La fotobiomodulación por fluorescencia y sus efectos en la cicatrización de heridas quirúrgicas.

 
 
PALABRAS CLAVE > Phovia > fotobiomodulación > luz LED > cicatrización > inflamación > proliferación celular
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M en C MVZ Angel Jiménez García de León.

Gerente de Producto y Técnico de Pequeñas Especies

Vetoquinol de México, SA de CV.

angel.jimenez@vetoquinol.com

Resumen

Se presenta el caso de un paciente felino, doméstico de pelo corto, hembra esterilizada de 5 años con alteraciones dermatológicas asociadas a dermatitis alérgica por picadura de pulga y síndrome hiperestesia felina secundario. Se estableció una terapia con prednisolona, oclacitinib y selamectina, para controlar alteraciones dermatológicas y gabapentina para la hiperestesia, teniendo una buena respuesta y presentando remisión de los signos después de dos meses de tratamiento.

 

Los efectos fisiológicos y terapéuticos de la fotobiomodulación (PBM) han sido investigados en múltiples tejidos y tipos celulares usando varios tipos de fuentes de energía lumínica, como láser o luz LED. Particularmente el uso de la luz LED en dermatología se ha incrementado en años recientes con resultados prometedores. ¹

 

Los más recientes resultados de la fotobiomodulación en medicina veterinaria en diversos estudios tanto in vitro, como in vivo, han mostrado beneficios metabólicos en aquellos tejidos tratados; hay un incremento de especies de oxígenos reactivas (ROS) ², adenosin trifosfato (ATP) ³, y óxido nítrico (NO). ³ 

Desde el punto de vista práctico, una de las tendencias en el manejo de heridas, se centra en materiales biofuncionales que puedan interactuar con la luz para promover la regeneración de tejidos. En este contexto, la fotobiomodulación ha generado un interés sustancial. Esta técnica de estimulación celular se basa en una fuente lumínica (luz LED) que no emite calor, pero puede inducir vías de transducción, las cuales pueden modular procesos biológicos a través de la activación de foto-receptores que están presentes en varias células y tejidos. 

 

La fotobiomodulación por fluorescencia, es un tipo de fotobiomodulación la cual aprovecha la capacidad de moléculas que absorben la luz emitida por diodos a longitudes de onda más amplias y con menor energía (fluorescencia) que pueden penetrar la piel y así, estimular la curación. ⁴

 

El sistema Phovia, genera fotobiomodulación por fluorescencia por medio de dos componentes; una lámpara LED que emite luz azul y un hidrogel que actúa como un fotoconvertidor tópico. Cuando los cromóforos inmersos en este gel son activados por la lámpara LED, liberan fotones a diferentes longitudes de onda dentro del espectro de luz visible en forma de fluorescencia.

Efecto de la biomodulación por fluorescencia en la curación de heridas quirúrgicas en caninos ⁵

 

La reparación de las heridas comienza inmediatamente después de la lesión. Diversos factores pueden influir en el proceso, tales como: irrigación, tamaño, tensión, movilidad, susceptibilidad a infecciones, entre otros. ⁶ En años recientes diversos productos y técnicas innovadoras para aumentar la calidad y la rapidez de la reparación de la herida han sido investigados y la fotobiomodulación ha generado un interés sustancial. Esta técnica de estimulación celular puede modular procesos biológicos a través de la activación de foto-receptores que están presentes en las células y tejidos.

En este estudio ⁵, publicado en 2018, se determinó el efecto de la terapia lumínica fluorescente sobre la curación de heridas cutáneas realizando una evaluación macroscópica, así como histológica e inmunohistoquímica en áreas tratadas y control. Para ello se emplearon 10 perros que fueron sometidos a cirugía ortopédica y las heridas fueron suturadas con monofilamento no absorbible (USP 3/0 Ethilon; Ethicon Somerville, New Jersey). Como manejo postoperatorio, todos los perros recibieron 20 mg/kg cefadroxil por vía oral cada 12 horas durante 5 días y 3 mg/kg de carprofeno vía oral cada 24 horas durante 7 días. 

 

Las heridas tuvieron una porción tratada y una porción control elegida aleatoriamente y cubriendo completamente la porción control previo al procedimiento con energía lumínica fluorescente. En la porción control se colocó una capa de 2 mm de espesor aproximadamente del gel fotoconvertidor y fue iluminada a una distancia de aproximadamente 5 cm durante 2 minutos. 

 

Este dispositivo entrega luz azul con un pico de longitud de onda entre 440 y 460 nm. Después de la iluminación, el gel residual fue removido completamente utilizando una gasa humedecida con solución salina. Este procedimiento fue repetido cinco veces del día 0, cada 3 días, hasta remover las suturas en el día 13.

 

Posterior a la remoción de las suturas en el día 13, se realizaron dos biopsias (2mm de dipametro y 3 - 5 mm de profundidad) en las zona media de las prociones control y tratadas.

 

Las heridas fueron evaluadas visualmente con una puntuación semicuantitativa tomando a consideración la apariencia de la herida ⁷. Todas las porciones de la herida (control y tratadas) fueron evaluadas con una puntuación de 0 a 5 para eritema, exudado seroso y de 0 a 10 para exudado purulento y separación del tejido, dependiendo del porcentaje de la herida afectada por cada proceso (Tabla 1 y Figura 1)

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Tabla 1. Sistema de puntuación empleado para evaluar macroscópicamente la apariencia de las heridas en cada uno de los cinco intervalos de evaluación.

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Tabla 1. Puntuación asignada a la apariencia macroscópica de las heridas tratadas y las heridas control ⁵ .

A la examinación histológica, los tejidos tratados con energía lumínica fluorescente fueron consistentes respecto a re-epitelización completa, menor inflamación de la capa dérmica e incrementada neoangiogénesis (Figura 2). De acuerdo a los resultados de imunohistoquímica, la expresión de FVIII (P=.034), EGF (P=.008), decorina (P=-005), colágeno III (P=.005) y Ki-67 (P=.002) fue mayor, mientras que la expresión de TNF-a (P=.001) fue menor en las heridas tratadas. (Figura 3).

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Figura 3. Puntuaciones a inmunohistoquímica de heridas tratadas y control. Las líneas negras indican errores estándar. Se empleó un panel de anticuerpos para los siguientes antígenos: FVIII, EGD, decorina, Colágeno III, Ki-67, TGF-β, TNF-β, FGF. EGF, factor de crecimiento epitelial; FVIII, factor VIII, FGF, factor de crecimiento fibroblástico; TGF-β, factor de crecimiento transformante a; TNF-β, Factor de necrosis tumoral 𝒶.⁵

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Figura 2. Apariencia histológica de las heridas: (A) porción tratada con Phovia, (B) porción sin tratar. A1, B1, tinción hematoxilina & eosina. Integridad de la epidermis y actividad basal aparenta ser mayor en las heridas tratadas (A1), mientras que no se observaron flogosis residuales y menor neoangiogénesis en comparación con la muestra control en B1. A2, B2, inmuno transferencia para AE1/AE3. Nótese una fuerte expresión citoqueratínica en A2 en comparación con B2, lo que es consistente con la integridad epidérmica en A2 en comparación con una reepitelización parcial en B2. A3, B3, Colágeno inmunogrado III. La expresión de colágeno III en A3 es abundante en comparación con el de la muestra B3. A4, B4. La deposición de colágeno es más abundante y regular en A4, mientras que en B4 hay mayor flogosis, extravasación de sangre y procesos fibroescleróticos (azul con tendencia a negro; Tricrómica de Masson) 5

Estos resultados proveen suficiente evidencia que el tratamiento con energía lumínica fluorescente (Phovia) estimuló la proliferación celular (incluyendo fibroblastos y queratinocitos) promoviendo una reparación de la herida. Aunque en apariencia macroscópica de las heridas tratadas como control parecían similares, su apariencia microscópica fue diferente. La inflamación se redujo en aquellas tratadas con Phovia de acuerdo a los parámetros histológicos, así como por una menor expresión de TNF-α. ⁸La mayor expresión de decorina endógena en las biopsias tratadas, es otro indicador importante en la mejora del proceso de cicatrización de las heridas, ya que se correlaciona con una alta producción de colágeno tipo III. ⁸

 

Los resultados de este estudio proporcionan evidencia suficiente que apoya a estudios previos en los cuales los efectos de la fotobiomodulación en la reparación de heridas fueron evaluados; por ejemplo, se ha encontrado que la fotobiomodulación promueve la actividad de los queratinocitos, recambio de fibroblastos, así como síntesis y maduración de colágeno con mejor angiogénesis. ⁹, ¹⁰

 

Los efectos antiinflamatorios de la terapia con fotobiomodulación también ha sido reportada ¹¹, donde se encontró que las reacciones biológicas causadas por la exposición a la fotobiomodulación dan como resultado producción de óxido nítrico; un vasodilatador, potente analgésico y antiinflamatorio. En particular, los efectos antiinflamatorios de la fotobiomodulación inducen la modulación de factor nuclear κ- , que controla tanto factores proinflamatorios como antiinflamatorios. ¹²

 

En conclusión, de este estudio ⁵, el manejo de heridas quirúrgicas no complicadas con fotobiomodulación (Phovia) no influyó en la apariencia macroscópica, pero mejoró notablemente las características microscópicas y estimuló la liberación de citocinas promoviendo la curación. En la fase de maduración de la herida, los sitios tratados con Phovia mostraron mayor crecimiento tisular y una reparación más completa de tejidos. Estas mejoras histológicas, orquestadas por varios factores de crecimiento, deben crear condiciones favorables para el proceso de cicatrización y puede mejorar a resistencia del tejido de reparación. Estos efectos pueden reducir notablemente el riesgo de dehiscencia, formación de cicatrices queloides e inflamación crónica  

Referencias

 

1. DEIRDRE EDGE, et al. FLUORESCENT LIGHT ENERGY: The Future for Treating In flammatory Skin Conditions? J Clin Aesthet Dermatol. 2019;12(5):E61–E68

2. Chen, A.C.-H.; Arany, P.R.; Huang, Y.-Y.; Tomkinson, E.M.; Sharma, S.K.; Kharkwal, G.B.; Saleem, T.; Mooney, D.; Yull, F.E.; Blackwell, T.S.; et al. Low-Level Laser Therapy Activates NF-kB via Generation of Reactive Oxygen Species in Mouse Embryonic Fibroblasts. PLoS ONE 2011, 6, e22453.

3. Hu, W.P.; Wang, J.J.; Yu, C.L.; Lan, C.C.E.; Chen, G.S.; Yu, H.S. Helium-neon laser irradiation stimulates cell proliferation through photostimulatory effects in mitochondria. J. Investig. Dermatol. 2007, 127, 2048–2057.

4. Ball, K.A.; Castello, P.R.; Poyton, R.O. Low intensity light stimulates nitrite-dependent nitric oxide synthesis but not oxygen consumption by cytochrome c oxidase: Implications for phototherapy. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 2011, 102, 182–191.

5. Alberto Salvaggio, et al. Effect of the topical Klox fluorescence biomodulation system on the healing of canine surgical wounds. Veterinary Surgery. 2020;1–9.

6. Carmo PenhavelI MV, Tavares Nascimento VH, Ribeiro Duraes EF, Pirani Carneiro F, de Sousa JB. Effects of carbon dioxide therapy on the healing of acute skin wounds induced on the back of rats. Acta Cir Bras. 2013;28(5):334-339.

7. Wilson PR, Stirridge MF, Treasure T. A scoring method (ASEPSIS) for postoperative wound infections for use in clinical trials of antibiotic prophylaxis. Lancet. 1986;8:331-332.

8. Iozzo RV. Matrix proteoglycans: from molecular design to cellular function. Annu Rev Biochem. 1998;67:609-652.

9. Fernandes KP, Souza NH, Mesquita-Ferrari RA, et al. Photobiomodulation with 660-nm and 780-nm laser on activated j774 macrophage-like cells: effect on m1 inflammatory markers. J Photochem Photobiol B. 2015;153:344-351.

10. Sperandio FF, Simoes A, Correa L, et al. Low-level laser irradiation promotes the proliferation and maturation of keratinocytes during epithelial wound repair. J Biophotonics. 2015;8(10):795-803.

11. Mittermayr R, Osipov A, Piskernik C, et al. Blue laser light increases perfusion of a skin flap via release of nitric oxide from hemoglobin. Mol Med. 2007;13:22-29.

12. Chen AC, Arany PR, Huang YY, et al. Low-level laser therapy activates NF-kB via generation of reactive oxygen species in mouse embryonic fibroblasts. PLoS One. 2011;6(7):e22453.

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