Efecto bioestimulante del láser de diodo y su aplicabilidad en la regeneración de tejidos blandos: úlceras por presión
- Autores: Rebeca Illescas Montes
- Directores de la Tesis: Javier Ramos Torrecillas (dir. tes.), Concepción Ruiz Rodríguez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Arroyo Morales (presid.), María Elvira de Luna Bertos (secret.), Matteo Santin (voc.), Milagros Molina Alarcón (voc.), Genoveva Granados Gámez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Medicina Clínica y Salud Pública por la Universidad de Granada
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
- español
RESUMEN Cuando un tejido es dañado tiende a repararse de manera natural. En ocasiones, este proceso es lento y tórpido, lo que implica la cronificación de la herida. Las heridas crónicas más prevalentes son las úlceras por presión (UPP). Estas lesiones son originadas por diversos factores mecánicos (presión, fuerza y cizallamiento) junto con otros factores pertenecientes al paciente (estado de salud, estilos de vida, nutrición y medicación, entre otros). El padecimiento de estas heridas origina graves consecuencias para el paciente, la familia y el sistema sanitario. Es por ello que existe una necesidad de abordar estas heridas con tratamientos adecuados a fin de reducir estas importantes consecuencias, y mejorar la calidad de vida de los individuos y la familia; al igual que mejorar la asistencia sanitaria.
La terapia fotobiomoduladora o fotobiomodulación (PBM) es uno de los tratamientos regenerativos más usados en áreas sanitarias como odontología, tratamientos estéticos o dermatología. Consiste en la aplicación de energía en forma de luz a fin de promover cambios bioquímicos, bioenergéticos y estructurales en el tejido receptor. Actualmente existe una gran variedad de dispositivos que promueven PBM, siendo los láseres de diodo pertenecientes a la región roja o infrarroja del espectro electromagnético, los que generalmente son empleados con este fin. En concreto, el láser de diodo de 940nm (laser infrarrojo) ha sido estudiado sobre poblaciones celulares como es el osteoblasto, comprobándose que promueve la proliferación y diferenciación de este. Sin embargo, aún no han sido demostrados los efectos de tal dispositivo sobre el tejido blando, así como los parámetros dosimétricos más adecuados para la reparación de este.
El objetivo de esa tesis doctoral fue estudiar el efecto del láser de diodo de 940nm sobre fibroblastos humanos en cultivo, mediante el estudio de crecimiento, perfil antigénico y expresión génica; dado que los fibroblastos son el componente celular mayoritario de los tejidos blandos y es esenciales en el proceso de reparación tisular.
La línea CCD-1064Sk de fibroblastos epiteliales humanos fue tratada con un láser de diodo de 940nm a distintas dosis de energía (potencia de energía de 0.2, 0.5 o 1W, y densidades de energía entre 1 y 7J/cm2) y modos de emisión (continuo y pulsado). Para determinar el efecto sobre el crecimiento celular, el perfil antigénico y la expresión génica. El crecimiento celular se valoró analizando el efecto sobre la proliferación (mediante la técnica del MTT, técnica espectrofotométrica que mide respiración celular) y el ciclo celular (mediante una técnica de citometría de flujo). El perfil antigénico se evaluó mediante microscopía confocal. La expresión génica de los distintos marcadores analizados se realizó a través de la técnica cuantitativa de la reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real.
El tratamiento con láser incrementó la capacidad proliferativa a las 24 y 72h de los fibroblastos humanos; si bien, este efecto fue modulado en función de la dosis de energía aplicada. Cabe señalar que los parámetros energéticos más efectivos fueron a la potencia de 0.2 y 0.5 W y la densidad de energía entre 1 y 4 J/cm2, independientemente del modo de energía utilizado. No se encontró ningún efecto cuando el láser fue aplicado a potencia de 1W. Respecto al ciclo celular, no se detectaron cambios significativos como consecuencia del tratamiento respecto del grupo control. Mediante el estudio de la expresión antigénica se observa un incremento de la expresión de α-actina de las células tratadas, lo que sugiere una posible diferenciación celular.
Por otro lado, los resultados obtenidos mostraron un aumento significativo en la expresión de FGF, TGF-β1, TGFβR1, TGFβR2, α-actin, fibronectin, decorina y MMP2 tras la aplicación de dos pautas de tratamiento. El análisis de la expresión de DDR2 solo mostro un incremento de expresión cuando las células fueron sometidas a dos dosis de energía. Igualmente, al aplicar esta pauta de tratamiento se observó un descenso en la expresión de los marcadores CTGF y elastina. Tales cambios explican el efecto PBM del láser de diodo sobre el fibroblasto, el cual se traduce en un incremento de la proliferación a corto plazo y una diferenciación a miofibroblasto a largo plazo; además justificarían el potencial terapéutico del láser de diodo en la reparación de heridas, aunque se necesitan de más estudios en modelos animales que nos permitan extrapolar su uso en la práctica clínica en el tratamiento de heridas crónicas como las UPP.
Nuestros resultados indican que el láser de diodo de 940nm presenta propiedades fotobiomoduladoras sobre el fibroblasto, al estimular la capacidad proliferativa y la diferenciación celular, sin alterar el ciclo celular, además de modular la expresión génica Estos datos justifican su posible utilidad clínica en la regeneración de heridas.
- English
ABSTRACT Damaged tissue has the tendency to repair by itself naturally. Sometimes, this process is slow and torpid, which leads to the chronification of the wound. The most common chronic wounds are pressure ulcers (PU). These injuries are caused by various mechanical factors (pressure, force and shear) along with other factors related to the patient (health status, lifestyle, nutrition and medication, among others). Suffering these injuries has serious consequences for the patient, their families and the health system. Thus, it is necessary to treat PU in order to reduce these important adverse events and improve the quality of life of the individuals and their families, as well as improving health care.
Photobiomodulatory therapy or photobiomodulation (PBM) is one of the most widely used regenerative treatments in different areas such as dentistry, cosmetic therapies or dermatology. It consists of the application of energy in the form of light in order to promote biochemical, bioenergetic and structural changes in the receptor tissue. Nowadays, there are a wide variety of devices that promote PBM, being the diode lasers belonging to the red or infrared region of the electromagnetic spectrum, which are generally used for this purpose. The 940nm diode laser (infrared laser) particularly has been studied on another cell population, such as osteoblast, where it promotes the proliferation and differentiation of these cells. However, the effects of this device on the soft tissue have not been demonstrated yet, as well as the most suitable dosimetry parameters for its the repair.
The objective of this doctoral thesis was to study the effect of the 940nm diode laser on cultured human fibroblasts, through the study of growth, antigenic profile and gene expression because fibroblasts are the main cellular component of soft tissues and are essential in the tissue repair process.
The CCD-1064Sk line of human epithelial fibroblasts was treated with a 940nm diode laser at different energy doses (power of 0.2, 0.5 or 1W, and energy densities between 1 and 7J/cm2), and emission modes (continuous and pulsed) to determine the effect on cell growth, antigenic profile and gene expression. Cell growth was evaluated analyzing the cell proliferation (using MTT technique, which is a spectrophotometric technique that measures cellular respiration) and cell cycle (using a flow cytometry technique). Antigenic profile was assessed by confocal microscopy. Gene expression of different tissue repair markers was determined through the quantitative technique of the polymerase chain reaction in real time.
The laser treatment increased the proliferative capacity at 24 and 72h of the cultured fibroblasts. Nevertheless, this effect was modulated according to the dose of energy applied. The most effective energy parameters were the power of 0.2 and 0.5 W and the energy density between 1 and 4 J / cm2, regardless of the energy mode used. No effect was found when the laser was applied at 1W power. No significant changes were detected, as a consequence of the treatment, with respect to the control group in the cell cycle test. The study of the antigenic expression showed an increase of the expression of α-actin of the treated cells observed, which suggests a possible cellular differentiation.
In addition, the results obtained showed a significant increase in the expression of FGF, TGF-β1, TGFβR1, TGFβR2, α-actin, fibronectin, decorin and MMP2 was observed after the application of two treatment guidelines. The analysis of the expression of DDR2 only showed an increase in expression when the cells were subjected to two doses of energy. Likewise, when applying this treatment regimen, a decrease in the expression of the CTGF and elastin markers was observed. These results explain the PBM effect of the diode laser on the fibroblast, which demonstrate an increase in short-term proliferation and long-term myofibroblast differentiation. Besides, it would also justify the therapeutic potential of the diode laser in wound repair, although more studies are needed in animal models that allow us to extrapolate its use in clinical practice in the treatment of chronic wounds such as PU.
These results reveal the 940nm diode laser has photobiomodulatory properties on the fibroblast; stimulating the proliferative capacity and cell differentiation, without altering the cell cycle, besides modulating the gene expression. These findings justify its possible clinical usefulness in the regeneration of wounds.
- español
