Dental Tribune Bulgarian Edition

ТЕХНОлОГИИ процеса, групирани в обобща- ваща категория на фотохимич- ните процеси. Поради енергия- та на участващите фотони ко- валентните връзки не могат да бъдат разкъсани. Въпреки това енергията е достатъчно, за да се формира първото състояние на възбуден синглет, а той може да претърпи интеркомбинаци- онна конверсия към триплет – стабилното състояние на хро- мофора. Стабилността на това състояние позволява про- тичането на реакции, като трансфер на енергия към основ- ното състояние на молекуляр- ния кислород (триплет), при което се формират реактив- ни частици, синглетен кисло- род. Алтернативно триплет- ното състояние на хромофора може да претърпи електронен пренос (вероятно редуциране) и да се формират анионни радика- ли, които впоследствие могат да прехвърлят един електрон на кислорода, за да образуват супероксид. Електронно-обмен- ните реакции са изключител- но важни в митохондриална- та дихателна верига, където се смята, че се намират основни- те хромофори, участващи в ла- зерната терапия. Третият вид фотохимична реакция, която може да протече след поглъща- нето на червен или NIR фотон, е дисоциацията на нековалент- но свързания лиганд от място- то на свързване с ензим с метал- съдържащ кофактор. Най-често по този механизъм азотният оксид се свързва към желязо- и мед-съдържащи редокс центро- ве в IV участък на митохондри- алната дихателна верига, извес- тен като цитохром C оксидаза. Трябва да се отбележи, че има друг механизъм, предложен за обяснение на нискочестотни- те лазерни ефекти върху тъка- ните. Oсновава се на феномена на лазерните петънца, който е присъщ на лазерната светлина. Петнистият ефект е резултат на интерференцията на много вълни в различни фази, които се сливат, за да образуват резул- татна вълна, чиято амплитуда и следователно интензивност варира произволно. Всяка точ- ка на осветената тъкан дейст- ва като източник на вторич- ни сферични вълни. Светлина- та в която и да е точка в об- ластта на разсеяната светли- на се състои от вълни, които са разпръснати от всяка точ- ка на илюминираната повърх- ност. Ако повърхността е дос- татъчно грапава, за да се създа- де разлика в дължината на тра- екторията над една дължина на вълната, което поражда проме- ни, по-големи от 2π във фазите, то амплитудата (а оттам и интензивността) на получена- та светлина варира произвол- но. Предпoлага се, че промяна- та в интензитета на светли- ната между петната, които са около 1 микрон, може да доведе до малки, но решаващи промени в температурата в рамките на субклетъчните органели, като митохондриите, без да причи- няват фотохимични реакции. Предполага се, че тези темпе- ратурни градиенти предизвик- ват някои неспецифични проме- ни в метаболизма на митохон- дриите. биохиМични процеси Има може би три основни области на медицината и вете- ринарната практика, в които нискоенергийната лазертера- пия играе основна роля (фиг. 1). Това са (1) зарастване на рани, възстановяване на тъканите и превенция на тъканна смърт; (2) облекчаване на възпаление- то при хронични заболявания и травми и свързаните с тях болка и оток; (3) облекчаване на неврогенна болка и някои невро- логични проблеми. Механизми- те, предложени за обясняване на нискочестотната лазерна тера- пия, са приложими към всички тези състояния. тъканна фотобиология Първият закон на фотоби- ологията гласи, че за да има нис- кочестотната видима светли- на някакъв ефект върху живите биологични системи, фотоните трябва да се поглъщат от елек- тронно поглъщащи връзки, при- надлежащи на същия молекулен хромофор или фотоакцептор6 . Един от начините за иденти- фициране на този хромофор е да се приложат спектри на дейст- вие. Това е графика, която пред- ставя биологичния фотоотго- вор като функция от дължина- та на вълната, броя на вълни- те, честотата или фотоннaта енергия, и би трябвало да при- лича на абсорбционния спектър на фотоакцепторната молеку- ла. Фактът, че може да се изгра- ди структуриран спектър на действие, подкрепя хипотезата за съществуването на клетъчни фотоакцептори и сигнални пъ- тища, стимулирани от свет- лината. Вторият важен фактор включва оптичните свойства на тъканите. Както поглъща- нето, така и разсейването на светлината в тъканите са зави- сими от дължина на вълната (и двете са много по-високи в си- нята област на спектъра спря- мо червената), а също така и ос- новният тъканен хромофор хе- моглобин (а също и меланин) има абсорбционни пикове при дъл- жина на вълната, по-малка от 600 nm. Водата започва да се абсорбира значително при дъл- жина на вълната, по-голяма от 1150 nm. По тази причина в тъ- канта съществува така наре- ченият оптичен прозорец, об- хващащ червената и NIR дъл- жина на вълната, където ефек- тивното проникване на свет- лината в тъканта е максимално (фиг. 2). Затова, въпреки че си- нята, зелената и жълтата свет- лина могат да имат значително въздействие върху клетките, растящи в оптически прозрач- на хранителна среда, използва- нето на НЧЛТ при животни и пациенти включва почти изця- ло червена и NIR (близка до чер- вения спектър) светлина (600– 950 nm). спектри на дейстВие През 1989 г. е предположе- но, че механизмът на НЧЛТ на клетъчно ниво се основава на абсорбцията на видими мо- нохроми и NIR лъчи от компо- нентите на клетъчната диха- телна верига. Вътрешната ми- тохондриална мембрана съдър- жа 5 комплекса интегрални мем- бранни протеини: NADH де- хидрогеназа (Комплекс I), сукци- нат дехидрогеназа (Комплекс II), цитохром с редуктаза (Ком- плекс III), цитохром с оксида- за (Комплекс IV), АТФ синтаза (Комплекс V) и две свободно ди- фундиращи молекули, убихинон и цитохром С, които пренасят електрони от един комплекс към следващия (фиг. 3). Дихател- ната верига осъществява поет- апно прехвърляне на електрони от NADH и FADH2 (произведе- ни в цитратния цикъл, или ци- къла на Кребс) към кислородни- те молекули, за да образуват (с помощта на протоните) водни молекули, прилагайки енергия- та, освободена от този транс- фер за изпомпване на протони (H+) от матрикса към интер- мембранното пространство. Градиентът на протони, обра- зуван при този процес на акти- вен транспорт през вътреш- ната мембрана, формира мини- атюрна батерия. Протоните могат да се движат по този градиент и да навлязат отново в матрикса само чрез друг ком- плекс на интегрални протеини във вътрешната мембрана – комплекса на ATФ синтаза. Регистрирани са спектри- те на абсорбция на цитохром C оксидаза в различни моменти на окислението и е установено, че са много подобни на биологични- те реакции към светлината. По- ради това беше предположено, че цитохром С оксидаза (COX) е основният фотоакцептор за червената и NIR гамата в клет- ките на бозайниците8 (фиг. 4). Единствената най-важна моле- кула в клетките и тъканите, ко- ято поглъща светлината между 630 и 900 nm, е COX (отгово- рен за над 50% от усвояването на светлина с дължина на вълна- та, по-голяма от 800 nm. Цито- хром C оксидазата съдържа два железни центъра, хем a и хем a3 (наричани също цитохром а и а3) и два медни центъра, CuА и ОрганизатОр: С пОдкрепата на: Вижте всичко за събитието: www.usmivkanagodinata.com Официална церемония по награждаването: 16 май 2013 г. Sofia Live Club, гр. София, начало: 20:30 ч. Фиг. 1. Схематично представяне на основните области на приложение на НЧЛТ. oздравяване на рани, възстановяване на тъкани, предотвратяване на тъканна смърт Облекчаване на възпалението, болката, отока, острите травми, хроничните заболявания Неврогенна болка, неврологични проблеми, акупунктура hv 600–950 nm клетъчни фоторецептори оптичен прозорец абсорбция дължина на вълната Фиг. 2. Оптичен прозорец в тъканите поради намалена абсорбция на червени и NIR дължини на вълните (600–1200 Nm) от тъкан хромофори. Фиг. 3. Структура на митохондриалната дихателна верига. митохондриален матрикс интермембранно пространство 9Dental Tribune Bulgarian Edition | Май, 2013 г.