Edukativni članak ACTA.FAC.MED.NAISS. 1999; 16(4), 194-196

LASERI NISKE SNAGE IZAZIVAJU OKSIDATIVNI STRES

Lj. Konstantinović1, I. Černak2, V. Prokić2, M. Antonić1
Klinika za fizikalnu medicinu i rehabilitaciju VMA Beograd1,
Institut za medicinska istraživanja VMABeograd2

UVOD

Absorpcija elektromagnetnog zračenja u tkivu je funkcija elektronske eksitabilnosti njegovih konstitutivnih molekula. Kada su u pitanju fotoni niske energije, poput niskoenergetskog laserskog zračenja, oni u interakciji sa elektronima organskih molekula proizvode viši energetski nivo u spoljnim orbitalama. Ovakve molekule u reakciji sa kiseonikom proizvode oksidativne radikale. Oksidativni radikali u uslovima ekcesivne proizvodnje mogu proizvesti različita i ireverzibilna oštećenja, putem lančanih reakcija oksidacije sa: lipidima membrana (produkti lipidne peroksidacije), nukleinskim kiselinama, tiolnim grupama i dr. (1). Obzirom da se reaktivne oksidativne materije u organizmu kontinuirano prozvode i uz odredjene korisne funkcije mogu izazvati brojna strukturna i funkcionalna oštećenja u ćelijama, postoji fina dinamična ravnoteža izmedju njihove proizvodnje i antioksidativne zaštite. Pod pojmom antioksidativna materija podrazumeva se svaka substanca koja sprečava ili odlaže oksidativne procese. U fiziološkim uslovima dejstva slobodnih radikala blokira snažan antioksidativni sistem. On se sastoji od tkivnih antioksidativnih enzima: superoksid dismutaze, glutation reduktaze, katalaze i drugih antioksidativnih substanci (2). Od posebne je važnosti povezanost oksidativnih procesa i intraćelijske kalcijumove homeostaze, jer se tu nalazi tanana linija izmedju stimulacije i fiziološko/patološkog odgovora (3). Cilj rada bio je da ispita produkciju oksidativnih materija i stanje antioksidativne zaštite u intaktnih eksperimentalnih životinja u odnosu na primenjenu talasnu dužinu laserskog zračenja, koje pri drugim konstantim vrednostima odredjuje dubinu prodora u tkivo.

MATERIJAL I METODE

Ispitivan je uticaj niskoenergetskog lasera na oksidativni stres (produkti lipidne peroksidacije-LP i produkcija superoksidnog anjon radikala-NBT) i na aktivnost enzima antioksidativne zaštite (superoksid dizmutaza-SOD i glutation reduktaza-GR) u odnosu na primenjenu talasnu dužinu laserskog zračenja. Ispitivanje je izvršeno na odraslim kunićima ženskog pola težine 2,5-3 kg anestezirani ketamin hidrohloridom i acepromazinom i kanulirani radi praćenja opštih parametara i uzimanja uzoraka krvi. Eksperimentalne životinje podeljene su u tri grupe: I Kontrolna grupa pripremljena na isti način bez izlaganja zračenju (n=7); II Grupa tretirana laserskim zračenjem sledećih karakteristika 904 nm 5000 Hz 0,1 J/cm2 (n=7); i III grupa tretirana laserskim zračenjem sledećih karakteristika: 660 nm u istoj frekvenci i dozi zračenja. Laserska stimulacija je izvršena korišćenjem aparata Irradia Midlaser ([vedska). Indeks lipidne peroksidacije (LP) odredjivan je u tkivnim homogenatima, kao koncentracija malondialdehida. Generisanje superoksid anjon radikala odredjivano je pomoću reakcije redukcije nitroblu-tetrazolijuma u formazan-NBT redukcija. Aktivnost superoksid dizmutaze odredjivana je spektrofotometrijski, a aktivnost glutation reduktaze fluorimetrijski. Stastistička obrada podataka učinjena je Student t testom.

REZULTATI I DISKUSIJA

Rezultati su prikazani zbirno na grafikonu 1. gde je prikazana masivna produkcija oksidativnih materija, bez uticaja na antioksidativni status i bez obzira na primenjenu talasnu dužinu odnosno dubinu prodora. Pri tom masivna produkcija zabeležena je i u udaljenim tkivima koji nisu direktno izloženi dometu laserske iradijacije. U slučaju pak laserske iradijacije sa 660 nm domet ozračenja je svega nekoliko mm. Ovakvi nalazi ukazuju na mehanizme indirektnog povećanja produkcije oksidativnih materija, što bi moglo biti posledica na pr. hiperkateholaminemije, a obzirom na ulogu kateholamina u homeostazi oksidativnog statusa. U normalnim uslovima ravnoteža izmedju oksidativnih procesa i antioksidativnog sistema održava status quo unutar živih ćelija. Ako se ova ravnoteža poremeti, bilo usled povećanja produkcije reaktivnih oksidativnih materija, bilo usled redukovanog kapaciteta antioksidativne zaštite ili zbog obe ove pojave u isto vreme, nastaje stanje koje se označava kao oksidativni stres. Značaj oksidativnog stresa je trostruk: dalje oštećenje sve do smrti ćelije, indukcija antioksidativne zaštite i nesignifikatno stanje tkivnog oštećenja sa akumulacijom oštećemih molekula, što nameće potrebu za kontrolom upotrebe ovakvih izvora elektromagnetnog zračenja (4). Treba imati u vidu pri tom rezultate istraživanja antioksidantne aktivnosti, koji pokazuju da je ona u korelaciji sa oporavkom, a ne stepen oštećenja odnosno povećanje produkata lipidne peroksidacije (5). Istaknuto je da su joni kalcijuma neophodni za mnoge fiziološke funkcije, kao što su kontrola metaboličkih procesa, diefernciranje i proliferacija ćelija i sekretorne funkcije. Ovi procesi zavisni od kalcijuma, tesno su kontrolisani hormonima i faktorima rasta. Nemogućnost reakcije na hormone i faktore rasta ne znači samo odsustvo trofičkih stimulusa već i aktivaciju suicidalnih procesa. Nesposobnost ćelije da reaguju na hormone mobilisane pomoću kalcijuma može biti posledica selektivnog pražnjenja intraćelijskog pula agonista, senzitivnih na kalcijum, sa odredjenim hemikaljama kao što su bromotrihlormetan ili inaktivacija G proteina oksidantima, ili obliteracije kalcijumove signalizacije usled prolongirane akumulacije kalcijuma u ćelijama. Nasuprot blokade mehanizama kalcijumove signalizacije usled delovanja oksidativnih materija, utvrdjeno je da nizak nivo reaktivnih oksidativnih materija ima suprotne efekte, odnosno povećava signalizaciju. Tako je utvrdjeno da nizak nivo reaktivnih oksidativnih materija stimuliše ćelijsku proliferaciju. Kako krucijalnu ulogu u proliferaciji ima protein kinaza C, ispitivan je efekat oksidanata na ovaj enzim. Utvrdjeno je neke koncentracije oksidanata povećavaju aktivnost ovog enzima. Modifikacija aktivnost protein kinaze izgleda da je osnova necitotoksičnog nivoa oksidativnog stresa na diferencijaciju i proliferaciju ćelija (6). Na ovakve mehanizme pozivaju se neki autori u objašnjenju stimulativnog efekta laserske iradijacije (7). Pitanje daljih istraživanja je utvrdjivanje performansi zračenja sa kojima se može očekivati okretanje oksidativne klackalice u terapijske svrhe.

LITERATURA

1. Freeman BA, Crapo JD.: Biology of disease: Free radicals and tissue injury, Lab investigation 1982, 47:412-426 Freeman BA, Crapo JD: Biology of disease : Free radicals and tissue injury, Lab investigation 1982; 47:412-426

2. Durnejev DA, Seredenin BS.: Antioksidanty kak sredstva zašćity genetičeskogo apparata, Klin Farm Zh 1990; 24(2):92-100

3. Weis JS.: Oxygen, ischaemia and inflamation, Acta Ph Scand 1986; 126 (Suppl.) 1548:9-37

4. Orrenius S,, Burkitt MJ, Kass G, Dyrbukt JM, Nicotera P: Calcium ions and oxidative cell injury, Ann Neurol 1992, 32 Suppl:S33-42

5. Halliwell B.: Free radicals, antioxidants and human disease: curiosity, cause, or consequence?, Lancet 1994, 344:721-724

6. Frenk L, Bucher J, R.and Roberts RJ.: Oxygen toxycity in neonatal and adult rats of various species J APPL Physiol Respirat Environ Exercise Physiol 1978; 45:699

7. Lubart R, et all.: A possible Mechanism of Low Level Laser-Living Cell Interaction. Laser Therapy 1990; (2):65-70