TERAPIA LUMÍNICA DE BAJA INTENSIDAD: FOTOBIOMODULACIÓN
HISTORIA
Hace más de 3000 años ya se hacía referencia a las propiedades curativas de la luz solar en los antiguos textos egipcios y griegos. Heródoto, fundador de la helioterapia, describió los beneficios de la luz solar en el tratamiento del vitíligo y psoriasis y su efecto preventivo en el raquitismo y en las psicosis depresivas.
Los estudios sobre la luz solar en la tuberculosis cutánea del Dr Niels Ryberg Finsen, considerado el fundador de la fototerapia clínica, culminaron con la obtención del premio Nóbel de Medicina en 1903. Demostró un efecto bactericida de la radiación solar junto a un efecto regenerativo sobre los tejidos. También alertó sobre el efecto dañino de dosis demasiado elevados de radiación sobre las cicatrices induciendo hiperpigmentación secundaría a daño celular en la viruela.
En 1967 el médico húngaro, Dr Endre Mester, y pocos años después de que se inventaran los primeros aparatos láser, quiso estudiar si la radiación laser podía causar cáncer cutáneo en ratones. Rasuró el dorso de los ratones y seguidamente aplicó el tratamiento laser con un laser rubí de 694nm de baja potencia. No hubo ningún caso de cáncer pero observó que el pelo volvía a crecer más rápidamente en los ratones tratados por el láser de baja potencia que en el grupo control no tratado. Esta fue la primera demostración práctica de bioestimulación por láser.
Posteriormente, se ha demostrado por múltiples estudios en cultivos celulares, modelos animales y en humanos que la respuesta a la terapia lumínica es inversamente dosis dependiente: es decir que dosis bajas de energía lumínica tienen un efecto regenerador sobre las células mientras que dosis elevadas pueden tener un efecto inhibitorio sobre la respuesta celular. Por ello se acuñó el término inglés LLLT (low level light therapy) o traducido Terapia Lumínica de Baja Intensidad para denominar a estas terapias en las que dosis bajas de energía se convierten en energía metabólica con la subsequente modulación de funciones biológicas como veremos en el siguiente apartado. La terapia lumínica de baja intensidad actúa por un mecanismo de fotobiomodulación.
A partir de 1960 los investigadores de la NASA comenzaron a estudiar los efectos de la terapia lumínica de baja intensidad en los astronautas sometidos a los efectos de la ingravidez en el espacio. Dicha ingravidez provoca un enlentecimiento en la cicatrización de heridas y atrofia muscular en los astronautas que podía evitarse en parte con la terapia lumínica.
Actualmente se utiliza la terapia lumínica de baja intensidad en múltiples situaciones clínicas. En la ictericia neonatal se utiliza luz azul de 460nm para acelerar la degradación de la bilirrubina. Actualmente se utiliza la terapia lumínica en medicina del deporte, en enfermedades inflamatorias articulares, en enfermedades neurológicas, curación de cicatrices y regeneración cutánea y en enfermedades inflamatorias cutáneas.
QUE ES LA TERAPIA LUMÍNICA DE BAJA INTENSIDAD
La luz es un tipo de radiación electromagnética que según la física cuántica moderna consiste tanto de partículas (fotones que son partículas o quantas de energía) como de ondas. La energía de los fotones depende de la longitud de onda de la radiación electromagnética. Cuando los fotones interaccionan con un tejido vivo pueden ser absorbidos o reflejados. Los fotones absorbidos interaccionan con moléculas orgánicas o cromóforos, excitándolos provocando un salto en los electrones periféricos de estos cromóforos. Este cambio energético de las células se utiliza para cambios en las funciones celulares. La terapia lumínica de baja intensidad actúa convirtiendo la energía lumínica en energía metabólica con la subsiguiente modulación del funcionamiento biológico celular. Por ello, la terapia lumínica de baja intensidad es denominada fotobiomodulación. En este sentido hay que diferenciar esta terapia de los efectos de los láseres de alta potencia en los que el tejido absorbe energías altas que resultan en calentamiento y destrucción celular. Las dosis de energía no son lo suficientemente altas como para provocar calentamiento y destrucción celular pero sí lo suficientes para modular las funciones celulares.
La luz solar es policromática es decir es una mezcla de diferentes longitudes de onda que van desde las ondas ultravioletas de longitud de onda menor y que penetran menos en el tejido a ondas infrarrojas de mayor longitud de onda y mayor poder de penetración en el tejido. La terapia lumínica de baja intensidad utiliza láseres o LEDS (diodos emisores de luz) de una longitud de onda específica que será absorbida por una cromóforo o estructura celular específica que desencadenará la modulación de las funciones biológicas. Los láseres tienen la propiedad de ser monocromáticos, es decir, emiten luz de una longitud de onda muy concreta de forma coherente ( las ondas se emiten a la vez, es decir hay sincronización espacial y temporal) y tienen la ventaja de poder aumentar la penetración en el tejido. Los LEDS emiten luz casi monocromática, en un rango estrecho de longitud de onda que puede variar entre 4 y 10 nm, es luz no coherente, es decir se emiten ondas de la misma longitud de onda en diferentes momentos. El hecho de que la luz LED sea incoherente puede ser una ventaja en la terapia lumínica de baja intensidad porque permite exposición del tejido con las longitudes de onda terapéuticas con densidades de energía bajas durante el tiempo suficiente para modular el metabolismo celular. Otra gran ventaja de los LEDS estriba en que se pueden abarcar zonas mucho más grandes que con los láseres. La terapia lumínica de baja intensidad utiliza longitudes de onda del espectro visible sin utilizar la radiación ultravioleta presente en la luz solar y responsable del cáncer cutáneo.
En el pasado había habido resultados contradictorios en la efectividad de la terapia lumínica de baja intensidad porque se habían utilizado o bien densidades de energía demasiado bajas o demasiado altas, irradiancias medidas en Watts por cm2 demasiado altas, tiempos de exposición o longitudes de onda inadecuados. Actualmente, ya existe suficiente evidencia que si se utilizan los parámetros lumínicos adecuados según las propiedades fiscoquímicas del tejido en cuestión la terapia es eficaz.
Es muy importante tener en cuenta que la efectividad de la terapia respecto a las dosis de energía utilizadas sigue una U invertida. Es decir, hacen falta unas dosis mínimas para estimular la célula, pero que al subir más la dosis llega un momento en que el efecto se invierte y ocurre un efecto inhibitorio, tal y como puede apreciarse en la gráfica.
MECANISMO DE ACCIÓN
La naturaleza ha diseñado sistemas para aprovechar la radiación electromagnética para el mantenimiento de las funciones biológicas. La utilización de la radiación electromagnética es básica para el mantenimiento de la vida en la tierra. La energía lumínica emite fotones que al interaccionar con ciertas biomoléculas celulares las va a excitar y así desencadenar procesos metabólicos.En las células existen cromóforos que van a absorber la energía fotónica. Un cromóforo es una molécula o parte de una molécula que le confiere un color determinado al compuesto del que forma parte y que va a interaccionar con la energía lumínica. Ejemplos de cromóforos son la clorofila (utilizada por las plantas para realizar la fotosíntesis), la hemoglobina de los glóbulos rojos de la sangre, la citocromo c oxidasa (la enzima mitocondrial encargada de convertir el ADP en ATP utilizado en el ciclo de Krebs para generar energía), la mioglobina de los músculos, flavoproteinas y porfirinas. Es interesante observar que todos estos cromóforos parten de una estructura química básica similar al de la protoporfirina. En el diagrama se observa como la radiación electromagnética interacciona con la clorofila en el caso de las plantas y con la enzima mitocondrial citocromo c oxidasa en el caso de los animales para estimular una reacción fotoquímica que culminará en el caso de las plantas en la fotosíntesis y en las mitocondrias de las células animales en la generación de energía en la forma de ATP. 
Las longitudes de onda rojas o infrarrojas son las que producen un mayor efecto biológico por su mayor absorción por parte de la citocromo c oxidasa mitocondrial.
Los estudios de Tina Karu y posteriores trabajos han demostrado que la terapia lumínica de baja intensidad actúa además de produciendo un aumento de ATP celular variando el potencial redox de la célula. Este cambio a su vez será una señal para activar la expresión de genes nucleares con la producción de factores de crecimiento, citocinas y enzimas. Se ha encontrado que la luz puede activar 111 genes. De forma esquemática se podría decir que la luz activaría la enzima mitocondrial citocromo oxidasa, provocando un cambio de potencial redox que estimularía por un lado la producción de ATP y por otro, de radicales libres a dosis bajas. El aumento de ATP resulta en un aumento de AMPc y de calcio que junto con los radicales libres van a actuar como segundos mensajeros estimulando la expresión de genes a nivel del núcleo, responsables de la formación de factores de crecimiento, de citocinas antiinflamatorias , disminución de la apoptosis o muerte celular y aumento o disminución de la actividad de diversas enzimas. Entonces la luz va a estimular las funciones celulares en todas las células? No, sólo aquellas células con un estado redox reducido (ph intracelular bajo o ácido) responderán de forma marcada, mientras que aquellas células que se encuentran en un estado redox óptimo no responderán. Por ello al mecanismo de acción de esta terapia se denomina fotomodulación porque actúa regulando las funciones celulares alteradas.
APLICACIÓN CLINICA DE LA TERAPIA LUMÍNICA DE BAJA INTENSIDAD
Hemos visto que la terapia lumínica mediante la fotobiomodulación va a regular el metabolismo, la migración celular, la proliferación celular , la inflamación celular y la síntesis y secreción de diversas proteínas. Estas propiedades se han aprovechado en clínica para estimular la regeneración tisular, tratar el envejecimiento cutáneo, reducir la inflamación y el dolor.
CURACIÓN DE HERIDAS Y REGENERACIÓN TISULAR
La terapia lumínica de baja intensidad favorece la curación de heridas estimulando primero la producción de citocinas proinflamatorias presentes en al primera fase de la cicatrización. En segundo lugar estimula la proliferación y migración de fibroblastos. En tercer lugar se estimula la secreción de factores de crecimiento vascular responsables de la neovascularización y de factores de crecimiento que inducen la formación de colágeno por parte de los fibroblastos. Por último, induce la transformación de fibroblastos en miofibroblastos que van a ser las células responsables de la contracción de la herida.
REJUVENECIMIENTO CUTÁNEO
Los estudios de Barolet y múltiples estudios posteriores avalan la utilidad de los LEDS de baja potencia en el tratamiento del envejecimiento cutáneo. Actuarían favoreciendo la síntesis de colágeno por parte de los fibroblastos dérmicos por un lado y por otro inhibiendo la destrucción de dicho colágeno porque los LEDS inhibirían la producción de las metaloproteinasas, enzimas encargadas en destruir el colágeno. Asimismo se favorece el depósito de colágeno nuevo formando una red ordenada por debajo de la epidermis que se diferencia claramente del colágeno pequeño y fino desordenado que caracteriza la piel envejecida y flácida. La terapia lumínica de baja intensidad es beneficiosa utilizada despúes de tratamientos más agresivos como peelings químicos, láser, infiltraciones y cirugías porque gracias a su efecto antiinflamatorio podemos evitar efectos secundarios y favorecer la regeneración cutánea evitando complicaciones. Uno de los efectos inmediatos que aparece después de la sesión de fotobiomodulación es un aumento de la luminosidad de la piel, efecto muy apreciado por los pacientes.
ENFERMEDADES CUTANEAS INFLAMATORIAS
Junto con el tratamiento médico adecuado la terapia lumínica puede ser útil en diversos estados inflamatorios por su efecto antiinflamatorio. En la rosácea, una enfermedad inflamatoria crónica caracterizada por la aparición de rojeces y lesiones pustulosas la terapia lumínica junto al tratamiento médico adecuado tiene un efecto antiinflamatorio y regula la circulación sanguínea y linfática.
HIPERPIGMENTACIONES Y MELASMA
En casos de casos de hiperpigmentaciones postinflamatorias y de melasma (pigmentaciones faciales de probable origen hormonal) la terapia lumínica de baja intensidad es útil regulando la función melanocitaria junto al tratamiento dermatológico apropiado en cada caso.
FOTOPROFILAXIS
Los estudios de Barolet demostraron que en pacientes normales y en pacientes afectos de erupción polimorfa lumínica (hipersensibilidad solar) 10 tratamientos con LEDS de color rojo (660nm) de baja intensidad conferían una protección solar equivalente a un factor de protección solar 15 y una disminución en la hiperpigmentación postinflamatoria después de dosis crecientes de exposición a la radiación ultravioleta. Anteriormente, los estudios de Menzes habían demostrado in vitro que la radiación infrarroja protege a los fibroblastos dérmicos de la toxicidad de los rayos ultravioletas solares. Los mecanismos involucrados incluyen efectos a nivel del ADN nuclear bloqueando los efectos de la radiación ultravioleta sobre genes como la p53 (induce la apoptosis o muerte celular) y sobre los genes que regulan la secreción de proopiomelanocortina, de la cual se obtiene la hormona estimulante de melanina (MSH) además de un efecto directo sobre los melanocitos, regulando la formación de melanina.
ACNÉ
La terapia LEDS se ha utilizado en la terapia del acné por los efectos de la luz azul que es absorbida por el propionibacterium acnes, la bacteria que interviene en el acné, causando su destrucción. Este efecto sería fotodinámico y requiere dosis más altas de energía. A la luz azul se le añade luz roja para tratar la inflamación. El tratamiento del acné siempre debe ir acompañado de tratamiento y control dermatológico.
ALOPECIA ANDROGENÉTICA Y CAÍDA DE PELO
Estudios recientes avalan la utilidad de la terapia lumínica de baja intensidad en diversos tipos de alopecia. Estudios en ratones y en humanos demuestran que la terapia es capaz de estimular las células madre del bulbo piloso y regular el ciclo celular del pelo induciendo el paso de pelos en estado de reposo (catagen y telogen), a un estado activo de crecimiento (anagen).
TERAPIA FOTODINAMICA. TRATAMIENTO DEL PRECANCER CUTÁNEO
Quisiera mencionar escuetamente la terapia fotodinámica que utiliza los mismos aparatos de LEDS utilizados en la terapia de baja intensidad para fotomodulación pero a dosis más altas en la que va a ocurrir destrucción celular de células atípicas. En este último caso antes de la irradiación se aplica una crema fotosensibilizante que será absorbida preferentemente por las células atípicas. Después de un tiempo de incubación se irradia la zona afecta con luz roja de 37J/cm2, que inducirá una reacción fotoquímica que va a destruir selectivamente las células atípicas. Este tratamiento está aprobado para el tratamiento de queratosis actínicas (que son lesiones eritematodescamativas que aparecen en la piel fotoenvejecida y que son atípicas , presentando riesgo de evolucionar a cáncer cutáneo) y en ciertos tipos de cáncer cutáneo superficial.
OTRAS INDICACIONES NO DERMATOLOGICAS DE LA TERAPIA LUMÍNICA DE BAJA INTENSIDAD
Investigaciones recientes han demostrado efectos beneficiosos de la terapia lumínica de baja intensidad en traumatismos del nervio óptico, intoxicación por metanol, neuropatía óptica, lesión de la retina, retinitis pigmentosa, fototoxicidad , degeneración macular de la retina, lesión anóxica del cerebro, accidentes vasculares cerebrales, enfermedades neurodegenerativas, alteraciones cognitivas, depresión, tratamiento del dolor, en medicina del deporte y rehabilitación. En todos estos casos se utiliza el mismo concepto de fotomodulación para aportar más energía a las células y regular las funciones regenerativas celulares.
Foto portada:
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