Fototerapia per le ferite croniche – dalle basi all’applicazione

La maggior parte delle ferite croniche ha cause vascolari. Se i metodi di terapia vascolare sono stati esauriti, le strategie terapeutiche innovative come la terapia della luce stanno diventando sempre più importanti. La terapia della luce – come la terapia laser a basso livello, le procedure fotodinamiche e gli infrarossi filtrati dall’acqua – ottiene effetti indipendenti dal sistema vascolare e può quindi essere una svolta nella terapia delle ferite croniche stagnanti. Gli effetti biochimici e biofisici dipendono dalla lunghezza d’onda e vanno dalla promozione dell’angiogenesi e del flusso sanguigno agli effetti antinfiammatori, antidolorifici e antinfettivi.

Le ferite croniche sono sempre più policausali, la maggior parte di esse ha una genesi vascolare e non è raro che le precedenti strategie terapeutiche raggiungano i loro limiti. Il miglioramento della situazione della ferita dipende soprattutto da un sistema vascolare competente. I disturbi dell’afflusso, ad esempio a causa dell’arteriosclerosi, rappresentano una grande sfida. Gli interventi arteriosi ricostruttivi più complessi hanno tassi di apertura limitati o non sono più possibili. Così, il “sistema vascolare della via di trasporto” è quasi bloccato e non utilizzabile. Bisogna trovare altri modi per fornire energia alle cellule. È qui che entrano in gioco le fantastiche possibilità della terapia della luce. La luce può dispiegare i suoi effetti positivi indipendentemente dal sistema vascolare.

È noto che la luce svolge un ruolo centrale in diversi processi biologici. Influenza, ad esempio, la crescita delle piante, il comportamento degli animali e tutti i bioritmi umani. Ha effetti essenziali sul nostro sistema ormonale e partecipa in modo significativo alla formazione di sostanze essenziali come la vitamina D.

Nella storia della medicina, la consapevolezza che la luce può avere poteri curativi risale all’antica Grecia ed è stata sostenuta da Ippocrate, il padre della medicina moderna, e anche da Galeno.

La terapia della luce in medicina: una lunga storia di successo

Nel XIX secolo, il medico danese Niels Ryberg Finsen scoprì che la luce ultravioletta poteva essere efficace nel trattamento di malattie della pelle come il lupus vulgaris e altre forme di tubercolosi. Per le sue scoperte rivoluzionarie nel campo della terapia della luce, Finsen ricevette il Premio Nobel per la Medicina nel 1903. Oscar Bernhard curava le ferite croniche a Samenda con la luce del sole. Sin dagli anni ’20, il potere della luce è stato utilizzato per trattare l’ittero nei neonati. Con l’aiuto della luce blu a onde corte, la bilirubina immagazzinata nella pelle del neonato viene convertita in una forma idrosolubile, la cosiddetta lumirubina, e può quindi essere espulsa attraverso la bile e i reni.

La prima terapia fotodinamica documentata è stata eseguita da W.H. Goeckermann per la psoriasi. Nel suo schema pubblicato nel 1925, raccomandava la combinazione di irradiazione UV della pelle colpita, che era stata precedentemente strofinata con un unguento di carbone e catrame. La terapia fotodinamica, come ulteriore sviluppo della fototerapia, ha preso slancio grazie al lavoro di ricerca del Dr. Hand Kuske, direttore della clinica di Berna. Ha fondato la terapia UVA con psoralene (PUVA), che viene utilizzata ancora oggi. Le sostanze vegetali, i cosiddetti psoraleni, vengono utilizzate come fotosensibilizzatori. Negli anni ’80, è diventato popolare l’uso della luminosità o della terapia della luce per trattare la depressione stagionale, nota anche come depressione invernale. La terapia consiste nell’esporre il paziente a una fonte di luce artificiale brillante per migliorare l’umore.

Oggi la terapia della luce – da sola o in combinazione con un fotosensibilizzatore applicato in precedenza – viene utilizzata per trattare una serie di condizioni, tra cui le malattie della pelle, i disturbi del sonno, il disturbo bipolare, il cancro, il morbo di Alzheimer e molto altro. La terapia della luce si è evoluta nel corso dei secoli e rimane una parte importante della medicina moderna.

Ad oggi, viene effettuata l’irradiazione UV-C delle sacche di sangue. Viene utilizzato per sterilizzare il sangue e ridurre il rischio di infezione durante le trasfusioni. Inoltre, la luce viene utilizzata in chirurgia per tagliare o coagulare i tessuti. In questo caso, i laser o altre fonti di luce vengono utilizzati per eseguire interventi precisi e minimamente invasivi.

Per comprendere il potenziale clinico della terapia della luce, vale la pena dare un’occhiata alle basi biochimiche e biofisiche dei molti effetti utili dal punto di vista medico.

Radiazione elettromagnetica: dualità onda-particella

La luce può essere considerata sia come un’onda che come una particella. Questo concetto si chiama dualità onda-particella ed è un principio fondamentale della meccanica quantistica. Nella meccanica quantistica, la luce è descritta come un fotone che ha sia una proprietà di onda che di particella. La scelta della descrizione dipende spesso dal tipo di misurazione che viene effettuata per indagare il comportamento della luce.

La luce è costituita da onde elettromagnetiche che hanno lunghezze d’onda e frequenze diverse. Nella vita quotidiana, la luce è spesso equiparata alla luce visibile che può essere percepita dall’occhio umano. Tuttavia, la luce visibile è solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico (Fig. 1) e comprende lunghezze d’onda di circa 400-700 nanometri (nm) [1]. I sette colori fondamentali della luce visibile sono: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, viola. Ogni colore dello spettro visibile ha una lunghezza d’onda e una frequenza specifiche e influenza la nostra percezione e le nostre reazioni alla luce in modi diversi. Per esempio, la luce blu può aumentare i livelli di energia e aumentare la vigilanza, mentre la luce rossa può essere calmante e favorire il sonno. Anche altri colori dello spettro luminoso hanno effetti biologici specifici e vengono utilizzati in varie applicazioni, come la terapia della luce e la fotobiomodulazione.

Tuttavia, il nostro corpo non ha bisogno di luce solo per vedere, ma anche per mantenere le sue funzioni corporee. In generale, le diverse lunghezze d’onda hanno effetti biochimici e biofisici diversi. Pertanto, oggi non viene applicata solo una “luce a spettro completo”, ma sempre più spesso una luce di una determinata lunghezza d’onda. A seconda del sintomo predominante, si sceglie la lunghezza d’onda appropriata. Ogni lunghezza d’onda ha il suo effetto speciale e anche una profondità di penetrazione individuale. La luce a onde corte, come il blu o il verde, penetra meno profondamente nei tessuti rispetto alla luce a onde lunghe, come il rosso o il vicino infrarosso. In genere, la luce visibile può penetrare solo pochi millimetri in profondità nella pelle, mentre la luce nel vicino infrarosso può penetrare fino a qualche centimetro in profondità nel tessuto, a seconda dell’intensità. La profondità di penetrazione può essere influenzata anche da altri fattori, come la natura del tessuto e la durata dell’applicazione. Per non danneggiare i tessuti, la luce laser deve essere a bassa energia. Si parla anche di terapia laser a “basso livello”.

Onde elettromagnetiche vs. biofotoni

Le onde elettromagnetiche e i biofotoni fanno entrambi parte dello stesso spettro elettromagnetico, che copre un’ampia gamma di frequenze e lunghezze d’onda. La differenza tra loro, tuttavia, sta nel modo in cui vengono generati e utilizzati. Le onde elettromagnetiche sono generate da diverse fonti, tra cui dispositivi tecnici e fenomeni naturali come la radiazione solare. I biofotoni, invece, sono prodotti da cellule e tessuti viventi e quindi hanno un significato biologico specifico.

Si ritiene che i biofotoni svolgano un ruolo importante nella trasmissione delle informazioni nei sistemi biologici, compreso il controllo dei processi metabolici e la regolazione delle attività cellulari. Lo studio delle proprietà dei biofotoni e delle loro interazioni con i sistemi biologici è un’importante area di ricerca che può migliorare la nostra comprensione dei processi biologici fondamentali.

Effetti biochimici e biofisici rilevanti per la guarigione delle ferite

Gli effetti biochimici e biofisici della luce dipendono dalla lunghezza d’onda. Ci sono numerosi processi clinicamente rilevanti che vengono sempre più studiati e che sono molto interessanti per il campo della gestione delle ferite in particolare.

Promuovere l’angiogenesi [2,3]: L’angiogenesi è il processo biologico attraverso il quale si formano nuovi vasi sanguigni a partire da quelli esistenti. La luce può svolgere un ruolo nella regolazione dell’angiogenesi, soprattutto nella guarigione delle ferite. Gli studi hanno dimostrato che la luce rossa e infrarossa può promuovere l’angiogenesi aumentando la produzione di fattori di crescita e citochine necessari per la formazione di nuovi vasi sanguigni. La luce infrarossa può anche aumentare il flusso sanguigno e i livelli di ossigeno nei tessuti, favorendo l’angiogenesi. Inoltre, la luce può anche inibire l’angiogenesi. La luce blu, ad esempio, può ridurre la formazione di nuovi vasi sanguigni aumentando la produzione di ossido nitrico, che restringe i vasi sanguigni e riduce la velocità del flusso sanguigno. In generale, la luce può influenzare l’angiogenesi in modi diversi, a seconda della lunghezza d’onda e dell’intensità della luce, nonché delle condizioni specifiche del tessuto.

Promuovere il flusso sanguigno [4]: Nel corpo umano, l’ossido nitrico è prodotto dalle cellule endoteliali dei vasi sanguigni e agisce come un importante messaggero che promuove il rilassamento dei muscoli dei vasi sanguigni e la dilatazione dei vasi sanguigni per aumentare il flusso sanguigno. Questo aiuta a regolare la pressione sanguigna e può essere utilizzato anche nel trattamento di malattie come l’angina pectoris, l’ipertensione polmonare o la PAOD. La luce laser blu promuove la formazione di ossido nitrico e può quindi essere utilizzata efficacemente per le ferite con circolazione compromessa, come la PAOD.

Effetti antinfiammatori [5]: Inoltre, è dimostrato che alcune lunghezze d’onda, come la luce blu, possono avere un effetto antinfiammatorio. Si pensa che ciò sia dovuto alla capacità della luce blu di eliminare i radicali liberi, riducendo così il danno ossidativo e l’infiammazione.

Effetti antinfettivi [6]: La terapia della luce può essere utilizzata anche nel trattamento delle infezioni, sia virali che batteriche. In particolare, qui viene utilizzata la luce blu. La terapia può essere applicata sia con che senza fotosensibilizzatore. Più di recente, la luce laser blu sta facendo colpo nel trattamento di Covid-19.

Sollievo dal dolore [7,8]: la terapia della luce, in particolare la luce rossa, è stata utilizzata con successo per anni nel trattamento di condizioni di dolore sia acute che croniche. Si potrebbe pensare alle lesioni sportive, al mal di schiena cronico o alla fibromialgia.

Migliorare l’aspetto della pelle [9,10]: La terapia della luce è utilizzata nell’industria cosmetica come metodo non invasivo e delicato per migliorare l’aspetto della pelle. La terapia della luce può essere utilizzata da sola o in combinazione con altri trattamenti cosmetici, come i peeling chimici o la microdermoabrasione, per migliorare i risultati. Si tratta di un metodo sicuro e indolore che non richiede tempi di inattività, per cui i pazienti possono riprendere le loro attività quotidiane subito dopo il trattamento. Esistono diversi tipi di terapia della luce che possono essere utilizzati per scopi cosmetici, tra cui la luce rossa, la luce blu e la luce verde. La luce rossa viene spesso utilizzata per stimolare la produzione di collagene e migliorare il rassodamento della pelle. Può essere utilizzato anche per migliorare l’aspetto delle linee sottili e delle rughe e per ridurre l’infiammazione e il rossore. La terapia con la luce blu viene spesso utilizzata per trattare l’acne, in quanto ha proprietà antibatteriche e può aiutare a ridurre i batteri responsabili dell’acne. La luce verde può essere utilizzata per ridurre le macchie di pigmentazione e schiarire le discromie della pelle. Può anche aiutare a migliorare la circolazione e a promuovere la salute della pelle.

Migliorare la funzione dei mitocondri [11]: i mitocondri sono le centrali elettriche della cellula e svolgono un ruolo importante nella produzione di energia nel nostro corpo. La luce può influenzare la funzione dei mitocondri interagendo con essi in vari modi. Alcune lunghezze d’onda della luce, in particolare la luce rossa e quella vicina all’infrarosso, migliorano la funzione dei mitocondri attraverso un’azione positiva, in particolare nell’area della catena respiratoria. L’aumento della produzione di energia sotto forma di ATP consente e migliora una serie di processi intracellulari dipendenti dall’energia.

Influenza le cellule staminali [12]: la luce può influenzare le cellule staminali attraverso vari meccanismi, come l’attivazione di enzimi che promuovono la differenziazione delle cellule staminali o attraverso la modulazione delle vie di segnalazione coinvolte nella regolazione della differenziazione cellulare. È stato dimostrato che la luce può promuovere la proliferazione delle cellule staminali e migliorare la sopravvivenza delle cellule. Ad esempio, uno studio ha dimostrato che l’irradiazione delle cellule staminali con luce rossa e infrarossa può aumentare il loro tasso di sopravvivenza e promuovere la loro differenziazione in cellule neuronali. Ci sono anche prove che la luce può migliorare la migrazione delle cellule staminali e promuovere la loro integrazione nei tessuti. Questo potrebbe potenzialmente portare a nuovi approcci nella medicina rigenerativa, utilizzando la terapia della luce per promuovere l’attivazione delle cellule staminali per riparare i tessuti danneggiati.

Esempi di forme moderne di terapia della luce

La fotomodulazione e la fotodinamica sono due metodi diversi di terapia della luce. La fotomodulazione (chiamata anche terapia laser a basso livello o terapia laser fredda) si riferisce all’uso di luci laser o LED a basso livello per stimolare o inibire le cellule del corpo. Questo tipo di terapia viene utilizzata per trattare il dolore, l’infiammazione, i problemi muscolari e articolari e per promuovere la guarigione delle ferite. La fotomodulazione di solito utilizza la luce rossa o infrarossa.

I casi studio 1-3 mostrano possibilità concrete di applicazione clinica nel campo della gestione delle ferite per l’acne inversa, le ulcere venose delle gambe e le ulcere miste delle gambe.

La terapia laser a basso livello (LLLT), chiamata anche terapia laser fredda o terapia laser debole, è una forma di terapia laser che utilizza un laser debole con una potenza bassa, nell’ordine dei milliwatt. A differenza di altri tipi di laser utilizzati per distruggere o tagliare i tessuti, l’energia del laser a basso livello è troppo debole per danneggiare le cellule o i tessuti. Invece, la luce laser viene utilizzata per stimolare o inibire i processi biologici nelle cellule. La terapia laser a basso livello viene utilizzata in medicina per trattare diverse condizioni, tra cui dolore, infiammazione, artrite, mal di schiena, guarigione delle ferite, disturbi neurologici, agopuntura, gestione del dolore, linfedema, psoriasi e acufeni. La terapia laser può essere utilizzata anche per applicazioni cosmetiche come il ringiovanimento della pelle, la riduzione della cellulite, la perdita di capelli e il trattamento delle cicatrici.

La luce del laser a basso livello penetra nella pelle e stimola i mitocondri delle cellule a produrre ATP (adenosina trifosfato), necessario per la produzione di energia nelle cellule. Questo processo può aiutare a riparare e rigenerare i tessuti danneggiati, a promuovere la circolazione e a ridurre l’infiammazione. La terapia laser a basso livello è un metodo di trattamento non invasivo, indolore e sicuro, solitamente privo di effetti collaterali.

La fotodinamica, invece, è una forma speciale di terapia della luce in cui una sostanza attivata dalla luce (fotosensibilizzante) viene applicata o iniettata nel corpo. Il fotosensibilizzatore viene assunto e accumulato da alcune cellule del corpo. Il tessuto viene poi irradiato con una luce di una lunghezza d’onda specifica per attivare il fotosensibilizzatore. Questo porta alla formazione di radicali di ossigeno e di altre specie reattive dell’ossigeno che possono distruggere le cellule tumorali e altri tessuti malati. La fotodinamica viene utilizzata principalmente per trattare il cancro, ma può essere efficace anche per alcune infezioni batteriche e malattie della pelle.

Nel complesso, sia la fotomodulazione che la fotodinamica utilizzano gli effetti positivi della luce sul corpo per trattare le malattie.

Gli infrarossi filtrati con acqua (wIRA) sono una forma di radiazione infrarossa in cui la radiazione viene modificata da uno speciale processo di filtraggio. L’obiettivo della filtrazione è ridurre il contenuto di vapore acqueo nell’aria e quindi ottenere una maggiore profondità di penetrazione della radiazione nel tessuto. Inoltre, wIRA è meno sensibile ai rivestimenti superficiali della pelle, come il sudore e il sebo, e quindi consente una maggiore efficacia delle radiazioni nel trattamento degli strati più profondi del tessuto.

Messaggi da portare a casa

• La maggior parte delle ferite croniche ha cause vascolari (ad esempio, ulcera venosa della gamba, ulcera mista della gamba). Quando le possibilità
  Se le possibilità di interventi arteriosi ricostruttivi più complessi sono state esaurite, si deve ricorrere a opzioni di trattamento alternative.
• Le possibilità innovative della terapia della luce possono rappresentare una svolta nella terapia delle ferite croniche stagnanti. L’ampia gamma di effetti biochimici e biofisici delle radiazioni elettromagnetiche viene sempre più studiata e applicata con successo a livello clinico, anche nel campo della gestione delle ferite.
• La terapia con luce e laser può essere utilizzata per stimolare la guarigione delle ferite in diversi modi. A seconda della lunghezza d’onda e di altri parametri, gli effetti vanno dalla promozione del flusso sanguigno e dell’angiogenesi, all’antinfiammatorio e al sollievo dal dolore, fino al miglioramento della funzione dei mitocondri e di altri processi rilevanti.
• I moderni metodi di terapia della luce per le aree di indicazione nella gestione delle ferite includono, ad esempio, la terapia laser a basso livello (LLLT), le procedure fotodinamiche e gli infrarossi filtrati con acqua (wIRA).

Letteratura:

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2. Dungel P, et al.: Low level light therapy by LED of different wavelength induces angiogenesis and improves ischemic wound healing. Lasers Surg Med 2014; 46(10): 773–780.
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