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         Fototerapia LED - Fotomodulazione
   

I sistemi Led

Introduzione. 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.

 

Studi sperimentali e clinici

L’espressione di molte citochine e mediatori dell’infiammazione sono sicuramente condizionate dai Led (tab. 1), come altresì è dimostrata un’azione non solo sui fibroblasti ma anche su altre linee cellulari.

 

 TAB 1 . Principali mediatori e citochine coinvolte nella modulazione LED

•         Vascular endothelial Growth Factor ( VEGF)

•         Trasforming growth factor-beta (TGF-beta)

•         Keratinocite growht factor ( KGF)

•         Platelet-derived growth factor (PDGF)

•         Fibroblast growth factor ( FGF 7-12)

•         Interleuchine ( IL-1, IL-2,IL-6 IL-10)

•         Macrophage infiammatory protein-2 ( MIP-2)

•         TNF-alfa

•         ROS

•         Nitric Oxide (NO)

•         Metalloprotease 1- 2 -9

•         Alpha reductase.

 

TAB 2 Modulazione LED dell’espressione genica (“Up and down” regulation) di alcune componenti della membrana basale e delle strutture dermo-epidermiche.

•         Laminine 

•         Integrine

•         Miosine

•         Galectine

•         Semaforine/ Collapsine

•         Entactine

•         Attivatori del” karakiri apoptosi”

•         ICAM-1

•         Connexina 43 ( gap junction)

 

 

La sintesi di collagene da parte dei fibroblasti e la proliferazione degli stessi è stata dimostrata con diversi strumenti Led a differenti lunghezze d’onda, come è già stato osservato precedentemente.  Anche sui processi di cicatrizzazione nell’uomo, i benefici di tali metodiche sono stati osservati in modo incostante, probabilmente per le diverse fonti laser utilizzate negli studi e per la difficoltà di ottimizzare le potenze e i tempi di esposizione. Un sistema Led 590 nm in modalità intermittente ha dimostrato una riduzione dell’attività delle collagenasi (MMp-1) e un incremento della deposizione di collagene a livello del derma papillare. I mediatori e le cellule coinvolte nei fenomeni della flogosi possono essere modulati dalla radiazione luminosa rossa in emissione continua (633nm) a basso dosaggio. In questi anni diversi studi clinici sembrano mostrare risultati incoraggianti sui disturbi della cicatrizzazione, sull’infiammazione e sui danni da fotoinvecchiamento. In pazienti pediatrici affetti da disturbi mielo-proliferativi in terapia con citostatici si è osservata una riduzione degli episodi di mucosite orale e soprattutto un’accelerazione della guarigione delle lesioni ulcerose con miglioramento dei sintomi soggettivi (dolore, nausea eccetera) utilizzando un Led a luce rossa in emissione continua.

Uno studio dimostra l’effetto preventivo dell’ irradiazione Led sulla dermatite indotta da radiazioni ionizzanti in  pazienti affetti da carcinoma mammario. Alcuni sistemi Led Nasa usati su ferite muscolo-cutanee confermavano i risultati in vitro. L’osservazione di guarigioni accelerate in condizioni ambientali sfavorevoli, quali quelle condizionate dalla microgravità (astronauti) o dall’ipossia, ipercapnia e assenza di luce (personale militare addetto ai sommergibili), giustificavano ulteriori ricerche e l’applicazione sui disturbi della cicatrizzazione su soggetti normali.

Il pre-trattamento Led è capace di interferire sull’eritema UV indotto o favorire la cicatrizzazione dopo l’insulto termico cagionato dai laser cosiddetti ablativi.

Infine, lavori clinici recenti e diverse osservazioni in ambito congressuale nazionale e internazionale giustificano l’utilizzo dei sistemi Led nel trattamento di alcuni segni del foto invecchiamento. Ancora più recentemente sistemi combinati dimostravano con valutazioni profilometriche efficacia terapeutica nel foto invecchiamento lieve e medio, in modalità continua e con tempi di esposizione più lunghi (20 minuti). I risultati erano valutati a tre- quattro mesi e il trattamento prevedeva nove applicazioni, da effettuarsi in quattro-cinque settimane.

Altre segnalazioni concordano sull’efficacia dei Led nel fotoinvecchiamento, con sistemi mono lunghezza d’onda nell’infrarosso. Alcuni sistemi Led 880 nm pulsato a impulsi frequenti di tecnologia italiana hanno dimostrato risultati confortanti non solo nel fotoinvecchiamento ma anche nella lassità cutanea dei distretti medi e inferiori. Tale sistema prevede il contatto diretto sulla cute del manipolo e almeno sei-otto applicazioni di quattro-dieci minuti una volta alla settimana.

Altre segnalazioni sembrano giustificare l’uso dei Led nell’acne polimorfa, soprattutto in fase infiammatoria, con lunghezze d’onda minori appartenenti al blu. La dermatite atopica in una osservazione aneddotica ha beneficiato della luce gialla come d’altro canto, osservazioni  incoraggianti sono state fatte con Led rosso continuo nella psoriasi a placche.

Infine, studi recenti dimostrano un’attività sulla crescita del pelo, in vitro e in vivo, da parte di una strumentazione Led 590. La modulazione su alcune citochine, mediatori dell’ infiammazione e sulla alfa-reduttasi potrebbero giustificare ulteriori ricerche in tale ambito.

Studi italiani stanno chiarendo se la luce Led possa facilitare la veicolazione di alcuni principi attivi attraverso la barriera cutanea. La tabella 3 riassume alcuni studi clinici in cui i LED hanno dimostrato efficacia.

 

TAB. 3 STUDI CLINICI.

 

Miglioramento del down-time post-laser e IPL ed accelerazione della guarigione delle ferite chirurgiche

Effetto preventivo sulla dermatite indotta da radiazioni ionizzanti in pz affette da Ca mammario.

Effetto preventivo sulla formazione delle cicatrici ipertrofiche e cheloidi (?)

Effetto su psoriasi (?)

Effetto su acne infiammata

Fotopreparazione con incremento dell’ attività della PDT nell’acne infiammata(?)

Effetti sulla cellulite(?)

Effetti sulla dermatite atopica (?)

Effetto preventivo su eritema UV-indotto

 

 

Considerazioni conclusive

La metodica con strumentazione Led (Light Emitting Diode) offre nuove possibilità terapeutiche nel trattamento di alcuni segni del fotoinvecchiamento cutaneo. Vari studi dimostrano risultati interessanti anche  sull’accelerazione dei processi di guarigione delle ferite, sulla modulazione dei disturbi della cicatrizzazione e su alcune patologie dermatologiche.

Recentemente una pubblicazione scientifica sottolineava l’assenza sia di  risultati che di benefici  in un gruppo di pazienti affetti da  foto invecchiamento cutaneo del volto e ipotizzava un effetto placebo della luce. Tale risultato discordante conferma la necessità di ulteriori studi per definire le potenzialità dei LED.  

Le controversie su tale tema sono numerose. La pratica clinica dimostra soprattutto nel foto invecchiamento risultati contrastanti. Sulle patologie dermatologiche infine spesso le osservazioni sono aneddotiche, senza gruppi di controllo. Non sono ancora del tutto noti i reali meccanismi d’azione dei sistemi LED, soprattutto l’ipotesi della modulazione mitocondriale e dell’attivazione del sistema citocromo non sembra chiarire le potenzialità dei sistemi e la versatilità degli stessi in numerosi disturbi e patologie così distanti tra di loro dal punto di vista patogenetico.  

Infine l’eccessiva offerta di strumenti anche tramite canali non propriamente medici (come la vendita tramite internet o in farmacie ad uso personale ) non facilita lo studio delle potenzialità di tale metodica che d’altro canto ha dimostrato in numerosi lavori scientifici  evidenti vantaggi sia in quadri patologici che estetici.

 

 

 

 

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