Meccanismo d’azione della Fototerapia LED

Che cos’è un Led?

I Led (Light Emitting Diode) sono strumenti che emettono basse dosi di energia in modalità intermittente o continua. I Led (soprattutto quelli di ultima generazione) analogamente ai sistemi laser, sono in grado di emettere un raggio luminoso in modalità monocromatica (stessa lunghezza d’onda).

A differenza dei laser, nei sistemi Led l’emissione della luce non esprime caratteristiche di collimazione (assenza di mono-direzionalità e tendenza alla divergenza). I Led non sono considerati strumenti ad alta coerenza, infatti le caratteristiche qualitative della fase di luce possono essere assimilabili al laser per quanto riguarda la coerenza spaziale; al contrario la coerenza temporale (longitudinale) nei Led è considerata bassa. La potenza espressa da questi sistemi è nell’ordine dei mWatt; i laser invece possono esprimere potenze variabili dai mWatt ai megaWatt.

Il duty cicle, ovvero la percentuale di lavoro dell’energia emessa nell’unità di tempo (percentuale tra lavoro effettivo e pausa di riposo), nei sistemi Led è più lungo rispetto ai dispositivi laser.

La maggior parte degli strumenti Led di comune utilizzo in ambito medico è costituita da pannelli sui quali sono disposti numerosi singoli elementi. Il paziente, di norma, è posizionato a una distanza di pochi centimetri dal pannello irradiante. Esistono anche strumenti dotati di manipoli a contatto con un numero variabile di elementi.

Nella pratica clinica vengono utilizzate diverse lunghezze d’onda. In particolare i primi studi condotti dalla Nasa su civili e militari affetti da ferite post traumatiche e ulcere ischemiche prevedevano l’utilizzo di luce rossa (670-728 nm) e infrarossa (880 nm). Più recentemente sono stati introdotti dispositivi Led che sfruttano lunghezze d’onda inferiori come il giallo e il blu. Alcuni sistemi prevedono inoltre l’associazione di più lunghezze d’onda da utilizzarsi in sequenza.

La maggior parte dei sistemi Led prevede l’emissione in continuo. Recenti studi dimostrano l’efficacia anche di strumenti a emissione pulsata, in particolare nel giallo, nel rosso e nell’infrarosso con tempi di applicazione più rapidi.

Non esiste alcuno studio pubblicato che paragoni l’attività di strumenti Led di uguale lunghezza d’onda ma con diverso tipo di emissione.

Meccanismo di azione

Il meccanismo di azione dei sistemi Led non è completamente chiarito, anche se le ipotesi più accreditate sostengono che tale meccanismo sia differente dalla fototermolisi selettiva indotta dai sistemi laser sulle strutture cutanee. L’interazione tra le radiazioni luminose a bassa intensità e le strutture cellulari non riconosce un processo termico ma una sorta di biomodulazione tra fotone e recettore. Il sistema dei Citocromi posto a livello della membrana mitocondriale (Citocromo C ossidasi o complesso IV) sembra rappresentare il sistema recettoriale più importante nella traduzione dello stimolo luminoso anche se recentemente è stato proposto un meccanismo alternativo non mitocondriale modulato dalla NO sintetasi.

Le modificazioni strutturali delle membrane condizionano i processi di produzione di energia con aumento significativo di ATP. Si è ipotizzato che l’interazione tra fotone e recettore si traduca in segnali intra-cellulari molecolari specifici, quali le specie reattive dell’ossigeno (ROS) e l’ossido nitrico (NO). Tale processo sembra coinvolgere il sistema Na+/K+ – ATPasi, e la pompa Na+/K+. Una rapida e aumentata produzione di ATP a livello mitocondriale è stata osservata in colture di fibroblasti esposte a emissione Led con sistemi a infrarosso con lunghezze d’onda minori. Analogamente è stata osservata un’aumentata sintesi di DNA da parte di fibroblasti e miocellule e una proliferazione di tali linee cellulari. Il ruolo dei citocromi mitocondriali nella foto modulazione Led sembra confermata da studi recenti. Il pretrattamento con luce Led salvaguarda parzialmente dai danni indotti sul nervo ottico e sulla retina dal metanolo e dal KCN, potenti inibitore di tale sistema enzimatico.