(openPR) Kaum ein neuer Zweig im Bereich der Hirnforschung und Therapie von Neurodegenerativen Erkrankungen erregt derzeit so viel Aufsehen wie die Photobiomodulation. Dabei geht es um Stimulation mittels Infrarotlicht, welches direkt auf die grundlegenden Fuktionen von Nervenzellen einwirkt.
Da der Schädelknochen durchlässig ist für Infrarot-Licht, ergeben sich besondere Möglichkeiten in der klinischen Anwendung.
Die biologische Reaktion auf Licht ist nicht neu, es gibt zahlreiche Beispiele für lichtinduzierte photochemische Reaktionen in biologischen Systemen. Die Vitamin-D-Synthese in unserer Haut ist ein Beispiel für eine photochemische Reaktion. Wenn ultraviolette B (UVB)-Strahlen auf unsere Haut auftreffen, wandelt es eine allgemein vorhandene Form von Cholesterin in Vitamin D3 um. Wir erleben dies normalerweise durch unsere Augen, die offensichtlich lichtempfindlich sind – unser Sehsinn basiert auf Licht, das auf unsere Netzhaut trifft und eine chemische Reaktion erzeugt, die es uns ermöglicht, zu sehen. Im Laufe der Evolution haben Photonen eine wichtige Rolle bei der photochemischen Aktivierung bestimmter Zellen gespielt.
Auf zellulärer Ebene regt sichtbare rote und nahinfrarote Lichtenergie die Zellen dazu an, mehr Energie zu erzeugen und sich selbst zu reparieren. Jede Zelle hat Mitochondrien, die die Funktion der Erzeugung von zellulärer Energie, genannt "ATP", ausüben. Dieser Produktionsprozess beinhaltet die Atmungskette. Ein mitochondriales Enzym namens Cytochromoxidase c akzeptiert dann Photonenenergie, wenn es unter seinem Nennwert arbeitet.
Nahinfrarotlicht stimuliert die Mitochondrienatmung in Neuronen durch die Abgabe von Photonen, mittels einem bioenergetischen Prozess namens Photoneuromodulation im Nervengewebe. Die Absorption von Lichtenergie durch das Enzym Cytochromoxidase führt zu erhöhter Enzymaktivität und Sauerstoffverbrauch im Gehirn. Durch diese Reaktionen, kommt es zu einen Anstieg des zellulären Sauerstoffverbrauchs. Der erhöhte Sauerstoffverbrauch durch Nervenzellen ist gekoppelt an Prozesse, welche in Folge die ATP-Produktion steigen lassen, da das Nahinfrarotlicht eine metabolischen Wirkung zeigt. Diese Art von Lichtenergie kann transkraniell bis in die Mitochondrien des Gehirngewebes eindringen und die Cytochromoxidaseaktivität direkt photostimulieren.
Mechanismen der Gehirn-Photobiomodulation
"Die niederenergetische Photonenbestrahlung im nahen IR-Spektralbereich mit niederenergetischen Lasern oder LEDs moduliert verschiedene wichtige biologische Prozesse in Zellkultur- und Tiermodellen positiv. Photobiomodulation wird auch klinisch bei der Behandlung von Weichteilverletzungen und beschleunigter Wundheilung eingesetzt. Der Mechanismus der Photobiomodulation von rotem zu nahem IR-Licht auf zellulärer Ebene wurde von Forschungsinstituten der Aktivierung zellulärer mitochondrialer Komponenten der Atmungskette zugeschrieben, welcher u.a. bei der Zellregenerierung eine große Rolle spielt.
Tierstudien haben das Potenzial von Photobiomodulation (PBM) bei der Alzheimer Demenz (AD) gezeigt. Die Fehlregulation des Standardmodus-Netzwerks (DMN) des Gehirns wurde mit AD in Verbindung gebracht und präsentierts so das DMN als identifizierbares Ziel für PBM.
Beispiele bei Menschen gibt es bereits. So z.B. eine Studie von 2017 veröffentlicht, welche eine signifikante Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten bei leichten bis mäßig schweren Demenz-Fällen zeigte, die mit transkranieller und intranasaler Photobiomodulation behandelt wurden (Photomed Laser Surg. 2017 Aug 1; 35(8): 432–441. Published online 2017 Aug 1. doi: 10.1089/pho.2016.4227)
Dies ist die erste vollständige PBM-Fallserie, die signifikante, kognitive Verbesserungen bei leichter bis mittelschwerer Demenz und möglichen AD-Fällen berichtet. Die Schlussfolgerungen daraus lauten wie folgt: Die Ergebnisse legen nahe, dass größere kontrollierte Studien gerechtfertigt sind. PBM zeigt ein Potenzial für die häusliche Behandlung von Patienten mit Demenz und AD.
