Mihin laserhoidon vaikutus perustuu?
Laserhoito eli fotobiomodulaatio perustuu siihen, että punainen ja lähi-infrapunainen valo vaikuttavat biologisiin kudoksiin solutasolla. Vaikutus ei perustu kudoksen kuumentamiseen, vaan valon vuorovaikutukseen solujen valoherkkien rakenteiden kanssa.
Nykytutkimuksen valossa fotobiomodulaation vaikutukset liittyvät erityisesti solujen energiantuotantoon, kudosfysiologiaan, tulehdusreaktioiden säätelyyn, mikroverenkiertoon ja kudoskorjauksen prosesseihin.
Valon biologinen vaikutus kudoksessa
Laserhoidosta käytetään tutkimuskirjallisuudessa usein termiä fotobiomodulaatio eli PBM. Sillä tarkoitetaan valon biologista vaikutusta kudoksissa. Käytännössä punainen ja lähi-infrapunainen valo imeytyy solujen valoherkkiin rakenteisiin ja voi muuttaa solujen toimintaa.
Fotobiomodulaatiota ei pidä ymmärtää lämpöhoitona. Sen keskeinen vaikutus ei perustu kudoksen kuumentamiseen, vaan siihen, että valo osallistuu solutason säätelymekanismeihin. Tutkimuksissa PBM:n vaikutuksia on tarkasteltu erityisesti mitokondrioiden toiminnan, ATP-tuotannon, typpioksidin säätelyn, ROS-signaloinnin, tulehdusreaktioiden, mikroverenkierron, kudoskorjauksen ja hermoston kivunsäätelyn näkökulmista.
Tämä tekee laserhoidosta biologisesti kiinnostavan, mutta samalla annostelun ja käyttötekniikan kannalta vaativan hoitomuodon. Valon vaikutus kudoksessa ei riipu vain laitteen tehosta, vaan siitä, kuinka tarkoituksenmukaisesti valo saadaan kohdekudokseen.
Mitokondriot ja solujen energiantuotanto
Mitokondriot ovat solujen energiantuotannon keskus. Fotobiomodulaation yhtenä keskeisenä biologisena kohteena pidetään sytokromi c -oksidaasia, joka osallistuu soluhengitykseen ja ATP:n tuotantoon.
ATP eli adenosiinitrifosfaatti on solujen käyttämä energiamuoto. Solut tarvitsevat ATP:tä esimerkiksi kudoskorjaukseen, proteiinisynteesiin, lihastoimintaan, ionitasapainon ylläpitoon ja tulehdusreaktioiden säätelyyn.
Nykytutkimuksen perusteella fotobiomodulaation vaikutus korostuu erityisesti stressaantuneissa ja vaurioituneissa kudoksissa. Tällöin solujen energiatasapainon tukeminen voi olla biologisesti merkityksellistä osana kudoksen normaaleja korjaavia prosesseja.
Typpioksidi, mikroverenkierto ja kudoksen hapensaanti
Fotobiomodulaation vaikutuksia on tutkittu myös typpioksidin eli NO:n säätelyn kautta. Typpioksidi osallistuu verisuonten laajenemiseen, mikroverenkiertoon, kudoksen hapensaantiin ja tulehdusreaktioiden säätelyyn.
Mikroverenkierron näkökulmasta PBM:ää tarkastellaan usein osana kudoksen aineenvaihdunnallista säätelyä. Kun kudoksen hapensaanti ja solujen energiantuotanto liittyvät samaan biologiseen kokonaisuuteen, valon vaikutus ei rajoitu yhteen yksittäiseen mekanismiin.
Tämä on tärkeää myös eläinten laserhoidossa. Käytännön hoitotilanteessa tavoite ei ole “mahdollisimman suuri teho”, vaan biologisesti tarkoituksenmukainen valon määrä oikeassa kudoksessa.
ROS-signalointi osana kudoksen vastetta
Fotobiomodulaatio vaikuttaa myös reaktiivisten happiyhdisteiden eli ROS-signaalien toimintaan. ROS-yhdisteet mielletään usein haitallisiksi, mutta hallittu ROS-signaali toimii elimistössä myös biologisena viestinä.
Tällainen signaalointi voi osallistua kudoksen korjausmekanismien käynnistymiseen ja solujen sopeutumisvasteisiin. PBM:n kohdalla olennaista ei siis ole yksi yksittäinen vaikutusreitti, vaan useiden solutason tapahtumien yhteisvaikutus.
Laserhoidon annosvaste ei ole suoraviivainen
Fotobiomodulaatiossa tunnetaan kaksivaiheinen annosvaste. Tämä tarkoittaa, että vaikutus ei lisäänny suoraviivaisesti annosta kasvattamalla. Liian pieni annos voi jäädä biologisesti riittämättömäksi, sopiva annos voi tuottaa halutun vasteen, ja liian suuri annos voi jopa heikentää vastetta.
Tästä syystä eläinten laserhoidossa hoitotulokseen vaikuttavat useat käytännön muuttujat:
- annostelu, hoitotiheys ja hoitoaika
- käyttötekniikka ja kontaktin laatu
- kudoksen optiset ominaisuudet, karvapeite ja kudoksen syvyys
Tämä on yksi laserhoidon tärkeimmistä käytännön periaatteista. Onnistunut hoito ei perustu yksittäiseen laitespeksiin, vaan siihen, että oikeanlainen valo saadaan oikeaan kudokseen biologisesti tarkoituksenmukaisella annoksella.
Tulehdusreaktiot ja kudoskorjaus
Fotobiomodulaation vaikutuksia on tutkittu myös tulehdusreaktioiden säätelyn näkökulmasta. Tutkimuksissa on kuvattu vaikutuksia muun muassa sytokiineihin, prostaglandiineihin, NF-kB-signalointiin ja makrofagien toimintaan.
Nämä mekanismit liittyvät siihen, miten kudos reagoi kuormitukseen, vaurioon ja korjausprosesseihin. Lisäksi PBM:n yhteydessä on tarkasteltu fibroblastien aktivaatiota, kollageenisynteesiä, angiogeneesiä, haavan paranemisen prosesseja ja lihaskudoksen palautumista.
Nykyinen tutkimusnäyttö tukee käsitystä, että fotobiomodulaatio on todellinen biologinen ilmiö, jonka vaikutukset perustuvat solubiologiaan ja kudosfysiologiaan. Samalla käytännön hoitotilanteessa on tärkeää muistaa, että yksittäisen eläimen vasteeseen vaikuttavat aina myös eläimen tilanne, kudosominaisuudet, hoidon toteutus ja muu hoitokokonaisuus.
Mitä tämä tarkoittaa eläinten laserhoidossa?
Eläinten laserhoidossa biologinen perusmekanismi yhdistyy aina käytännön kudosoptiikkaan. Vaikka PBM:n solutason vaikutukset ovat nisäkkäillä samankaltaisia, hoitotilanteessa valon etenemiseen vaikuttavat eläimen koko, kudosrakenne, karvapeite, pigmentti, hoitoalue ja käyttötekniikka.
Siksi laserhoitoa ei kannata arvioida vain laitteen tehon, laserluokan tai yksittäisen aallonpituuden perusteella. Sama tekninen asetus ei välttämättä tarkoita samaa biologista vaikutusta lyhytkarvaisella koiralla, talvikarvaisella hevosella tai tummapigmenttisellä eläimellä.
Eläinten laserhoidossa käytännön onnistuminen perustuu kokonaisuuteen: hoitoalueen arviointiin, sopivan hoitopään valintaan, oikeaan hoitoaikaan, käyttötekniikkaan, hoidon toistettavuuteen ja siihen, miten laserhoito liittyy muuhun hoitoon, kuntoutukseen tai lihashuoltoon.
Yhteenveto
Laserhoito eli fotobiomodulaatio perustuu valon biologisiin vaikutuksiin kudoksissa. Sen keskeisiä mekanismeja ovat mitokondrioiden toiminta, ATP-tuotanto, typpioksidin säätely, ROS-signalointi, tulehdusreaktioiden säätely ja kudoskorjauksen prosessit.
Vaikutus ei perustu kudoksen kuumentamiseen, eikä annosvaste ole suoraviivainen. Liian pieni annos voi jäädä biologisesti riittämättömäksi, kun taas liian suuri annos voi heikentää vastetta. Siksi onnistuneessa laserhoidossa korostuvat annostelu, käyttötekniikka, kudoksen ominaisuudet ja hoidon toistettavuus.
Eläinten laserhoidossa paras käytännön lopputulos rakentuu kokonaisuudesta: oikeanlaisesta valosta, sopivasta käyttötavasta ja eläimen yksilöllisten ominaisuuksien huomioimisesta.
Lähteet
- Freitas L, Hamblin MR. Proposed Mechanism of Photobiomodulation or Low-Level Light Therapy.
- Hamblin MR. Mechanisms and applications of the anti-inflammatory effects of photobiomodulation.
- Karu TI. Mitochondrial signaling in mammalian cells activated by red and near-IR radiation.
- Chung H et al. The Nuts and Bolts of Low-level Laser (Light) Therapy.
- Jacques SL. Tutorial on Monte Carlo simulation of photon transport in biological tissues.
- Anders JJ et al. Low-level light/laser therapy versus photobiomodulation therapy.
- Bashkatov AN et al. Optical properties of human skin, subcutaneous and mucous tissues.
- Henderson TA, Morries LD. Near-infrared photonic energy penetration.
- Tedford CE et al. Quantitative analysis of transcranial and intraparenchymal light penetration in human cadaver brain tissue.
- Yaroslavsky AN et al. Optical properties of selected native and coagulated human brain tissues in vitro in the visible and near infrared spectral range.
- Huang Y-Y et al. Biphasic dose response in low level light therapy.
- Hashmi JT et al. Effect of pulsing in low-level light therapy.
- Hochman L. Photobiomodulation therapy in veterinary medicine.
- Wang LV, Wu H-I. Biomedical Optics: Principles and Imaging.