Applicazioni terapeutiche della luce polarizzata: guarigione dei tessuti ed effetti immunomodulatori

Applicazioni terapeutiche della luce polarizzata: guarigione dei tessuti ed effetti immunomodulatori

Astratto

Con la crescita e l’invecchiamento della popolazione, sono necessarie opzioni non farmaceutiche per il trattamento e la gestione di ferite, malattie e lesioni per garantire cure adeguate. La terapia della luce polarizzata (PLT) utilizza la luce polarizzata dello spettro visibile per una serie di applicazioni cliniche. Il vantaggio della luce polarizzata è che è in grado di penetrare nella pelle fino a una profondità di 5 cm, raggiungendo i tessuti più profondi coinvolti nella guarigione delle ferite. È stato dimostrato che la PLT accelera il processo di guarigione di ulcere, ferite chirurgiche e ustioni cutanee, nonché di un piccolo numero di lesioni muscoloscheletriche. Poiché la ricerca sugli effetti istologici e fisiologici della PLT è in gran parte assente, gli studi relativi ad altre modalità di terapia della luce, in gran parte la terapia laser a basso livello, potrebbero aprire la strada all’identificazione dei presunti meccanismi attraverso i quali la PLT potrebbe esercitare i suoi effetti. In risposta alle fototerapie sono state identificate modifiche alla segnalazione cellulare e alla secrezione delle sostanze necessarie per la guarigione delle ferite. La letteratura esaminata suggerisce che la PLT può essere efficace in alcuni contesti di guarigione di ferite e lesioni, sebbene esista una lacuna nella letteratura riguardo ai suoi meccanismi d’azione. Gli studi futuri dovrebbero spiegare in modo completo gli effetti terapeutici della PLT e i meccanismi fisiologici alla base degli stessi.

Introduzione

La guarigione è un processo complesso che comprende un’ampia varietà di tipi cellulari, fattori secreti e altri parametri fisiologici. In un paziente normale e sano, il corpo umano è in grado di guarire completamente da un’ampia gamma di ferite e lesioni. Tuttavia, quando il sistema è compromesso da fattori esterni come l’invecchiamento, le malattie croniche o la malnutrizione, la risposta di guarigione può essere ritardata o incompleta, mettendo a rischio il paziente [1]. Nonostante questo problema comune, è disponibile un numero limitato di interventi, la maggior parte dei quali sono di supporto. L’uso terapeutico della luce risale all’antico Egitto. Il dio del sole Ra era adorato come la loro divinità più alta e gli egiziani si crogiolavano al sole per aumentare i loro livelli di energia [2]. Gli antichi greci, che erano avanzati dal punto di vista medico per il loro tempo, usavano anche la luce solare per curare le malattie [3] e, nei tempi moderni, i disturbi affettivi stagionali vengono trattati con luci artificiali brillanti [4].

Secondo la Commissione Internazionale sull’Illuminazione, la luce è “qualsiasi radiazione capace di provocare direttamente una sensazione visiva” [5]. Le sue proprietà fisiche sono descritte dalla sua lunghezza d’onda (ovvero la distanza tra i due picchi più vicini nell’onda), con la luce visibile che va da 390 a 700 nm negli esseri umani. Lunghezze d’onda specifiche sono correlate al fenomeno visivo del colore quando elaborato dal cervello. Le lunghezze d’onda della luce al di sotto di questa sono note come luce ultravioletta (UV) e al di sopra come infrarosso (IR), entrambe non rilevabili dalla retina umana. Nella sua ambientazione tipica la luce è incoerente o non polarizzata, con onde individuali che viaggiano su tutti i piani e in tutte le direzioni. La polarizzazione si ottiene facendo passare la luce incoerente attraverso filtri appositamente progettati, che consentono alle onde che viaggiano nel piano desiderato di passare e bloccano quelle al di fuori del parametro desiderato (Fig. 1). La luce polarizzata può essere di un’unica lunghezza d’onda o policromatica, purché tutte le onde viaggino sullo stesso piano.

Esistono diverse modalità fototerapeutiche, che sfruttano diverse parti dello spettro visibile (Fig. 2). Le modalità principali sono: terapie UV-A e UV-B, terapia laser a bassa potenza (LLLT), terapia con diodi emettitori di luce (LED) e terapie IR. Le terapie UV sono spesso utilizzate per ridurre la gravità di alcune condizioni croniche della pelle come la psoriasi [6], e ci sono alcune prove a sostegno del suo utilizzo nella dermatite atopica [7]. Le terapie UV-A utilizzano tipicamente la luce nell’intervallo 320–400 nm e sono generalmente considerate sicure per l’uso, sebbene a causa dell’elevata energia della luce in questo intervallo, possono verificarsi ustioni [8]. La terapia UV-B a banda stretta utilizza la luce nell’intervallo 290–320 nm. Sebbene la corretta applicazione sia generalmente considerata sicura, le radiazioni UV-B sono fortemente associate allo sviluppo di un’ampia gamma di tumori della pelle e quindi il loro utilizzo deve essere strettamente controllato [9]. Dopo la sua invenzione negli anni ’60, la luce laser è stata utilizzata con successo a scopo terapeutico e gran parte della ricerca pertinente si è concentrata sulla terapia laser a bassa intensità per il suo basso rischio di ustioni e altri effetti avversi. LLLT è utilizzato in una serie di condizioni, come lesioni muscoloscheletriche, sollievo dal dolore e guarigione delle ferite [10], e ha le prove più forti per informarne l’uso rispetto ad altre forme di fototerapia. Le terapie IR utilizzano lunghezze d’onda “vicine” o “lontane” nello spettro della luce IR (700 nm–1050 nm) e tradizionalmente sono state utilizzate per riscaldare i neonati prematuri in ospedale a causa dei suoi bassi livelli di energia. Questi bassi livelli di energia rendono la luce IR molto sicura, tuttavia ha una capacità di penetrazione discutibile, limitandone l’uso all’applicazione dermatologica. Le terapie LED sono un’entità più recente, che utilizza la luce di un’unica lunghezza d’onda specifica, tipicamente caratterizzata dal colore. Le modalità più comuni sono le terapie con LED blu e rossi, ma sono disponibili anche dispositivi gialli e verdi. Poiché esistono poche prove riguardo al suo uso clinico, questi dispositivi sono in gran parte limitati alle applicazioni cosmetiche, per condizioni come l’acne vulgaris. Il basso costo di produzione dei sistemi LED ha spinto diverse entità commerciali a iniziare lo sviluppo e la vendita di questi dispositivi nonostante la mancanza di prove a sostegno del loro utilizzo.

Anche la terapia della luce che utilizza luce polarizzata ad ampio spettro visibile (PLT) ha guadagnato popolarità negli ultimi 30 anni. Per molte di queste terapie esistono dispositivi personalizzati “a domicilio”, che consentono ai pazienti di utilizzare dispositivi laser o PLT per autosomministrarsi il proprio trattamento. Questi dispositivi sono commercializzati come presidi per il trattamento di varie patologie della pelle come la psoriasi, la dermatite atopica, l’acne vulgaris e la vitiligine. Nonostante queste affermazioni da parte dei produttori di dispositivi, mancano le prove a sostegno dell’efficacia della PLT in molti di questi scenari.

Oltre 3 decenni fa, è stato proposto che quando il doppio strato fosfolipidico della membrana cellulare è esposto a un laser o a una luce polarizzata, la distribuzione casuale dei fosfolipidi a testa polare viene sostituita da una configurazione più strutturata, possibilmente ridistribuendo le proteine ​​biologicamente attive e consentendo una maggiore efficienza. funzione [11]. Inoltre, è stato suggerito che la PLT potrebbe anche migliorare processi cellulari come il trasporto attivo e passivo, il riconoscimento di anticorpi e ormoni, il rilascio e la ricezione di neurotrasmettitori o la trasmissione e conversione di energia [12,13], tutti elementi che potrebbero contribuire a migliorare la processo di guarigione. Più recentemente, è stato proposto che diverse lunghezze d’onda causino tassi diversi di apoptosi cellulare, tuttavia i meccanismi fisiologici non sono ancora chiari [14].

In anni più recenti, l’uso della PLT è stato proposto nel trattamento di varie condizioni e si ritiene che acceleri il processo di guarigione. PLT utilizza luce polarizzata ad ampio spettro, tipicamente negli intervalli del visibile e dell’infrarosso (400 nm – 3400 nm). La polarizzazione riduce la quantità di energia emessa dalla luce, rendendola più sicura da usare, pur permettendole di penetrare nei tessuti più profondi. La PLT è stata associata a risultati migliori nei modelli in vivo nonché nel trattamento clinico di ustioni cutanee profonde, ulcere da pressione e diabetiche. I tempi di guarigione dei tessuti attesi sono significativamente ridotti rispetto ai protocolli standard per la cura delle ferite. Gli interventi chirurgici vengono evitati e sia i medici che i pazienti spesso esprimono la loro incredulità nei risultati positivi [12,15,16]. Nonostante queste prove positive, le misure qualitative sono scarse e si basano invece sull’opinione degli esperti, su misure di risultato soggettive e mancano di solide misure controllate.

Sono state condotte pochissime ricerche documentate sullo spettro policromatico PLT in condizioni sperimentali. La maggior parte degli studi pubblicati riguardano trattamenti laser come la PDT o l’uso della fototerapia a lunghezza d’onda singola. Non è chiaro quali cambiamenti avvengano a livello molecolare, cellulare e fisiologico quando la PLT viene utilizzata per trattare lesioni cutanee e ferite. Qui presentiamo la ricerca limitata esistente riguardo alla PLT con un’enfasi sulla guarigione delle ferite cutanee e sulle lesioni muscoloscheletriche. Questa recensione si concentra sui possibili effetti PLT che si verificano a livello cellulare. Inoltre, descriviamo come è stato dimostrato che altre forme di terapia della luce influenzano le cellule a livello cellulare, per identificare possibili collegamenti tra loro e PLT.

Frammenti di sezione

Metodologia

Le ricerche sono state condotte utilizzando PUBMED, CINAHL (Cumulative Index to Nursing and Allied Health Literature), The Cochrane Library e MEDLINE utilizzando i seguenti termini di ricerca: terapia della luce, fototerapia, polarizzazione, biostimolazione, luce polarizzata, luce policromatica non coerente. Inoltre nell’ambito della terapia della luce sono stati inclusi i seguenti termini di ricerca: guarigione delle ferite, ferita cutanea, biostimolazione, ulcera, ulcera diabetica, ulcera da pressione, ustioni e lesioni muscolo-scheletriche. Inglese

Ferite che non guariscono

Uno studio ha analizzato gli effetti della PLT ad ampio spettro su pazienti con ferite resistenti ai normali metodi di trattamento. PLT di 400 nm-3000 nm è stato applicato a 30 pazienti, con ferite non cicatrizzate tra cui ulcere del piede diabetico, aterosclerosi obliterante, varicosità o sindromi post-trombiche, ulcera da decubito e osteomielite. In seguito all’esposizione al PLT si è verificata una diminuzione delle secrezioni della ferita e un aumento dell’epitelizzazione e della chiusura della ferita. Inoltre, ciò ha portato ad un aumento del sistema immunitario

Ustioni cutanee

Le ustioni cutanee, note per avere un potenziale di guarigione significativamente ridotto, sono state studiate come bersaglio per la PLT. In uno studio, 22 pazienti con ustioni sono stati trattati con luce polarizzata che ha soggettivamente accelerato il tasso di guarigione e ha richiesto trattamenti meno frequenti [16]. Sebbene promettenti, i risultati dello studio si basavano sull’opinione soggettiva degli esperti e mancava un gruppo di controllo o di trattamento fittizio con cui effettuare confronti, diminuendo l’applicabilità dello studio. Nei modelli con ustioni di ratto

Ferite artificiali

Alcuni studi hanno utilizzato ferite artificiali o chirurgiche per determinare gli effetti della PLT sulla guarigione. Uno di questi studi ha utilizzato una coorte di 20 pazienti sottoposti a innesti cutanei come modello per esaminare questo aspetto. Le aree donatrici per gli innesti cutanei erano considerate “ferite standard”. Poiché a ciascun paziente dovevano essere prelevati innesti dalla pelle su entrambe le cosce, il controllo divenne autonomo. Le ferite sono state curate e fasciate tramite procedure ospedaliere standard, ma una coscia è stata irradiata con PLT che ha mostrato un notevole miglioramento

Ulcere

Le ulcere, indipendentemente dalla loro causa, spesso hanno una scarsa capacità di guarigione e diversi studi hanno determinato se la PLT può svolgere un ruolo nell’invertire questa situazione. In uno studio comprendente 55 pazienti con ulcere di controllo e sperimentali, è stato dimostrato un miglioramento significativo nella guarigione con il 50% delle ferite completamente risolte entro una settimana [15]. Allo stesso modo, anche le ulcere da pressione sono migliorate significativamente in 40 pazienti in uno studio randomizzato di controllo in singolo cieco che ha utilizzato l’area della superficie della ferita

Lesioni muscoloscheletriche

Un altro ambito in cui la PLT è stata applicata clinicamente è il trattamento delle lesioni muscolo-scheletriche. Tre studi hanno valutato l’uso della PLT nelle lesioni tendinee del gomito laterale, trovando generalmente risultati positivi. È noto che le tendinopatie sono lesioni difficili che spesso presentano miglioramenti limitati rispetto alle terapie standard. Uno studio ha confrontato gli effetti della riabilitazione fisica supervisionata, della fisioterapia Cyriax (un regime riabilitativo strutturato e non supervisionato) e della PLT sui pazienti

Limitazioni

Sebbene esista un crescente numero di prove che dimostrano il potenziale curativo della PLT, la letteratura rimane piccola e generalmente di bassa qualità. La maggior parte degli studi identificati avevano campioni di piccole dimensioni e generalmente mancavano di metodologie robuste, comprese popolazioni in cieco e di controllo. Inoltre, molti studi si basavano fortemente su risultati qualitativi e presentavano risultati contrastanti per quanto riguarda i cambiamenti statisticamente significativi. C’erano anche delle variazioni all’interno dei protocolli di applicazione PLT.

Immunomodulazione: una prospettiva laser di basso livello

Poiché il sistema immunitario è più attivo nelle fasi acute della guarigione delle ferite e la PLT ha dimostrato di essere più efficace in questo momento, si deduce che la PLT possa presentare effetti immunomodulatori. A queste domande si può rispondere esaminando selettivamente gli effetti della PLT sulle cellule immunitarie. La mancanza di ricerca PLT rende difficile rispondere a queste domande, tuttavia, la ricerca pubblicata utilizzando LLLT, in cui viene utilizzata una singola lunghezza d’onda, può aprire la strada a possibili meccanismi d’azione per PLT.

Conclusione e prospettive future

Molti degli studi inclusi in questa revisione soffrivano di una metodologia errata, indebolendo le raccomandazioni che possono essere tratte da questa revisione. Nel complesso, tuttavia, le prove sono ampiamente favorevoli alla PLT come terapia in una serie di condizioni, con un forte profilo di sicurezza e effetti benefici riportati all’unanimità. Tuttavia, prima che la PLT possa essere raccomandata con sicurezza per un uso medico regolare, è necessario condurre ricerche con metodologie solide sia in contesti sani che patologici per garantire

Contributori

Jack Feehan ha contribuito alla stesura dell’articolo e ha curato e rivisto la bozza.

Soraya Patricia Burrows ha contribuito alla stesura dell’articolo.

Alla stesura dell’articolo ha contribuito Leonardo Cornelius.

Alyse Malietzis Cook ha contribuito alla stesura dell’articolo.

Kathleen Mikkelsen ha contribuito alla stesura dell’articolo, curandone e revisionandone la bozza.

Vasso Apostolopoulos ha contribuito alla stesura dell’articolo, curandone e rivedendone la bozza.

Maja Husaric

Conflitto d’interesse

Gli autori non hanno alcun conflitto di interessi da dichiarare.

Finanziamento

Non è stato ricevuto alcun finanziamento specifico per la preparazione di questa revisione.

Approvazione etica

Per questo articolo di revisione non è stata richiesta alcuna etica.

Provenienza e peer review

Questo articolo è stato sottoposto a peer review.

Ringraziamenti

Gli autori desiderano ringraziare il programma di immunologia del Center for Chronic Disease e il College of Health and Biomedicine per il supporto e le discussioni. VA desidera ringraziare i fondi iniziali del Victoria University College of Health and Biomedicine e il Centre for Chronic Disease , Victoria University per il sostegno finanziario. KM è stato sostenuto dalla borsa di studio della Vice Chancellors Victoria University e JF dalla borsa di studio post-laurea dell’Università di Melbourne. Infine, gli autori ringraziano

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