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Letícia Sampaio Calderan Karina Martins TÉCNICA DA IRRADIAÇÃO LASER INTRAVASCULAR DE SANGUE (ILIB) MODIFICADA E SUAS APLICAÇÕES MODIFIED INTRAVASCULAR LASER IRRADIATION OF BLOOD AND THEIR APPLICATION ARARAS/SP Setembro/2017 Letícia Sampaio Calderan Karina Martins TÉCNICA DA IRRADIAÇÃO LASER INTRAVASCULAR DE SANGUE (ILIB) MODIFICADA E SUAS APLICAÇÕES MODIFIED INTRAVASCULAR LASER IRRADIATION OF BLOOD AND THEIR APPLICATION Trabalho de conclusão de curso apresentado à Fundação Hermínio Ometto, como parte integrante da avaliação do curso de Bacharelado em Biomedicina. ORIENTADOR: Prof. Me. Fernando Russo Costa do Bomfim ARARAS/SP Setembro/2017 FUNDAÇÃO HERMÍNIO OMETTO Autoras: Letícia Sampaio Calderan Karina Martins TÉCNICA DA IRRADIAÇÃO LASER INTRAVASCULAR DE SANGUE (ILIB) MODIFICADA E SUAS APLICAÇÕES MODIFIED INTRAVASCULAR LASER IRRADIATION OF BLOOD AND THEIR APPLICATION Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como forma de Artigo Científico em de Setembro de 2017. Banca examinadora: _____________________________________________________________ NOTA: Orientador: Prof. Me. Fernando Russo Costa do Bomfim _____________________________________________________________ NOTA: _____________________________________________________________ NOTA: MÉDIA FINAL: ______________________________ ______________________________ Letícia Sampaio Calderan Karina Martins 1 TÉCNICA DA IRRADIAÇÃO LASER INTRAVASCULAR DE SANGUE (ILIB) MODIFICADA E SUAS APLICAÇÕES MODIFIED INTRAVASCULAR LASER IRRADIATION OF BLOOD AND THEIR APPLICATION Letícia Sampaio CALDERAN1,2; Karina MARTINS1,2; Fernando Russo Costa do BOMFIM1,3,4 1Fundação Hermínio Ometto; 2Discente do Curso de Biomedicina; 3Docente do Curso de Biomedicina; 4Laboratório de Biologia Molecular – Fundação Hermínio Ometto Endereço para correspondência: Av. Dr. Maximiliano Baruto, 500 - Laboratório de Biologia Molecular – Fundação Hermínio Ometto e-mail: fernandobomfim@uniararas.br RESUMO O laser é um influxo luminoso que emite radiação eletromagnética. Quando esta radiação atinge os tecidos, proporciona benefícios importantes, sejam eles, terapêuticos, fisiológicos ou sistêmicos. O laser de baixa intensidade (LBI) é atualmente muito utilizado clinicamente por ter a capacidade de modular a função celular, ter capacidade anti-inflamatória, analgésica e aumentar a mitose. A técnica da radiação laser intravascular de sangue modificado, ILIB, (terapia fotohemodinâmica), consiste na aplicação de um laser vermelho de baixa intensidade sobre a artéria. Ocorre-se de forma indolor, extracorpórea não invasiva e sem efeitos colaterais. Esse laser possui algumas ações, dentre elas: ação antioxidante, pois estimula e aumenta a produção da enzima superóxido desmutase, enzima que ajuda a prevenir o envelhecimento e morte celular resultado de exposição ao oxigênio; inibição do processo inflamatório sistêmico, envolvendo a diminuição da quantidade de prostaglandina e ação fluidificante do sangue para uma boa circulação, sendo capaz de beneficiar cura ou prevenção de diversas patologias. Frente as possíveis aplicações clínicas da técnica de ILIB como estética, desintoxicante entre outras, e por não se tratar de um tratamento invasivo, o objetivo deste estudo é mostrar a técnica ILIB modificado e suas aplicações clínicas, visando os benefícios para patologias. Como metodologia para esta revisão integrativa da literatura serão utilizados artigos científicos de bases indexadas como Scielo, PubMed, Google acadêmico e Lilacs com os seguintes termos segundo o DeCS: lasers, estudos clínicos, enzimas. A técnica ILIB modificada possui diversas aplicações e pode- se observar que em sua maioria há efeitos benéficos como combate aos radicais livres, melhora de patogenias crônicas como a diabetes e também degenerativas. Palavras-chave: lasers, enzimas, antioxidantes. ABSTRACT 2 Laser is a luminous influx able to emit electromagnetic radiation. When this radiation is dispensed in tissues, it provides important benefits, either therapeutic, physiological or systemic. Low-level laser therapy (LLLT) is currently used in clinically because it has the ability to modulate the cellular function, it also has an anti-inflammatory and analgesic capacity and increase cell mitosis. The technique of modified intravascular laser radiation, ILIB (photohemodynamic therapy), consists on the application of a low level red laser on the artery. It occurs in painless, non-invasive extracorporeal form and has no side effects. This type of laser has some characteristics for use: antioxidant action, as it stimulates and increases the production of the superoxide dismutase enzyme, an enzyme that helps prevent aging and cell death resulting from exposure to oxygen; inhibition of the systemic inflammatory process, involving the decrease of the amount of prostaglandin and fluidizing action on the blood for a good circulation, being able to benefit both cure and prevention of various pathologies. Given the possible clinical applications of the ILIB technique such as aesthetic, detoxifying, among others, and considering it is not an invasive treatment, the aim of this study is to show the modified ILIB technique and the clinical application, aiming at the benefits for pathologies. The methodology for this integrative review of the literature used scientific papers from indexed databases like Scielo, PubMed, academic Google and LILACS with the following terms according to the DeCS: low-level laser, clinical studies, enzymes. Modified ILIB has a lot of application and can be observed its beneficial effects as action against free radicals, chronic diseases like diabetes and degenerative diseases. Keywords: lasers, enzymes, antioxidants INTRODUÇÃO A luz tem sido usada como um mecanismo terapêutico desde a ancianidade. Os gregos aplicavam a helioterapia, expondo o corpo do doente à luz solar para restaurar a saúde. Portanto, associando esta prática terapêutica da luz na antiguidade e tecnologias de hoje, surgiram os lasers (PROCKT et al 2008). Segundo Catorze (2009), a palavra laser é definida como um acrónimo de “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” que significa: “amplificação da luz por emissão estimulada de radiação”. Na prática, são nomeados lasers dispositivos que emitem radiação eletromagnética. A radiação eletromagnética é uma onda que se auto propaga no espaço resultante do contato de campos elétricos e magnético. É classificado conforme o 3 comprimento de onda (λ), que é a distância entre 2 cristas consecutivas da onda (CATORZE, 2009). O espectro eletromagnético compreende em um todo, as características e variações das formas de radiações eletromagnéticas. Ele é constituído por radiações de vários comprimentos de onda, como por exemplo, raios gama, raios X, ultravioleta, infravermelhos, iniciando de um fóton mais energético para o menos energético, gerando os raios (DA SILVA, 2013). O laser de baixa intensidade (LBI) tem capacidade de modular a função celular, por exemplo, a produção de fibras colágenas e elásticas fundamentais para manutenção tecidual. Pode ser utilizado no reparo tecidual, pois possui efeitos biomoduladores no aumento da síntese de DNA, transcrição, tradução e replicação celular. Considera-se ainda um efeito positivo no incremento de ATP via complexo respiratório da citocromo C oxidase que leva a um aumento no número de mitoses (KARU, 1999). Loevschall e Bindsley (1994) descrevem que alterações do pH intracelular, relacionadas com aativação das ATPases e seguidas de alterações nos níveis de cálcio intracelular, são responsáveis pela transdução do sinal e pelo efeito foto biomodulador. A mudança do estado redox para oxidação acarreta um aumento intracelular de Ca+2 que estimula o metabolismo celular, uma vez que estimula vários processos biológicos, como síntese de RNA e DNA, mitose celular e secreção proteica. Desta forma, uma possível utilização do LBI é nas terapias cicatriciais, reparo de fraturas e nas terapias antienvelhecimento sendo que nesta última, o LBI e suas modificações, como o ILIB, tem surgido como alternativa de fácil aplicação e de custos reduzidos. A sigla ILIB do inglês Intravascular Laser Irradiation of Blood ou irradiação do sangue intravascular com laser na sua tradução, embora dito irradiação intravascular, 4 a técnica de ILIB modificado é extracorpórea e se dá por irradiação pontual sobre a pele na região de artéria radial. É uma técnica não invasiva, indolor, que não produz efeitos colaterais. O objetivo deste estudo foi verificar a utilização da técnica de ILIB modificada e suas aplicações em diversas patologias. Foram utilizados artigos científicos de bases indexadas como Scielo, LILACS e Pubmed com os seguintes descritores segundo o DeCS: lasers, enzimas, antioxidantes. REVISÃO DE LITERATURA Laser A efetividade do laser deve-se grande parte à sua diferença de fontes luminosas convencionais por suas propriedades especiais como monocromaticidade, colimação e coerência. A monocromaticidade é identificada pela emissão de fótons com mesmo comprimento de onda, isto é, fótons estimulam fótons da mesma frequência emitindo uma só cor (GARCEZ et al., 2012). A colimação consiste em raios paralelos, que faz com que a potência permaneça agrupada em uma área pequena, porém cursando uma longa distância (ANDRADE et al., 2010). Já a coerência ocorre à simultaneidade entre o tempo (coerência temporal) e o espaço (coerência espacial) dos fótons emitidos pelo laser (GARCEZ et al., 2012). Da Silva (2013) relata que é o comprimento de onda é o responsável por revelar as características de luz, como a cor. As cores observadas pelo olho humano são consideradas a faixa do visível no espectro eletromagnético. A faixa do visível inicia-se com 390 nm com o violeta seguido do azul, verde, amarelo, laranja, vermelho e magenta. O homem passa a não enxergar mais a partir do comprimento de onda maior que 780 nm (Figura 1). 5 Figura 1. Tipos de luz e seus respectivos comprimentos de onda do ultravioleta ao infravermelho. Fonte: http://omnipax.com.br/livros/2013/ANAC/anac- cap06.pdf Lizarelli (2010) nos leva a compreender que para escolher, medir e controlar a irradiação dos tecidos a serem cuidados é preciso compreender tais conceitos dos lasers, como, por exemplo, os parâmetros utilizados para a dosimetria (Tabela I). Tabela I Parâmetros físicos do laser para determinação da dosimetria PARÂMETRO DEFINIÇÃO UNIDADE Energia quantidade de luz dispensada no tecido Joules (J) Energia total quantidade de energia colocada no tecido ao final da irradiação Joules (J) Fluência ou densidade de energia distribuição da energia por unidade de área J/cm² Potência relação entre energia aplicada e o tempo que leva para que ela seja aplicada Watt (W) Intensidade quantidade de energia por segundo aplicada em uma certa área (W/cm²) http://omnipax.com.br/livros/2013/ANAC/anac-cap06.pdf http://omnipax.com.br/livros/2013/ANAC/anac-cap06.pdf 6 Continuação da tabela Área Área do spot de saída do laser cm² Conforme foi descrito por Da Silva (2013), os lasers são classificados em classes: Classe I: isentos de controle de irradiação perigosa sob condições de operação. Classe II: máximo de 1 mW, faixa do visível. Classe III A: 5 mW, vistos momentaneamente e não oferece perigo. Classe III B: 5 a 500 mW, podem prejudicar os olhos, mas não apresentam perigos à pele. Classe IV: >500 mW, podem prejudicar os olhos, pele e acionar materiais inflamáveis. Para gerar uma luz responsável por qualquer tratamento, o laser terá diferentes fontes. Cada uma delas vai nos proporcionar um tipo diferente de luz e este será específico para determinada finalidade. Desta forma pode-se classificar o laser nos chamados alta e baixa intensidade (DA SILVA, 2013). Laser de baixa intensidade O laser de baixa intensidade (LBI) é muito utilizado clinicamente por ter a capacidade de modular a função celular, ter capacidade anti-inflamatória, analgésica e aumentar a mitose (MARZULLO et al 2006). A luz laser possui emissão em uma única direção (unidirecional), que difere em tipo de laser quanto ao comprimento de onda, capacidade de penetração e por se tratar de uma luz monocromática (Figura 3) (CHAVANTES, 2009). Quando se trata da foto biomodulação, a emissão de laser é considerada de baixa intensidade, estes não elevam a temperatura tissular, sua ação está baseada 7 principalmente nos efeitos fotoquímicos, possuindo assim a característica de ser terapêutico (CHAVANTES, 2009). As radiações visíveis são fortemente absorvidas pela hemoglobina e melanina (cromóforos). Como exemplo pode-se citar o comprimento de onda vermelho e infravermelho próximo que são absorvidas pelos citocromos nas mitocôndrias das células. Todas as células têm esses citocromos, de modo que todos podem ser estimulados pela luz vermelha. Isso, por sua vez, possivelmente afeta a permeabilidade da membrana das células (LOW e REED, 2001). Figura 2. Espectro da luz e dos comprimentos de onda de uso terapêutico (CHAVANTES, 2009). Para descrever o efeito biológico da irradiação laser, é habitual seguir que a energia depositada nos tecidos produza uma ação primária ou direta, com efeitos locais foto térmicos, fotoquímicos e fotoelétricos ou bioelétricos. Estes efeitos locais provocam outros, os quais constituem a ação indireta (estímulo a microcirculação e aumento do tropismo), que poderá repercutir numa ação regional ou sistêmica (AGNE, 2013). 8 Os efeitos diretos também conhecidos por primários, desencadeados pela absorção da energia, se limitam no ponto de aplicação, à profundidade de penetração e o tempo que dura a aplicação. São basicamente de tipo fotoquímico, estimulando reações celulares, como síntese de ATP, ADN e proteínas. Outras ações são a normalização do potencial de membrana celular e a própria bioestimulação (AGNE, 2013). A radiação laser de baixa intensidade estimula a microcirculação como consequência da ação específica que exerce sobre o esfíncter pré-capilar na união dos capilares das arteríolas e vênulas, paralisando e deixando o constantemente aberto ao estimular a produção de mediadores químicos como a histamina. Esta abertura permite o melhor intercâmbio entre o sangue arterial e o venoso. Como consequência destes efeitos, ocorre aumento da vasodilatação das arteríolas e capilares, melhorando o trofismo zonal, derivada do aumento de nutrientes e oxigênio e da eliminação de catabólitos (AGNE, 2010). As alterações do pH intracelular, relacionadas com a ativação das ATPases e seguidas por alterações nos níveis de cálcio intracelular, parecem ser um caminho comum para a transdução do sinal e amplificação de todas as fotoreações primárias citadas. A mudança do estado redox para oxidação acarreta um aumento intracelular de Ca+2 que estimula o metabolismo celular, uma vez que estimula vários processos biológicos, como síntese de RNA e DNA, mitose celular e secreção protéica (LOEVSCHALL; ARENHOLT BINDSLEY, 1994). Considera-se que a radiação visível de baixa intensidade tenha efeito na aceleração ou estimulação da proliferação celular. Pode-se considerar de forma prática que as pesquisas sobre os efeitos biológicos e fisiológicos da radiação laser de baixa intensidade se agrupam em três áreas principais:estudos celulares envolvendo o uso de linhagens celulares e células explantadas bem estabelecidas, estudos com diferentes 9 espécies de animais (in vivo e in vitro) e, finalmente, a pesquisa com voluntários humanos saudáveis (KITCHEN e BAZIN, 2003). Irradiação laser intravascular de sangue modificada (ILIB) e suas aplicações A técnica da irradiação laser intravascular de sangue, intravascular laser irradiation of blood – ILIB - (terapia foto hemodinâmica), consiste na aplicação de um laser vermelho de baixa intensidade sobre a artéria (Figura 3) (DA SILVA, 2013). Segundo Da Silva (2013), o tratamento com a irradiação do ILIB tem efeito antioxidante, através da estimulação da enzima Superóxido Dismutase (SOD), que é a principal componente do sistema antioxidante endógeno. Enzima que protege os seres aeróbios contra a reatividade e a toxicidade do radical superóxido, que é o primeiro a se formar a partir do oxigênio e que se não for neutralizado poderá evoluir para formação do radical hidroxila, altamente lesivo às células. Outra ação importante da enzima SOD, é que ela atua também na cascata do ácido aracdônico produzindo a prostaciclina (PGI2), formada na parede vascular, que é um forte antiagregante plaquetário com ação vasodilatadora. 10 Figura 3. Aplicação da terapia ILIB modificado em artéria radial. Cortesia de Boian, Arseni e Bomfim (2015) O ILIB ainda atua em diversos mecanismos que atuam direta ou indiretamente na pele como estimulo da resposta imunitária, produção de interferon, melhoria do sistema enzimático antioxidante com efeito antitóxico, melhoria da regeneração de eritrócitos e da microcirculação, produção de NO- em monócitos promovendo vasodilatação e melhoria da disfunção endotelial, fusão das mitocôndrias em "mitocôndria gigantes" produzindo mais ATP e alterando a cadeia respiratória e normalizando o potencial de membrana celular (WEBER, 2006). O ILIB atua na disfunção mitocondrial e estresse Oxidativo como descrito por: Huang et al. (2012) a mitocôndria é uma importante fonte de espécie reativa de oxigênio (ROS), que prejudica os lipídios, proteínas e DNA das mitocôndrias, levando à desregulação da função mitocondrial. O processo de ILIB modula a sinalização na cadeia respiratória através da estimulação de componentes mitocondriais e de membrana. A produção de trifosfato de adenosina (ATP) e a redução de radicais livres 11 aumentara o fluxo de elétrons através da cadeia respiratória, portanto, a interversão do ILIB aumenta significativamente o número de cópia de DNA mitocondrial, síntese de ATP, diminui significativamente LDL e aumenta o HDL. Há efeitos do ILIB na patogênese Diabetes Mellitus, pois quando o ILIB atua de forma positiva na via de fosfato de pentose, ocorre a glicólise, ou a via da gluconeogênese, amido e metabolismo da sacarose que são afetados pelos três principais metabolitos envolvidos: D-glucose beta, D-glucose e glicose e a D-6-fosfato, todos os quais estão envolvidos na glicólise. O ácido desidroascórbico foi relatado como sendo alta em indivíduos diabéticos e a terapia ILIB mostrou uma redução em seu nível, bem como a biossíntese de histidina e metabolismo de-alanina e arginina refletindo pelo menos em parte, em alterar a resistência à insulina juntamente com baixos níveis de glicose (KHOO et al., 2013). Segundo Khoo et al. (2013) que usaram um ILIB em combinação com terapia laser de baixa intensidade associado à terapia a laser por acupuntura para controle dos índices glicêmicos em pacientes diabéticos a partir do aumento dos níveis de arginina que auxilia na liberação de vários hormônios tais como: insulina, glucagon, hormônio do crescimento, prolactina e catecolaminas adrenais. Conforme descrito por Khoo et al (2013) o ILBI tem diversas aplicações como aumentar os níveis de oxigênio e reduzir a pressão de dióxido de carbono que culmina na eliminação da hipoxia tecidual, normaliza o metabolismo tecidual e ativa mecanismos não específicos da imunidade anti-infecciosa. Tem a capacidade de reduzir os níveis de proteína C-reativa, aumenta a atividade de complemento e os níveis plasmáticos de imunoglobulinas (IgA, IgM, IgG), diminui a capacidade de agregação de trombócitos, e ativa a fibrinólise com consequente melhora da circulação periférica. 12 Quando analisado os efeitos do ILIB na asma, Sarycheva et al (2009) observaram que a morfometria e a mobilidade dos glóbulos vermelhos de pacientes com asma apresentaram melhores parâmetros morfofuncionais restaurando suas formas normais, diminuindo as células transicionais e aumentando a mobilidade eletroforética para valores normais. Há diversos benefícios no uso do ILIB, contudo em estudo de Nechipurenko et al (2007) que avaliaram animais com infarto cerebral submetidos ao ILIB com o objetivo de verificar os níveis de IgA e IgM não foram encontradas alterações nos grupos controle e tratados com o ILIB em comparação, antes e depois, do tratamento que reflete na não modulação dos niveis de imunoglobulinas. CONSIDERAÇÕES FINAIS A partir dos estudos do uso da técnica ILIB e suas aplicações, observa-se que em sua maioria há efeitos benéficos como combate aos radicais livres, melhora de patogenias crônicas como a diabetes e também degenerativas, como asma, bronquite, doenças autoimunes, entre outras. Esta terapia tem grande potencial de utilização clínica já que se trata de um tratamento não invasivo e de fácil aplicação. Há ainda escassez de literatura acerca do ILIB e suas aplicações que remete a necessidade de outros estudos que elucidem os mecanismos celulares evolvidos com esta terapia. 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