Die Welt der Rot- und Nahinfrarotlichttherapie entwickelt sich weiter und damit geht auch die Debatte über die optimalen Wellenlängen weiter. Eine häufig gestellte Frage lautet: „ Warum verwendet Maysama für Nahinfrarotlicht die Wellenlänge 850 nm und nicht die üblicherweise empfohlenen 830 nm?“ Die Antwort liegt in den wissenschaftlichen Erkenntnissen, an denen wir uns orientieren. Bei Maysama lesen wir regelmäßig die neueste wissenschaftliche Literatur und führen fortlaufende Gespräche mit Experten auf diesem Gebiet. Unsere Perspektive deckt sich eher mit der Forschung des führenden Photobiomodulationswissenschaftlers Dr. Andrei Sommer. Sommer ist bekannt für seine Pionierarbeit, einschließlich der wegweisenden Arbeit „ Grüner Tee und Rotlichttherapie, ein wirkungsvolles Duo zur Hautverjüngung “, die den Einsatz von Antioxidantien in der Rotlichttherapie beeinflusst hat. Sommers Forschung stellt die gängige Annahme in Frage, dass ein bestimmter Chromophor der primäre Rezeptor für die Lichtabsorption ist.
Die Wissenschaft hinter den Wellenlängen im nahen Infrarot
Bevor wir uns mit der besten Wellenlänge befassen, werfen wir einen Blick auf die wissenschaftlichen Erkenntnisse. Das Lichtspektrum zeigt, dass rotes Licht zwischen 600 und 660 nm liegt, und zahlreiche wissenschaftliche Studien unterstützen Wellenlängen zwischen 630 und 660 nm für die Biostimulation. Nahinfrarot beginnt bei 800 nm und reicht bis 1400 nm, wobei die meisten Forschungsstudien Wellenlängen zwischen 830 und 1072 nm untersuchen.
Die am weitesten verbreitete Theorie ist, dass die Rotlichttherapie die Energieproduktion (ATP) in Zellen durch die Stimulierung der Cytochrom-C- Oxidase (CCO) steigert. Cytochrom-C-Oxidase ist ein Schlüsselenzym in der mitochondrialen Elektronentransportkette und spielt eine entscheidende Rolle bei der zellulären Energieproduktion.
Bereits 2005 ermittelte die Forscherin Tiina Karu Aktionsspektren und kam zu dem Schluss, dass die oxidierte Form von CCO ein breites Absorptionsband oberhalb von 800 nm mit einem Zentrum bei 830 nm aufweist . Und 2014 untersuchten Mason et al., wie Cytochrom-C-Oxidase Nahinfrarotlicht (NIR) im Bereich von 700–980 nm absorbiert. Diese Studien trennten die verschiedenen Bestandteile von CCO und ergaben, dass das Hauptzentrum für die Lichtabsorption eine kupferhaltige Struktur namens CuA ist, deren Maximum bei 835 nm liegt. Seitdem haben Wissenschaftler diese begrenzten Forschungsergebnisse mehrfach zitiert, und diese Erkenntnisse führten zur Übernahme von 830 nm in vielen LED-Geräten.
Der deutsche Wissenschaftler Andrei Sommer stellt die CCO-Theorie jedoch in Frage und behauptet, dass diese in vielerlei Hinsicht nicht stichhaltig sei. In seiner Arbeit „ Death of a Dogma “ bestreitet Sommer die Vorstellung, dass Cytochrom-C-Oxidase der wichtigste Photorezeptor für rotes und nahinfrarotes Licht sei, und stellt fest, dass Wissenschaftler seit über 20 Jahren auf dem Holzweg seien! Stattdessen argumentiert Sommer, dass rotes und nahes Infrarotlicht die Eigenschaften des Wassers in den Zellen verändert und es den Mitochondrien so erleichtert, Energie zu produzieren . Kurz gesagt kommt Sommer zu dem Schluss, dass mitochondrial gebundenes Wasser der primäre Akzeptor für Infrarotlicht ist .
Warum CCO nicht der Hauptrezeptor ist
Laut Sommer ist das Modell zur Erklärung der Photon-Zell-Wechselwirkung grundlegend fehlerhaft. Die Studien verwenden nicht nur falsche oder übertriebene Daten zur CCO-Absorption, sondern die wichtigsten Forschungsarbeiten zur Untermauerung der CCO-Theorie zitieren auch Quellen, die diese Daten nicht enthalten!
Wie Sommer außerdem betont, werden grünes und blaues Licht von CCO stärker absorbiert als rotes und nahinfrarotes Licht, und dennoch beobachten wir bei diesen Wellenlängen eine Verringerung der ATP-Produktion. Der Mechanismus der Absorption von rotem und nahinfrarotem Licht durch CCO zur Förderung der ATP-Produktion ist also nicht vollständig schlüssig.
In seiner Arbeit aus dem Jahr 2017 weist Hamblin außerdem darauf hin, dass viele Wellenlängen im Nahinfrarotbereich über 1000 nm hinausgehen und somit über die bekanntermaßen von CCO absorbierten Wellenlängen hinausgehen. Daher kann CCO nicht der Hauptphotorezeptor für Nahinfrarot sein.
Die neue Erklärung: Die Rolle des Wassers in der LLLT
Der offensichtliche Kandidat für diesen alternativen Chromophor sind Wassermoleküle . Wasser ist das mit Abstand am häufigsten vorkommende Molekül in biologischem Gewebe.
In Zellen befindet sich Wasser in sehr dünnen, strukturierten Schichten, den sogenannten Grenzflächenwasserschichten (IWLs) , die die Zellstrukturen umgeben. Die Absorption von NIR-Photonen durch strukturierte Wasserschichten führt zu einem geringen Anstieg der Schwingungsenergie, wodurch wärmegesteuerte Ionenkanäle geöffnet werden und Veränderungen des intrazellulären Kalziumspiegels möglich werden. Diese Veränderungen lösen verschiedene zelluläre Prozesse aus, darunter Zellproliferation, Migration und Differenzierung, und können auch Signalwege beeinflussen.
Diskutiert wird auch die Theorie, dass Photobiomodulation die Viskosität des Grenzflächenwassers in den Mitochondrien verringert und so dem Enzym ATP-Synthase eine schnellere Arbeit ermöglicht. Sommer erklärt, wie Wasserschichten ständig mit reaktiven Sauerstoffspezies (auch bekannt als freie Radikale) bombardiert werden, was die Viskosität des Wassers allmählich erhöht und es „klebrig“ wie Melasse macht. Das Enzym in den Mitochondrien, das ATP produziert, ist wie ein winziger Nanomotor. Wird das Wasser klebrig, erhöht sich der Widerstand, und der Motor beginnt sich langsamer zu drehen, wodurch die ATP-Produktion reduziert wird.
Wenn Zellen R-NIR-Licht ausgesetzt werden, dehnt die Lichtenergie die Wasserschichten aus, wodurch sie weniger dicht und klebrig werden. Dadurch entsteht weniger Widerstand und das ATP-Enzym kann sich schneller drehen, was die ATP-Produktion ankurbelt.
Der Absorptionspeak von Wasser liegt bei 970 nm. Wenn Wasser, wie Sommer vorschlägt, der Hauptphotorezeptor für Nahinfrarot ist, dann wäre die Wellenlänge von 850 nm, die näher am Absorptionspeak von Wasser liegt, wirksamer als 830 nm bei der Beeinflussung von Wassergrenzflächenschichten und anschließende ATP-Produktion.
Gepulstes Licht widerlegt die CCO-Theorie
Sommer erklärt weiter, dass die CCO-Theorie die Effekte, die wir bei der Verwendung von gepulstem Licht sehen, nicht erklärt und es daher unwahrscheinlich ist, dass es der primäre Rezeptor für Lichtenergie ist. Ueda und Shimizu zeigen, dass gepulstes Licht zu einer schnellen Zellvermehrung führt, und Keshris Studien zeigten, dass gepulstes Licht die ATP-Produktion deutlich beschleunigt .
Durch die Lichtpulse schwillt die Zelle wiederholt an und zieht sich wieder zusammen, da sich das intrazelluläre Wasser ausdehnt und zusammenzieht. Dadurch „saugt“ die Zelle Mikronährstoffe auf, was zu einer beschleunigten Zellreproduktion führt.
Kurz gesagt argumentiert Sommer, dass die überlegenen Effekte, die wir mit gepulstem Licht beobachten, nicht durch die Absorption von roten und nahinfraroten Photonen durch die Cytochrom-C-Oxidase erklärt werden können, sondern auf den Einfluss von R-NIR auf Grenzflächenwasserschichten und die Modulation lichtgesteuerter Ionenkanäle zurückzuführen sind. Warum wird die CCO-Theorie also immer noch diskutiert? Möglicherweise stecken wir schon so tief im Dunkeln, dass wir nicht mehr herauskommen! Es wird einige Zeit dauern, bis sich das Blatt wendet, da die CCO-Theorie bereits seit über zwei Jahrzehnten existiert.
Abschließend
Während viele Marken aufgrund der vermuteten Absorption durch Cytochrom-C-Oxidase die 830 nm-Wellenlänge im Nahinfrarotbereich befürworten, verfolgt Maysama einen anderen Ansatz, der eher auf Sommers Forschung ausgerichtet ist. Unterstützt durch die überzeugende Forschung zu Wasser als primärem Photorezeptor und seiner überlegenen Fähigkeit, biologische Funktionen zu verbessern, bieten längere Wellenlängen im Nahinfrarotbereich, wie beispielsweise 850 nm, aufgrund ihrer Nähe zum Absorptionsmaximum von Wasser einen Vorteil.
Wenn eine längere Wellenlänge im Nahinfrarotbereich aufgrund der stärkeren Absorption eine bessere biologische Reaktion unterstützt, folgt daraus, dass kürzere Wellenlängen im Nahinfrarotbereich, wie etwa 810 nm, weniger von Wasser absorbiert werden und daher tiefer in die Haut eindringen können.
Maysama verwendet derzeit Wellenlängen von 850 nm in seinen LED-Geräten. Wir befürworten jedoch auch die Verwendung anderer Wellenlängen im nahen Infrarotbereich, darunter 810 nm, 830 nm und längere Wellenlängen für eine effektive Biostimulation. Obwohl viel über die Notwendigkeit präziser Wellenlängen für optimale Ergebnisse diskutiert wird, halten wir diese für weniger kritisch als die Optimierung der Biostimulation durch gepulstes Licht.
Erstens liegt es in der Natur des von LEDs erzeugten nichtkohärenten Lichts, dass die Wellenlängen nicht präzise sind. So ergeben sich beispielsweise bei 833 nm nicht nur 833 nm, sondern potenziell auch 830 und 835 nm. Zweitens wurden in zahlreichen Forschungsstudien und klinischen Tests keine Unterschiede in den Endergebnissen bei der Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen von rotem oder nahinfrarotem Licht festgestellt. Ist das also Haarspalterei? Es wurde jedoch von verbesserten Ergebnissen bei der Kombination von Rot und nahinfrarot berichtet, anstatt Rot oder nahinfrarot isoliert zu verwenden, sowie von einer verbesserten Biostimulation bei der Verwendung von gepulstem Licht.
Für eine optimale Wirksamkeit empfehlen wir Ihnen, die Vorteile der gepulsten LED-Technologie zur Beschleunigung der Zellerneuerung und zur Erhöhung der ATP-Produktion für eine gesteigerte Kollagenproduktion zu berücksichtigen, wie unter anderem durch Barolets Studien belegt. Wir sind überzeugt, dass die Vorteile der Kombination von gepulster LED-Technologie mit Rot- und Nahinfrarotlichttherapie die Unterschiede zwischen den Wellenlängen des Nahinfrarots bei weitem überwiegen. Weitere Informationen zur Wissenschaft hinter der gepulsten Lichttherapie | Gepulst vs. Dauerstrich – Maysama UK finden Sie in unserem aktuellen Blog.
Maysama engagiert sich für die zukünftige Produktentwicklung mit gepulster LED-Technologie. Wir sind bestrebt, unseren Kunden die effektivsten LED-Therapielösungen anzubieten.
Wenn Sie Fragen haben oder mehr über unseren Ansatz zur LED-Therapie erfahren möchten, können Sie sich gerne an uns wenden – wir diskutieren gerne die Wissenschaft hinter der Lichttherapie!
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