La terapia della luce può accelerare la guarigione delle ustioni, secondo uno studio condotto dall’Università di Buffalo.
La ricerca, pubblicata su Scientific Reports, ha scoperto che la terapia di fotobiomodulazione – una forma di terapia della luce a basso dosaggio in grado di alleviare il dolore e promuovere la guarigione e la rigenerazione dei tessuti – accelera il recupero dalle ustioni e riduce l’infiammazione nei topi attivando il TGF-beta 1 endogeno. una proteina che controlla la crescita e la divisione cellulare.
I risultati possono avere un impatto sui trattamenti terapeutici per le ustioni, che colpiscono più di 6 milioni di persone in tutto il mondo ogni anno, afferma il ricercatore principale Praveen Arany, DDS, Ph.D., assistente professore di biologia orale presso la UB School of Dental Medicine.
“La terapia di fotobiomodulazione è stata efficacemente utilizzata nella cura del cancro di supporto, nella degenerazione maculare senile e nel morbo di Alzheimer”, afferma Arany. “Una caratteristica comune tra questi disturbi è il ruolo centrale dell’infiammazione.
Questo lavoro fornisce prove della capacità del TGF-beta 1 attivato dalla fotobiomodulazione nel mitigare l’infiammazione, promuovendo al contempo la rigenerazione dei tessuti utilizzando un modello di ferita da ustione transgenico elegante.
Il trattamento ha innescato il TGF-beta 1, che ha stimolato vari tipi di cellule coinvolte nella guarigione, inclusi i fibroblasti (le principali cellule del tessuto connettivo del corpo che svolgono un ruolo importante nella riparazione dei tessuti) e i macrofagi (cellule immunitarie che riducono l’infiammazione, puliscono i detriti cellulari e combattere le infezioni).
L’efficacia della fotobiomodulazione nel trattamento del dolore e nella stimolazione della guarigione è stata documentata in centinaia di studi clinici e migliaia di articoli accademici.
La terapia è stata recentemente raccomandata come trattamento standard per alleviare il dolore da mucosite orale associata al cancro (infiammazione e lesioni in bocca) dalla Multinational Association for Supportive Care in Cancer.
LA NECESSITÀ DI CURA di una popolazione con ferite croniche è una sfida crescente che richiede approcci innovativi. Due approcci che affrontano specificamente i processi patofisiologici identificati coinvolti nella guarigione delle ferite sono la terapia con ossigeno iperbarico (HBO) e la terapia della luce. La terapia HBO è attualmente lo standard di cura per le ferite problematiche ischemiche, ipossiche, infette e altrimenti a guarigione lenta.
Riteniamo che l’uso dei diodi a emissione di luce (LED) della NASA solo per la terapia della luce e in combinazione con HBO migliorerà notevolmente il naturale processo di guarigione delle ferite. Ciò farà risparmiare tempo prezioso e risorse sia per i pazienti che per le strutture sanitarie. Inoltre, una migliore guarigione della ferita ridurrà il rischio di infezione per il paziente, ridurrà la quantità di medicazioni costose richieste e riporterà più rapidamente il paziente a un livello di attività pre-infortunio/malattia.
La luce laser e l’HBO sono stati ampiamente acclamati per accelerare la guarigione delle ferite ischemiche, ipossiche e infette.1 I laser forniscono una stimolazione a bassa energia dei tessuti che si traduce in un aumento dell’attività cellulare durante la guarigione delle ferite.2,3
Queste attività includono la produzione di collagene e l’angiogene – sis.4 La terapia HBO, che è attualmente la terapia standard nel trattamento di ulcere diabetiche, insuccessi del trapianto, necrosi da radiazioni e altre ferite ischemiche, ha anche dimostrato di influenzare positivamente questi processi.
Tuttavia, ci sono una varietà di casi in cui un paziente che può trarre beneficio dall’HBO non può o non vuole essere trattato in un ambiente ad alta pressione. Queste situazioni includono la mancanza di accesso a una struttura dotata di HBO, claustrofobia e alcune condizioni mediche attuali o croniche che renderebbero la terapia HBO controindicata. In questi casi, la terapia della luce fornisce un’alternativa per il paziente.
La guarigione delle ferite ha tre fasi: in primo luogo, viene depositato un substrato, in secondo luogo, le cellule proliferano e in terzo luogo si ha il rimodellamento del tessuto. I dati finora pubblicati suggeriscono che la biostimolazione laser produce il suo effetto primario durante la fase di proliferazione cellulare del processo di guarigione della ferita. È stato dimostrato che i mitocondri sono ricettivi alla luce monocromatica del vicino infrarosso e che la luce laser probabilmente aumenta il metabolismo respiratorio di alcune cellule.2,3,5 Processi come la proliferazione dei fibroblasti,
attaccamento e sintesi di collagene e procollagene, produzione di fattori di crescita (compresi il fattore di crescita dei cheratinociti [KGF], il fattore di crescita trasformante [TGF] e il fattore di crescita derivato dalle piastrine [PDGF]), la stimolazione dei macrofagi, la stimolazione dei linfociti6 e una velocità maggiore della produzione di matrice extracellulare sono stati riportati con il trattamento con luce laser.7-14
Sono stati condotti studi sugli animali sull’effetto di guarigione delle ferite potenziato della luce laser a bassa densità di potenza su rospi, topi, ratti, porcellini d’India e suini.15,16 Studi sull’uomo con luce laser hanno dimostrato maggiori quantità di epitelizzazione per le ferite chiusura e stimolazione della guarigione dell’innesto cutaneo.1,9 Un’eccellente revisione della recente esperienza umana con la terapia della luce nel vicino infrarosso per la guarigione delle ferite è stata pubblicata da Conlan et al. nel 1996.1
I laser, tuttavia, hanno alcune caratteristiche intrinseche che rendono problematico il loro utilizzo in ambito clinico, comprese le limitazioni nelle capacità di lunghezza d’onda e nell’ampiezza del raggio. Le lunghezze d’onda combinate della luce per una guarigione ottimale delle ferite non possono essere prodotte in modo efficiente, la dimensione delle ferite che possono essere trattate è limitata (a causa della produzione laser di un raggio di luce, un fatto incompatibile con il trattamento di grandi aree), la produzione di calore da la luce laser stessa può effettivamente danneggiare i tessuti e il raggio puntiforme della luce laser può danneggiare l’occhio. La NASA ha sviluppato i LED per offrire un’alternativa efficace ai laser.
Questi diodi possono essere configurati per produrre più lunghezze d’onda, possono essere disposti in grandi matrici piatte (consentendo il trattamento di ferite di grandi dimensioni) e non producono calore. È anche importante notare che la terapia della luce a LED è stata considerata un rischio non significativo dalla FDA; così, è stata ottenuta l’approvazione della FDA per l’uso dei LED nell’uomo per la terapia della luce.
I LED della NASA stimolano i processi energetici di base nei mitocondri (compartimenti energetici) di ogni cellula, in particolare quando la luce del vicino infrarosso viene utilizzata per attivare i costituenti sensibili alla lunghezza d’onda all’interno (cromofori, sistemi di citocromi). Le lunghezze d’onda della luce ottimali (provate in studi precedenti sulla luce laser e LED)2,3,8,11–14,17,18 per accelerare la guarigione delle ferite includono 680, 730 e 880 nm. Queste lunghezze d’onda possono essere prodotte con precisione dai LED della NASA, che hanno una larghezza di banda di 25 nm.
La profondità di penetrazione della luce nel vicino infrarosso nel tessuto umano è stata misurata spettroscopicamente.2,3,19 Gli spettri prelevati dai muscoli flessori del polso nell’avambraccio e dai muscoli del polpaccio della gamba dimostrano che la maggior parte dei fotoni a lunghezze d’onda di 630– 800 nm percorrono circa 23 cm attraverso la superficie della pelle (ingresso di luce) e il muscolo, uscendo al rivelatore di fotoni.
La raccolta dati e la catalogazione per chiarire i coefficienti di assorbimento dei vari tessuti umani sono attualmente in corso da parte del principale ricercatore.
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GUARIGIONE FERITA TRAMITE LED NEI SOGGETTI UMANI
Studi clinici sulla guarigione delle ferite con LED sono stati riportati in precedenza; 11-13 dati aggiuntivi sugli studi sull’uomo sono riassunti di seguito.
Le operazioni speciali militari sono caratterizzate da truppe poco equipaggiate e altamente mobili che entrano in situazioni che richiedono un condizionamento fisico ottimale in ogni momento. Le ferite sono un ovvio rischio fisico durante le operazioni di combattimento. Qualsiasi attrezzatura semplice e leggera che promuova la guarigione delle ferite e la riabilitazione e il condizionamento muscoloscheletrico ha un potenziale merito.
Un array di LED con tre lunghezze d’onda combinate in una singola unità (670, 720 e 880 nm) è stato consegnato al Naval Special Warfare Group-2 (SEALS) a Norfolk, in Virginia. Il trattamento era con 4 J/cm2. È stato implementato un sistema di raccolta dati per le lesioni muscoloscheletriche trattate con LED.
Gli strumenti di raccolta dati ora includono la diagnosi dell’infortunio, il giorno dall’infortunio, l’intervallo di movimento misurato con il goniometro, le scale di intensità del dolore riportate sulla scala 1-10, la misura circonferenza-circonferenziale-
in centimetri, le variazioni percentuali nel tempo di tutti i parametri sopra menzionati e il numero di trattamenti LED necessari per l’idoneità del soggetto a svolgere il compito completo (FFD). Queste lesioni sono state sostenute da 1 mese a 1 anno prima del trattamento con LED ed erano di natura cronica e senza miglioramenti. Vedere il riepilogo dei dati nella Figura 11.
In collaborazione con la US Navy Submarine Squadron ELEVEN, i dati sono stati ricevuti anche dalla USS Salt Lake City (sottomarino SSN 716 della US Naval Pacific Fleet). Le atmosfere sottomarine sono povere di ossigeno e ricche di anidride carbonica, il che aggrava l’assenza di esposizione dell’equipaggio alla luce solare, rendendo la guarigione delle ferite più lenta che in superficie.
I rapporti indicano una guarigione delle lacerazioni più rapida del 50% nei membri dell’equipaggio trattati con un array di LED con tre lunghezze d’onda combinate in una singola unità (670, 720, 880 nm) rispetto alla guarigione di controllo non trattata (7 giorni rispetto a circa 14 giorni, rispettivamente). L’analisi completa dei dati è ancora in corso. La ricezione dei dati di controllo dai sottomarini senza array di LED a bordo continua e un altro sottomarino recentemente schierato da
La US Naval Station–San Diego in missione di 6 mesi è dotata di una serie di luci a LED a bordo.
Inoltre, abbiamo recentemente iniziato a utilizzare i LED della NASA per promuovere la guarigione delle lesioni orali acute nei pazienti pediatrici di leucemia. Come ultimo sforzo salvavita, ai pazienti affetti da leucemia viene somministrato midollo osseo sano da un donatore HLA compatibile.
Prima del trapianto, al paziente viene somministrata una dose letale di chemioterapia per distruggere il proprio midollo osseo canceroso. Poiché molti farmaci chemioterapici, così come la radioterapia, uccidono indiscriminatamente tutte le cellule in rapida divisione, le mucose del tratto gastrointestinale sono spesso danneggiate durante il trattamento.
A causa di questi effetti gastrointestinali, più di un terzo dei pazienti trattati con farmaci citotossici sviluppa ulcere in bocca (mucosite orale) e/o soffre di nausea e diarrea. La mucosite orale, che causa dolore severo, sanguinamento, aumento del rischio di infezione e compromissione della capacità di masticare e deglutire, è un rischio significativo per questa popolazione. L’attuale trattamento per la mucosite affronta la gestione del dolore e la prevenzione delle infezioni.
Si raccomanda l’uso di agenti orali per promuovere la pulizia, lo sbrigliamento e il comfort e sono stati utilizzati agenti antivirali e antimicotici orali profilattici per ridurre al minimo le infezioni. Poiché è stato dimostrato che i laser accelerano la guarigione della mucosite orale,25,26 abbiamo recentemente ampliato le capacità di guarigione delle ferite della terapia della luce a LED per includere queste lesioni orali.
Una dose di 4 J/cm2, 50 mW/cm2 di luce a LED da 670 nm è stata applicata giornalmente all’esterno della guancia sinistra di ogni paziente a partire dal giorno del trapianto di midollo osseo. Lo stato del loro dolore alla mucosa orale, alla bocca e alla gola è stato valutato tre volte alla settimana da due dentisti calibrati.
Ciascun lato della bocca è stato valutato utilizzando lo Schubert Oral Mucositis Index (OMI), la mucosa è stata fotografata e il dolore alla bocca e alla gola è stato valutato utilizzando una scala analogica visiva da 1 a 10.27
Abbiamo ora completato il trattamento per metà del nostro paziente previsto popolazione e abbiamo notato alcune tendenze molto incoraggianti, ma la significatività statistica richiederà più pazienti, come previsto nel nostro attuale disegno di studio.
Abbiamo valutato il dolore alla guancia sinistra, alla guancia destra e alla gola in ciascun paziente e abbiamo notato che non vi è alcuna differenza statistica nel dolore percepito su entrambi i lati della bocca, coerente con la penetrazione tissutale prevista (23 cm) della luce LED. Il dolore alla gola, tuttavia, era costantemente più alto del dolore alla bocca, e poiché la nostra luce non si estende in questa regione, abbiamo usato questo dolore come nostro controllo.
Sebbene il dolore alla bocca e alla gola fosse inizialmente simile, il dolore alla bocca ha raggiunto il picco dell’86% del dolore alla gola il giorno 5 dopo il trapianto e successivamente è sceso solo al 53% del dolore alla gola riportato entro il giorno 7 (Tabella 1, Figure 12 e 13). La più grande differenza tra dolore alla gola e alla bocca è stata riportata il giorno 7, quando, sorprendentemente, si ritiene che l’ulcerazione della mucosa orale sia peggiore nei pazienti non trattati.
Inoltre, stiamo determinando l’estensione dell’ulcerazione, il tasso di guarigione in mm2/giorno e il tempo di guarigione in giorni per questi pazienti e confronteremo questi valori con i dati di controllo epidemiologico. È inoltre in corso una revisione della tabella per valutare l’uso della pompa di morfina e i requisiti per l’alimentazione endovenosa nei pazienti trattati con LED rispetto ai controlli.
Il contatto con Richard Felten della FDA del General Surgery Devices Branch ha prodotto una via di orientamento per la raccolta dei dati finali e l’approvazione della FDA di questa tecnologia come standard di terapia per il trattamento della mucosite. La revisione da parte della FDA dei nostri dati attuali e della progettazione del protocollo è in corso e ha già portato a una raccomandazione della FDA per l’espansione del nostro studio per includere almeno altri tre centri medici accademici, oltre al nostro, da fornire con gli array di LED della NASA da parte di Quantum Devices, Inc.
È in corso di pianificazione una sperimentazione multisito attraverso il Registro internazionale dei trapianti di midollo osseo.
link di riferimento:DOI:10.1089/104454701753342758
Ulteriori informazioni: Imran Khan et al, La guarigione accelerata delle ferite da ustione con la terapia di fotobiomodulazione comporta l’attivazione del TGF-β1 endogeno latente, Scientific Reports (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-92650-w
