De impact van laserbehandeling op laag niveau op skeletspieren en huidweefsel, mitochondriale ademhaling, metabolische activiteit en signalering in vivo bij mensen

Low Level Laser Therapy (LLLT), ook bekend als fotobiomodulatie, omvat het
gebruik van licht, vaak van een laser of LED met laag vermogen, variërend
tussen 5 mW en 500 mW, om een pathologisch gebied te targeten, met als doel
weefselregeneratie te stimuleren, ontstekingen te verlichten en pijn te
veroorzaken opluchting. Deze techniek wordt al meer dan vier decennia gebruikt
om problemen van het bewegingsapparaat, weefselgenezing en neurologische
problemen te behandelen. Dit licht valt over het algemeen binnen het specifieke
rode of nabij-infrarode (NIR) spectrum (600 nm - 1000 nm) en heeft een
vermogensdichtheid van 1 mW tot 5 W/cm2. De behandeling bestaat gewoonlijk uit
het blootstellen van het aangetaste gebied aan het licht gedurende ongeveer een
minuut, een paar keer per week herhaald gedurende meerdere weken. Het is
belangrijk op te merken dat LLLT, in tegenstelling tot andere medische
laserinterventies, niet werkt via ablatie- of thermische mechanismen; in plaats
daarvan berust het op een fotochemisch proces dat lijkt op de fotosynthese in
planten, waarbij licht wordt geabsorbeerd en een chemische transformatie
teweegbrengt. Daarom wordt het laserlicht door de huid geabsorbeerd zonder
hitteschade te veroorzaken, waardoor het diep in de weefsels kan doordringen.
Tot de voorgestelde effecten behoren het stimuleren van de mitochondriale
ademhaling, het verbeteren van de weefseloxygenatie en het faciliteren van
weefselregeneratie.
Uit het huidige onderzoek blijkt dat LLLT de grootste positieve effecten heeft
bij de behandeling van kankergerelateerde orale mucositis en chronische pijn.
Meer recentelijk is gesuggereerd dat LLLT een potentiële therapie is voor het
beheersen van de bloedsuikerspiegel, het behandelen van insulineresistentie en
het ondersteunen van functionele capaciteitsresultaten bij COPD-patiënten. Al
deze (potentiële) positieve effecten hebben onderliggende mechanismen die nog
niet volledig worden begrepen.
Er is aangetoond dat LLLT de spieren beïnvloedt na een enkele behandeling. In
rattenmodellen kan LLLT spiervermoeidheid verminderen, spierbeschadiging
verminderen en ontstekingsprocessen remmen. Op dezelfde manier liet LLLT
verhoogde spierprestaties en verbeteringen van de spiermetabolische toestand
zien in combinatie met lichaamsbeweging in een acute setting bij mensen.
Interessant is dat deze acute effecten zijn bewezen wanneer LLLT op langere
termijn wordt toegepast, gedurende meerdere weken, met verbeteringen in de
spierprestaties en schade. Er is gesuggereerd dat de positieve effecten van
LLLT op spierweefsel gebaseerd zijn op veranderingen in het energiemetabolisme
als gevolg van een stimulatie van de mitochondriën, activering van
spierstamcellen en gunstige veranderingen in de genexpressie van
spierhermodellering. Er zijn echter geen in vivo gegevens bij mensen over dit
onderliggende mechanisme dat spierremodellering kan ondersteunen. Op basis van
in vitro onderzoek zijn de voorgestelde effecten op de spiermitochondriën
wellicht het meest veelbelovend.
Wanneer spieren worden gestimuleerd door LLLT, ondergaat de huid tegelijkertijd
LLLT. Daarom is de huid tegelijkertijd een doelwit voor positieve
remodelleringsprocessen. Er is aangetoond dat LLLT angiogenese in de huid kan
bevorderen, de signalering van ontstekingsremmende eiwitten kan verhogen, de
collageensynthese kan verhogen en wondgenezing kan ondersteunen. Net als bij
spieren ontbreken in vivo gegevens om deze suggesties en hun onderliggende
mechanismen bij de mens te ondersteunen.
Om betere therapieën te ontwerpen met behulp van LLLT voor een verscheidenheid
aan aandoeningen is het belangrijk om de onderliggende mechanismen in
verschillende weefsels te begrijpen. Binnen onze onderzoeksgroep wordt het
verzamelen van spier- en huidmonsters beschouwd als een standaardprocedure en
er wordt gesuggereerd dat beide weefsels door LLLT zijn aangetast. Daarnaast
zullen we, in combinatie met onze ervaring in de beoordeling van mitochondriale
ademhaling, genexpressie, eiwitsignalering en enzymactiviteit, de onderliggende
mechanismen van LLLT op weefselremodellering kunnen bestuderen.

Primaire doelstelling: het beoordelen van de impact van acute laserbehandeling
op de mitochondriale ademhaling van spierweefsel in vivo bij gezonde, jonge
volwassenen.

Secundaire doelstelling: het beoordelen van de impact van acute
laserbehandeling op spiercellulaire energie, anabole, angiogene en
ontstekingsroutes, samen met enzymactiviteit.

Tertiaire doelstellingen: Beoordelen van de impact van acute laserbehandeling
op de cellulaire energie van de huid, anabole, angiogene en ontstekingsroutes,
samen met de enzymactiviteit.

De huidige studie maakt gebruik van een acuut binnen-proefpersoonontwerp bij
gezonde jongvolwassen deelnemers. In totaal zullen 12 gezonde jongvolwassenen
(6 mannen en 6 vrouwen) aan het onderzoek deelnemen. De benen van de deelnemers
worden willekeurig toegewezen aan een laserbehandeling op laag niveau of geen
behandeling (Figuur 1). Elke deelnemer neemt deel aan een screeningsessie (~1
uur) en 1 experimentele testdag (~1,5 uur).

Eén been van de proefpersonen krijgt LLLT, terwijl het andere been geen behandeling krijgt. Na de behandeling worden er spier- en huidbiopten van beide benen genomen.

De risico*s die deelname aan dit experiment met zich meebrengt zijn minimaal.
Er is aangetoond dat LLLT geen bijwerkingen heeft en geen schade veroorzaakt.
Spier- en huidbiopten worden onder plaatselijke verdoving genomen door een
ervaren arts. De spierbiopsie kan enig ongemak veroorzaken, vergelijkbaar met
spierpijn of de pijn die u krijgt als u tegen de hoek van een tafel botst.
Deelnemers bezoeken de universiteit twee keer. Het eerste bezoek omvat een
screeningbezoek (1 uur), waarbij de geschiktheid van de deelnemer wordt
beoordeeld en de geïnformeerde schriftelijke toestemming wordt verkregen. Voor
het tweede bezoek (experimenteel onderzoek, 1,5 uur) moeten de deelnemers vanaf
22.00 uur de avond ervoor in nuchtere toestand naar de universiteit komen en
geen eten of drinken (behalve water) hebben genuttigd. Ook moeten deelnemers
twee dagen voorafgaand aan de experimentele proef hun voedselinname en
uitgevoerde activiteiten registreren. Gedurende deze 2 dagen mogen de
deelnemers geen zware lichamelijke inspanning verrichten of alcohol drinken.
Het correct invullen van het voedsel- en activiteitenlogboek kost de deelnemer
elke dag ongeveer 30 minuten. Er is geen direct voordeel voor de deelnemers,
behalve hun bijdrage aan de wetenschappelijke kennis.