Системные эффекты светотерапии БИОПТРОН

Кира Александровна Самойлова, д.б.н., профессор

Опыт наших лабораторных исследований в области фотобиологии и фотомедицины превышает 50 лет, в то время как период интенсивных исследований светотерапии БИОПТРОН составляет 18 лет. Наш большой интерес к этому фототерапевтическому методу основан на уникальных свойствах света БИОПТРОН, который имитирует доминирующие компоненты наземного солнечного излучения – полихроматического видимого и инфракрасного излучения с интенсивностью такой силы, которая характерна для летнего дня в Европе. Эти две составляющие солнечного спектра занимают около 97% солнечного излучения, достигающего поверхности Земли. Следовательно, мы имеем дело с очень важным экологическим фактором, позволяющим нам рассмотреть вопрос о реакции человека и животных организмов на свет в качестве ответного рефлекса на световые воздействия, который развился в течение длительного периода эволюции.
В течение последних нескольких лет мы изучали влияние света БИОПТРОН на свойства крови, которые являются важными для регенеративных и метаболических процессов. Поскольку скорость движения крови при циркуляции определяется красными кровяными клетками, мы исследовали их реологические свойства. Было обнаружено, что после однократного облучения добровольцев в период от 0,5 до 24 ч. эластичность красных кровяных клеток увеличилась, в то время как их вязкость снизилась. Одновременно транспортная функция, (в частности, транспортировки кислорода) усилилась, что привело к увеличению парциального давления кислорода в крови.

Параллельно с этим, наблюдалась дезагрегация тромбоцитов и повышение антисвертывающей активности компонентов плазмы, что определяет развитие антитромботического эффекта света БИОПТРОН: облучение бедренных артерий у крыс полностью предотвратило развитие в этих сосудах экспериментально индуцированного необратимого тромбоза.

Важную роль в трофической функции крови играет скорость циркуляции в микрососудах. По нашим наблюдениям, сразу же через 2 минуты после облучения небольшого участка тела скорость микроциркуляции у здоровых добровольцев и больных с сахарным диабетом II типа увеличилась как локально, так и в удаленных тканях (т.е. на системном уровне). Оптимальное увеличение скорости микроциркуляции наблюдалось в течение 30 минут, (до 47%).

В ходе данного исследования было выявлено, что в обоих случаях увеличение микроциркуляции было связано с повышением синтеза оксида азота (NO) – наиболее важного вещества для расширения просвета сосудов, которое секретируется клетками эндотелия сосудов и тромбоцитами.

Помимо улучшения микроциркуляции и улучшения транспортной функции крови, была зафиксирована коррекция некоторых показателей обменных процессов: после воздействия света БИОПТРОН на кровь добровольцев, уровень глюкозы и атерогенных липидов (триглицеридов, холестерина, β-липопротеидов ) упал, в то время как содержание антиатерогенных липидов, (α-липопротеины) увеличилось.

Ранозаживляющий эффект светотерапии БИОПТРОН, несомненно, связан как с улучшением микроциркуляции и повышением трофической функции крови, так и с увеличением концентрации в сыворотке крови факторов роста и некоторых цитокинов.

Мы также показали, что добавление к культуральной среде 2,5% сыворотки, выделенной из крови добровольцев или пациентов со стадиями рака молочной железы I-II после 7-10 ежедневных послеоперационных воздействий светом БИОПТРОН в значительной мере стимулировали пролиферацию кератиноцитов, эндотелиоцитов и фибробластов – основных участников процесса ранозаживления, и при этом оказывали подавляющее действие на пролиферацию нескольких линий опухолевых клеток человека.

В опытах на лабораторных животных было показано, что воздействие света БИОПТРОН замедляет рост злокачественных опухолей (гепатомы мыши), как после светотерапии мышей с опухолями, так и после прямого воздействия света на сами опухолевые клетки с последующей их трансплантацией сингенным мышам.
Механизм противоопухолевого воздействия света БИОПТРОН не был связан с цитотоксическим или цитостатическим действием света на клетки, но оказался следствием структурных изменений поверхности опухолевых клеток, которые становились более узнаваемыми для NK-клеток, являющихся основными эффекторами врожденного антиопухолевого иммунитета.

Как следствие, цитотоксическая активность естественных клеток-киллеров увеличилась, что привело к гибели облученных светом опухолевых клеток. Механизм противоопухолевого эффекта света БИОПТРОН в случае фотооблучения мышей опухоленосителей необходимо изучить в будущем. Однако, по нашему мнению, онкологическая безопасность света БИОПТРОН уже доказана.

Все приведенные выше данные были опубликованы в основных международных журналах по фотомедицине и фотобиологии (Photomedicine and Laser Surgery, Photochemical and Photobiological Sciences, Photochemistry and Photobiology, Laser Therapy, Photodiagnosis and Photodynamic therapy, Lasers in Medical Sciences и др.).

КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
В течение 18 лет интенсивных исследований влияния света БИОПТРОН на человека мы смогли выявить механизмы основных системных эффектов, в числе которых противовоспалительный, иммуномодулирующий, заживление ран, противоопухолевый и нормализация обменных процессов. Эти эффекты развиваются вследствие чрезкожной фотомодификации крови в поверхностных сосудах кожи. Следует отметить, что облучение малой площади поверхности тела приводит к изменению всего объема циркулирующей крови. Это, несомненно, связано с уникальными физическими особенностями света БИОПТРОН: его полихроматические видимые и инфракрасные компоненты имитируют спектральные параметры и параметры удельной мощности двух доминирующих видов наземного солнечного излучения – основного фактора окружающей среды. В процессе эволюции они, возможно, способствовали развитию в живых организмах адаптивных полезных механизмов поглощения света.

Список публикаций, (профессор Самойлова и др.)

1. Samoilova K.A., Obolenskaya K.D, Vologdina A.V., Snopov S.A., Shevchenko E.V. Single skin exposure to visible polarized light induces rapid modification of entire circulating blood. 1. Improvement of rheologic and immune parameters. Proc. SPIE. –1998. – Vol. 3569. P. 90-103.
2. Samoilova K.A., Zubanova O.I., Snopov S.A., Mukhuradze N.A., Mikhelson V.M. Single skin exposure to visible polarized light induces rapid modification of entire circulating blood. 2. Appearance of soluble factors restoring proliferation and chromosome structure in X-damaged lymphocytes. – Proc. SPIE, 1998, 3569: 26-33.
3. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Glazanova T.V., Pavlova I.E., Bubnova L.N., Rosanova O.E., Obolenskaya K.D. Exposures of human body surface to polychromatic (visible + infrared) polarized light modulate a membrane phenotype of the peripheral blood mononuclear cells. Laser Technology. – 2002. – Vol. 12 (1). – P. 7-24.
4. Obolenskaya K.D., Samoilova K.A. Comparative study of effects of polarized and non-polarized light on human blood in vivo and in vitro. I. Phagocytosis of monocytes and granulocytes. Laser Technology. –2002 – Vol. 12(2-3). P.7-13.
5. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Obolenskaya K.D. The regulatory effect of polychromatic (visible and infrared) light on human humoral immunity. Photochemical and Photobiological Sciences – 2004. – Vol. 3, №.1. – P.102-108.
6. Samoilova K.A., Bogacheva O.N., Obolenskaya K.D., Blinova M.I., Kalmykova N. V., Kuzminikh E.V. 2004. Enhancement of the blood growth promoting activity after exposure of volunteers to visible and infrared polarized light. I. Stimulation of human keratinocyte proliferation in vitro. Photochemical and Photobiological Sciences – 2004. – Vol. 3, №.1. – P.96-101.
7. Bogacheva ON, Samoĭlova KA, Zhevago NA, Obolenskaia KD, Blinova MI, Kalmykova NV, Kuz'minykh EV.Enhancement of fibroblast growth promoting activity of human blood after its irradiation in vivo (transcutaneously) and in vitro with visible and infrared polarized light. –Tsitologiia. – 2004. – Vol.46(2). – 159-171.
8. Zhevago N.A., Samoilova K.A. Pro- and anti-inflammatory cytokine content in the human peripheral blood after its transcutaneous and direct (in vitro) irradiation with polychromatic visible and infrared light. Photomedicine and Laser Surgery. – 2006. – Vol. 24(2). – P.129-139.
9. Zhevago N.A., Samoilova K.A., Calderhead R.G. Polychromatic light similar to the terrestrial solar spectrum without its UV component stimulates DNA synthesis in human peripheral blood lymphocytes in vivo and in vitro. Photochemistry Photobiology. – 2006. – Vol. 82(5). – P.1301-1308.
10. Knyazev NA., Samoilova KA, Filatova NA, Galaktionova AA. Effect of polychromatic light on proliferation of tumor cells under condition in vitro and in vivo – after implantation to experimental animals. –Proc. SPIE. –2009. – Vol.1142. – P.79-86.
11. Zhevago NA, Samoilova KA, Davydova NI, Bychkova NV, Glazanova TV, Chubukina ZhV, Buiniakova AI, Zimin AA.The efficacy of polychromatic visible and infrared radiation used for the postoperative immunological rehabilitation of patients with breast cancer. Vopr Kurortol Fizioter Lech Fiz Kult. – 2012. – Vol.4. – P.23-32.
12. Filatova N.A., Knyazev N.A., Kosheverova V.V, Shatrova A.N., Samoilova K.A. The effect of radiation with polichromatic visible and infrared light on the tumorigenicity of murine hepatoma 22A cells and their sensitivity to lysis by natural killers. Cell and Tissue Biology. – 2013. – Vol.7(6). – P. 573-577.
13. Knyazev NA, Filatova NA, Samoilova KA. Proliferation and tumorigenity of murine hepatoma cells irradiated with polichromatic visible and infrared light. Cell and Tissue Biology. – 2013. – Vol.7(1). – P.79-85.
14. Samoilova KA, Zimin AA, Buinyakova AI, Makela AM, Zhevago NA. Regulatory systemic effect of postsurgical polychromatic light (480-3400 nm) irradiation of breast cancer patients on the proliferation of tumor and normal cells in vitro. – Photomedicine and Laser Surgery. –2015. – Vol. 33(11). – P.555-563.
15. Knyazev NA, Samoilova KA, Abrahamse H, Filatova NA. Downregulation of tumorogenicity and changes in the actin cytoskeleton of murine hepatoma after irradiation with polychromatic visible and IR light. – Photomedicine and Laser Surgery. – 2015. – Vol. 33(4). – P.185-192.