La fotobiomodulación (a veces denominada terapia láser de baja energía (LLLT)) es el proceso mediante el cual los cromóforos absorben selectivamente longitudes de onda de baja energía y generan fenómenos de señalización celular que provocan importantes síntesis biológicas. La fotobiomodulación (PBM) tiene una acción sobre el metabolismo celular de nuestros tejidos comparable a la fotosíntesis de las células vegetales. La energía lumínica se transfiere a los diferentes órganos de nuestras células para estimular las funciones metabólicas que producen varios efectos clínicos notables, como efectos analgésicos y antiinflamatorios o efectos curativos. Gracias a sus propiedades estimulantes confirmadas durante las últimas tres décadas por numerosos estudios, el PBM se ha extendido ahora a muchas áreas de la medicina, como la endocrinología, la neurocirugía, la dermatología y la odontología en particular. Este tipo de fototerapia incluye una amplia gama de fuentes de luz no ionizantes como láseres, LED y luz visible de banda ancha en el espectro visible e infrarrojo cercano en dosis no térmicas.
Los beneficios de la luz se conocen desde hace siglos. 4000 años antes de Cristo, los egipcios ya lo usaban para el tratamiento del vitíligo . El papel que juega la luz, en particular la exposición a los rayos UV en la síntesis de vitamina D o el de la luz en la fotosíntesis de las plantas, se ha estudiado durante mucho tiempo. El uso de la luz para promover la salud y el bienestar también era común en el valle del Indo (antigua India) y en la China preimperial. En Grecia, los científicos se centraron en los beneficios médicos de la luz solar, a los que llamaron helioterapia (una referencia al dios Helios que significa sol). Los romanos comercializaron la terapia de luz griega como "solariums", solarium que ganó popularidad en toda Europa con la expansión del Imperio Romano.
En el siglo XIX, los médicos y científicos comenzaron a estudiar los mecanismos de la terapia de luz. La ciencia de la fototerapia ha ganado el reconocimiento internacional en 1903 cuando el D r Niels Ryberg Finsen obtuvo el Premio Nobel de Medicina por su contribución al tratamiento del lupus vulgaris (forma clínica común de tuberculosis cutánea) por la radiación de luz.
La fototerapia ganó reconocimiento en la década de 1950. La luz azul comenzó a usarse para tratar la ictericia en los recién nacidos. Este descubrimiento es el de una enfermera, Jean Ward, quien, mientras trabajaba en el Hospital Rochford de Inglaterra en 1956, habría notado que la exposición al sol de los recién nacidos con ictericia hacía desaparecer el color amarillento de la piel ( Fototerapia ).
El año 1967 marca un hito importante. Endre Mester, un médico que ejerce en Budapest, Hungría, descubrió que los ratones tratados con láseres en experimentos diseñados para estudiar los posibles efectos cancerígenos de la exposición al láser provocaban que el pelo afeitado volviera a crecer la mitad del tiempo que los ratones no irradiaban. LLLT ayudó a estimular el crecimiento del cabello. Este estudio de 1967 fue la primera referencia a la TLBI y al crecimiento del cabello.
Durante las numerosas misiones espaciales sucesivas, los bioquímicos de la NASA han observado ciertas complicaciones durante los viajes largos. Entre estos, la muerte regresiva de las plantas, en ausencia de gravedad, pero también los problemas cutáneos y las cicatrices de los astronautas, así como el colapso del metabolismo celular en gravedad cero. En la década de 1980, varios experimentos llevados a cabo durante las misiones conducen a un descubrimiento: los problemas encontrados pueden corregirse aumentando la cantidad de fotones a los que están expuestos los elementos. Más sorprendentemente, encontraron que la exposición a fotones, además de resolver problemas, "impulsaba" la regeneración celular.
En 1994 se crea en Barcelona la Asociación Mundial de Laserterapia (WALT). Se convierte en la organización líder en el mundo que promueve la investigación, la educación y las aplicaciones clínicas en el campo de la fototerapia con láser y otras fuentes de luz. Los miembros de esta asociación incluyen los principales expertos mundiales en el campo. La asociación se formó con el objetivo de "estimular la investigación de alta calidad en PBM, proporcionando orientación basada en evidencia, educación y estándares para las mejores prácticas en la terapia con láser de bajo nivel y contribuyendo a la promoción de la salud y la calidad de vida". René-Jean Bensadoun, oncólogo-radioterapeuta es el actual presidente.
Estos descubrimientos de la década de 1950, que arrojaron luz sobre los efectos que la luz puede tener sobre el metabolismo celular, así como la institucionalización a través de la creación de la organización WALT en 1994, permitieron que PBM se afianzara. Sin embargo, si este último experimentó un verdadero boom en la década de 2000, durante mucho tiempo sufrió cierto escepticismo por parte de la comunidad médica. Esta reserva se debe a varias razones. Tiina Karu, una de las pioneras en la investigación sobre este tema, ha explicado claramente el origen de la reticencia de la comunidad médica a recurrir al PBM. Según ella, es difícil concebir que las ondas extraídas (en su mayor parte) de la luz visible puedan generar efectos específicos de forma aislada; se trata de luces a las que no se puede aplicar el principio de referencia de los láseres (una longitud de onda, un objetivo), al menos no de forma exclusiva; Es difícil explicar cómo una misma banda luminosa puede tener acciones variadas y múltiples, a veces opuestas, dependiendo de las condiciones experimentales. A esto se suma, según ella, el sentimiento anclado en la población de que en el mundo médico occidental, un tratamiento que no causa dolor es a priori ineficaz (o en el mejor de los casos un placebo).
Si bien PBM se ha convertido en uno de los campos de la medicina de más rápido crecimiento en los últimos años, varios factores han contribuido:
La bióloga Tiina Karu jugó un papel decisivo en el descubrimiento de los orígenes de los beneficios de la luz en las células animales y humanas. Estudiante de laboratorio de células de todo tipo, tardó unos quince años en encontrar la respuesta a una pregunta clave: ¿cómo explicar la estimulación de las células animales por la luz visible? La respuesta estaba escondida dentro de nuestras células, dentro de una estructura esencial para la vida, las mitocondrias. Este último tiene una función vital: la respiración celular. Aquí es donde la glucosa completa su metabolismo al encontrar el oxígeno proporcionado por los glóbulos rojos. Esta reunión permite que la célula produzca una molécula que constituye su reserva de energía. Esta molécula es el trifosfato de adenosina o ATP. Este metabolismo de la glucosa permitirá que los protones y electrones se muevan, produciendo agua y ATP. Para permitir que las corrientes eléctricas se muevan, la célula utiliza una cadena de moléculas, y entre estas, encontramos una proteína muy específica: la citocromo C oxidasa . Su papel es fundamental: si no recibe energía de la glucosa en forma de electrones, la célula deja de funcionar después de haber vaciado sus reservas de ATP. De hecho, la síntesis de ATP sería imposible si una gran molécula de proteína no le proporcionara corriente eléctrica, controlando de alguna manera todo el proceso. Sin embargo, esta proteína, la citocromo C oxidasa, que contiene hierro y cobre, es hipersensible a la luz roja e infrarroja: en cuanto un fotón la toca, da la orden de fabricar ATP y la célula se pone en marcha nuevamente y funciona aún mejor.
¿Cuál es el papel de la luz en todo esto? Cuando la radiación de luz visible, más particularmente las frecuencias que van del rojo al infrarrojo cercano, toque esta gran molécula, comenzará a funcionar, dando la orden de fabricar ATP. Por qué ? Porque contiene cobre y hierro, y es al nivel de estos átomos donde la luz será absorbida al ceder su energía. Por tanto, la luz produce un efecto inmediato: activa la proteína y entrega energía a la célula.
Este diagrama ilustra el mecanismo de PBM en longitudes de onda del infrarrojo cercano (630-1000 nm). La luz se dirige a la enzima mitocondrial "citocromo oxidasa C", que da como resultado la estimulación directa de la respiración mitocondrial y la disociación del óxido nítrico, aumentando así indirectamente la respiración mitocondrial. Estos procesos conducen notablemente a una elevación de ATP, que impacta las vías de señalización aguas abajo, desencadenando el aumento de procesos antiinflamatorios, síntesis de proteínas, producción de proteínas antiapoptóticas, reparación / metabolismo / proliferación / migración celular y antioxidantes.
Se pueden utilizar dos tipos de dispositivos para PBM. Por un lado, los LLLT, que son dispositivos láser de baja energía utilizados en PBM, y por otro lado, los LED, que son dispositivos que utilizan esta tecnología en PBM. El nombre LLLI designa cualquier dispositivo que proporcione iluminación de baja energía, ya sea que se base en LED, LLLT o ambos. Los dispositivos están altamente regulados y deben cumplir con la norma médica ISO 13485.
ATP38 es una tecnología médica utilizada en el campo, en particular utilizada por el presidente de WALT, René-Jean Bensadoun. Su nombre hace referencia a la eficiencia energética de la respiración celular: cada molécula de glucosa totalmente oxidada por la respiración celular es capaz de producir 38 moléculas de ATP. ATP38 utiliza el principio de PBM y aprovecha los beneficios de la luz, que está formada por pequeñas partículas llamadas fotones. Los fotones actúan sobre la producción de energía necesaria para el funcionamiento de las células. El dispositivo consta de una tableta en la que se coloca la computadora portátil con el software de control. Esta tableta está conectada a 3 pantallas LED a través de un brazo articulado que permite el mejor ajuste posible de la posición de los paneles de luz en relación con el rostro del paciente. Estas 3 pantallas de aluminio están compuestas por semiconductores policromáticos colimados (SCPC) que emiten luz sin ningún aumento de temperatura ya que se trata de una termoterapia. Gracias a estos paneles, el médico puede controlar las longitudes de onda utilizando el software. El uso de estas longitudes de onda corresponde a un campo de acción muy preciso y a una patología bien definida. La energía transportada por esta radiación (fotones) tiene un efecto estimulante sobre el ATP. La eficacia de PBM en el tejido objetivo depende de parámetros como la fuente de luz, la longitud de onda, la duración de la aplicación de la luz sobre el tejido. Cada dosificación de longitud de onda se adapta a un tipo de aplicación. La dosimetría es de suma importancia para el éxito de un tratamiento. De hecho, aunque la mayoría de los estudios han demostrado la eficacia de la PBM para reparar el tejido afectado tanto de forma aguda como crónica, no todos los estudios de la PBM han arrojado resultados positivos. Estos resultados divergentes se pueden atribuir a varios factores, siendo el más importante la dosimetría. Las longitudes de onda utilizadas por ATP38 respetan una dosimetría calibrada respecto a un protocolo definido y limitada a una determinada potencia para bioestimular las células.
En cuanto a las longitudes de onda, PBM utiliza principalmente longitudes de onda dentro de una ventana de luz, entre 630 y 1000 nm. La penetración del tejido se maximiza en el rango de IR. La NASA ha demostrado con éxito que un rayo de 940 nm puede penetrar la piel hasta 23 centímetros. Se prefieren las longitudes de onda cortas (luz azul, verde y amarilla) para el tratamiento de los tejidos superficiales, mientras que las longitudes de onda más largas se eligen para los tejidos más profundos debido a su penetración más profunda en los tejidos. De hecho, la luz IR puede penetrar hasta 4-5 cm de profundidad (máximo 23), en comparación con los 5-10 mm de la luz roja. Por lo tanto, la luz IR se puede utilizar para tratar una amplia variedad de lesiones profundas.
El uso de estas longitudes de onda corresponde a un campo de acción muy preciso y una patología bien definida, como se muestra en la imagen de la izquierda. Vemos en la imagen de la izquierda que la longitud de onda del azul actuará sobre la epidermis, mientras que la longitud de onda del rojo llegará a la dermis y por tanto será la preferida en el caso de una herida más profunda por ejemplo.
El PBM es de interés para todas las especialidades médicas: oncología, neurología, dermatología, odontología, enfermedades infecciosas y medicina deportiva, entre muchas otras. Puede utilizarse en todas las áreas en las que se puede beneficiar de sus propiedades analgésicas, antiinflamatorias y cicatrizantes de tejidos. Los diodos láser y emisores de luz (LED) se utilizan en casi todas las áreas de la odontología clínica. La eficacia de PBM ha sido descrita y probada en varias terapias dermatológicas, incluyendo procedimientos de rejuvenecimiento de la piel y pérdida de grasa. El PBM transcraneal mejora el flujo sanguíneo cerebral regional en personas con lesión cerebral traumática, así como en depresión severa y enfermedad de Parkinson. El aumento de la producción de ATP y la mejora del flujo sanguíneo cerebral regional son factores clave que podrían permitir una reparación más rápida del sistema nervioso afectado. Además, los estudios sobre la aplicación de PBM para pacientes diabéticos han demostrado que podría reducir los niveles de insulina en casi tres cuartas partes o permitir que se suspenda el tratamiento durante seis meses para la diabetes tipo 1 y tipo 2, respectivamente.
Además, el límite de las aplicaciones PBM se retrasa todos los días. Muestra ejemplos del manejo de los efectos secundarios de los tratamientos contra el cáncer, del tratamiento de necrosis y heridas agudas o crónicas en particular. Un vector de esperanza, el uso de PBM en neurología también continúa progresando. Se ha demostrado que varias enfermedades degenerativas, como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, responden a ella. También es probable que se traten allí los trastornos psiquiátricos: depresión, ansiedad, estrés postraumático y trastornos autistas. La enfermedad no es el único objetivo de PBM. Los sanos también lo usan. Los atletas lo utilizan para mejorar su rendimiento muscular. El crecimiento del cabello a través de PBM también es una práctica bien conocida, especialmente al otro lado del Atlántico.