Светоизлучающие диоды в лечении акне, рубцов и фотоповрежденной кожи

Луиза Питасси Отделение дерматологии, медицинский факультет, Университет штата Кампинас (UNICAMP), Кампинас, Сан-Паулу, Бразилия

Аннотация

Терапия светоизлучающими диодами была открыта в конце 1960-х годов, но лишь недавно получила широкое применение в дерматологии для лечения широкого спектра кожных заболеваний, включая фотостарение, рубцы и акне. С момента внедрения фотобиостимуляции в медицину были всесторонне изучены эффективность и применимость различных источников света. Фотомодуляция светоизлучающими диодами — это нетепловая технология, используемая для модуляции клеточной активности с помощью света, при которой фотоны поглощаются митохондриальными хромофорами в клетках кожи. Сообщалось о различных полезных эффектах светоизлучающих диодов при относительно низкой интенсивности, особенно при показаниях, требующих стимуляции заживления, уменьшения боли и воспаления, восстановления функции и омоложения кожи. Терапия светоизлучающими диодами безопасна, нетоксична и неинвазивна, а в опубликованной литературе не сообщалось о побочных эффектах.

Ключевые слова  Светоизлучающие диодыФотобиостимуляцияФотомодуляцияНизкоинтенсивная светотерапияНетепловая технологияКлеточная активностьМитохондриальные хромофорыВоспалениеВосстановление функцииАкнеРубцыОмоложение кожиФотоповрежденная кожа

Введение

Световая терапия использовалась во многих культурах на протяжении тысячелетий как лечебный метод для лечения различных состояний здоровья (Barolet 2008). Фотобиомодуляция, также известная как низкоинтенсивная светотерапия (LLLT), — это медицинская методика, при которой воздействие низкоинтенсивного лазерного света или светоизлучающих диодов (LED) стимулирует клеточные функции, приводя к полезным клиническим эффектам (Dincer 2000).

Светоизлучающий диод (LED) представляет собой полупроводниковый прибор, доступный в диапазоне длин волн от ультрафиолетового (UV) через видимый до ближнего инфракрасного (NIR), который преобразует электрический ток в некогерентное узкополосное излучение электромагнитного спектра. LED, по-видимому, имеет широкий спектр применения в дерматологии. Благодаря сочетанию высокой степени проникновения в кожу и поглощения компонентами дыхательной цепи свет в спектральном диапазоне от 600 до 1300 нм полезен для ускорения заживления ран, уменьшения воспаления, облегчения боли и омоложения кожи (Anderson and Parrish 1981; Barolet et al. 2009).

LED действует не посредством абляционного или теплового механизма, а скорее оказывает фотохимический эффект, сопоставимый с фотосинтезом у растений, при котором свет поглощается и вызывает химическое изменение. Фототерапия характеризуется способностью индуцировать фотобиологические процессы в клетках. Эффективное проникновение света в ткани и конкретная длина волны света, поглощаемая фотоакцепторами, являются двумя основными параметрами, которые следует учитывать в световой терапии (Huang et al. 2011).

LED имеет дополнительное преимущество перед лазерами, поскольку позволяет сочетать различные длины волн в матрицах различных размеров, стимулируя тем самым более широкий спектр типов тканей. LED рассеивается на большей площади поверхности, чем большинство лазеров, и может использоваться при обработке обширных зон, что сокращает время лечения (Barolet 2008).

LED был изобретен в конце 1960-х годов, но лишь недавно получил широкое применение в дерматологии. За последние 15 лет более глубокое понимание фотобиологии и растущий спрос на малоинвазивные, но эффективные дерматологические методы лечения привели к увеличению интереса к LED-устройствам (Opel et al. 2015).

Фотомодуляция LED может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с различными процедурами омоложения. В дерматологии LED оказывает полезное действие на морщины, рубцы после акне, гипертрофические рубцы и заживление ожогов, а также может уменьшать УФ-повреждение как в качестве лечебной меры, так и с профилактической целью (Vecchio et al. 2013).

Фотобиомодуляция LED — новейшая категория нетепловых световых терапий и эффективная альтернатива различным медицинским методам лечения; при правильном применении в опубликованной литературе не сообщалось о побочных эффектах.

История

Польза солнечного света при лечении кожных заболеваний использовалась как древнейшая форма световой терапии в Древнем Египте, Индии и Китае (Barolet 2008). В 1904 году Нильс Финзен получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за работу по применению дуговых ламп для лечения кожного туберкулеза и красного света для предотвращения рубцевания после оспы (Hamblin et al. 2015).

Низкоинтенсивная лазерная (световая) терапия (LLLT), также известная как фотобиомодуляция, была открыта в конце 1960-х годов хирургом Эндре Местером в Будапеште, Венгрия.

Местер начал серию лазерных экспериментов для оценки канцерогенного потенциала лазеров, используя низкоэнергетический рубиновый красный лазер (694 нм) на мышах. К удивлению Местера, лазер не вызвал рак, а вместо этого улучшил рост волос вокруг выбритого участка на спине животного. Это была первая демонстрация фотобиостимуляции (Mester et al. 1968; Barolet 2008; Avci et al. 2013).

В 1990-х годах Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) разработало LED, создающие очень узкий спектр света, что, в свою очередь, позволило начать их первое клиническое применение (Calderhead 2007). Применение световой терапии с использованием LED NASA значительно улучшит медицинскую помощь, доступную астронавтам в длительных космических миссиях. LED NASA стимулируют основные энергетические процессы в митохондриях (энергетических компартментах) каждой клетки, особенно когда ближний инфракрасный свет используется для активации чувствительных к цвету химических веществ (хромофоров, цитохромных систем) внутри них. Матрицы LED NASA уже использовались в миссиях космических шаттлов для изучения роста растений.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило клинические испытания с участием человека. Использование световой терапии с LED помогает увеличить скорость заживления ран в условиях микрогравитации, снижая риск того, что излечимые повреждения станут катастрофой для миссии (Whelan et al. 2000).

Whelan et al. использовали LED, первоначально разработанные NASA для экспериментов по росту растений в космосе, для оценки эффектов обработки ближним инфракрасным светом ран на модели генетически диабетических мышей и обнаружили, что определенные гены регенерации тканей значительно активируются под влиянием обработки LED.

Разработанные NASA LED предлагают эффективную альтернативу лазерам. Эти диоды могут быть настроены для получения нескольких длин волн; могут быть собраны в большие плоские матрицы, позволяющие обрабатывать обширные раны; и не выделяют тепло. Важно также отметить, что световая терапия LED была признана FDA лечением с несущественным риском (Whelan et al. 2003).

За почти 50 лет, прошедших после открытия Местера, количество заболеваний и состояний, которые можно эффективно лечить с помощью LLLT, экспоненциально выросло. Световая терапия больше не ограничивается заживлением ран, болью и воспалением: многие основные системы органов человека, такие как сердце, мозг, глаза, спинной мозг, пищеварительный и дыхательный тракт, могут получить пользу от световой терапии при условии использования правильного источника света, параметров и способов доставки (Hamblin et al. 2015).

Механизмы действия

LED представляют собой сложные полупроводники, преобразующие электрический ток в некогерентный узкополосный свет. Фототерапия основана на прямой передаче энергии падающих фотонов клеточному энергетическому пулу, что приводит к клинически значимой реакции, но без тепла или повреждения (Calderhead et al. 2015). Базовый механизм фототерапии включает поглощение энергии падающих фотонов (фотовосприятие), трансдукцию и усиление сигнала внутри мишени с последующим фотоответом (Karu 1999).

Считается, что фотобиомодуляция стимулирует пролиферацию фибробластов, синтез коллагена, факторы роста и продукцию внеклеточного матрикса, а также усиливает кожную микроциркуляцию за счет активации митохондриальной дыхательной системы клеток (Lee et al. 2007a).

Фотомодуляция LED воздействует на кожу человека нетепловым способом и, скорее всего, опосредуется поглощением света митохондриальными цитохромами, в частности цитохром c-оксидазой (CCO), которая содержится в дыхательной цепи. Этот сложный фермент имеет два различных гемовых центра и два различных медных центра, каждый из которых может находиться в восстановленном или окисленном состоянии, что влияет на спектр поглощения. В результате в митохондриях возникает каскад событий, приводящий к биостимуляции различных процессов (Mahmoud et al. 2008; Avci et al. 2013; Weiss et al. 2005).

Механизм LLLT заключается в поглощении красного и ближнего инфракрасного света хромофорами, присутствующими в белковых компонентах дыхательной цепи, расположенной в митохондриях (Mahmoud et al. 2008). Основной терапевтической мишенью для длин волн видимого света является фермент цитохром c-оксидаза митохондриальной дыхательной цепи в клетках-мишенях, что приводит к фотохимически индуцированному каскаду, ведущему к продукции аденозинтрифосфата (ATP) и конечной клеточной фотоактивации (Karu 2007).

Активация дыхательной цепи является центральным звеном и может происходить за счет изменения окислительно-восстановительных свойств, ускорения переноса электронов, генерации активных форм кислорода, а также индукции локального кратковременного нагрева поглощающих хромофоров. Это приводит к повышению метаболической активности клеток-мишеней, включая увеличение ATP, модуляцию активных форм кислорода, индукцию транскрипционных факторов, изменение синтеза коллагена и стимуляцию ангиогенеза (Barolet 2008; Weiss et al. 2005; Opel et al. 2015).

Активация компонентов дыхательной цепи стимулирует экспрессию генов, связанных с миграцией и пролиферацией клеток, изменениями клеточного гомеостаза, уровнями ATP или cAMP, модуляцией синтеза DNA и RNA, изменениями проницаемости мембран, подщелачиванием цитоплазмы и деполяризацией клеточной мембраны. Она также изменяет продукцию факторов роста и цитокинов (Mahmoud et al. 2008).

LED, по-видимому, влияют на клеточный метаболизм, запуская внутриклеточные фотобиохимические реакции. Наблюдаемые эффекты включают увеличение ATP, модуляцию активных форм кислорода, индукцию транскрипционных факторов, изменение синтеза коллагена, стимуляцию ангиогенеза и усиление кровотока (Barolet 2008; Opel et al. 2015). LLLT стимулирует экспрессию генов, связанных с миграцией и пролиферацией клеток; она также изменяет продукцию факторов роста и цитокинов (Mahmoud et al. 2008; Evans and Abrahamse 2008).

Важными типами клеток для регенерации кожи и тканей являются фибробласты, кератиноциты и иммунные клетки (тучные клетки, нейтрофилы и макрофаги), которые можно стимулировать с помощью определенных длин волн со значительной способностью проникновения в ткани (Huang et al. 2011).

LED — это небольшие прочные устройства, которые излучают узкую полосу электромагнитного излучения в диапазоне от ультрафиолетовых до видимых и инфракрасных длин волн. Излучаемый свет доступен в диапазоне длин волн от ультрафиолетового (UV) через видимый до ближнего инфракрасного (NIR) (247–1300 нм). LED отличается от других типов лазеров низкой интенсивностью, которая вызывает незначительные температурные изменения (Weiss et al. 2005). Существенное различие между лазерами и LED заключается в способе доставки световой энергии. Пиковая выходная мощность LED измеряется в милливаттах, тогда как мощность лазеров — в ваттах. По сравнению с лазерами LED обеспечивают гораздо более мягкую доставку света тех же длин волн и при существенно более низкой выходной энергии (Barolet 2008).

В то время как лазерные процедуры требуют интенсивного послелечебного ухода и длительного периода восстановления и могут приводить к осложнениям, терапия LED является эффективным, безопасным и безболезненным лечением (Wunsch and Matuschka 2014).

Другие преимущества перед лазерами включают возможность сочетать длины волн в матрицах различных размеров. LED рассеивается на большей площади поверхности, чем лазеры, и может использоваться при обработке обширных зон, что приводит к сокращению времени лечения (Barolet 2008).

Поглощение красного и ближнего инфракрасного света молекулами-фотоакцепторами в дыхательных цепях может вызывать изменение редокс-статуса клеток и активировать синтез нуклеиновых кислот для ускорения пролиферации клеток (Karu 1987, 1999).

Разные длины волн имеют разные хромофоры и могут оказывать различные эффекты на ткани. Длины волн часто обозначают по соответствующему цвету: синий (400–470 нм), зеленый (470–550 нм), красный (630–700 нм) и ближний инфракрасный (700–1200 нм). Глубина проникновения в ткани прежде всего зависит от длины волны света (Barolet 2008). Длины волн 630–900 нм могут проникать через весь сосочковый слой дермы и поглощаться в нем.

Для достижения наилучших эффектов используемая длина волны должна обеспечивать оптимальное проникновение света в клетки или ткани-мишени. Поскольку цитохром c-оксидаза является наиболее вероятным хромофором при LLLT, рассматриваются два пика поглощения в красном (~660 нм) и ближнем инфракрасном (~850 нм) спектрах (Karu et al. 2005; Barolet 2008).

Анализ профилей экспрессии генов в фибробластах человека выявил влияние низкоинтенсивного красного света с длиной волны 628 нм на 111 различных генов, участвующих в клеточных функциях, таких как пролиферация клеток; апоптоз; ответ на стресс; белковый, липидный и углеводный обмен; энергетический обмен митохондрий; синтез и репарация DNA; антиоксидантные функции; а также функции, связанные с цитоскелетом и межклеточными взаимодействиями (Zhang et al. 2003; Wunsch and Matuschka 2014).

Красный свет (диапазон длин волн от 620 до 770 нм), являющийся частью видимого спектра, способен активировать фактор роста фибробластов, увеличивать проколлаген 1-го типа и матриксную металлопротеиназу-9 (MMP-9), а также снижать MMP-1 в дерме кожи благодаря способности глубоко проникать в кожу примерно на 6 мм; поэтому он предпочтителен в фотодинамической терапии (PDT). Гистологически продемонстрированы увеличение количества фибробластов и слабый воспалительный инфильтрат после воздействия (Barolet et al. 2009; Issa et al. 2009; Opel et al. 2015).

Красные LED имеют самое глубокое проникновение в ткани среди длин волн видимого спектра и демонстрируют значительное уменьшение толщины эпидермиса, эластотического материала и воспалительного инфильтрата дермы, а также увеличение коллагена и проколлагена I и III типов в верхних отделах дермы. TGF-β — фактор роста, отвечающий за индукцию синтеза коллагена фибробластами, и его уровень значительно повышается после PDT (Karrer et al. 2013).

Из-за более глубокого проникновения света в кожу красный свет широко предпочитают в PDT; он также может оказывать противовоспалительное действие за счет регуляции высвобождения воспалительных факторов. Важными типами клеток для регенерации кожи и тканей являются фибробласты, кератиноциты и иммунные клетки (тучные клетки, нейтрофилы и макрофаги), которые можно стимулировать с помощью определенных длин волн со значительной способностью проникновения в ткани (Calderhead et al. 2015).

PDT обычно включает применение топического фотосенсибилизатора, такого как 5-аминолевулиновая кислота (ALA) или ее метиловый эфир (MAL), который активируется под воздействием источника видимого света. После активации фотосенсибилизатора светом соответствующей длины волны генерируются АФК, в частности синглетный кислород. В результате сочетания света, фотосенсибилизатора и тканевого кислорода в пораженных тканях образуются цитотоксические АФК, вызывающие некроз и апоптоз злокачественных и предраковых клеток (Hamblin and Demidova 2006). Онкологические показания, актинические кератозы, узелковые или поверхностные базальноклеточные карциномы и болезнь Боуэна являются одобренными показаниями к PDT с ALA/MAL (Morton et al. 2002).

PDT в лечении акне основана на том, что Propionibacterium acnes содержит эндогенные порфирины, в частности копропорфирин III (Babilas et al. 2005). Модуль красного света используется в дополнение к фототерапии синим светом для стимуляции роста новых тканей, усиления заживления и стимуляции коллагена, тем самым уменьшая линии и морщины (рис. 1).

Полезное действие красного света на заживление ран можно объяснить несколькими основными биологическими механизмами, включая индукцию экспрессии цитокинов и факторов роста, таких как VEGF, отвечающий за неоваскуляризацию, необходимую для заживления ран (Hamblin and Demidova 2006).

Считается, что ближний инфракрасный свет (IR), также известный как монохроматическая инфракрасная энергия, стимулирует кровообращение, индуцируя высвобождение гуанилатциклазы и оксида азота, что, в свою очередь, способствует вазодилатации и продукции факторов роста, а также ангиогенезу, приводя к последующему заживлению ран (Karu 1987; Opel et al. 2015) (рис. 2).

Инфракрасный LED составляет диапазон волн длиннее 760 нм и может проникать в кожу на глубину от 5 до 10 мм. Ближний инфракрасный свет 830 нм использовался для лечения ран, боли, язв, резистентных очагов, омоложения кожи и вульгарного акне (Opel et al. 2015).

Однократная обработка здоровой кожи LED-LLLT 830 нм по сравнению с необлученным контролем продемонстрировала быструю опосредованную светом дегрануляцию тучных клеток через 48 ч, сопровождавшуюся ультраструктурно подтвержденным воспалительным ответом со значительным увеличением количества тучных клеток, макрофагов и нейтрофилов (Calderhead et al. 2008).

Облучение LED комбинацией длин волн, таких как 630 или 660 нм в сочетании с 830 или 850 нм, увеличивало количество клеток и экспрессию коллагена I типа в большей степени, чем обработка каждой длиной волны отдельно, и снижало экспрессию MMP-1 (Tian et al. 2012).

Lee et al. сравнили эффекты обработки LED 633 и 830 нм по отдельности, а также сочетания 830 и 633 нм с контрольной группой. Хотя все группы, получавшие LED, в этом исследовании показали статистически значимые макроскопические и гистологические результаты по сравнению с контролем, группа 830 нм превзошла другие группы LED по всем аспектам, включая коллагеногенез, эластичность кожи, экспрессию тканевых ингибиторов матриксной металлопротеиназы 1 и субъективную удовлетворенность пациентов (Lee et al. 2007a).

Синий свет (диапазон длин волн от 400 до 480 нм) является излучением без УФ и, по-видимому, воздействует на акне через влияние на Propionibacterium acnes и свои противовоспалительные свойства (рис. 3).

P. acnes содержит естественные порфирины, главным образом копропорфирин и протопорфирин IX. Считается, что поглощение синего света этими молекулами индуцирует естественный эффект PDT с уничтожением бактерий посредством образования свободных радикалов кислорода (Dai et al. 2012; Opel et al. 2015).

Один из механизмов действия фототерапии при акне заключается в поглощении света (особенно синего) порфиринами, которые продуцируются P. acnes в процессе нормального метаболизма и действуют как эндогенные фотосенсибилизаторы (Lee et al. 2007a; Avci et al. 2013). Благодаря эффективности в снижении пролиферации клеток синий свет также благоприятен для лечения гиперпластических заболеваний и хронического воспаления кожи.

Использование двухволнового (красного и синего) источника света LED усиливает результаты PDT при акне и других нарушениях со стороны сальных желез. Красная длина волны (630 нм) может достигать сальных желез, а синий свет (405 нм) фотовыбеливает остаточный протопорфирин IX (PpIX) в эпидермисе, тем самым снижая постлечебную фоточувствительность (Barolet 2008).

Топическая PDT также является методом лечения немеланомного рака кожи (NMSC) и улучшения фотостарения. PDT обычно включает применение топического фотосенсибилизатора, такого как 5-аминолевулиновая кислота (ALA) или ее метиловый эфир (MAL), который активируется под воздействием источника видимого света. В результате сочетания света, фотосенсибилизатора и тканевого кислорода в пораженных тканях образуются цитотоксические АФК, вызывающие некроз и апоптоз злокачественных и предраковых клеток (Gold et al. 2006; Szeimies et al. 2012).

Ряд исследований показал, что воздействие на пациентов комбинации длин волн LED более эффективно, чем монотерапия. Этот синергетический эффект изучался при различных кожных заболеваниях (Russell et al. 2005; Goldberg et al. 2006; Goldberg and Russel 2006; Lee et al. 2007a; Park et al. 2014).

Показания

Обзор литературы показал, что различные длины волн устройств светоизлучающих диодов, используемых в дерматологии, обладают многими полезными эффектами при лечении широкого спектра кожных заболеваний (таблица 1), включая акне, рубцы и фотоповрежденную кожу, а побочные эффекты были либо слабыми, либо не сообщались. Разумно обследовать лиц с фоточувствительными дерматозами или пациентов, принимающих фотосенсибилизирующие препараты, поскольку такие состояния являются противопоказаниями к лечению. Особую осторожность следует соблюдать у пациентов с эпилепсией и светобоязнью, особенно если LED используются в импульсном режиме (Barolet 2008; Opel et al. 2015).

Для лечения поверхностных тканей выбирают длины волн в диапазоне 600–700 нм, а для глубже расположенных тканей — длины волн между 780 и 950 нм благодаря большей оптической глубине проникновения в ткани. Из-за возможного существования упомянутой выше бифазной кривой доза-ответ выбрать правильную дозу света (с точки зрения плотности энергии) для любого конкретного медицинского состояния сложно (Hamblin and Demidova 2006) (таблица 2).

LED при акне, рубцах и фотоповрежденной коже

Акне

Фототерапия видимым светом (преимущественно синим, красным или их сочетанием) была предложена как альтернативный метод лечения вульгарного акне. Один из механизмов действия фототерапии при акне заключается в поглощении света (особенно синего) порфиринами, которые продуцируются P. acnes в процессе нормального метаболизма и действуют как эндогенные фотосенсибилизаторы (Avci et al. 2013).

Терапия синим светом (415 нм) эффективно активирует копропорфирин III и протопорфирин IX, впоследствии уничтожая бактерии P. acnes (рис. 4). В исследованиях легкого и среднетяжелого, воспалительного и пустулезного акне было показано значительное уменьшение элементов акне после 8–10 процедур облучения (Goldberg and Russel 2006).

Лечение синим светом также, по-видимому, оказывает противовоспалительное действие на кератиноциты, снижая цитокинзависимую продукцию маркеров IL-1 alpha и ICAM-1 (Shnitkind et al. 2006). Синий свет LED (400–470 нм) имеет максимальную глубину проникновения до 1 мм. Он лучше всего подходит для лечения более поверхностных состояний, таких как воздействие на P. acnes при вульгарном акне (Opel et al. 2015). Синий свет, применяемый к колониям P. acnes, вызывает фотовозбуждение бактериальных порфиринов, стимулирует продукцию синглетного кислорода и, наконец, приводит к эндогенному фотодинамическому уничтожению P. acnes (Lee et al. 2007b; Joo et al. 2012).

Shalita et al. продемонстрировали использование синего света (405–420 нм) для лечения акне при 10-минутных световых воздействиях дважды в неделю. В общей сложности 35 пациентов с элементами на лице и спине получали лечение в течение 4 недель; у 80% отмечено значительное улучшение невоспалительных, воспалительных и всех элементов на лице со средним снижением количества воспалительных элементов на 70% через 2 недели после последнего лечения (Shalita et al. 2001).

Morton et al. лечили 30 пациентов с легким и среднетяжелым акне 8-, 10- или 20-минутными процедурами синего LED (415 нм) в течение 4 недель. Количество воспалительных элементов уменьшилось при минимальном влиянии на невоспалительные элементы (Morton et al. 2005).

Tremblay et al. проводили пациентам с легким и среднетяжелым воспалительным акне две 20-минутные процедуры синего LED (415 нм) в неделю в течение 4–8 недель. Девяносто процентов пациентов были удовлетворены результатом. Объективно у пациентов отмечалось снижение количества элементов на 50% (Tremblay et al. 2006).

Лечение синим светом ассоциируется со значительным уменьшением размера и количества элементов, тяжести и покраснения при обострениях, а также с улучшением общего вида кожи, ее чистоты, сияния, тона, текстуры и гладкости (Ash et al. 2015; Opel et al. 2015).

Красный свет (633 нм) менее эффективно активирует копропорфирин III, чем синий, но является сильным активатором протопорфирина IX, также обнаруживаемого в бактериях P. acnes. Поскольку красный свет проникает в ткани глубже синего, возможно, что он активно уничтожает бактерии P. acnes, находящиеся в нижних отделах сальной железы (Goldberg and Russel 2006).

Считается, что красный свет стимулирует высвобождение цитокинов различными клетками, включая макрофаги, и уменьшает воспаление. Действие видимого красного света на местные сосуды также хорошо известно. Красный свет приносит в область больше кислорода и питательных веществ, дополнительно способствуя уменьшению воспаления и усилению репарации ран (Goldberg and Russel 2006; Sadick 2008; Avci et al. 2013; Sawhney and Hamblin 2014).

Сочетание LED для лечения акне также является перспективным. Фототерапия смешанным сине-красным светом, вероятно за счет сочетания антибактериального и противовоспалительного действия, является безопасным, эффективным и безболезненным методом лечения легкого и среднетяжелого вульгарного акне без значимых краткосрочных побочных эффектов (Avci et al. 2013; Opel et al. 2015).

Karu продемонстрировал, что когда Propionibacterium acnes одновременно подвергалась воздействию синего и красного света in vivo, отмечалось выраженное ингибирование клеточной активности по сравнению с тем, что наблюдалось при независимом использовании красного и синего света (Karu 1999).

Lee et al. лечили пациентов со среднетяжелым акне комбинацией устройств с синим (415 нм) и красным (640 нм) LED. Наблюдалось улучшение количества комедонов на 34% и количества воспалительных элементов на 78%. Большинство исследований показали, что улучшение воспалительных элементов было более выраженным, чем улучшение комедонов (Lee et al. 2007b). Kwon et al. продемонстрировали снижение как воспалительных, так и невоспалительных элементов акне на 77% и 54% соответственно после использования домашнего комбинированного сине-красного LED (Kwon et al. 2013).

Хотя синий свет пробовали использовать в сочетании с ALA при лечении акне у 20 пациентов, пациенты испытывали более выраженные побочные эффекты, а результаты не были клинически значимыми по сравнению с одним синим LED (Weinstabl et al. 2011; Opel et al. 2015).

Красный свет может предотвращать или лечить поствоспалительную гиперпигментацию (PIH) после акне. На основе фотографического анализа и измерений содержания меланина большинство пациентов могут достичь значительного уменьшения или исчезновения очагов PIH в обработанных LED зонах (Barolet 2008). Терапия красным светом обычно проводится с использованием длин волн видимого спектра, например 670 нм, которая поглощается меланином. Количество световой энергии, поглощаемой пигментами кожи, такими как меланин, следует учитывать при разработке режима световой терапии для пациента. Чтобы обеспечить одинаковую доставку энергии к структурам под эпидермисом, пациентам с типами кожи 5 или 6 по шкале Фитцпатрика потребуется более высокая доза света (флюенс), чем пациентам с типами кожи 1 или 2 (Brondon et al. 2007).

Различные длины волн LED могут влиять на меланогенез в нормальных меланоцитах человека. Облучение LED при 830, 850 и 940 нм уменьшало меланогенез за счет снижения экспрессии тирозиназы без оказания цитотоксического действия. Длина волны LED 830 нм также снижает синтез меланина и может быть полезным терапевтическим инструментом для лечения пациентов с гиперпигментацией (Kim et al. 2012).

Papageorgiou et al. исследовали эффекты комбинированного лечения синим и красным светом в рандомизированном исследовании 107 пациентов с легким и среднетяжелым акне. Результаты показали снижение воспалительных элементов на 76% в группе комбинированного лечения. Этот результат был значительно выше, чем результат, достигнутый одним синим светом (Papageorgiou et al. 2000).

Фототерапия LED комбинацией синего и красного света является эффективным, безопасным и безболезненным методом лечения легкого и среднетяжелого вульгарного акне, особенно папуло-пустулезных элементов (Lee et al. 2007b).

Рубцы

Рубцы, гипертрофические рубцы и келоиды создают косметический и психосоциальный дефект и могут приводить к тому, что пациенты ищут различные методы лечения для устранения эстетических и функциональных проблем, связанных с рубцеванием. Гипертрофические рубцы и келоиды могут образовываться после хирургических операций и травм и характеризуются пролиферацией фибробластов и избыточным отложением коллагена (Uitto and Kouba 2000; Lev-Tov et al. 2012).

Показано, что устройства светоизлучающих диодов стимулируют активность фибробластов и ускоряют заживление ран. Исследования выявили возможную пользу красной и инфракрасной низкоинтенсивных световых терапий для улучшения состояния рубцов. Сообщалось, что синтез коллагена снижен, а интерстициальные матриксные металлопротеиназы (MMP-1), коллагеназа, участвующая в нормальном обновлении кожного коллагена, активированы в стареющей коже (Brondon et al. 2007).

Было высказано предположение, что сигнальные пути интерлейкина (IL)-6 играют центральную роль в этом процессе и поэтому ингибирование пути IL-6 может быть перспективной терапевтической мишенью для профилактики рубцов. Поскольку было показано, что терапия LED снижает уровни мРНК IL-6, она потенциально может предотвращать патологическое заживление (Ghazizadeh et al. 2007; Uitto 2007; Barolet 2008).

Фототерапия LED с использованием ближнего инфракрасного света 805 нм является методом предотвращения или ослабления развития гипертрофических рубцов или келоидов у пациентов, перенесших хирургическое иссечение или CO₂-лазерную абляцию келоидов или гипертрофических рубцов (Mamalis et al. 2014).

Исследования in vitro демонстрируют, что фототерапия LED как красного, так и ближнего инфракрасного диапазона может подавлять пролиферацию фибробластов и может служить механистической основой для будущего лечения келоидов (Barolet and Boucher 2010) (рис. 5).

Рубцы, обрабатывавшиеся по 15 мин ежедневно в течение 30 дней инфракрасным устройством LED (805 нм при 30 мW/cm²), показали значительное улучшение без связанных побочных эффектов, о чем свидетельствуют улучшение балла по шкале VSS, измерение высоты рубца с помощью количественной топографии кожи и слепая клиническая оценка фотографий (Mamalis et al. 2014).

Недавнее исследование продемонстрировало, что синий свет светоизлучающих диодов может ингибировать пролиферацию и скорость миграции дермальных фибробластов кожи взрослого человека и связан с усилением генерации активных форм кислорода дозозависимым образом без изменения жизнеспособности клеток. Синий LED потенциально может способствовать лечению келоидов и других фиброзных заболеваний кожи (Mamalis et al. 2015).

Потенциал PDT в отношении рубцовой ткани изучался ранее. Исследования in vitro показали, что ALA-PDT индуцировала в дермальных фибробластах разрушающие коллаген матриксные металлопротеиназы (MMP)-1 и MMP-3, снижая при этом экспрессию мРНК коллагена 1-го типа (Karrer et al. 2003). Ретроспективное слепое исследование Sakamoto et al. обнаружило, что аминолевулиновая кислота (ALA) или метиловый эфир аминолевулиновой кислоты (MAL) в сочетании с красным LED статистически улучшают внешний вид рубцов после двух или более процедур (Sakamoto et al. 2012).

Nie et al. сообщили о положительном эффекте PDT у пациента с persistent keloid, который не отвечал на ряд стандартных методов терапии. После пяти сеансов MAL-PDT цвет рубца улучшился, келоид уменьшился в размере и стал более плоским, с уменьшением эритемы в окружающем крае (Nie et al. 2010).

PDT может уменьшать образование рубцов при келоидах, о чем свидетельствуют отсутствие рецидивов и улучшение признаков и симптомов, а также снижение кровотока, повышение податливости и снижение уровней коллагена и гемоглобина (Ud-Din et al. 2013).

Фотоповрежденная кожа

Использование LED для омоложения кожи уникально тем, что не вызывает теплового повреждения. Предполагается, что определенные длины волн света LED поглощаются в коже и используются для модуляции клеточной функции, пролиферации и репарации в поврежденной солнцем ткани в процессе, называемом фотобиомодуляцией (Baez and Reilly 2007).

Считается, что фотобиомодуляция стимулирует продукцию факторов роста (то есть фактора роста фибробластов, TGF, PDGF), продукцию внеклеточного матрикса и повышенный синтез коллагена и проколлагена, а также усиливает кожную микроциркуляцию за счет активации митохондриальной дыхательной системы клеток (Lee et al. 2007a).

Ряд клинических исследований предоставляет доказательства эффективности терапии LED при фотоомоложении с использованием различных источников света LED. Показано, что LED улучшают состояние кожи, поврежденной UV, включая фотостарение, что указывает на различие механизмов действия LED и UV-излучения (Kim et al. 2012).

Trelles предположил, что терапия LED представляет собой потенциальный подход в антивозрастной профилактике. Профилактика может быть достигнута путем облучения низкоинтенсивной фотоэнергией с определенными длинами волн, которые, согласно фотобиологическим данным, могут стимулировать как эпидермальные, так и дермальные клетки (Trelles 2006).

Недавние исследования предполагают, что LLLT (особенно красное или ближнее инфракрасное излучение) может обеспечивать эффективную защиту от индуцированного UV фотоповреждения. Считается, что это связано с тем, что рано утром в солнечном спектре преобладают красные и ближние инфракрасные длины волн, которые подготавливают кожу к потенциально вредному UV-излучению, преобладающему позже в течение дня (в полдень или днем) (Barolet 2008; Sawhney and Hamblin 2014).

Облучение красным светом увеличивало синтез фактора роста фибробластов фотоактивированными макрофагами и ускоряло дегрануляцию тучных клеток (Lam et al. 1986).

Показано, что индукция синтеза коллагена под влиянием LED красного спектра происходит преимущественно в сосочковом слое дермы. Barolet et al. показали, что терапия LED устраняла снижение коллагена и повышение MMP-1. Это может объяснять улучшение внешнего вида кожи, наблюдаемое у лиц, получавших LED. Эти данные позволяют предположить, что LED 660 нм является безопасной и эффективной стратегией усиления коллагена (Barolet et al. 2009).

Красный свет используется для усиления роста новых тканей, улучшения заживления и стимуляции коллагена, тем самым уменьшая линии и морщины. Он также использовался для улучшения шероховатости кожи, глубины морщин, тона кожи, текстуры, размера пор, нарушений пигментации, отека и эритемы (Sauder 2010).

Исследование с разделением лица красным LED (633 нм) у пациентов, перенесших блефаропластику и периорбитальное шлифование, продемонстрировало статистически значимое улучшение отека, эритемы, кровоподтеков и боли на обработанной стороне лица (Opel et al. 2015).

Свет с длиной волны 830 нм (ближний инфракрасный) поглощается клеточной мембраной, а не клеточными органеллами, которые остаются мишенью при использовании света видимого спектра. Облучение 830 нм ускоряло трансформацию фибробластов в миофибробласты и дегрануляцию тучных клеток. Кроме того, при клеточной стимуляции этой длиной волны усиливаются хемотаксис и фагоцитарная активность лейкоцитов и макрофагов (Russell et al. 2005).

Инфракрасная фототерапия с LED 830 нм обладает противовоспалительным действием и полезна для регенерации поврежденной кожи. Хорошо известно, что длина волны 830 нм значительно увеличивает потенциалы действия клеток, участвующих в заживлении ран, особенно на воспалительной стадии и стадии ремоделирования, и поэтому приводит к значительно более быстрому разрешению таких послелазерных побочных эффектов, как эритема и боль (Russell et al. 2005; Trelles 2006).

Ранее была опубликована работа о сочетанном использовании терапии LED 633 и 830 нм для лечения фотостаренной кожи. Было показано, что красный (633 нм) свет увеличивает фактор роста фибробластов и синтез коллагена в коже (Baez and Reilly 2007).

Длина волны 830 нм тесно связана с фотобиомодуляцией клеток заживления ран: тучных клеток, нейтрофилов и макрофагов. Последующие дозы 633 нм концентрируются на фибробластах, но поддерживают уровень реакции в других клетках. Обе длины волн хорошо ассоциируются с увеличением локальной скорости и объема кровотока, а 830 нм также стимулирует переходную фазу ремоделирования (Trelles 2006).

Синергия света с длинами волн 633 и 830 нм объединяет эти эффекты для усиления пролиферации фибробластов и, таким образом, увеличения синтеза коллагена, а также стимуляции линий воспалительных клеток, таких как тучные клетки и макрофаги (Calderhead et al. 2015).

Goldberg et al. исследовали сочетанную обработку фотоповрежденной кожи красным (633 нм) и инфракрасным (830 нм) LED и сообщили о смягчении периорбитальных морщин у 80% участников. Отмечалось субъективное улучшение мягкости, гладкости и упругости. Гистологическое исследование продемонстрировало увеличение количества и толщины коллагеновых фибрилл (Goldberg et al. 2006).

Улучшение внешнего вида кожи у пожилых лиц или лиц с фотостарением было зафиксировано после серийных обработок всего лица или половины лица красным светом (630, 633 нм) или красным светом в сочетании с инфракрасным (830 нм) (Barolet et al. 2009).

Предыдущие данные позволили сопоставить активность фибробластов и процессы ремоделирования дермального матрикса с увеличением плотности интрадермального коллагена и уменьшением признаков старения (Lee et al. 2007a). Предполагаемые основные механизмы включают фотостимуляцию терминальных молекул электронтранспортной цепи и последующее повышение концентрации аденозинтрифосфата (ATP), а также селективную световую активацию молекул воды, что усиливает метаболический обмен и влияет на системы ионных транспортеров в клеточных мембранах (Wunsch and Matuschka 2014).

Проспективное плацебо-контролируемое двойное слепое исследование с разделением лица, проведенное Lee et al., рандомизировало пациентов с морщинами лица для получения красного LED (640 нм), инфракрасного LED (830 нм), обоих видов или имитационного лечения. У пациентов во всех группах лечения отмечено статистически значимое снижение выраженности морщин: 26%, 33% и 36% соответственно. Также улучшилась эластичность кожи. Тканевые анализы показали увеличение коллагеновых и эластических волокон рядом с высокоактивными фибробластами (Lee et al. 2007a).

Исследование с использованием светового устройства, сочетающего узкополосный синий свет (420 нм) и ближний инфракрасный свет (850–890 нм), при 20-минутном воздействии и общей дозе 60 J/cm², продемонстрировало резкое улучшение фотоомоложения кожи при сочетании с гликолевыми пилингами и топическим витамином C (Fournier et al. 2006). Процедуры LED хорошо работают после любых вмешательств, вызывающих эритему и раздражение, включая химические пилинги или абляционные лазерные системы, при чрезвычайно высокой удовлетворенности.

В результатах in vitro показано, что сочетание длин волн света LED улучшает гомогенизацию формы клеток, пролиферацию клеток и уровень основных белков, участвующих в процессе заживления (Chabert et al. 2015). Система LED известна своими заживляющими и противовоспалительными свойствами, а также способностью усиливать результаты косметических процедур на лице.

Заключение

Фототерапия LED является неабляционным, нетепловым и нетравматичным лечением, которое стимулирует клеточную активность и функции посредством фотобиомодулирующего эффекта.

Световая терапия может быть безопасной и эффективной альтернативой для лечения акне, рубцов и фотоповрежденной кожи, а также различных медицинских состояний, при этом во время или после лечения LED не сообщалось о побочных эффектах или периоде восстановления.

Основные выводы

• LED является неабляционным и нетепловым, что делает его безопасным для всех типов кожи.
• Лечение проводится без участия рук и не требует присутствия оператора.
• Инфракрасный спектр невидим для глаза.
• Защита глаз обязательна как для врача, так и для пациента.
• LED можно использовать в качестве дополнительного лечения ко всем лазерным процедурам.
• Терапия LED способствует заживлению ран после хирургических операций.
• Результаты лучше при комбинированном использовании LED.
• Терапия LED — эффективный, безболезненный метод лечения без периода восстановления.

Список литературы