Priama terapia červeným svetlom zlepšuje liečbu poranenia miechy

Poranenia miechy, ktoré sú spôsobené vecami, ako sú pády, športové nehody a nehody v cestnej premávke, môžu viesť k vážnemu, celoživotnému postihnutiu. Bohužiaľ, mnohí pacienti sa úplne nezotavia, najmä ak je zranenie vážne.

Možnosti opravy poranenia miechy zostávajú obmedzené, takže výskumníci sa už dlho zameriavajú na vývoj alternatívnych spôsobov liečby. V novej štúdii vedci z Birminghamskej univerzity vo Veľkej Británii určili optimálnu dávku terapie červeným svetlom, ktorá je potrebná na obnovenie funkcie a stimuláciu rastu nervových buniek v poranenej mieche.

Svetelná terapia, tiež nazývaná ako fotobiomodulácia alebo v skratke ako PBM (PhotoBioModulation), zahŕňa aplikáciu nízkointenzívneho červeného a blízkeho infračerveného svetla z laserov alebo LED diód na stimuláciu hojenia, zmiernenie bolesti a zníženie zápalu. Štúdie ukázali, že metóda PBM funguje na úrovni mitochondrií, bunkových komponentov zodpovedných za tvorbu energie. Spúšťa dráhy, ktoré zmierňujú smrť mozgových buniek (apoptózu), poškodenie nervových buniek (neurónov) a neurozápal, pričom podporuje regeneráciu nervov. Otázka, na ktorú sa vedci snažili odpovedať, pritom znela: Aká dávka svetla je potrebná na vyvolanie terapeutického účinku?

Tím najprv vytvoril kultúry nervových buniek dospelých potkanov (neurónov) a ošetrili ich PBM, jednominútovými dennými dávkami dodávanými LED diódou pri vlnovej dĺžke 660 nanometrov (nm). Červené svetlo sa nachádza na „dlhom konci“ spektra viditeľného svetla s vlnovými dĺžkami 600 nm až 700 nm. Pri 660 nm sa zistilo, že červené svetlo preniká kožou do pod ňou ležiacich tkanív.

Tieto in vitro experimenty ukázali, že po piatich dňoch sa počet živých buniek s ošetrením PBM zvýšil o 45 % v porovnaní s kontrolnou skupinou bez ošetrenia PBM. Liečba tiež spôsobila pozorovateľné zvýšenie dĺžky výrastkov neuritov, čo sú malé rozšírenia, ktoré vyrastajú z neurónov, aby vytvorili spojenie s inými neurónmi.

„Je vzrušujúce, že tento aspekt štúdie ukázal, že účinok 660 nm svetla bol neuroprotektívny, čo znamená, že zlepšil prežitie nervových buniek, a neuroregeneračný, čo znamená, že stimuloval rast nervových buniek,“ povedal Zubair Ahmed, profesor neurovedy na Birminghamskej univerzite a spoluzodpovedný autor štúdie.

Výskumníci potom podnikli experimenty in vivo. Porovnávali invazívne a neinvazívne dodávanie PBM potkanom s rozdrvenými miechami. Pre invazívnu časť štúdie bol interne implantovaný katéter z optických vlákien, aby sa PBM aplikovala priamo do miechy. Pre neinvazívnu (transkutánnu alebo „cez kožu“) časť štúdie bol katéter umiestnený v priamom kontakte s kožou nad miestom poranenia. Prvá jednominútová 660 nm PBM liečba bola podaná 15 minút po poranení a potom opakovaná denne počas siedmich dní.

Vedci zistili, že invazívne a neinvazívne metódy dodávajú ekvivalentné dávky PBM do miesta poranenia miechy. Oba spôsoby zvýšili aktiváciu proteínu spojeného s regeneráciou tri dni po poranení. Axóny, dlhé káble neurónov, ktoré prenášajú elektrické impulzy do iných neurónov, sa zvýšili z 18 % (kontrolná skupina) na 41,4 % v prípade invazívnej metódy alebo až 45,8 % pri neinvazívnej metóde. Táto axonálna regenerácia viedla k významnému zlepšeniu funkčného motora a zmyslového zotavenia potkanov šesť týždňov po poranení a zmenšeniu veľkosti lézie.

„Operácie po poranení miechy sú bežné, ale v súčasnosti sú tieto operácie zamerané len na stabilizáciu poranení kostí chrbtice, ktoré boli poškodené traumou,“ povedal Andrew Stevens, neurochirurgický registrátor a hlavný autor štúdie. „Tento koncept svetelnej terapie je neuveriteľne vzrušujúci, pretože by mohol chirurgom ponúknuť príležitosť počas tej istej operácie implantovať zariadenie, ktoré by mohlo pomôcť chrániť a opraviť samotnú miechu.“

Toto je prvýkrát, čo sa pri poranení miechy porovnávala invazívna a neinvazívna metóda PBM. Výskumníci už získali ďalšie finančné prostriedky a plánujú vyvinúť implantovateľné zariadenie pre ľudí s traumatickým poranením chrbtice, kde neexistujú žiadne súčasné terapie, ktoré zachovávajú neuróny alebo zlepšujú neurologické funkcie. Vedci si dobre uvedomujú, že anatomicky sú potkany veľmi odlišné od ľudí.

„Aby bola svetelná terapia životaschopná pri liečbe poranení miechy u ľudí, bude potrebné implantovateľné zariadenie, ktoré poskytne viditeľnosť poškodeného tkaniva a príležitosť na väčšiu presnosť a štandardizované dávkovanie bez impedancie v dôsledku hrúbky kože a iných tkanív obklopujúcich miechu.“ povedal Ahmed.

Štúdia bola nedávno publikovaná v magazíne Bioengineering & Translational Medicine.