Hoe werkt photobiomodulatie? De biologische werking van rood en nabij-infrarood licht

Photobiomodulatie (PBM) is het gebruik van rood en nabij-infrarood licht om biologische processen in cellen te moduleren. De term wordt ook gebruikt voor wat historisch vaak LLLT, low-level light therapy of low-level laser therapy werd genoemd.

Wat gebeurt er nadat licht het weefsel bereikt?

Licht wordt in weefsel deels gereflecteerd, verstrooid en geabsorbeerd. Bij PBM gaat de wetenschappelijke belangstelling onder meer uit naar endogene chromoforen, waaronder cytochroom-c-oxidase in mitochondriën. Dit enzym is onderdeel van complex IV van de mitochondriale ademhalingsketen.

Een belangrijke hypothese is dat fotonen de activiteit van de mitochondriale elektronentransportketen kunnen beïnvloeden. Daardoor kunnen veranderingen ontstaan in de mitochondriale membraanpotentiaal en de productie van ATP, de belangrijkste energievaluta van de cel. Onderzoek beschrijft daarnaast tijdelijke veranderingen in reactieve zuurstofsoorten (ROS), stikstofmonoxide (NO) en calcium-signalen.

ATP is niet hetzelfde als “meer energie = beter”

ATP is essentieel voor talloze cellulaire processen, maar PBM moet niet worden voorgesteld als een simpele “energielader”. De biologische respons hangt af van onder andere golflengte, irradiantie, dosis, behandeltijd, weefsel en uitgangssituatie van de cellen.

Cellulaire signalering

Na de eerste lichtinteractie kunnen secundaire signalen ontstaan. In de literatuur worden onder meer ROS-, NO-, calcium- en cAMP-gerelateerde routes beschreven, die vervolgens transcriptiefactoren en signaalroutes kunnen beïnvloeden. Dat kan cellulaire processen zoals proliferatie, migratie, ontstekingsregulatie en herstel beïnvloeden. Dit betekent niet dat iedere toepassing klinisch bewezen is.

Wat weten we zeker en wat blijft onderwerp van onderzoek?

PBM heeft een goed beschreven onderzoeksbasis rond lichtparameters en cellulaire respons, maar de precieze dominante receptor en route kunnen per weefsel en parameter verschillen. Cytochroom-c-oxidase is een belangrijke kandidaat, maar het volledige mechanisme is niet definitief tot één route terug te brengen.

Kort gezegd: PBM is geen magie en ook geen gewone warmtebehandeling. Het is een parameter-afhankelijke lichtinterventie waarvan biologische effecten via meerdere mogelijke routes worden onderzocht.

Bronnen

• PubMed: Mechanisms of action and clinical research progress of photobiomodulation
• PubMed: Photobiomodulation CME part I
• PubMed: Mechanisms and Mitochondrial Redox Signaling in Photobiomodulation