt động hiệu quả hơn. Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy quang điều biến sinh học có thể trực tiếp cải thiện quá trình trao đổi chất và sự sống sót của tế bào cảm quang. Ví dụ, trong một mô hình chuột bị tổn thương võng mạc do ánh sáng, việc điều trị bằng 670 nm đã cải thiện đáng kể sức khỏe tế bào cảm quang: các tế bào được điều trị có hô hấp ty thể mạnh hơn và ít tổn thương do stress hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tương tự, trong một mô hình chấn thương thần kinh thị giác, ánh sáng 670 nm đã bảo tồn các RGCs: chuột được điều trị cho thấy tín hiệu thị giác tăng gấp 3,4 lần và số lượng RGCs sống sót tăng gấp 1,6 lần, cùng với mức ATP võng mạc cao hơn và các dấu hiệu chống oxy hóa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tóm lại, bằng cách tăng cường hiệu quả ty thể trong các tế bào võng mạc này, quang điều biến sinh học có thể làm cho các tế bào mắt già hoặc bị stress hoạt động giống như các tế bào trẻ, khỏe mạnh hơn.
Kết quả từ các nghiên cứu trên động vật
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm PBM 670 nm trong nhiều mô hình lão hóa và bệnh tật khác nhau với những kết quả đáng khích lệ. Ở chuột già không bị thương, việc tiếp xúc 670 nm hàng ngày trong một tháng đã dẫn đến chức năng võng mạc tốt hơn rõ rệt: các xét nghiệm điện võng mạc (ERG) cho thấy phản ứng của tế bào que và nón cao hơn khoảng 25% ở chuột già được điều trị, gần đạt mức của chuột trưởng thành trẻ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói cách khác, chuột già có tín hiệu thị giác mạnh hơn đáng kể sau khi điều trị bằng 670 nm. Những cải thiện này có thể xuất phát từ việc cung cấp thêm ATP cho các tế bào cảm quang để cung cấp năng lượng cho các bơm ion phát hiện ánh sáng của chúng, và từ việc làm dịu tình trạng viêm mức độ thấp trong mắt lão hóa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Trong các mô hình thoái hóa võng mạc (như thoái hóa điểm vàng di truyền hoặc tổn thương do tiểu đường), PBM cũng giúp ích. Ví dụ, ánh sáng đỏ/cận hồng ngoại đã làm giảm tín hiệu miễn dịch có hại từ các tế bào Muller hỗ trợ và bảo vệ các tế bào cảm quang khỏi bị thoái hóa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trong một mô hình chuột bị tổn thương võng mạc do oxy, việc tiền điều trị bằng ánh sáng 670 nm đã bảo vệ các tế bào cảm quang và võng mạc bên trong, giảm chết tế bào và bảo tồn chức năng (thông qua các cơ chế dựa trên ty thể tương tự) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Những nghiên cứu này cho thấy một chủ đề chung: PBM 670 nm đã làm dịu các tín hiệu căng thẳng và tăng cường sự sống sót của tế bào trong võng mạc bị lão hóa hoặc bệnh tật bằng cách tăng cường năng lượng ty thể.
Ruồi giấm và tuổi thọ
Đáng chú ý, lợi ích của ánh sáng 670 nm không chỉ dừng lại ở thị lực mà còn vượt xa cả động vật có vú. Một ví dụ nổi bật đến từ ruồi giấm (Drosophila). Vì ruồi giấm lão hóa nhanh, các nhà nghiên cứu đã cho chúng tiếp xúc với ánh sáng 670 nm mỗi ngày và sau đó đo lường mức ATP, mức độ viêm, khả năng vận động và tuổi thọ của chúng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ban đầu, những con ruồi già được điều trị có lượng ATP nhiều hơn khoảng 80% và dấu hiệu viêm ít hơn 15% trong cơ thể. Quan trọng hơn, nhiều con ruồi được điều trị bằng 670 nm đã sống sót đến tuổi già – ở đỉnh điểm khác biệt, số lượng ruồi được điều trị nhiều hơn ruồi đối chứng hơn 100% (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói cách khác, nhiều con ruồi đã sống đến cuối đời hơn, mặc dù tuổi thọ tối đa tuyệt đối (khi tất cả cuối cùng đều chết) là tương tự nhau. Ruồi được điều trị cũng leo cao hơn và di chuyển xa gấp đôi so với nhóm đối chứng ở bảy tuần tuổi, cho thấy khả năng vận động tốt hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tóm lại: ánh sáng đỏ hàng ngày gần như đã tăng gấp đôi tỷ lệ ruồi sống đến tuổi già và giữ cho chúng hoạt động tích cực hơn (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Những phát hiện đáng kể này cho thấy quang điều biến sinh học có thể tác động đến quá trình trao đổi chất toàn thân và sức khỏe, ít nhất là ở côn trùng.
Bằng chứng trên động vật có vú nhỏ
Các thí nghiệm trực tiếp về tuổi thọ khó thực hiện hơn ở động vật có vú (tuổi thọ dài và giới hạn xuyên sáng khiến chúng trở nên phức tạp (www.lighthousehealth.com)). Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu trên động vật gặm nhấm gợi ý về lợi ích sức khỏe chung. Ví dụ, động vật gặm nhấm già được điều trị cho thấy tình trạng viêm mô thấp hơn và mức ATP cao hơn trong não và võng mạc, tương tự như dữ liệu tế bào cảm quang ở trên (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Một số nghiên cứu trên chuột già đã phát hiện ra rằng việc tiếp xúc thường xuyên với cận hồng ngoại giúp cải thiện chức năng cơ hoặc điểm số kiểm tra nhận thức, có lẽ bằng cách tăng cường ty thể tương tự. Mặc dù không ấn tượng như ở ruồi giấm, những nghiên cứu này hỗ trợ cải thiện thời gian sống khỏe mạnh (chức năng tốt hơn ở tuổi già). Ví dụ, trong một nghiên cứu chấn thương mắt ở chuột, ánh sáng 670 nm trong những ngày sau tổn thương đã giảm đáng kể stress oxy hóa và tăng các yếu tố bảo vệ như Nrf2 và PGC-1α (liên quan đến sự phát triển của ty thể) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nhìn chung, công trình nghiên cứu trên động vật cho thấy ngay cả ở động vật có vú, PBM có thể cung cấp năng lượng cho các mô lão hóa một cách toàn thân, mặc dù việc kéo dài tuổi thọ thực sự vẫn đang được nghiên cứu.
Các nghiên cứu khả thi ban đầu trên người
Với những kết quả đầy hứa hẹn từ phòng thí nghiệm, các thử nghiệm nhỏ trên người đã khám phá PBM cho mắt lão hóa. Một nghiên cứu thử nghiệm đã điều trị cho 31 người lớn tuổi (một số bị AMD giai đoạn đầu, một số có võng mạc bình thường) bằng cách sử dụng đèn LED cầm tay 670 nm đặt gần mắt trong 2 phút mỗi sáng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Trong hơn một năm, những bệnh nhân này đã được kiểm tra thị lực, thị lực trong điều kiện ánh sáng yếu và quét võng mạc. Trong nhóm khỏe mạnh (không AMD), có một cải thiện nhỏ về ngưỡng thị lực thích nghi với bóng tối (scotopic) khoảng ~1.8 dB, cho thấy thị lực ban đêm tốt hơn một chút sau vài tuần (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tuy nhiên, ở những mắt đã có thay đổi AMD giai đoạn trung gian, không có thay đổi đáng kể nào về thị lực hoặc cấu trúc võng mạc tại bất kỳ thời điểm nào trong vòng 12 tháng (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói cách khác, một khi AMD đã hình thành, việc sử dụng 670 nm trong một năm không đảo ngược được tình trạng này trong nghiên cứu nhỏ đó.
Những kết quả trái chiều này lặp lại một báo cáo giai thoại trước đó: một loạt trường hợp không kiểm soát gồm 18 bệnh nhân AMD đã tuyên bố giảm các cặn drusen và một số cải thiện thị lực sau 12 tháng chiếu ánh sáng 670 nm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), nhưng điều này chưa được xác nhận trong các thử nghiệm lớn hơn. Điều quan trọng là tất cả các nghiên cứu này đều nhận thấy liệu pháp an toàn và được dung nạp tốt: không có tổn thương mắt nghiêm trọng nào được báo cáo, và một vài người tham gia chỉ rút lui do gánh nặng của việc kiểm tra (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) chứ không phải do bất kỳ tác hại nào từ ánh sáng. (Chói hoặc nhạy cảm nhẹ thoáng qua là than phiền duy nhất từng được ghi nhận, và nó rất hiếm.) Do đó, các công trình nghiên cứu ban đầu trên người cho thấy PBM 670 nm dễ áp dụng và an toàn, và nó có thể giúp ích một chút cho mắt lão hóa bình thường (ví dụ: thị lực ban đêm), nhưng cần nghiên cứu thêm để chứng minh bất kỳ lợi ích nào trong bệnh mắt.
Liều lượng và độ an toàn
Các nghiên cứu đã sử dụng liều lượng ánh sáng vừa phải. Ví dụ, chuột già thường được điều trị bằng 40 mW/cm² trong 15 phút mỗi ngày (tổng cộng khoảng 36 J/cm² mỗi ngày) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Thử nghiệm trên người được mô tả ở trên đã sử dụng 40 mW/cm² trong 2 phút (4,8 J/cm² mỗi phiên) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Nói chung, PBM sử dụng đèn công suất rất thấp – cường độ thấp hơn nhiều so với mặt trời – nên không gây nóng hoặc bỏng. Các phiên dao động từ một hoặc hai phút đến khoảng 15 phút một hoặc hai lần mỗi ngày. Nhiều nghiên cứu lặp lại điều này hàng ngày trong nhiều tuần. Vì 670 nm nằm ngoài dải xanh lam/UV gây hại và được sử dụng ở cường độ chiếu xạ thấp, không có tác dụng phụ nào gây hại cho võng mạc được ghi nhận trong các thử nghiệm (eyewiki.aao.org)[*]. (Ngược lại, ánh sáng quá mạnh có thể làm hại mắt, nhưng các thiết bị PBM được hiệu chỉnh đặc biệt để đạt mức an toàn.)
Các thiết bị sử dụng tại nhà đã có sẵn cho PBM da và thậm chí cả mắt. Chúng thường sử dụng đèn LED 670 nm ở công suất an toàn đã biết (thường là hàng chục mW/cm²). Để áp dụng cho mắt, bệnh nhân chỉ cần giữ hoặc đặt đèn cách mắt nhắm hoặc mở vài cm trong vài phút. Vì không cần căn chỉnh hay giãn đồng tử đặc biệt, một phiên điều trị giống như một ánh sáng đỏ ấm áp. Một số nghiên cứu chiếu ánh sáng khi đồng tử mở, trong khi những nghiên cứu khác thậm chí điều trị qua mí mắt nhắm – trong cả hai trường hợp, 670 nm đều xuyên đủ để đến võng mạc. Lưu ý về an toàn, bệnh nhân không bao giờ nên nhìn trực tiếp vào ánh sáng quá chói, nhưng các thiết bị PBM thông thường được thiết kế để tránh chói quá mức độ sáng nhẹ. Nhìn chung, các buổi điều trị hàng đêm hoặc hàng ngày tại nhà là khả thi, giống như việc sử dụng một tấm đèn nhỏ trong vài phút để cải thiện giấc ngủ hoặc sức khỏe làn da.
Các cân nhắc thực tế và nghiên cứu trong tương lai
Mặc dù còn sơ bộ, bằng chứng khuyến khích các thử nghiệm được thiết kế tốt về PBM 670 nm ở mắt lão hóa. Các nghiên cứu trong tương lai nên kết hợp các bài kiểm tra thị lực truyền thống (như bảng thị lực, kiểm tra ngưỡng thích nghi bóng tối, độ nhạy tương phản hoặc chụp ảnh võng mạc) với các thước đo sức khỏe ty thể. Ví dụ, người ta có thể theo dõi các dấu hiệu sinh học trong máu về trao đổi chất hoặc viêm (như lactate, các yếu tố liên quan đến ATP hoặc mức độ chống oxy hóa) trước và sau liệu pháp PBM. Điều này sẽ cho chúng ta biết liệu việc tăng cường năng lượng của ánh sáng trong võng mạc có đi kèm với những thay đổi trong phần còn lại của cơ thể hay không. Kết hợp các kết quả nhãn khoa với các dấu hiệu sinh học toàn thân sẽ làm rõ liệu PBM chỉ là một phương pháp điều trị mắt cục bộ hay là một phần của hiệu ứng trẻ hóa rộng lớn hơn. Các thử nghiệm cũng có thể thay đổi liều lượng (thời gian và công suất) để tìm ra “công thức” tối ưu cho bệnh nhân. Hơn nữa, việc theo dõi dài hạn sẽ kiểm tra xem PBM có làm chậm sự tiến triển của các bệnh như AMD hay không.
Nhìn chung, quang điều biến sinh học 670 nm là một phương pháp không xâm lấn, chi phí thấp có thể giúp mắt lão hóa bằng cách phục hồi năng lượng tế bào. Nó hiện đã cho thấy lợi ích từ côn trùng đến động vật có vú trong các nghiên cứu phòng thí nghiệm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), và đã cho thấy một số an toàn và tính khả thi ở người. Bằng cách thử nghiệm nghiêm ngặt trong các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai, đo lường cả chức năng thị giác và hoạt động ty thể, các nhà nghiên cứu có thể xác định xem việc chiếu một chút ánh sáng đỏ mỗi ngày có thể giữ cho võng mạc của chúng ta – và có lẽ cả phần còn lại của cơ thể – khỏe mạnh lâu hơn hay không.
Kết luận
Quang điều biến sinh học bằng ánh sáng “đỏ” 670 nm dường như hồi sinh các tế bào võng mạc lão hóa bằng cách kích hoạt ty thể của chúng. Trong các mô hình động vật, nó đã tăng cường tín hiệu thị giác, bảo tồn tế bào cảm quang và RGCs, và thậm chí kéo dài tuổi thọ khỏe mạnh ở ruồi giấm (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Các thử nghiệm ban đầu trên người cho thấy nó dễ sử dụng và rất an toàn, mặc dù lợi ích trong các bệnh về mắt vẫn cần được chứng minh thêm. Với liều lượng thích hợp (vài phút mỗi ngày bằng đèn LED công suất thấp) và hướng dẫn bảo vệ mắt, liệu pháp 670 nm tại nhà là khả thi về mặt kỹ thuật. Bước tiếp theo là các nghiên cứu nghiêm ngặt trên bệnh nhân đánh giá đồng thời thị lực và các dấu hiệu năng lượng tế bào, để xem liệu ánh sáng dịu nhẹ này có thể thắp sáng không chỉ đôi mắt của chúng ta mà còn cả sức khỏe tổng thể khi chúng ta già đi hay không.