Механизмы действия лазерного излучения на клетку

В настоящее время не вызывает сомнения эффективность НИЛИ при воспалительных заболеваниях глаза. Однако первичные механизмы действия лазерного излучения на клетку остаются пока не совсем понятными и обсуждаются только на уровне гипотез.

В настоящее время в литературе рассматривается несколько предположений о механизме стимулирующего действия НИЛИ: реактивация металлсодержащих ферментов, взаимодействие с компонентами цепей переноса электронов, неспецифическое влияние на биополимеры, неспецифическое влияние на структуру воды, фотодинамическое действие. Рассмотрим, каким образом данные гипотезы объясняют механизмы терапевтических эффектов НИЛИ.

Согласно одному из предположений акцепторами излучения гелий-неонового лазера, способными поглощать свет с длинной волны 632,8 нм, могут быть железои медьсодержащие ферменты, такие как супероксиддисмутаза, каталаза, церулоплазмин [8]. Инактивация данных энзимов наблюдается при состояниях, связанных с ишемией, гипоксией, воспалением. Суть гипотезы заключается в реактивировании важнейших металлсодержащих ферментов лазерным излучением. В работе Е. А. Горбатенковой и соавт. [9] cообщается, что при облучении светом гелий-неонового лазера происходит реактивация супероксиддисмутазы, предварительно инактивированной в кислой среде. Ряд авторов считают, что важную роль в абсорбции излучения гелий-неонового лазера играет гемсодержащий фермент каталаза, у которого хромофорная группа в активном центре имеет в области 628 нм один из максимумов поглощения энергии. При облучении в молекуле каталазы происходит структурная перестройка, ведущая к активации фермента. Данная гипотеза объясняет противовоспалительные эффекты НИЛИ. Известно, что супероксиддисмутаза и каталаза способны перехватывать активные формы кислорода, которые участвуют в развитии воспалительного процесса.

Суть гипотезы, предложенной Т. Й. Кару [10] о взаимодействии лазерного излучения с компонентами цепей переноса электронов, сводится к тому, что акцепторами излучения красного и ближнего инфракрасного спектра в организме человека могут быть цитохромы a и a3 и цитохром-с-оксидаза. Механизм действия лазерного излучения в рамках этой гипотезы подразумевает такую последовательность событий: при гипоксии в условиях недостатка кислорода происходит восстановление ферментов-переносчиков дыхательной цепи и падение трансмембранного потенциала митохондрий — важнейшей внутриклеточной гомеостатической константы. Лазерное излучение приводит к реактивации этих ферментов, что ведет к запуску ряда первичных механизмов: возрастанию трансмембранного потенциала, генерации супероксида, усиленной генерацию синглетного кислорода и др. В свою очередь, идет запуск вторичных (темновых) клеточных механизмов, наиболее интересные из которых связаны с активацией факторов транскрипции (редокс-регулируемые факторы NF-kB и AP-1), Са²⁺, цАМФ и др.

Основные положения гипотезы о фотодинамическом действии НИЛИ [11] можно представить следующим образом. Акцепторами лазерного излучения в красной области спектра являются эндогенные порфирины. Содержание порфиринов в организме увеличивается при многих заболеваниях и патологических состояниях человека. Порфирины, поглощая световую энергию НИЛИ, индуцируют свободнорадикальные реакции, приводящие к увеличению ионной проницаемости, в том числе и для ионов Са²⁺, что приводит к увеличению продукции различных биологически активных соединений (оксид азота, супероксидный анион-радикал, гипохлорит-ион и др.). Некоторые из них вызывают бактерицидный эффект, а также способны влиять на микроциркуляцию крови. Например, оксид азота является предшественником фактора, расслабляющего сосуды, который приводит к вазодилатации и улучшению микроциркуляции, что служит основой для большинства благотворных клинических эффектов лазерной терапии.

Авторы гипотезы о неспецифическом влиянии НИЛИ на биополимеры [12] считают, что облучение светом гелий-неонового лазера приводит к изменению заряда белков крови, их конформационного строения и функционального состояния, а в итоге — к изменению процессов, в которых эти белки участвуют. В данном случае не совсем понятно, что же является акцептором лазерного излучения. Кроме того, авторы не описывают физиологические эффекты НИЛИ, возникновение которых может быть объяснено в рамках этой гипотезы.

Авторы предположения о неспецифическом влиянии лазерного излучения на структуру воды [13] считают, что НИЛИ изменяют кластерную структуру воды. Из самых общих соображений можно предположить, что в результате изменяются гидрофобные взаимодействия белков, а следовательно, и процессы, в которых эти белки участвуют. Основным недостатком этой гипотезы является отсутствие эксперементальных доказательств как in vivo, так и in vitro.

Итак, наиболее продуманными и подтвержденными экспериментально в настоящее время являются гипотезы, опирающиеся на наличие специфических акцепторов лазерного излучения в клетках — так называемых хромофоров.

Несмотря на накопленный довольно большой клинический и экспериментальный материал, необходимо признать, что в качестве монотерапии воспалительных состояний НИЛИ еще не заслужило полного доверия врачей-клиницистов. Во многом это связано с нестабильностью результатов лечения у разных больных, лазеротерапия которым проводилась по одной схеме. Здесь необходимо остановиться на ключевом вопросе определяющем конечный эффект лечения, а именно выборе режимов лазерстимуляции.