Lasers Med Science, . 2017 Feb;32(2):343-349., doi: 10.1007/s10103-016-2120-7. Epub 2016 Dec 1.
Auswirkungen verschiedener Fluenzen der Low-Level-Lasertherapie in einem experimentellen Modell der Rückenmarksverletzung bei Ratten
Suellen Veronez 1, Lívia Assis 2, Paula Del Campo 1, Flávia de Oliveira 1, Gláucia de Castro 1, Ana Claudia Muniz Renno 1, Carla Christina Medalha 1
PMID: 27909916 DOI: 10.1007/s10103-016-2120-7
Zusammenfassung
Ziel dieser Studie war es, die in vivo-Reaktion verschiedener Fluenzen der Low-Level-Lasertherapie (LLLT) auf den Bereich der Verletzung, Entzündungsmarker und die funktionelle Erholung anhand eines experimentellen Modells der traumatischen Rückenmarksverletzung (SCI) zu bewerten. Zweiunddreißig Ratten wurden nach dem Zufallsprinzip in vier experimentelle Gruppen eingeteilt: Kontrollgruppe (CG), laser-behandelte Gruppe 500 J/cm2 (L-500), laser-behandelte Gruppe 750 J/cm2 (L-750) und laser-behandelte Gruppe 1000 J/cm2 (L-1000). Die SCI wurde mit einem Impaktorgerät (zwischen dem neunten und zehnten Brustwirbel) mit einem Druck von 150 kdyn durchgeführt. Danach wurde die verletzte Region täglich in sieben aufeinanderfolgenden Sitzungen mit einem 808-nm-Laser mit der jeweiligen Fluenz der einzelnen Versuchsgruppen bestrahlt. Die motorische Funktion und die Tastsensibilität wurden an den Tagen 1 und 7 nach der Operation untersucht. Die Tiere wurden am achten Tag nach der Verletzung eingeschläfert, und die Proben wurden für histologische und immunhistochemische Analysen entnommen. Die funktionelle Bewertung und die taktile Sensibilität wurden nach LLLT mit der höheren Fluenz verbessert. Zusätzlich reduzierte LLLT bei 750 und 1000 J/cm2 das Läsionsvolumen und modulierte den Entzündungsprozess mit einer Abnahme der CD-68-Proteinexpression. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass LLLT in höheren Dosen effektiv die funktionelle Erholung fördert und den Entzündungsprozess im Rückenmark von Ratten nach SCI moduliert.
Schlüsselwörter: Low-Level-Lasertherapie; Neuronale Plastizität; Rückenmarksverletzung; Wistar.
Lasers Med Science, 2014 Nov;29(6):1849-59. doi: 10.1007/s10103-014-1586-4. Epub 2014 May 24.
"Wirkung der Lasertherapie mit niedriger Intensität auf die Genesung von traumatischen Rückenmarksverletzungen"
Alecsandra Araujo Paula 1, Renata Amadei Nicolau, Mario de Oliveira Lima, Miguel Angel Castillo Salgado, José Carlos Cogo
PMID: 24858233 DOI: 10.1007/s10103-014-1586-4
Zusammenfassung
Es wurden wissenschaftliche Fortschritte gemacht, um den Heilungsprozess bei Rückenmarksverletzungen zu optimieren. Es wurden Studien entwickelt, um wirksame Behandlungen zur Kontrolle der Sekundärverletzungen zu erhalten, die nach einer Rückenmarksverletzung auftreten und die Prognose erheblich verändern. Die Lasertherapie mit niedriger Intensität (LILT) wurde in der Neurowissenschaft aufgrund ihrer entzündungshemmenden Wirkung auf das biologische Gewebe im Reparaturprozess eingesetzt. Es wurden nur wenige Studien durchgeführt, die LILT mit der Rückenmarksverletzung in Verbindung bringen. Das Ziel dieser Studie war es, die Wirkung der LILT (GaAlAs-Laser-780 nm) auf die lokomotorische Funktionserholung, histomorphometrische und histopathologische Veränderungen des Rückenmarks nach moderater traumatischer Verletzung bei Ratten (Rückenmarksverletzung an T9 und T10) zu untersuchen. Es wurden einunddreißig erwachsene Wistar-Ratten verwendet, die in sieben Gruppen aufgeteilt wurden: Kontrolle ohne Operation (n = 3), Kontrolloperation (n = 3), Laser 6 h nach der Operation (n = 5), Laser 48 h nach der Operation (n = 5), medulläre Läsion (n = 5) ohne Phototherapie, medulläre Läsion + Laser 6 h nach der Operation (n = 5) und medulläre Läsion + Laser 48 h nach der Operation (n = 5). Die Beurteilung der motorischen Funktion erfolgte anhand der Basso, Beattie und Bresnahan (BBB)-Skala und des adaptierten Sciatic Functional Index (aSFI). Die Beurteilung der Urinfunktionsstörung wurde klinisch durchgeführt. Nach 21 Tagen postoperativ wurden die Tiere zur histologischen und histomorphometrischen Analyse des Rückenmarks euthanasiert. Die Ergebnisse zeigten eine schnellere motorische Entwicklung bei Ratten mit spinaler Kontusion, die mit LILT behandelt wurden, die Aufrechterhaltung der Effektivität des Harnsystems und die Erhaltung des Nervengewebes im Läsionsbereich, mit einer notorischen Entzündungskontrolle und einer erhöhten Anzahl von Nervenzellen und Verbindungen. Zusammenfassend wurden positive Effekte auf die Erholung des Rückenmarks nach moderater traumatischer Rückenmarksverletzung nach LILT gezeigt.
Low-Level-Lasertherapie bei Rückenmarksverletzungen bei Ratten: Effekte der Polarisation
Takahiro Ando,a Shunichi Sato,b Hiroaki Kobayashi,c Hiroshi Nawashiro,c,* Hiroshi Ashida,b Michael R. Hamblin,d,e,f und Minoru Obaraa
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Zusammenfassung.
Die Auswirkungen der Laserpolarisation auf die Wirksamkeit der Nahinfrarot-Low-Level-Lasertherapie bei Rückenmarksverletzungen (SCI) werden vorgestellt. Das Rückenmark von Ratten wurde mit einem Gewichtsabwurfgerät verletzt, und die Läsionsstellen wurden direkt nach der Verletzung und täglich an fünf aufeinanderfolgenden Tagen mit einem linear polarisierten 808-nm-Diodenlaser bestrahlt, der entweder senkrecht oder parallel zur Wirbelsäule positioniert wurde. Die funktionelle Erholung wurde täglich durch einen Test im offenen Feld beurteilt. Unabhängig von der Polarisationsrichtung waren die Funktionswerte der SCI-Ratten, die mit der 808-nm-Laserbestrahlung behandelt wurden, ab Tag 5 nach der Verletzung signifikant höher als die der SCI-Gruppe allein (Gruppe 1). Die Bewegungsfunktion der SCI-Ratten, die parallel zur Wirbelsäule bestrahlt wurden (Gruppe 3), war ab Tag 10 nach der Verletzung signifikant besser als die der SCI-Ratten, die mit der linearen Polarisation senkrecht zur Wirbelsäule behandelt wurden (Gruppe 2). Es gab keine signifikanten Unterschiede im ATP-Gehalt im verletzten Gewebe zwischen den drei Gruppen. Wir spekulieren, dass die höhere Wirksamkeit bei paralleler Bestrahlung auf die tiefere Lichtpenetration in das Gewebe mit anisotroper Streuung zurückzuführen ist.
Schlüsselwörter: Low-Level-Lasertherapie, Photobiomodulation, Polarisation, Rückenmarksverletzung, funktionelle Bewertung
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1. Einleitung
Bei einer Rückenmarksverletzung (SCI) kommt es durch die Unterbrechung der neuronalen Signalleitung entlang der axonalen Bahnen zu einem vollständigen oder teilweisen Verlust der autonomen, sensorischen und motorischen Funktionen. Aufgrund der Schwierigkeit der Geweberegeneration im zentralen Nervensystem kommt es im Allgemeinen zu einer schlechten Wiederherstellung dieser Funktionen. Daher bleiben bei SCI-Patienten schwerwiegende Restbehinderungen zurück, wie z. B. Lähmungen, Atembeschwerden, chronische Schmerzen, Probleme beim Wasserlassen und neurologische Beeinträchtigungen, die zu einer erheblichen Einschränkung der Lebensqualität führen. In Tiermodellen wurden verschiedene Strategien zur Reparatur von SCI untersucht, darunter die Blockade der endogenen wachstumshemmenden Faktoren,1,2 die Infusion von neurotrophen Faktoren,3,4 und die Transplantation von wachstumsfördernden Zellen.5-7 Es wurde jedoch noch keine wirksame Behandlung für SCI etabliert.
Die Low-Level-Lasertherapie (LLLT) ist ein vielversprechender Ansatz zur Behandlung von SCI. LLLT wurde klinisch zur Behandlung von rheumatoider Arthritis und Parodontitis, zur Schmerzbehandlung und zur Heilung von Wunden und Verbrennungen eingesetzt.8-10 LLLT wird derzeit auch zur Behandlung verschiedener neurologischer Erkrankungen wie Schlaganfall, neurodegenerative Erkrankungen und Hirnverletzungen eingesetzt.11 -16 Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Nahinfrarot-LLLT das Potenzial hat, eine wirksame nicht-invasive Therapie für SCI zu sein.17-20 Rochkind et al. zeigten, dass die Transplantation von embryonalen Rückenmarksnervenzellen, gefolgt von 780-nm-Laserbestrahlung, die axonale Sprossung und die Reparatur des Rückenmarks in einem vollständig durchtrennten Ratten-SCI-Modell verbesserte.17 Anders et al. applizierten in zwei verschiedenen Rattenmodellen der Hemisektions-SCI und der Kontusions-SCI transkutan einen 810-nm-Laser, der bis in die Tiefe des verletzten Rückenmarks vordrang und die axonale Regeneration und funktionelle Erholung förderte.18,19 Ihre Studie zeigte, dass die Nahinfrarot-Laserbestrahlung die Aktivierung von Immunzellen und die Zytokin-/Chemokin-Expression signifikant unterdrückte, was darauf hindeutet, dass eine Verringerung der Entzündungsreaktion einer der Heilungsmechanismen bei der LLLT für die Rückenmarksreparatur ist.
Die detaillierten Mechanismen der LLLT werden noch untersucht. Die therapeutische Wirksamkeit hängt jedoch grundlegend von dem initialen photochemischen Ereignis ab, d.h. der Absorption von Photonen durch Photoakzeptoren oder Chromophore wie z.B. die Cytochrom-c-Oxidase im Gewebe.21,22 Karu et al. zeigten in einer In-vitro-Studie, dass die grundlegenden Prozesse der LLLT in HeLa-Zellen die Lichtabsorption und die Photochemie sind, dass aber die einfallenden Eigenschaften der Photonen, wie z. B. der Grad der Lichtpolarisation, keinen Einfluss auf die biologischen Reaktionen bei der LLLT haben.23 Die Streuung der Photonen in vivo hängt jedoch von der Mikrostruktur des Gewebes ab, und die Lichtausbreitung in biologisches Gewebe würde daher die Heilungseigenschaften verändern. So untersuchten Ribeiro et al. die Reparatur von Hautverbrennungen bei Ratten mit einem linear polarisierten He-Ne-Laserstrahl, der parallel oder senkrecht zur Richtung der Wirbelsäule verlief, bei gleicher Laserdosis.24,25 Ihre Ergebnisse zeigten, dass der Heilungsprozess von der Polarisationsausrichtung abhängig war; Läsionen, die mit paralleler Polarisation bestrahlt wurden, waren 17 Tage nach der Wundentstehung vollständig repariert, während diejenigen mit senkrecht polarisierter Bestrahlung im selben Zeitraum einen mäßigen Heilungsgrad aufwiesen. Sie führten diese Ergebnisse auf die Tatsache zurück, dass die parallele Polarisation mit der vorherrschenden Orientierung der Kollagenfasern in der Dermis ausgerichtet war, was durch histologische Analysen bestätigt wurde. Diese Ausrichtung würde die Photonenstreuung reduzieren und somit die optische Eindringtiefe in das Gewebe erhöhen, was zu einer Beschleunigung und Verbesserung der kutanen Wundheilung führen würde.24
Es ist allgemein bekannt, dass die Photonenstreuung an ausgerichteten zylindrischen Strukturen, wie Myofibrillen, Axonen und Kollagenfasern, zu einer anisotropen Lichtreflexion und -ausbreitung im Gewebe führt.26-30 Diese Eigenschaften werden häufig für die Diagnose von Gewebeanomalien und für die Abbildung bestimmter Strukturen im Gewebe verwendet.31-33 Da das Rückenmark eine faserige Struktur aufweist, sollte die Photonenmigration durch die Polarisation des einfallenden Lichts im Gewebe beeinflusst werden. Der Einfluss der Polarisation auf die Wirksamkeit der LLLT bei SCI ist jedoch noch nicht geklärt. In der vorliegenden Studie untersuchten wir die Auswirkung der relativen Ausrichtung der Laserpolarisation auf die Wirksamkeit der Nahinfrarot-LLLT bei kontusiertem Rückenmark von Ratten.
Licht fördert die Regeneration und funktionelle Erholung und verändert die Immunantwort nach einer Rückenmarksverletzung
Byrnes KR; Waynant RW; Ilev IK; Wu X; Barna L; Smith K; Heckert R; Gerst H; Anders JJ
Laser in Chirurgie und Medizin; VOL: 36 (3); S. 171-85 /200503/
Abteilung für Anatomie, Physiologie und Genetik, Uniformed Services University of the Health Sciences, Bethesda, Maryland 20814, USA.Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.
Hintergrund und Zielsetzungen: Die Photobiomodulation (PBM) wurde als potenzielle Therapie für Rückenmarksverletzungen (SCI) vorgeschlagen. Wir wollten zeigen, dass 810-nm-Licht tief in den Körper eindringen und die neuronale Regeneration und funktionelle Erholung fördern kann.
Die Methoden: Erwachsene Ratten durchliefen eine T9-Dorsalhemisektion, gefolgt von einer Behandlung mit einem 810 nm, 150 mW Diodenlaser (Dosis = 1.589 J/cm2). Die axonale Regeneration und funktionelle Erholung wurden unter Verwendung von Single- und Double-Label-Tract-Tracing und verschiedenen Aufgaben des Bewegungsapparates beurteilt. Die Immunantwort innerhalb des Rückenmarks wurde ebenfalls beurteilt.
Ergebnisse: Das PBM mit einer 6%igen Power-Penetration bis in die Tiefe des Rückenmarks erhöhte signifikant die Anzahl der Axone und den Abstand des Nachwachstums (P < 0,001). PBM brachte auch Aspekte der Funktion auf das Ausgangsniveau zurück und unterdrückte signifikant die Aktivierung von Immunzellen und die Zytokin-/Chemokin-Expression.
Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse zeigen, dass Licht, transkutan appliziert, die Genesung nach der Verletzung verbessert, und legen nahe, dass Licht eine nützliche Behandlung für menschliche SCI sein wird. - CNOTE: Urheberrecht 2005 Wiley-Liss, Inc
Byrnes KR; Waynant RW; Ilev IK; Wu X; Barna L; Smith K; Heckert R; Gerst H; Anders JJ
Laser in Chirurgie und Medizin; VOL: 36 (3); S. 171-85 /200503/
Abteilung für Anatomie, Physiologie und Genetik, Uniformed Services University of the Health Sciences, Bethesda, Maryland 20814, USA.
Hintergrund und Zielsetzungen: Die Photobiomodulation (PBM) wurde als potenzielle Therapie für Rückenmarksverletzungen (SCI) vorgeschlagen. Wir wollten zeigen, dass 810-nm-Licht tief in den Körper eindringen und die neuronale Regeneration und funktionelle Erholung fördern kann.
Die Methoden: Erwachsene Ratten durchliefen eine T9-Dorsalhemisektion, gefolgt von einer Behandlung mit einem 810 nm, 150 mW Diodenlaser (Dosis = 1.589 J/cm2). Die axonale Regeneration und funktionelle Erholung wurden unter Verwendung von Single- und Double-Label-Tract-Tracing und verschiedenen Aufgaben des Bewegungsapparates beurteilt. Die Immunantwort innerhalb des Rückenmarks wurde ebenfalls beurteilt.
Ergebnisse: Das PBM mit einer 6%igen Power-Penetration bis in die Tiefe des Rückenmarks erhöhte signifikant die Anzahl der Axone und den Abstand des Nachwachstums (P < 0,001). PBM brachte auch Aspekte der Funktion auf das Ausgangsniveau zurück und unterdrückte signifikant die Aktivierung von Immunzellen und die Zytokin-/Chemokin-Expression.
Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse zeigen, dass Licht, transkutan appliziert, die Genesung nach der Verletzung verbessert, und legen nahe, dass Licht eine nützliche Behandlung für menschliche SCI sein wird. - CNOTE: Urheberrecht 2005 Wiley-Liss, Inc