К 50-летию лазерной медицины: молекулярные механизмы лазерной биостимуляции

50 лет прошло с тех пор, как 16 мая 1960 г. первый лазер на рубине был продемонстрирован Теодором Майманом (США), и это событие инициировало революционизирующие преобразования в технологических и медицинских исследованиях.

В конце ХХ ст. окончательно было сформулировано такое понятие, как лазерная медицина (Залесский В.Н., 2010), объединившее в себе лазерную диагностику, лазерную терапию и лазерную хирургию. Активное внедрение лазерных технологий во врачебную деятельность позволило осуществить не только качественный скачок в деле оказания помощи больным, но и сделало реальным многое из того, что раньше было исключительно в компетенции фантастов.

Лазеры, разработанные советскими и американскими учеными-физиками как источники электромагнитных волн (оптического диапазона) нового типа, стали активно применяться в медицине благодаря уникальным свойствам лазерного излучения. Одним из важных свойств лазерного излучения является его высокая монохроматичность, то есть концентрация энергии в очень узком заранее заданном интервале длин волн, которая оказалась фактором оптимизации лазерной биостимуляционной терапии очень многих заболеваний человека (Залесский В.Н., 2010). При этом низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), поглощаясь определенными компонентами клетки (фотоакцепторами), способствовало запуску реакций на уровне молекул и тканей, приводя в итоге к благотворным сдвигам в обменных процессах на уровне всего организма.

Ранее выявлен пролиферативный эффект НИЛИ на уровне различных клеток: фибробластов (Kreisler M. et al., 2002; 2003; Pereira A.N. et al., 2002; Vinck E.M. et al., 2003; Khadra M. et al., 2005; Pourzarandian A. et al., 2005); кератиноцитов (Grossman N. et al., 1998); остеобластов (Stein A. et al., 2005); остеобластоподобных клеток (Fujihara N. et al., 2006); лимфоцитов (Stadler I. et al., 2000); стволовых клеток мезенхимы и кардиомиоцитоподобных стволовых клеток (Tuby H. et al., 2007); шванновских клеток (van Brengel H.H., Bär P.R., 1993); гладкомышечных клеток аорты (Gavish L. et al., 2006); эндотелиальных клеток вен (Schindl A. et al., 2003) и артерий (Mirsky N. et al., 2002), а также покоящихся сателлитных (Shefer G. et al., 2002) и опухолевых клеток (Gao X. et al., 2006; Zhang J. et al., 2008).

Различные митогенные эффекты НИЛИ включают: лигандзависимую димеризацию и активацию специфических рецепторов благодаря поддержанию их энергетического состояния с помощью поглощения лазерной энергии для индукции аутофосфорилирования (Karu T.I., 1999); активацию функционирования кальциевых каналов в результате повышения концентрации внутриклеточного кальция (Duan R. et al., 2001; Krizaj D., Copenhagen D.R., 2002; Lavi R. et al., 2003). Поглощение красного и инфракрасного (ИК) излучения компонентами дыхательной цепи митохондрий способствует повышению продукции активных форм кислорода (АФК, ROS — reactive oxygen species), аденозинтрифосфата (АТФ) или циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), а также инициирует работу внутриклеточных сигнальных каскадов, промотирующих клеточную пролиферацию и цитопротекцию (Grossman N. et al., 1998; Karu T.I., 1999; Duan R. et al., 2001; Lavi R. et al., 2003).

НИЛИ-зависимое повышение синтеза белка и АТФ индуцирует повышенную экспрессию ростовых факторов и цитокинов (Hawkins D. et al., 2006; Hu W.P. et al., 2007) на фоне альтерации клеточного гомеостаза, в том числе изменений рН, редоксзависимого состояния, редоксчувствительных факторов, подобных NF-κB (ядерный фактор транскрипции), способствующих повышению пролиферативных реакций (Alexandratou E. et al., 2002; Karu T.I., 2008).

Сравнительно недавно выявлено много сигнальных белков, играющих важную роль в процессе НИЛИ-индуцированной клеточной пролиферации. Это подтверждает, что целый ряд молекулярных событий лежит в основе клеточного ответа на экстраклеточные влияния. В этой связи важно подробнее рассмотреть особенности митохондриальных фотоакцепторных молекул и немитохондриальных фотоакцепторов в молекулярных механизмах действия НИЛИ.

Митохондриальные фотоакцепторные молекулы. Фоточувствительность является характерным свойством клеточного ответа у высших животных, а их ответная реакция на действие НИЛИ является физиологически значимой (Zalessky V.N., Lisenkov N.V., 1984; Karu T.I., 2008). Свет поглощается эндогенными хромофорами клеток многих тканей. Митохондрии являются центральным звеном различных клеточных функций благодаря интеграции сигналов между органеллами цитоплазмы и ядром. Красное и ИК-лазерное излучение активирует компоненты дыхательной цепи митохондрий и инициирует каскады сигнальной трансдукции, промотирующие клеточную пролиферацию и цитопротекцию (Grossman N. et al., 1998). Поглощение фотонов света обусловлено конфигурацией молекул фотоакцепторов и связано с альтеративными изменениями сигнальных молекул в клетке (Karu T.I., 2008). Изменение функционирования фотоакцепторов обусловлено первичными фотореакциями и последующими альтеративными ответами белков внутриклеточной сигнализации, а также вторичным клеточным фотоответом (Xu X. et al., 2008).

Основными первичными реакциями после светопоглощения являются следующие: образование синглетного кислорода, нарушения редоксзависимых состояний, образование оксида азота (NO), транзиторное повышение локальной температуры и образование супероксидных анионов (Grzelak A. et al., 2001; Jou M.J. et al., 2002; Karu T.I., 2008; Xu X. et al., 2008).

Вторичными реакциями после фотоабсорбции являются индукция процессов внутриклеточной сигнализации и ретроградной сигнальной трансдукции митохондрий (Karu T. I., 2008; Xu X. et al., 2008). Ретроградная сигнальная трансдукция митохондрий является формой кооперативного внутриклеточного взаимодействия между митохондриями и ядром, что обеспечивает процесс активации клетки как в физиологических, так и в патофизиологических условиях (Butow R.A., Avadhani N.G., 2004; Ryan M.T., Hoogenraad N.J., 2007).

Сравнительно недавно были получены отчетливые свидетельства сигнальной трансдукции от ядра и цитоплазмы к митохондриям (Schroeder P. et al., 2007). Митохондриальная ретроградная сигнализация исходно была представлена в качестве изменений мембранного потенциала митохондрий (ΔΨм) (Butow R.A., Avadhani N.G., 2004). В дальнейшем она описывалась на основании изменений концентраций Са2+ и АФК в митохондриях. При этом модуляция элементов ретроградной сигнализации митохондрий связывалась также с изменениями рН и активацией митохондриальных механизмов гомеостаза (Schroeder P. et al., 2007).

Современные данные свидетельствуют о том, что НИЛИ в красном и ИК-диапазонах действует на клетки через фотоакцепторные молекулы цитохром с оксидазы — терминального фермента электронно- транспортной цепи митохондрий (Karu T.I., 1999; Pastore D. et al., 2000; Eells J.T. et al., 2004; Liang H.L et al., 2006). В начальной фазе пролиферации был тщательно изучен клеточный ответ. Проведенный анализ спектров действия, характеризующих процессы в ядре (ДНК- и РНК-синтез) и цитоплазме, совпадал с данными спектров поглощения потенциальных фотоакцепторов в клетке (Karu T.I., 1999), подтверждая этим существенную роль цитохром с оксидазы в качестве первичного фотоакцептора света в красной и ИК-областях спектра.

Известна роль цитохром с оксидазы в качестве многокомпонентного мембранного белка (с молекулярной массой 200 кДа). Свойства абсорбирующего свет хромофора данного фермента связываются с наличием двухкомпонентной структуры гема (гем a и гем a3), а также двух редокс-активных (медьсодержащих) участков (Cua и Cub) и одного магнийсодержащего участка молекулы фермента. Оказалось, что полностью окисленная или полностью восстановленная формы цитохром с оксидазы не могут рассматриваться в качестве первичных фотоакцепторов по сравнению с промежуточными формами (Karu T.I., 1999). В обычных физиологических состояниях полностью окисленная или редуцированная формы цитохром с оксидазы отсутствуют, однако их наличие зафиксировано при их слабоокисленном или частично редуцированном состояниях.

В процессе клеточного дыхания Cua-хромофор цитохром с оксидазы принимает электроны от молекулы цитохрома с. Осуществляется внутренний перенос электронов между участками Cua гема a и Cub гема a3, что приводит к редукции молекулярного кислорода через образование минимум семи редокс-окисленных промежуточных продуктов (Sucheta A. et al., 1997). Поэтому до настоящего времени точно не установлено, какой из этих промежуточных продуктов окисления цитохром с оксидазы является первичным фотоакцептором.

В других исследованиях (Silveira P.C. et al., 2007) выявлено, что НИЛИ (GaAs лазер, λ=904 нм) достоверно повышало активность 2-го и 4-го комплексов дыхательной электронно-транспортной цепи митохондрий, но не оказывало влияния на активность сукцинатдегидрогеназы. Наряду с красным и ИК-светом, в голубой области видимого диапазона спектра такой флавопротеин, как НАДН (никотинамид- аденин- динуклеотид восстановленный)- дегидрогеназа (являющаяся частью 1-го комплекса дыхательной электронно-транспортной цепи митохондрий) также претендует на роль фотоакцептора (Karu T.I., 1999).

Простетические группы гема в цитохромах b, с1, с являются железосодержащими молекулами протопорфирина IX (Рр IX). Они напоминают структуру гема миоглобина и гемоглобина (Berg J.M. et al., 2002), отличаясь активным поглощением света в зеленой области спектра. Низкоинтенсивное излучение аргонового лазера (λ=532 нм; 30 мВт) достоверно повышало ΔΨм клеток (линия В-14) на 13% по сравнению с контролем (Kassák P. et al., 2005). Анализ спектров флюоресценции выявил свечение с максимумом 635 нм, корреспондирующее низкую эмиссию Рр IX в суспензии митохондрий, что подтверждало регулируемое фотообесцвечивание Рр IX зеленой лазерной радиацией (Kassák P. et al., 2005). По мнению авторов, железосодержащие молекулы Рр IX цитохромов b, c1, c могут служить фотоакцепторами зеленого света.

Немитохондриальные рецепторы. Наряду с митохондриальными фотоакцепторными молекулами существуют немитохондриальные фотоакцепторы, активация которых повышает клеточный метаболизм (Zalessky V.N., Lisenkov N.V., 1984; Sharp R.E., Chapman S.K., 1999; Karu T.I., 2003). Облучение фагоцитов инициировало немитохондриальный респираторный «взрыв» (с продукцией АФК, в частности супероксидных анионов), благодаря активации фермента НАДФН (никотинамид- аденин- динуклеотидфосфат восстановленный)- оксидазы, локализованного в плазматической мембране (Karu T.I., 2003). Другим важнейшим элементом редокс- цепи NO- синтазы является группа редокс активных Р450- зависимых флавоцитохромов, которая ответственна за генерацию NO в физиологических условиях (Sharp R.E., Chapman S.K., 1999). Однако эффект фотооблучения данных систем малоисследован.

Облучение кардиомиоцитов и сперматозоидов светом галогеновой лампы (λ=400–500 нм) инициировало появление свободных радикалов. При этом эндогенные фотосенсибилизаторы выявлены в цитоплазме клетки с молекулярной массой <12 кДа (Eichler M. et al., 2005). Ими оказались флавины, активизирующиеся в узком спектральном диапазоне (λ=500 нм) и ответственные за индукцию процессов свободнорадикального окисления в клетке (Grzelak A. et al., 2001). Полученные данные подтвердили важную роль флавинов в процессах фотосенсибилизированного радикалообразования (Eichler M. et al., 2005).

Отвечая на вопрос, каким образом первичные реакции взаимодействия фотонов с фотоакцепторами элементов дыхательной электронно-транспортной цепи митохондрий связаны с ДНК- и РНК- синтезом или с изменениями в плазматической мембране, следует отметить, что принципиальный ответ лежит в плоскости взаимодействия этих событий с вторичными реакциями в клетке (на уровне активации каскадов сигнальной трансдукции), а также скорости передачи фотосигналов или вовлечения в процесс элементов электронно- транспортной цепи митохондрий (Karu T.I., 2003). При этом элементы ретроградной митохондриальной сигнализации (ΔΨм, АФК, Са2+, NO, рН, изменения гомеостаза митохондрий) активно включаются во вторичный ответ через каскады сигнальной трансдукции. Изменения элементов ретроградной сигнализации митохондрий медиируют активацию или супрессию сигнальных молекул в цитоплазме с последующей сверхрегуляцией каскадов, ответственных за синтез ДНК, РНК, белков и ферментов в ядре клетки и ее цитоплазме, или изменения в плазматической мембране. В целом это приводит к развитию фотобиологических реакций клеточной пролиферации и дифференцировки.

Прежде чем остановиться более подробно на сигнальных молекулах вторичных фотореакций клеточной сигнализации, необходимо рассмотреть роль внутриклеточных каскадов сигнальной трансдукции в эффектах НИЛИ. Выявлено, что в клетках животных и человека функционируют несколько основных каскадов сигнальной трансдукции, активируемых различными экстраклеточными стимулами.

TPKR/Ras/Raf/MEK/ERK/Muk1/elF4E/циклин D-каскад. ERK (extracellular signal-regulated protein kinase)- зависимая сигнализация выполняет важную роль в реакциях пролиферации, индуцированных факторами роста, клеточной дифференцировки и цитотрансформационных изменений (Seger P., Krebs E.G., 1995). После стимуляции эпидермальным фактором роста (EGF — epidermal growth factor) активируются малые молекулы Ras GTPase-белков, Raf-1 белков, MARK киназы (MEK ½) и две ERK-изоформы (ERK ½). Установлено, что два других MARK-зависимых каскада SAPKs/JNKs и р38 MARK могут активироваться стресс-сигналами теплового шока, ультрафиолетовой радиацией, высокой осмолярностью и провоспалительными влияниями (TNF-α — tumor necrosis factor alpha, ФНО-α — фактор некроза опухоли альфа) цитокинов (Seger P., Krebs E.G., 1995; Minden A., Karin M., 1997).

Оказалось, что НИЛИ (HeNe лазер, λ=632,8 нм) индуцировало реакцию фосфорилирования рецептора тирозинпротеинкиназы (TPKR — tyrosine protein kinase receptor), в частности c-Met (рецептор фактора роста гепатоцитов), что способствовало активации MARK/ERK-каскада и промотировало пролиферацию печеночных клеток (Shefer G. et al., 2001). Однако НИЛИ не оказывало влияния на рецептор ФНО-α, который инициировал работу р38 и JNK-каскадов в клетке (Shefer G. et al., 2001). Впоследствии с помощью фосфоспецифических антител была достигнута активация MARK/ERK-киназы, но не JNK- и р38 MARK-киназ в результате НИЛИ-воздействия (Shefer G. et al., 2001). Таким образом, действуя через специфический рецептор процесса фосфорилирования, НИЛИ не затрагивало стрессзависимые сигнальные пути, а предпочитало митогенактивируемые каскады, что инициировало активацию пролиферации покоящихся клеток.

НИЛИ-стимуляция повышала фосфорилирование инициаторного фактора эукариотов 4Е (eIF4E — eukaryotic initiation factor 4E), но не оказывала влияние на уровень экспрессии eIF4E (Shefer G. et al., 2003). НИЛИ способствовало подъему фосфорилирования ингибитора eIF4E (PHAS-1), а также сверхэкспрессии циклина D1. Эти результаты подтверждали данные о том, что молекулярные механизмы действия НИЛИ включают фотоактивацию eIF4E-белка и его трансляцию во время действия НИЛИ (Shefer G. et al., 2003). Однако в присутствии ингибитора MEK (PD98059) НИЛИ- индуцированная активация ERK ½ и фосфорилирование eIF4E тормозились, а экспрессия циклина D1 редуцировалась (Shefer G. et al., 2001; 2003). В целом НИЛИ- зависимая инициация процессов трансляции белка приводила к индукции процесса клеточной пролиферации при участии TPKR/Ras/Raf/MEK/ERK/Muk1/eIF4E/циклин D1-зависимого каскада.

TPKR/PI3K/Akt/mTOP/elF4E-каскад. Фосфоинозитид 3-киназа (PI3Ks) — белок трансмембранного TPKR и важнейший элемент экстраклеточной фотоактивации. Участие PI3K в НИЛИ-индуцированной клеточной пролиферации доказано с помощью белка вортманнина (Shefer G. et al., 2003) — ингибитора PI3K. НИЛИ- зависимый процесс стимуляции фосфорилирования тормозился в присутствии вортманнина. После преинкубации вортманнина с ингибитором PI3K полностью блокировался процесс НИЛИ- индуцированного фосфорилирования eIF4E и PHAS-1, а также тормозилась НИЛИ- индуцированная экспрессия циклина D1 (Shefer G. et al., 2003). Это подтверждало, что НИЛИ- инициируемая трансляция белка, а также индукция клеточной пролиферации могли осуществляться благодаря участию TPKR/PI3K/Akt/mTOP/eIF4E-каскадных событий в клетке.

PI3K/Akt/eNOS-каскад. NO участвует в промоции неоангиогенеза и васкулогенеза, являющихся важнейшими составляющими тканевого роста (Duda D.G. et al., 2004). Эндотелиальная NO- синтаза (eNOS) обеспечивает продукцию малых количеств NO, транзиторно стимулирующих выход значительного количества молекул NO под влиянием гормонов или различных внеклеточных стимулов (Simoncini T. et al., 2000). Процессы пролиферации и миграции эндотелиоцитов играют критическую роль в ангиогенезе (Duda D.G. et al., 2004). Многие факторы роста через сигнальный (PI3K/Akt/eNOS) путь передают сигналы, модулирующие миграцию и пролиферацию эндотелиальных клеток (Hashimoto A. et al., 2006).

Лазерное излучение (λ=632,5 нм) способствовало повышению уровней миграции, пролиферации, NO секреции и промотировало ангиогенез HUVEC (Human Umbilical Vein Endothelial Cells — эндотелиоциты пупочной вены человека)-клеток (Chen C.H. et al., 2008). В процессе НИЛИ-стимуляции (HeNe лазер; λ=632,8 нм; <0,26 Дж/см2) отмечено повышение экспрессии eNOS-белка и его специфического гена в клетках эндотелия. Повышение НИЛИ-индуцированной экспрессии eNOS тормозилось в присутствии ингибитора PI3K (LY294002), что подтверждало важное значение активации PI3K/Akt-каскада для повышения экспрессии eNOS при воздействии НИЛИ (Chen C.H. et al., 2008). В целом низкоэнергетическое лазерное излучение способствовало индукции пролиферации эндотелиальных клеток с участием PI3K/Akt/eNOS-каскада сигнальной трансдукции.

TPKR/PLC-γ/PKC-каскад. Активация трансмембранного TPKR приводит к каталитическому повышению активности фосфолипазы С (PLC)-γ (Duan R. et al., 2001). Активация PLC-γ катализирует гидролиз некоторых фосфолипидов, в результате чего повышается концентрация диацилглицерола (DAG) и инозитолтрифосфата (IP3) в цитоплазме. IP3 подготавливает эндоплазматический ретикулум к высвобождению Са2+, который вместе с DAG активирует протеинкиназу С (PKC) (Braun D.C. et al., 2005). Применение специфических ингибиторов TPK/PLC/PKC/НАДФН- оксидазного каскада сигнальной трансдукции подтвердило HeNe лазер- индуцированную альтерацию нейтрофилов (Duan R. et al., 2001).

РКС участвует во многих процессах, включая клеточную пролиферацию, дифференцировку, опухолевую промоцию и апоптотический сценарий клеточной гибели (Nishizuka Y., 1988). В работе X. Gao и соавторов (2006) представлены данные НИЛИ- индуцированной (HeNe лазер) пролиферации клеток аденокарциномы (линия ASTC-a-1) человека. Использование лазерного сканирующего конфокального микроскопа одновременно с методом FRET (fluorescence resonance energy transfer) — способом химической передачи энергии посредством флюоресцентного резонанса, позволило выявить повышение активности РКС в живых клетках в процессе НИЛИ-индуцированной пролиферации. НИЛИ вызывало респираторный «взрыв» в нейтрофилах (Duan R. et al., 2001) на фоне повышения концентрации Са2+ (Duan R. et al., 2001; Lavi R. et al., 2003) и DAG (Duan R. et al., 2001) в цитоплазме.

ΔΨм/АТФ/цАМФ/JNK/AP-каскад. Ранее отмечалось, что HeNe-лазерное (λ=632,5 нм) излучение инициировало быстрое повышение мембранного потенциала митохондрий (ΔΨм), АТФ, цАМФ в клетках меланомы (линия А2058) на фоне усиления активности цитохром с оксидазы (Hu W.P. et al., 2007). Наряду с этим выявлена НИЛИ-зависимая промоция фосфорилирования Jun N-терминальной киназы (JNK) и активация фактора транскрипции (AP-1). Химические блокаторы клеточной пролиферации замедляли НИЛИ-индуцированный клеточный рост на фоне торможения ΔΨм и ингибирования JNK. Эти результаты частично подтвердили данные о роли пролиферативного эффекта НИЛИ на популяцию покоящихся клеток благодаря активации MARK/ERK, но не JNK и р38 киназ (Shefer G. et al., 2001).

Известна роль JNK в качестве активаторов факторов роста и индукторов начальных этапов фосфорилирования в ответ на клеточный стресс (Ichihashi M. et al., 2003). Белок-активатор (АР-1), являясь JNK-киназой, промотирует экспрессию генов клеточной выживаемости, пролиферации и ангиогенеза (Briata P. et al., 1993). цАМФ, являясь важнейшим внутриклеточным мессенджером, участвует в процессах регулирования дифференцировки, пролиферации и синаптической пластичности.

Аналог цАМФ достоверно повышал фосфорилирование JNK (Hu W.P. et al., 2007) и индуцировал активацию фактора транскрипции (АР-1) (Briata P. et al., 1993). В целом эти данные свидетельствуют о том, что сигнальный каскад в составе цитохром с оксидазы/ΔΨм/ATP/cAMP/JNK/AP-1 участвует в регуляции пролиферации клеток меланомы в результате НИЛИ- стимуляции. При этом увязываются воедино действие света через фотоакцепторные молекулы (цитохром с оксидаза), модуляция элементов ретроградной сигнализации митохондрий и пролиферация клеток под контролем фактора транскрипции (АР-1) (Hu W.P. et al., 2007).

АФК/Src-каскад. Установлена НИЛИ-зависимая индукция АФК (Grossman N. et al., 1998; Stadler I. et al., 2000; Lavi R. et al., 2003; Zhang J. et al., 2008), которые могут выступать в роли вторичных месенджеров и регулировать активность целого ряда протеинкиназ (Alexandzatou E. et al., 2002; Jou M.J. et al., 2002). Так называемые нерецепторные тирозинкиназы, в частности Src-киназы, являются мишенями действия АФК и могут активироваться в результате возникновения окислительных событий в клетке (Stocker R., Keaney J.F. Jr., 2004). Src-киназы играют важную роль в регуляции фундаментальных клеточных процессов, включающих миграцию, выживаемость, пролиферацию, межклеточное взаимодействие и др. (Parsons S.J., Parsons J.T., 2004).

Некоторые авторы (Zhang J. et al., 2008) пытаются обосновать биостимулирующее действие низкоинтенсивного HeNe-лазерного излучения активацией Src-киназ. Отмечено НИЛИ- индуцированное повышение внутриклеточного содержания АФК. С помощью конфокальной лазерной сканирующей визуализации и FRET-технологии выявлена дозозависимая Src-активация в клетках HeLa непосредственно после воздействия НИЛИ. Активация Src-киназы блокировалась в присутствии витамина С или каталазы. Поэтому авторы связывают НИЛИ- зависимую активацию Src-киназ с медиирующим влиянием АФК на клеточную выживаемость через АФК/Src-каскад.

Влияние НИЛИ на развитие про- и антиапоптотических реакций в процессе клеточной выживаемости. Члены семейства Bcl-2 белков являются основными регуляторами апоптотического процесса клеточной гибели. Данное семейство включает проапоптотические (в том числе Bax) и антиапоптотические (в том числе Вcl-2, Bcl-XI) молекулы (Adams J.M., Cory S., 2001; Залесский В.Н., Фильченков А.А., 2002; Залесский В.Н., Дынник О.Б., 2006). Активация р53 вызывает блокаду клеточного роста и апоптоз благодаря сверхэкспрессии генов р21 и Bax-белков.

НИЛИ-стимулирующее (λ=632,8 нм) влияние промотировало выживаемость сателлитных клеток скелетной мускулатуры в культуре миоцитов (Shefer G. et al., 2002). После НИЛИ-воздействия заметно повышалась экспрессия антиапоптотического белка Вcl-2, тогда как экспрессия проапоптотического белка Bax снижалась на фоне редукции экспрессии р53 и ингибитора циклинзависимой киназы р51 (Shefer G. et al., 2002). Защитный эффект, связанный с элевацией уровней экспрессии Вcl-2 в ответ на НИЛИ-стимуляцию, медиировал супрессию р53 экспрессии. К тому же НИЛИ непосредственно обеспечивало индукцию экспрессии Вcl-2 на посттранскрипционном уровне (Shefer G. et al., 2002). Эти результаты поддерживали данные о протекторном действии НИЛИ, направленном против развития апоптоза.

Влияние НИЛИ, направленное на преодоление клеткой фаз клеточного цикла. Обычное преодоление фаз клеточного цикла обеспечивает процесс клеточного роста. Протоонкоген c-fos контролирует дифференцированное регулирование фаз клеточного цикла, а также дифференцировку клеток (Morgan J.I., Curran T., 1986). Са2+ участвует в модуляции экспрессии ранних генов у эукариот, однако экспрессия генов c-fos требует специального рассмотрения (Trejo J., Brown J.H., 1991).

Низкоэнергетическое лазерное (λ=632,8 нм) излучение вызывало повышение ΔΨм в изолированных митохондриях и накопление в них Са2+ благодаря активации процессов энергетического обмена (Greco M. et al., 2001). Свет триггеризировал Са2+- зависимую активацию c-fos-гена и повышал экспрессию c-fos в изолированных гепатоцитах (Greco M. et al., 2001). Авторы подчеркнули возможное существование тесной взаимосвязи между элементами ретроградной сигнализации митохондрий и вторичными НИЛИ- зависимыми клеточными реакциями, связанными с экспрессией гена c-fos. По-видимому, НИЛИ-индуцированный подъем экспрессии гена c-fos промотирует преодоление покоящимися клетками фазы G0 и их вступление в фазу G1 (Greco M. et al., 2001).

Циклин D1 является мишенью сигнальных белков в процессах пролиферации и регуляции прогрессии G1-фазы клеточного цикла (Baldin V. et al., 1993). Циклин Е служит в качестве индуктора G1/S- перехода, а циклин А выполняет функцию фактора преодоления фазы S (Girard F. et al., 1991). Очень короткие (трехсекундные) экспозиции низкоэнергетического лазерного излучения (λ=632,8 нм) оказались достаточными для повышения экспрессии белков- регуляторов клеточного цикла (циклина D1, циклина Е и циклина А) в сателлитных клетках культуры мышиных миобластов. Причем индукция экспрессии циклина D1 детектировалась как ранняя уже через 6 мин после облучения, что подтверждало роль НИЛИ- зависимого белкового синтеза, а также процессов трансляции, необходимых для вступления и продвижения клеток через фазу G1 клеточного цикла (Shefer G. et al., 2003).

К группе белков, блокирующих вхождение клеток в фазу S клеточного цикла, относится белок промиелоцитарной лейкемии (PML) (de Thé H. et al., 1991). Локализация и распределение PML в клетке связаны с той или иной фазами клеточного цикла (Gao X. et al., 2006). Установлено, что НИЛИ (λ=780 нм) способствовало быстрому повышению ΔΨм и внутриядерному перераспределению PML в кератиноцитах человека с последующим развитием альтеративных изменений данного белка (переход в дисперсную форму) через 1 ч после облучения (Gavish L. et al., 2004), а также полной его деградацией через 3 ч после НИЛИ-воздействия. Авторы отметили возможное существование кооперативных связей между элементами ретроградной сигнализации митохондрий и вторичными альтеративными реакциями в клетке (PML-перераспределением) в результате НИЛИ-воздействия, что подтвердило роль низкоэнергетического лазерного излучения в инициировании процессов преодоления клеткой фаз клеточного цикла (от G1- к S-фазе) благодаря внутриядерному перераспределению и деградации PML белка в процессе клеточной пролиферации (Gavish L. et al., 2004).

Важно отметить, что излучение диодного лазера (GaAlAs, λ=760 нм) инициировало повышение уровней мРНК MCM3- белка в остеобластах у животных по сравнению с контролем (Yamamoto M. et al., 2001), а также индуцировало экспрессию Run x2-белков в колонии остеобластов in vitro (Fukuhara E. et al., 2006). Это, по мнению авторов, могло свидетельствовать не только о НИЛИ-зависимой акселерации процессов остеообразования, но также и о возможной блокаде клеточного цикла в фазе G2/М, промотирующей активность процесса заживления костных дефектов (Fukuhara E. et al., 2006).

НИЛИ-индуцированная иммуномодуляция воспалительного ответа. В последние годы отмечено влияние сигнальных молекул на воспалительный ответ и его иммуномодуляцию НИЛИ- оптимизирующим воздействием. Выявлена активация NF-κB (потенциального биомаркера окислительного стресса) благодаря индукции процесса фосфорилирования белка- ингибитора NF-κB —IκB (под контролем IκB- киназ — IKK) (van den Berg R. et al., 2001), запускаемого внешними стимулами (АФК, провоспалительные цитокины, форболовый эфир). Активация NF-κB способствовала повышению экспрессии различных специфических генов и их активности в контроле функциональных свойств индуцибельной формы NO-синтазы (iNOS), экспрессированной миоцитами гладких и скелетных мышц (Adams V. et al., 2002; Gomez-Cabrera M.C. et al., 2005).

Воспалительный ответ сопровождается образованием АФК в результате окислительного стресса (Cuzzocrea S. et al., 2004). АФК непосредственно повреждает компоненты интактной клетки, такие как белки, липиды и ДНК (Hensley K. et al., 2000), а также способствуют активации NF-κB, что происходит на фоне повышенной деградации его ингибитора (IKK). В свою очередь, активация IKK повышает экспрессию iNOS и последующий синтез NO (Adams V. et al., 2002; Gomez-Cabrera M.C. et al., 2005). NO- ассоциированные промежуточные активные формы азота могут приводить к клеточной деструкции и тканевой патологии при различных воспалительных процессах (Gilad F. et al., 1998).

В эксперименте на животных действие НИЛИ (λ=904 нм) блокировало высвобождение АФК в участке посттравматического воспаления и приводило к индукции NF-κB. Между тем, редукция травмазависимой индукции активации IκB достоверно тормозилась. НИЛИ также редуцировало сверхэкспресссию iNOS и продукцию коллагена. Эти свидетельства подтверждали способность НИЛИ редуцировать посттравматический воспалительный ответ в мышечных тканях у крыс (Rizzi C.F. et al., 2006).

В легочных нейтрофилах на мышиной модели липополисахарид (LPS)-индуцированного воспаления зарегистрированы повышенные уровни Bcl-xL мРНК и A1 мРНК in vitro. После воздействия НИЛИ (λ=660 нм) в присутствии ингибитора процесса ядерной транслокации NF-κB (BMS 205820), уровни Bcl-xL мРНК и A1 мРНК в нейтрофилах существенно снижались. НИЛИ редуцировало уровни противоапоптотических белков благодаря NF-κB- зависимому механизму (Aimbire F. et al., 2008). Эти наблюдения свидетельствовали в пользу того, что НИЛИ редуцировало LPS-зависимый провоспалительный ответ в легочных нейтрофилах у мышей. Однако данные, подтверждающие снижение уровней Bcl-xL мРНК после НИЛИ-воздействия, не согласовывались с результатами НИЛИ-индуцированного повышения экспрессии противоапоптотичекого белка Bcl в клетках культуры тканей (Shefer G. et al., 2002), что предполагает наличие нескольких независимых механизмов НИЛИ- редуцирующих воспалительный ответ влияний, поддерживающих баланс промотирующих и ингибирующих вариантов развития реакции воспаления через усиление иммунного статуса.

Повышение иммуномодулирующих влияний НИЛИ выявлено в эксперименте на животных. Импульсное лазерное (HeNe, λ=632,8 нм) излучение, направленное на область тимуса (ежедневно 130 мин экспозиция на протяжении 20 сут), вызывало выраженную продукцию цитокинов наряду с повышением уровней NO и синтез белков теплового шока (Hsp70) (Novoselova E.G. et al., 2006).

НИЛИ-зависимая индукция экспрессии и секреции регуляторных молекул. НИЛИ достоверно повышает экспрессию генов факторов роста, в частности мозгового нейротрофического фактора роста (BDNF — brain-derived neurotrophic factor), глиального нейротрофического фактора роста (GDNF — glial cell-derived neurotrophic factor) в клетках обонятельной луковицы (Byrnes K.R. et al., 2005); фактора роста фибробластов (FGF — fibroblast growth factor) (Yu W. et al., 1994); инсулиноподобного фактора роста (IGF — insulin-like growth factor)-1 в нейронах коры мозга (Shimizu N. et al., 2007); фактора роста кератиноцитов (KGF — keratinocyte growth factor) человека (Gavish L. et al., 2004); фактора роста тромбоцитов (PDGF — platelet-derived growth factor), фибробластов (FDGF — fibroblast-derived growth factor) (in vitro); трансформирующего фактора роста (TGF — transforming growth factor)-β1 (Khanna A. et al., 1999; Leung M.C. et al., 2002; Arany P.R. et al., 2007); фактора роста сосудистого эндотелия (VEGF — vascular endothelial growth factor) гладкомышечных клеток, фибробластов, кардиомиоцитов, миоцитов (Tuby H. et al., 2006).

Среди этих факторов роста (таблица) только KGF человека и TGF-β1 клеток меланомы отвечали быстрым повышением уровней ΔΨм после НИЛИ-воздействия, что подтверждало наличие тесных кооперативных взаимодействий между элементами ретроградной сигнализации митохондрий и вторичными клеточными реакциями экспрессии и секреции факторов роста. Благодаря повышению экспрессии и секреции факторов роста клетки, корреспондирующие биологические эффекты НИЛИ обусловливали процессы дифференцировки, пролиферации и роста костных тканей.

Таблица. НИЛИ-индуцированная экспрессия и секреция регуляторных молекул

Факторы регуляции	Регуляторные молекулы	Биологические эффекты НИЛИ
Факторы роста	BDNF, GDNF, bFGF, IGF-1, KGF, PDGF, TGF-β, TGF- β1, VEGF	Дифференцировка, пролиферация, рост кости
Интерлейкины (ИЛ)	ИЛ-1α, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-2, ИЛ-4	Миграция, пролиферация, иммунологическая активация
Воспалительные цитокины	PGF-2, циклооксигеназа (ЦОГ)-2, ИЛ-1β, ФНО-α	Торможение воспалительного ответа
Малые молекулы	ATФ, циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), АФК, Ca2+, NO	Нормализация клеточных функций, контроль боли, заживление ран, миграция клеток, апоптоз

После НИЛИ-воздействия (диодный лазер, λ=780 нм) выявлено существенное повышение ΔΨм, в то время как изменения уровней ИЛ-1α носили транзиторный и беспорядочный характер (Gavish L. et al., 2004). Облучение HeNe лазерной радиацией клеток меланомы (линия А-2058) индуцировало быстрое повышение ATФ, ΔΨм, цАМФ благодаря увеличению активности цитохром с оксидазы, в результате чего наблюдали эффекты, связанные с замедленным высвобождением ИЛ-8 (Hu W.P. et al., 2007). ИЛ-1α, ИЛ-6 и ИЛ-8 в условиях НИЛИ- воздействия вызывали пролиферацию кератиноцитов и А-2058- клеток на фоне ИЛ-1α- зависимой индукции миграции кератиноцитов. По- видимому, цитокины играют важную роль в НИЛИ- индуцированной инициации процессов миграции и пролиферации этих клеток. Другие цитокины (ИЛ-2, ИЛ-4) также отличались подобным действием на фоне НИЛИ-воздействия (Omi T. et al., 2005).

Низкоэнергетическое излучение GaAlAs-диодного лазера достоверно тормозило продукцию простагландина Е2 (PGE2) и снижало уровни мРНК ЦОГ-2 (Sakurai Y. et al., 2000). В кератиноцитах человека и гладкомышечных клетках стенки аорты свиньи НИЛИ-воздействие супрессировало экспрессию гена ИЛ-1β, что согласовывалось с общей концепцией о НИЛИ-ассоциированном подавлении провоспалительного ответа (Gavish L. et al., 2004; 2006). Подобный НИЛИ-зависимый эффект отмечен у крыс Вистар с редукцией экспрессии ФНО-α-цитокина с выраженными провоспалительными свойствами (Aimbire F. et al., 2006).

Продукция целого ряда малых молекул (ATФ, цГМФ, АФК, Ca2+ и NO) также повышалась в результате НИЛИ-воздействия. НИЛИ-зависимый синтез молекул ATФ обеспечивал нормализацию клеточного функционирования при разрешении болевого синдрома и заживлении раневых поверхностей (Zalessky V.N., 1984; Zalessky V.N., Frolov G.V., 1987; Basford J.R., 1995).

НИЛИ индуцировало продукцию цГМФ в гладкомышечных клетках кавернозных тел у человека (Kipshidze N. et al., 2000), а также АФК (Grossman N. et al., 1998; Stadler I. et al., 2000; Lavi R. et al., 2003; Zhang J. et al., 2008) и повышение внутриклеточной концентрации Ca2+ (Duan R. et al., 2001; Krizaj D., Copenhagen D.R., 2002; Lavi R. et al., 2003). Лазерзависимая генерация малых количеств АФК, выступающих в качестве естественных мессенджеров, оказалась крайне важным фактором регуляции клеточной активности (Zhang J. et al., 2008), а транзиторные Ca2+-сигналы (характерной амплитуды и длительности) явились высокоспецифическими для сигнальных событий в клетке (Dolmetsch R.E. et al., 1997). Причем эти транзиторные сигналы Ca2+ оказались физиологически значимыми для клеток. Например, элевация внутриклеточного Ca2+ или комплексы частотных осцилляций Ca2+ коррелировали с пространственно- временной активацией транспортировки Ras-белка внутри ERK/MARK каскада (Kupzig S. et al., 2005). К тому же выяснено, что НИЛИ-воздействие индуцировало продукцию NO в HUVEC-клетках (Chen C.H. et al., 2008), промотирующего клеточную миграцию и ангиогенез (Duda D.G. et al., 2004; Zhou R.H. et al., 2004).

Почему НИЛИ вызывает различные биологические эффекты в разных типах клеток? Отвечая на этот вопрос, следует отметить следующее. Во-первых, способности клеток по-разному реагировать на НИЛИ- воздействие обусловлены вторичными реакциями электронно- транспортной дыхательной цепи митохондрий (Xu X. et al., 2008), которые инициируют продукцию АТФ и синтез молекул ДНК и РНК, белков, ферментов и других продуктов, необходимых для репарации или регенерации клеточных компонентов (Stadler I. et al., 2000). Специфичность фотобиологического ответа в финале определяется не уровнем первичных (ранних) реакций в дыхательной цепи митохондрий, а основана на эффективности вторичных процессов сигнальной трансдукции в клетке (Karu T.I., 2008; Zhang J. et al., 2008).

В патологически измененных клетках этот вторичный клеточный ответ частично ингибирован (Brown G.C., 1999). Для НИЛИ-воздействия характерен клеточный ответ с различной степенью выраженности (Karu T.I., 2008) в пределах зоны фотостимуляции. Поэтому НИЛИ многие авторы склонны оценивать как фактор нормализации клеточных функций.

Во-вторых, биологические эффекты НИЛИ также зависят от исходного уровня редоксзависимого статуса фотоактивированных клеток и обусловлены влиянием ретроградной сигнализации митохондрий на экстраклеточный редокс-баланс (Schroeder P. et al., 2007). Во многих случаях регуляторное значение редокс-баланса более важное, чем уровень АТФ. Так, клетки, у которых исходно повышенный редокс-баланс смещается в сторону понижения, оказываются более чувствительными к НИЛИ-воздействию. Напротив, клеточный ответ слабый или отсутствует, когда редокс-потенциал обработанных НИЛИ клеток является оптимально высоким или близким к оптимальному. Это показывает, что НИЛИ может иметь широкий спектр биологической эффективности от оптимальной до несущественной (Karu T.I., 2008; Zhang J. et al., 2008).

Методом ДНК-микрочипирования генной экспрессии эффекты НИЛИ были сгруппированы в пределах нескольких категорий. Повышение экспрессии зарегистрировано у 111 генов, объединенных в 10 функциональных категорий, после облучения фибробластов человека (in vitro) красным светом низкой интенсивности (Zang Y. et al., 2003). Гены в 7 (из 10) функциональных категориях были непосредственно или опосредованно вовлечены в контроль усиления клеточной пролиферации. Остальные 3 функциональные категории генов отвечали за усиленный генный контроль факторов транскрипции, иммунного воспаления и цитокинообразования (Zang Y. et al., 2003).

Следует отметить, что многие клетки отличаются специфическим биологическим ответом на НИЛИ-воздействие. Так, эндотелиальные клетки, участники многочисленных сосудистых биологических реакций (вазоконстрикция, вазодилатация, ангиогенез), характеризовались процессами повышенной пролиферативной активности и миграции в ответ на НИЛИ- воздействие (Chen C.H. et al., 2008).

Мезенхимальные и кардиомиоцитоподобные стволовые клетки, в настоящее время широко используемые в регенеративной медицине, также отличаются повышенной пролиферативной активностью после НИЛИ-воздействия (Tuby H. et al., 2007). К тому же, лазерное воздействие низкой интенсивности и малой мощности стимулировало редукцию LPS- индуцированного воспаления в эксперименте (Aimbire F. et al., 2008) и обеспечивало более эффективный иммуномодулирующий Т-клеточный ответ (Novoselova E.G. et al., 2006).

В целом, имеющиеся экспериментально-клинические свидетельства биостимулирующего действия НИЛИ и результаты проведенных многоцентровых исследований довольно многочисленны, чего нельзя сказать об имеющихся фундаментальных работах, посвященных механизмам фотобиологического действия НИЛИ. Однако появление в последние годы публикаций, посвященных анализу каскадов внутриклеточной сигнальной трансдукции после НИЛИ-воздействия, существенно расширило понимание молекулярных механизмов действия низкоэнергетического лазерного излучения.

Крайне важно расширить исследования молекулярных событий, индуцируемых НИЛИ, что позволит получить более отчетливые представления о процессах фотоиндуцированной ретроградной сигнализации митохондрий в клетке, активации/супрессии цитоплазматических киназ, а также последующей активации каскадов внутриклеточной сигнализации.

Наряду с традиционными методами исследований применение современной инновационной базы лазерной молекулярной и геномно-протеомной диагностики может позволить адаптировать данные о фундаментальных фотобиологических процессах биостимуляции на уровне внутриклеточных каскадов сигнальной трансдукции к результатам клинической практики.

Назрела необходимость активизации работ по углубленному изучению молекулярных и наномолекулярных механизмов действия низкоэнергетического лазерного излучения с целью создания средств и биотехнологий таргетной биостимуляционной фототерапии.

Литература

Залесский В.Н. (2010) Лазерная медицина на рубеже XX–XXI веков. ВИПОЛ, Киев, 997 с.

Залесский В.Н., Фильченков А.А. (2002) Апоптоз кортикальных нейронов при развитии ишемических инсультов. Нейрофизиология, 34(6): 468–484.

Залесский В.Н., Дынник О.Б. (2006) Молекулярно-генетические основы апоптозассоциированных заболеваний сердечно-сосудистой системы и принципы их лечения. Журн. АМН України, 12(2): 307–326.

Adams J.M., Cory S. (2001) Life-or-death decisions by the Bcl-2 protein family. Trends Biochem. Sci., 26(1): 61–66.

Adams V., Nehrhoff B., Spëte U. et al. (2002) Induction of iNOS expression in skeletal muscle by IL-1beta and NFkappaB activation: an in vitro and in vivo study. Cardiovasc. Res., 54(1): 95–104.

Aimbire F., Albertini R., Pacheco M.T. et al. (2006) Low-level laser therapy induces dose-dependent reduction of TNFalpha levels in acute inflammation. Photomed. Laser Surg., 24(1): 33–37.

Aimbire F., Santos F.V., Albertini R. et al. (2008) Low-level laser therapy decreases levels of lung neutrophils anti-apoptotic factors by a NF-kappaB dependent mechanism. Int. Immunopharmacol., 8(4): 603–605.

Alexandratou E., Yova D., Handris P. et al. (2002) Human fibroblast alterations induced by low power laser irradiation at the single cell level using confocal microscopy. Photochem. Photobiol. Sci., 1(8): 547–552.

Arany P.R., Nayak R.S., Hallikerimath S. et al. (2007) Activation of latent TGF-beta1 by low-power laser in vitro correlates with increased TGF-beta1 levels in laser-enhanced oral wound healing. Wound Repair Regen., 15(6): 866–874.

Baldin V., Lukas J., Marcote M.J. et al. (1993) Cyclin D1 is a nuclear protein required for cell cycle progression in G1. Genes Dev., 7(5): 812–821.

Basford J.R. (1995) Low intensity laser therapy: still not an established clinical tool. Lasers Surg. Med., 16(4): 331–342.

Berg J.M., Tymoczko J.L., Stryer L. (2002) Biochemistry. 5th Ed. W.H. Freeman & Co, New York, 517 p.

Braun D.C., Garfield S.H., BlumBerg P.M. (2005) Analysis by fluorescence resonance energy transfer of the interaction between ligands and protein kinase Cdelta in the intact cell. J. Biol. Chem., 280(9): 8164–8171.

Briata P., D’Anna F., Franzi A.T., Gherzi R. (1993) AP-1 activity during normal human keratinocyte differentiation: evidence for a cytosolic modulator of AP-1/DNA binding. Exp. Cell Res., 204(1): 136–146.

Brown G.C. (1999) Nitric oxide and mitochondrial respiration. Biochim. Biophys. Acta, 1411(2–3): 351–369.

Butow R.A., Avadhani N.G. (2004) Mitochondrial signaling: the retrograde response. Mol. Cell, 14(1): 1–15.

Byrnes K.R., Wu X., Waynant R.W. et al. (2005) Low power laser irradiation alters gene expression of olfactory ensheathing cells in vitro. Lasers Surg. Med., 37(2): 161–171.

Chen C.H., Hung H.S., Hsu S.H. (2008) Low-energy laser irradiation increases endothelial cell proliferation, migration, and eNOS gene expression possibly via PI3K signal pathway. Lasers Surg. Med., 40(1): 46–54.

Cuzzocrea S., Thiemermann C., Salvemini D. (2004) Potential therapeutic effect of antioxidant therapy in shock and inflammation. Curr Med Chem., 11(9): 1147–1162.

de Thé H., Lavau C., Marchio A. et al. (1991) The PML-RAR alpha fusion mRNA generated by the t(15;17) translocation in acute promyelocytic leukemia encodes a functionally altered RAR. Cell, 66(4): 675–684.

Dolmetsch R.E., Lewis R.S., Goodnow C.C., Healy J.I. (1997) Differential activation of transcription factors induced by Ca²⁺ response amplitude and duration. Nature, 386(6627): 855–858.

Duan R., Liu T.C., Li Y. et al. (2001) Signal transduction pathways involved in low intensity He-Ne laser-induced respiratory burst in bovine neutrophils: a potential mechanism of low intensity laser biostimulation. Lasers Surg. Med., 29(2): 174–178.

Duda D.G., Fukumura D., Jain R.K. (2004) Role of eNOS in neovascularization: NO for endothelial progenitor cells. Trends Mol. Med., 10(4): 143–145.

Eells J.T., Wong-Riley M.T., VerHoeve J. et al. (2004) Mitochondrial signal transduction in accelerated wound and retinal healing by near-infrared light therapy. Mitochondrion., 4(5–6): 559–567.

Eichler M., Lavi R., ShainBerg A., Lubart R. (2005) Flavins are source of visible-light-induced free radical formation in cells. Lasers Surg. Med., 37(4): 314–319.

Fujihara N.A., Hiraki K.R., Marques M.M. (2006) Irradiation at 780 nm increases proliferation rate of osteoblasts independently of dexamethasone presence. Lasers Surg. Med., 38(4): 332–336.

Fukuhara E., Goto T., Matayoshi T. et al. (2006) Optimal low-energy laser irradiation causes temporal G2/M arrest on rat calvarial osteoblasts. Calcif. Tissue Int., 79(6): 443–450.

Gao X., Chen T., Xing D. et al. (2006) Single cell analysis of PKC activation during proliferation and apoptosis induced by laser irradiation. J. Cell Physiol., 206(2): 441–448.

Gavish L., Asher Y., Becker Y., Kleinman Y. (2004) Low level laser irradiation stimulates mitochondrial membrane potential and disperses subnuclear promyelocytic leukemia protein. Lasers Surg. Med., 35(5): 369–376.

Gavish L., Perez L., Gertz S.D. (2006) Low-level laser irradiation modulates matrix metalloproteinase activity and gene expression in porcine aortic smooth muscle cells. Lasers Surg. Med., 38(8): 779–786.

Gilad E., Wong H.R., Zingarelli B. et al. (1998) Melatonin inhibits expression of the inducible isoform of nitric oxide synthase in murine macrophages: role of inhibition of NFkappaB activation. FASEB J., 12(9): 685–693.

Girard F., Strausfeld U., Fernandez A., Lamb N.J. (1991) Cyclin A is required for the onset of DNA replication in mammalian fibroblasts. Cell, 67(6): 1169–1179.

Gomez-Cabrera M.C., Borrás C., Pallardó F.V. et al. (2005) Decreasing xanthine oxidase-mediated oxidative stress prevents useful cellular adaptations to exercise in rats. J. Physiol., 567(Pt. 1): 113–120.

Greco M., Vacca R.A., Moro L. et al. (2001) Helium-Neon laser irradiation of hepatocytes can trigger increase of the mitochondrial membrane potential and can stimulate c-fos expression in a Ca²⁺-dependent manner. Lasers Surg. Med., 29(5): 433–441.

Grossman N., Schneid N., Reuveni H. et al. (1998) 780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species. Lasers Surg. Med., 22(4): 212–218.

Grzelak A., Rychlik B., Bartosz G. (2001) Light-dependent generation of reactive oxygen species in cell culture media. Free Radic. Biol. Med., 30(12): 1418–1425.

Hashimoto A., Miyakoda G., Hirose Y., Mori T. (2006) Activation of endothelial nitric oxide synthase by cilostazol via a cAMP/protein kinase A- and phosphatidylinositol 3-kinase/Akt-dependent mechanism. Atherosclerosis, 189(2): 350–357.

Hawkins D., Abrahamse H. (2006) Effect of multiple exposures of low-level laser therapy on the cellular responses of wounded human skin fibroblasts. Photomed. Laser Surg., 24(6): 705–714.

Hensley K., Robinson K.A., Gabbita S.P. et al. (2000) Reactive oxygen species, cell signaling, and cell injury. Free Radic. Biol. Med., 28(10): 1456–1462.

Hu W.P., Wang J.J., Yu C.L. et al. (2007) Helium-neon laser irradiation stimulates cell proliferation through photostimulatory effects in mitochondria. J. Invest. Dermatol., 127(8): 2048–2057.

Ichihashi M., Ueda M., Budiyanto A. et al. (2003) UV-induced skin damage. Toxicology, 189(1–2): 21–39.

Jou M.J., Jou S.B., Chen H.M. et al. (2002) Critical role of mitochondrial reactive oxygen species formation in visible laser irradiation-induced apoptosis in rat brain astrocytes (RBA-1). J. Biomed. Sci., 9(6 Pt. 1): 507–516.

Karu T.I. (1999) Primary and secondary mechanisms of action of visible to near-IR radiation on cells. J. Photochem. Photobiol. B., 49(1): 1–17.

Karu T.I. (2003) Low power laser theraphy. Biomedical photonics handbook. In: T. VoDinh (ed.). CRC Press, Boca Raton, pp. 1–25.

Karu T.I. (2008) Mitochondrial signaling in mammalian cells activated by red and near-IR radiation. Photochem. Photobiol., 84(5): 1091–1099.

Kassák P., Przygodzki T., Habodászová D. et al. (2005) Mitochondrial alterations induced by 532 nm laser irradiation. Gen. Physiol. Biophys., 24(2): 209–220.

Khadra M., Lyngstadaas S.P., Haanaes H.R., Mustafa K. (2005) Determining optimal dose of laser therapy for attachment and proliferation of human oral fibroblasts cultured on titanium implant material. J. Biomed. Mater. Res. A., 73(1): 55–62.

Khanna A., Shankar L.R., Keelan M.H. et al. (1999) Augmentation of the expression of proangiogenic genes in cardiomyocytes with low dose laser irradiation in vitro. Cardiovasc. Radiat. Med., 1(3): 265–269.

Kipshidze N., Petersen J.R., Vossoughi J. et al. (2000) Low-power laser irradiation increases cyclic GMP synthesis in penile smooth muscle cells in vitro. J. Clin. Laser Med. Surg., 18(6): 291–294.

Kreisler M., Christoffers A.B., Al-Haj H. et al. (2002) Low level 809-nm diode laser-induced in vitro stimulation of the proliferation of human gingival fibroblasts. Lasers Surg. Med., 30(5): 365–369.

Kreisler M., Christoffers A.B., Willershausen B., d’Hoedt B. (2003) Effect of low-level GaAlAs laser irradiation on the proliferation rate of human periodontal ligament fibroblasts: an in vitro study. J. Clin. Periodontol., 30(4): 353–358.

Krizaj D., Copenhagen D.R. (2002) Calcium regulation in photoreceptors. Front Biosci., 7: d2023–d20244.

Kupzig S., Walker S.A., Cullen P.J. (2005) The frequencies of calcium oscillations are optimized for efficient calcium-mediated activation of Ras and the ERK/MAPK cascade. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 102(21): 7577–7582.

Lavi R., ShainBerg A., Friedmann H. et al. (2003) Low energy visible light induces reactive oxygen species generation and stimulates an increase of intracellular calcium concentration in cardiac cells. J. Biol. Chem., 278(42): 40917–40922.

Leung M.C., Lo S.C., Siu F.K., So K.F. (2002) Treatment of experimentally induced transient cerebral ischemia with low energy laser inhibits nitric oxide synthase activity and up-regulates the expression of transforming growth factor-beta 1. Lasers Surg. Med., 31(4): 283–288.

Liang H.L., Whelan H.T., Eells J.T. et al. (2006) Photobiomodulation partially rescues visual cortical neurons from cyanide-induced apoptosis. Neuroscience, 139(2): 639–649.

Minden A., Karin M. (1997) Regulation and function of the JNK subgroup of MAP kinases. Biochim. Biophys. Acta, 1333(2): F85–F104.

Mirsky N., Krispel Y., Shoshany Y. et al. (2002) Promotion of angiogenesis by low energy laser irradiation. Antioxid. Redox Signal., 4(5): 785–790.

Morgan J.I., Curran T. (1986) Role of ion flux in the control of c-fos expression. Nature, 322(6079): 552–555.

Nishizuka Y. (1988) The molecular heterogeneity of protein kinase C and its implications for cellular regulation. Nature, 334(6184): 661–665.

Novoselova E.G., Glushkova O.V., Cherenkov D.A. et al. (2006) Effects of low-power laser radiation on mice immunity. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed., 22(1): 33–38.

Omi T., Kawana S., Sato S. et al. (2005) Cutaneous immunological activation elicited by a low-fluence pulsed dye laser. Br. J. Dermatol., 153(Suppl. 2): 57–62.

Parsons S.J., Parsons J.T. (2004) Src family kinases, key regulators of signal transduction. Oncogene., 23(48): 7906–7909.

Pastore D., Greco M., Passarella S. (2000) Specific helium-neon laser sensitivity of the purified cytochrome c oxidase. Int. J. Radiat. Biol., 76(6): 863–870.

Pereira A.N., Eduardo Cde P., Matson E., Marques M.M. (2002) Effect of low-power laser irradiation on cell growth and procollagen synthesis of cultured fibroblasts. Lasers Surg. Med., 31(4): 263–267.

Pourzarandian A., Watanabe H., Ruwanpura S.M. et al. (2005) Effect of low-level Er:YAG laser irradiation on cultured human gingival fibroblasts. J. Periodontol., 76(2): 187–193.

Rizzi C.F., Mauriz J.L., Freitas Corrêa D.S. et al. (2006) Effects of low-level laser therapy (LLLT) on the nuclear factor (NF)-kappaB signaling pathway in traumatized muscle. Lasers Surg. Med., 38(7): 704–713.

Ryan M.T., Hoogenraad N.J. (2007) Mitochondrial-nuclear communications. Annu. Rev. Biochem., 76: 701–722.

Sakurai Y., Yamaguchi M., Abiko Y. (2000) Inhibitory effect of low-level laser irradiation on LPS-stimulated prostaglandin E2 production and cyclooxygenase-2 in human gingival fibroblasts. Eur. J. Oral Sci., 108(1): 29–34.

Schindl A., Merwald H., Schindl L. et al. (2003) Direct stimulatory effect of low-intensity 670 nm laser irradiation on human endothelial cell proliferation. Br. J. Dermatol., 148(2): 334–336.

Schroeder P., Pohl C., Calles C. et al. (2007) Cellular response to infrared radiation involves retrograde mitochondrial signaling. Free Radic. Biol. Med., 43(1): 128–135.

Seger R., Krebs E.G. (1995) The MAPK signaling cascade. FASEB J., 9(9): 726–735.

Sharp R.E., Chapman S.K. (1999) Mechanisms for regulating electron transfer in multi-centre redox proteins. Biochim. Biophys. Acta, 1432(2): 143–158.

Shefer G., Barash I., Oron U., Halevy O. (2003) Low-energy laser irradiation enhances de novo protein synthesis via its effects on translation-regulatory proteins in skeletal muscle myoblasts. Biochim. Biophys. Acta, 1593(2–3): 131–139.

Shefer G., Oron U., Irintchev A. et al. (2001) Skeletal muscle cell activation by low-energy laser irradiation: a role for the MAPK/ERK pathway. J. Cell Physiol., 187(1): 73–80.

Shefer G., Partridge T.A., Heslop L. et al. (2002) Low-energy laser irradiation promotes the survival and cell cycle entry of skeletal muscle satellite cells. J. Cell Sci., 115(Pt. 7): 1461–1469.

Shimizu N., Mayahara K., Kiyosaki T. et al. (2007) Low-intensity laser irradiation stimulates bone nodule formation via insulin-like growth factor-I expression in rat calvarial cells. Lasers Surg. Med., 39(6): 551–559.

Silveira P.C., Streck E.L., Pinho R.A. (2007) Evaluation of mitochondrial respiratory chain activity in wound healing by low-level laser therapy. J. Photochem. Photobiol. B., 86(3): 279–282.

Simoncini T., Hafezi-Moghadam A., Brazil D.P. et al. (2000) Interaction of oestrogen receptor with the regulatory subunit of phosphatidylinositol-3-OH kinase. Nature, 407(6803): 538–541.

Stadler I., Evans R., Kolb B. et al. (2000) In vitro effects of low-level laser irradiation at 660 nm on peripheral blood lymphocytes. Lasers Surg. Med., 27(3): 255–261.

Stein A., BenayaHu D., Maltz L., Oron U. (2005) Low-level laser irradiation promotes proliferation and differentiation of human osteoblasts in vitro. Photomed. Laser Surg., 23(2): 161–166.

Stocker R., Keaney J.F. Jr. (2004) Role of oxidative modifications in atherosclerosis. Physiol. Rev., 84(4): 1381–1478.

Sucheta A., Georgiadis K.E., Einarsdóttir O. (1997) Mechanism of cytochrome c oxidase-catalyzed reduction of dioxygen to water: evidence for peroxy and ferryl intermediates at room temperature. Biochemistry, 36(3): 554–565.

Trejo J., Brown J.H. (1991) c-fos and c-jun are induced by muscarinic receptor activation of protein kinase C but are differentially regulated by intracellular calcium. J. Biol. Chem., 266(12): 7876–7882.

Tuby H., Maltz L., Oron U. (2006) Modulations of VEGF and iNOS in the rat heart by low level laser therapy are associated with cardioprotection and enhanced angiogenesis. Lasers Surg. Med., 38(7): 682–688.

Tuby H., Maltz L., Oron U. (2007) Low-level laser irradiation (LLLI) promotes proliferation of mesenchymal and cardiac stem cells in culture. Lasers Surg. Med., 39(4): 373–378.

van Breugel H.H., Bär P.R. (1993) He-Ne laser irradiation affects proliferation of cultured rat Schwann cells in a dose-dependent manner. J. Neurocytol., 22(3): 185–190.

van den Berg R., Haenen G.R., van den Berg H., Bast A. (2001) Transcription factor NF-kappaB as a potential biomarker for oxidative stress. Br. J. Nutr., 86(Suppl. 1): S121–S127.

Vinck E.M., Cagnie B.J., Cornelissen M.J. et al. (2003) Increased fibroblast proliferation induced by light emitting diode and low power laser irradiation. Lasers Med. Sci., 18(2): 95–99.

Xu X., Zhao X., Liu T.C., Pan H. (2008) Low-intensity laser irradiation improves the mitochondrial dysfunction of C2C12 induced by electrical stimulation. Photomed. Laser Surg., 26(3): 197–202.

Yamamoto M., Tamura K., Hiratsuka K., Abilko Y. (2001) Stimulation of MCM3 gene expression in osteoblast by low level laser irradiation. Lasers Med. Sci., 16(3): 213–217.

Yu W., Naim J.O., Lanzafame R.J. (1994) The effect of laser irradiation on the release of bFGF from 3T3 fibroblasts. Photochem. Photobiol., 59(2): 167–170.

Zalessky V.N. (1984) Use of laser acupuncture for cancer pain relief. Pain, Suppl. 2: 154–155.

Zalessky V.N., Frolov G.V. (1987) Fiberoptic laser acupuncture for cancer pain relief. Scand. J. Acup. Electrother., 2(3): 105–108.

Zalessky V.N., Lisenkov N.V. (1984) On the mechanism of metabolism photo-regulation in the both human and animals cells. 8th International Biophysics Congress, Bristol, UK, Abstr. 220: 293–294.

Zhang J., Xing D., Gao X. (2008) Low-power laser irradiation activates Src tyrosine kinase through reactive oxygen species-mediated signaling pathway. J. Cell Physiol., 217(2): 518–528.

Zhang Y., Song S., Fong C.C. et al. (2003) cDNA microarray analysis of gene expression profiles in human fibroblast cells irradiated with red light. J. Invest. Dermatol., 120(5): 849–857.

Zhou R.H., Yao M., Lee T.S. et al. (2004) Vascular endothelial growth factor activation of sterol regulatory element binding protein: a potential role in angiogenesis. Circ. Res., 95(5): 471–478.

Адрес для переписки:

Залесский Вячеслав Николаевич
03680, Киев, ул. Народного ополчения, 5
Национальный научный центр «Институт кардиологии имени академика Н.Д. Стражеско» АМН Украины