FOTOBIOSTIMOLAZIONE
Parliamo ora di un nuovo tipo di biostimolazione: la Fotobiostimolazione. Cioè la
stimolazione delle cellule della cute indotta da una luce emessa dai LED (luce emessa da
diodi).
Il trattamento viene oggi posizionato a livello internazionale tra le tecnologie non ablative
ed in particolare come fotoringiovanimento con luce emessa da diodi, senza effetto
termico.
A livello cutaneo, lavori clinici dimostrano:
Riduzione delle rughe perioculari
riduzione del diametro dei pori
Riduzione della pigmentazione
Riduzione del rossore
Anche gli esami istologici dimostrano un miglioramento dello stato della cute.
Su queste basi approfondiamo la conoscenza della Fotobiostimolazione.
Un LED (Light Emitting Diode) è uno speciale diodo che si accende quando è connesso ad
un circuito elettrico.
Il potenziale elettrico si converte in energia elettromagnetica emessa sotto forma di
fotoni di luce.
La frequenza di emissione è caratteristica del materiale del semiconduttore (Gallio,
Arsenico, Fosforo)
Dobbiamo differenziare, tra le luci emesse da :
Luce normale
Luce laser
Luce LED
La luce normale è non coerente, a largo spettro e non collimata.
La luce laser è coerente, monocromatica e collimata.
Con il termine di monocromaticità si intende l’emissione di luce con una sola lunghezza
d’onda.
La collimazione porta alla liberazione di raggi paralleli e non divergenti.
La coerenza porta alla liberazione di treni d’onda con la stessa ampiezza e periodo.
La differenza tra luce laser e luce LED è:
Il laser emette luce coerente, monocromatica e collimata
Il LED emette luce coerente, monocromatica ma non collimata.
La non collimazione porta alla divergenza dei raggi con conseguente diminuzione della
intensità per punto d’irradiazione.
Infatti, mentre l’intensità del Laser si misura in watt, quella del LED si misura in
microWatt.
L’assorbimento della potenza di luce incidente è diverso a seconda della lunghezza d’onda
e del materiale incontrato.
Qui vediamo che la lunghezza d’onda compresa tra circa 600 e 900 nm non viene assorbita
dalle molecole biologiche.
In questo range (600-900 nm), maggiore è la lunghezza d’onda e maggiore è la
penetrazione nella cute.
Ma qual è il sito d’azione della Fotobiostimolazione?
Sappiamo che in natura, sia nel mondo vegetale che in quello animale, ci sono molecole
dette fotosensibili, cioè che cambiano la loro funzione sulla base della stimolazione della
luce.
L’esempio più evidente è la fotosintesi clorofilliana.
L’anello tetrapirrolico della clorofilla viene attivato dalla luce solare con biosintesi di
zuccheri e produzione di ossigeno.
La luce attiva i fotosistemi della cellula vegetale con scissione dell’acqua ed utilizzazione
degli idrogeni per attivare il Complesso ATP Sintetasi e produrre energia necessaria per
le sintesi biologiche.
Anche a livello animale abbiamo delle strutture biologiche attivate dalla luce.
L’esempio più evidente è quello della rodopsina contenuta a livello retinico e la cui
attivazione è alla base del meccanismo della visione.
Ma anche i melanociti della cute sono cellule attivate dalla luce per la produzione dei
melanosomi di melanina.
La luce svolge anche una funzione importante nella LIGHT-REPAIR del DNA cellulare.
L’enzima Fotoliasi è una flavoproteina che, attivata dalla luce, ripara le porzioni di DNA
danneggiato.
Ma il punto più interessante nel nostro discorso è rappresentato dagli anelli tetrapirrolici
presenti nei citocromi mitocondriali.
A livello dei mitocondri, la Catena del Trasporto degli Elettroni consente la formazione
delle molecole di ATP. Gli enzimi di questa catena sono rappresentati da citocromi.
Lo schema di trasferimento elettronico prevede:
Il trasferimento degli elettroni dal NADH al citocromo Q
Il trasferimento degli elettroni dal FADH al citocromo Q
Il trasferimento degli elettroni dal citocromo Q al citocromo c
Il trasferimento degli elettroni dal citocromo c all’ossigeno per azione della
citocromossidasi
Fondamentale, nella catena del trasporto degli elettroni, è il flusso protonico di ioni
idrogeno.
Questo flusso consente la formazione, tramite l’ATP-sintetasi, delle molecole di ATP.
ATP-sintetasi mitocondriale ha una particolare struttura stereochimica dotata di
movimento orario e antiorario sulla base del flusso protonico.
L’ATP o adenosin-trifosfato è una particolare molecola formata da un nucleo adenosinico
(adenina più pentosio) con tre radicali fosforici uniti. Il legame dell’ultimo gruppo
fosforico è un legame ad alto contenuto energetico la cui rottura libera un’alta quantità di
energia.
Da ciò comprendiamo l’importanza di un intervento che migliori la funzionalità della
citocromossidasi.
Studi scientifici affermano che la citocromossidasi è il principale accettore della luce
compresa tra il rosso e l’infrarosso e che la luce LED compresa tra 660 e 680 nm migliora
il movimento elettronico nella citocromossidasi.
Fulcro della formazione dei radicali liberi dell’ossigeno è la citocromossidasi. Capace di
cedere 4 elettroni alla molecola dell’ossigeno.
Qui vediamo le fasi di questa cessione:
Un elettrone viene legato all’atomo di rame B che si riduce
Un elettrone viene legato al ferro dell’eme a3, che si riduce
I due atomi (ferro e rame) ridotti legano l’atomo di ossigeno formando un ponte
perossido
La molecola d’ossigeno si rompe e ad ogni atomo di ossigeno si lega uno d’idrogeno
Le molecole di acqua neoformate vengono rilasciate.
Dobbiamo evidenziare la delicatezza di questo processo perché il meccanismo di riduzione
dell’ossigeno prevede un tempo necessario all’inversione dello spin di uno dei due elettroni
da aggiungere. Infatti l’ossigeno a due lettroni con spin parallelo nell’ultima orbita e
l’aggiunta di altri due elettroni a spin antiparallelo deve essere preceduta da un’inversione
di spin. Se tutto ciò non avviene in tempi precisi si può avere l’escape del radicale libero
dell’ossigeno.
Alla base dell’invecchiamento cellulare c’è il fenomeno dell’escape dei radicali liberi
dell’ossigeno.
Primo bersaglio è il DNA mitocondriale, dove una sola delezione porta a perdita della
funzione di tutto il filamento.
Il danneggiamento dei telomeri, nel DNA, porta alla non disgiunzione dei cromosomi
durante il crossing over, con morte cellulare.
La lipoperossidazione delle membrane biologiche porta a perdita di funzione di queste con
morte cellulare.
La perdita dei doppi legami dei fosfolipidi determina irrigidimento delle membrane con
perdita di fluidità ed alterazione delle funzioni di espressione recettoriale.
Infine, la liberazione di radicali liberi dell’ossigeno dalla citocromossidasi porta
all’attivazione delle caspasi con induzione dell’apoptosi cellulare e morte.
I radicali liberi dell’ossigeno liberati dai mitocondri si legano alla Apaf 1(apoptotic
protease activating factor 1) che si legano alla procaspasi 9 con successiva aggregazione e
liberazione di caspasi 9 attivata. Questa attiva la cascata delle caspasi con finale apoptosi
cellulare.
La citocromossidasi determina riduzione dell’ossigeno per il successivo legame con gli
idrogeni necessario produrre l’acqua.
Inoltre, la fotobiostimolazione con LED (rosso-infrarosso) porta ad un’attivazione della
catena respiratoria dei mitocondri con attivazione della sintesi di ATP e miglioramento
funzionale cellulare.
La sintesi di ATP è guidata dal gradiente protonico. Infatti, il flusso elettronico in
movimento lungo le creste mitocondriali è accompagnato da un flusso protonico nello
spazio intramembranale. Dopo la cessione degli elettroni all’ossigeno i protoni passano
nell’ATP-sintetasi fornendo la forza per la formazione dell’ATP.
Si ha il passaggio di un radicale difosforico in abbinamento ad un protone. Il radicale si
lega ad un nuovo protone formando acido fosforico che termina la sua reazione unendosi
all’adenosin-difosfato e formando ATP.
La rotazione in senso orario consente la sintesi di ATP. La rotazione in senso antiorario
porta ad idrolisi dell’ATP.
L’energia liberata dall’ATP viene utilizzata dalle cellule per la sintesi proteica, per le
pompe del sodio e del calcio e per la sintesi di DNA e RNA.
La citocromossidasi determina riduzione dell’ossigeno per il successivo legame con gli
idrogeni necessario produrre l’acqua.
