Photobiomodulation Modulates Peripheral and Central Expression of Inflammation-Related Genes Following Carrageenan-Induced Inflammation in Rats

Het menselijk lichaam is geen verzameling van geïsoleerde onderdelen; het is een enkel, communicerend systeem waarbij een probleem in een voet een bericht naar de hersenen kan sturen. Wanneer weefsel beschadigd raakt, lanceert het immuunsysteem een verdediging door chemische signalen vrij te geven die via het bloed en langs zenuwen reizen om het centrale zenuwstelsel te alarmeren. Dit gesprek tussen de rand van het lichaam en de kern is essentieel voor overleving, maar wanneer dit te lang voortduurt of te luid wordt, kan dit leiden tot chronische pijn en neurologische problemen. Wetenschappers weten al lang dat ontsteking in een ledemaat veranderingen in de hersenen kan triggeren, maar de specifieke moleculaire boodschappen die tijdens dit proces worden uitgewisseld, blijven complex. Het begrijpen van hoe men deze signalen op een zachte manier kan onderbreken of kalmeren zonder medicijnen te gebruiken, is een belangrijk doel voor onderzoekers die zoeken naar betere manieren om pijn en ontsteking te beheersen.

In een recente studie wilden onderzoekers kijken of een specif kind type lichttherapie de manier waarop deze boodschappen worden geschreven, kon veranderen. Ze richtten zich op een techniek genaamd fotobiomodulatie, waarbij een laag vermogen laserlicht op beschadigd weefsel wordt gericht. Het team werkte met ratten en injecteerde een stof genaamd carrageen in de onderkant van hun poten om een gecontroleerde, tijdelijke ontsteking te creëren. Deze stof staat erom bekend zwelling en pijn te veroorzaken, wat de natuurlijke reactie van het lichaam op letsel nabootst. De onderzoekers wildend weten of het schijnen van een rood laserlicht op de ontstoken poot, één uur na de injectie, de genetische instructies binnen de cellen kon veranderen. Specifiek zochten ze naar veranderingen in de instructies voor het maken van eiwitten die ofwel het vuur van de ontsteking aanwakkeren, of helpen om het te doven. Ze onderzochten deze instructies, bekend als mRNA, op twee plaatsen: de daadwerkelijk beschadigde poot en de hersenen, om te zien of het effect van het licht lokaal bleef of reisde naar het centrum van het zenuwstelsel.

Het experiment werd zorgvuldig getimed. De onderzoekers verdeelden de dieren in groepen en controleerden hun weefsels op één, drie en zes uur na de injectie. In de groepen die de laserbehandeling ontvingen, werd het licht bijna drie minuten lang op de poot toegepast. De laser zende een specifieke tint rood licht uit, met een golflengte van 660 nanometer, waarbij een precieze hoeveelheid energie aan de huid werd afgegeven. Na de vastgestelde tijd verwijderden de onderzoekers de hersenen en het pootweefsel om de niveaus van verschillende belangrijke genen te meten. Ze keken naar genen gerelateerd aan interleukine-6, een eiwit dat ontsteking bevordert; interleukine-10, een eiwit dat helpt het te kalmeren; en verschillende receptoren die fungeren als antennes voor pijnsignalerende chemicaliën zoals kininen en prostacyclines.

De resultaten lieten zien dat de ontsteking een duidelijke, tijdsafhankelijke verschuiving veroorzaakte in de genetische activiteit van zowel de poot als de hersenen. Zonder enige behandeling stegen de niveaus van het ontstekingsgen interleukine-6 aanzienlijk in de poot en de hersenen, met een piek zes uur na het letsel. Op dezelfde manier namen de genen voor de prostacycline-receptor en de kinine B1- en B2-receptoren, die betrokken zijn bij het waarnemen van pijn en zwelling, toe op specifieke momenten tijdens de zes uur durende periode. Echter, bij de dieren die de laserbehandeling ontvingen, veranderde dit patroon. De lichttherapie verminderde de niveaus van het ontstekingsbevorderende interleukine-6 en de prostacycline-receptor in zowel de poot als de hersenen aanzienlijk op het zesde uur. Het verlaagde ook de niveaus van de kininereceptoren op de momenten dat zij het meest actief waren.

Misschien nog belangrijker is dat de behandeling niet alleen de slechte signalen onderdrukte; het hielp ook de goede signalen te behouden. Bij de onbehandelde dieren begonnen de niveaus van het kalmerende interleukine-10-gen in de hersenen na drie uur te dalen. Maar bij de dieren die met de laser werden behandeld, bleven de niveaus van dit beschermende gen hoog op het zesde uur. Dit suggereert dat de lichttherapie niet simpelweg de immuunrespons uitschakelde. In plaats daarvan leek het de conversatie te verfijnen, door het volume van de signalen die pijn en zwelling veroorzaken te verlagen, terwijl de signalen die genezing en regulatie bevorderen actief hielden.

De studie bevestigt dat een lokale behandeling op een ledemaat de genetische activiteit diep in de hersenen kan beïnvloeden. De onderzoekers vonden dat de lichttherapie een gecoördineerde verandering over het hele lichaam creëerde, door pro-inflammatoire markers te verminderen en anti-inflammatoire markers te behouden in zowel het beschadigde weefsel als het centrale zenuwstelsel. Dit geeft aan dat de voordelen van deze lichttherapie niet beperkt zijn tot de plek waar de straal de huid raakt. De bevindingen suggereren dat fotobiomodulatie de complexe chemische dialoog tussen het lichaam en de hersenen kan moduleren, wat een niet-invasieve manier biedt om de reactie van het zenuwstelsel op letsel te beïnvloeden. Hoewel het exacte mechanisme van hoe het lichtsignaal van de poot naar de hersenen reist, nog niet volledig in kaart is gebracht, toont het bewijs dat de behandeling erin slaagde de moleculaire respons op ontsteking te veranderen op een manier die gunstig zou kunnen zijn voor het beheersen van pijn.