Ostatnia aktualizacja: lipiec 2026 · Autor: zespół fototerapii firmy Dermfix
W skrócie: światło czerwone i bliskiej podczerwieni jest pochłaniane przez enzym zwany oksydazą cytochromu c, znajdujący się w mitochondriach – energetycznych elektrowniach komórki. Ta absorpcja uruchamia reakcję łańcuchową: powstaje więcej ATP (energii komórkowej), uwalniany jest tlenek azotu, zmienia się poziom wapnia, a kaskada sygnałów dociera do jądra komórkowego i włącza geny związane z gojeniem, zmniejszaniem stanu zapalnego i przeżyciem komórek. To rzeczywisty, opisany szlak biologiczny – a nie mgliste hasło o „energii”.
Przegląd
Lucas Freitas de Freitas (Uniwersytet w São Paulo) i Michael R. Hamblin (Wellman Center for Photomedicine przy Harvard Medical School) są współautorami tego obszernego przeglądu mechanizmów, opublikowanego w 2016 roku w czasopiśmie IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. Hamblin należy do najczęściej cytowanych badaczy w dziedzinie fotobiomodulacji, a ta praca łączy dziesięciolecia badań molekularnych i komórkowych w jeden spójny opis tego, jak faktycznie działa niskopoziomowa terapia światłem (LLLT), nazywana też fotobiomodulacją (PBM).
Punkt wyjścia: enzym zwany oksydazą cytochromu c
Główną rolę w całym tym procesie odgrywa oksydaza cytochromu c – enzym umiejscowiony w błonie mitochondrialnej, będący ostatnim ogniwem łańcucha reakcji, za pomocą których komórki wytwarzają energię. Silnie pochłania on światło w zakresie czerwieni i bliskiej podczerwieni, dlatego właśnie te długości fal wykorzystuje się w fototerapii.
Najczęściej przyjmowane wyjaśnienie tego, co dzieje się dalej: światło odłącza cząsteczkę tlenku azotu, która była związana z enzymem i go hamowała. Po usunięciu tej blokady transport elektronów przyspiesza, potencjał błonowy mitochondriów rośnie, a produkcja ATP się zwiększa. Mówiąc prościej – częściowo zablokowana elektrownia komórki zostaje odblokowana i zaczyna pracować wydajniej.
Drugi, słabiej udokumentowany szlak obejmuje światłoczułe kanały w błonie komórkowej, zwane kanałami TRP, które mogą otwierać się pod wpływem określonych długości fal i wpuszczać wapń do komórki – wywołując własny zestaw efektów wtórnych.
Od jednego enzymu do efektów w całym organizmie
Interesująca jest nie tylko reakcja początkowa, ale to, co dzieje się później. Praca opisuje kaskadę: więcej ATP oraz zmiany poziomu tlenku azotu, reaktywnych form tlenu i wapnia działają jako wewnętrzne przekaźniki, które docierają do jądra komórkowego i aktywują czynniki transkrypcyjne – białka włączające lub wyłączające geny. Do tych efektów wtórnych należą:
- Zmniejszenie stanu zapalnego – poprzez zmiany w sygnalizacji cytokin i białkach szoku cieplnego
- Zwiększona migracja i proliferacja komórek – istotne dla gojenia ran i regeneracji tkanek
- Sygnalizacja antyapoptotyczna – pomaga zestresowanym komórkom przeżyć zamiast obumierać
- Większa aktywność enzymów antyoksydacyjnych – pomaga komórkom radzić sobie ze stresem oksydacyjnym
- Uwalnianie czynników wzrostu – w tym czynników związanych z wytwarzaniem kolagenu i tworzeniem naczyń krwionośnych
Praca podkreśla też, że komórki macierzyste i progenitorowe wydają się szczególnie wrażliwe na ten rodzaj stymulacji światłem, wykazując zwiększoną proliferację, migrację i różnicowanie – to odkrycie ma znaczenie daleko wykraczające poza skórę i dotyczy badań nad regeneracją kości, mięśni i nerwów.
Dawka nadal ma kluczowe znaczenie
Podobnie jak w innych badaniach z tej dziedziny, dawka ma znaczenie zasadnicze. Praca opisuje ten sam dwufazowy wzorzec „Arndta-Schulza”, widoczny w całej literaturze dotyczącej LLLT: zbyt mało światła nie daje efektu, umiarkowana dawka stymuluje komórki, a zbyt dużo światła je hamuje, a nawet uszkadza. Autorzy przytaczają badania, w których niskie dawki (do około 2 J/cm²) pobudzały proliferację, a wyższe (16 J/cm² i więcej) ją hamowały – co pokazuje, dlaczego „więcej światła” nie jest skuteczną strategią i dlaczego parametry urządzenia są równie ważne jak samo posiadanie źródła światła czerwonego.
Co ciekawe, przegląd zauważa też, że natężenie napromienienia (intensywność światła dostarczanego w ciągu sekundy) może mieć znaczenie niezależnie od całkowitej gęstości energii – kilka cytowanych badań wykazało, że ta sama dawka całkowita podana z różną intensywnością dawała różne efekty biologiczne. Między innymi dlatego protokoły dawkowania w tej dziedzinie wciąż są przedmiotem aktywnych badań.
Koherencja po raz kolejny nie jest czynnikiem decydującym
Zgodnie z innymi badaniami z tej dziedziny autorzy zauważają, że przekonanie, iż do uzyskania tych efektów potrzebne jest koherentne światło laserowe, nie jest już powszechne – wykazano, że niekoherentne źródła LED równie skutecznie uruchamiają ten sam szlak zależny od oksydazy cytochromu c.
Najczęściej zadawane pytania
Jaki jest najważniejszy cel światła czerwonego/NIR w komórkach?
Oksydaza cytochromu c – enzym w mitochondriach, który jest głównym kandydatem na wyjaśnienie, w jaki sposób światło wywołuje te efekty biologiczne.
Czy większa dawka światła oznacza silniejszy efekt?
Nie – badania konsekwentnie wykazują odpowiedź dwufazową: efekty rosną wraz z dawką do pewnego punktu, a następnie się stabilizują i odwracają przy nadmiernych dawkach.
Dlaczego ma to znaczenie np. dla gojenia ran lub regeneracji mięśni?
Ponieważ ta sama kaskada sygnałowa – więcej ATP, mniejszy stan zapalny, uwalnianie czynników wzrostu i nasilona migracja komórek – stanowi biologiczną podstawę łączącą ekspozycję na światło z widocznymi efektami, takimi jak szybsze gojenie.
Czy ten mechanizm jest w pełni potwierdzony naukowo?
Główny szlak oksydaza cytochromu c / tlenek azotu jest wiodącą i najlepiej udokumentowaną hipotezą, ale autorzy jasno zaznaczają, że kilka uzupełniających mechanizmów (światłoczułe kanały jonowe, bezpośredni wpływ na inne cząsteczki) jest wciąż intensywnie badanych, a pełny obraz nie został jeszcze ustalony.
Źródło: de Freitas, L.F. & Hamblin, M.R. „Proposed Mechanisms of Photobiomodulation or Low-Level Light Therapy.” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 22(3), 2016. DOI: 10.1109/JSTQE.2016.2561201.
Zastrzeżenie: ten artykuł streszcza opublikowane badania w celach ogólnoinformacyjnych. Nie stanowi porady medycznej i nie opisuje przeznaczenia żadnego produktu firmy Dermfix.