Photobiologie – Die Wissenschaft hinter Photobiomodulation

Forschung rund um Photobiomodulation

Einen umfangreichen Überblick über das Thema Photobiomodulation liefert Michael R. Hamblin, Ph.D., einer der renommiertesten und bekanntesten Forscher auf diesem Gebiet: http://photobiology.info/Hamblin.html

Dies ist ein Auszug aus seiner Forschungsarbeit „Shining Light on the Head“:

„Photobiomodulation (PBM) ist die Anwendung von rotem oder nahinfrarotem Licht, um verletztes, degeneriertes oder sterbendes Gewebe zu stimulieren, zu heilen und zu regenerieren. Eines der lebenswichtigsten Organe des menschlichen Körpers, und um dessen optimale Arbeitsleistung sich viele wichtige Fragen der Menschheit drehen, ist das Gehirn. Das Gehirn kann von vielen, verschiedenen Störungen betroffen werden, die man in drei größere Gruppen einteilt: Traumata (Schlaganfälle, Schädel-Hirn-Traumata und globale Ischämien), degenerative Erkrankungen (Demenz, Alzheimer und Parkinson), psychiatrische Störungen (Depression, Angstzustände, posttraumatische Belastungsstörung). Es gibt einige Hinweise darauf, dass all diese scheinbar unterschiedlichen Erkrankungen durch Lichtanwendungen am Kopf positiv beeinflusst werden können. Es besteht sogar die Möglichkeit, dass PBM zur kognitiven Verbesserung bei normalen, gesunden Menschen beiträgt. In dieser transkraniellen PBM-Anwendung (tPGM), wird nahinfrarotes Licht (NIR) oft wegen der besseren Eindringtiefe (keine Haare, längere Wellenlänge) auf der Stirn angewandt. Bisher wurden Laser verwendet, aber die Einführung von kostengünstigen LED-Ketten (light emitting diodes) hat jüngst zur Entwicklung von Licht emittierenden Hauben geführt, sog. ‚Brain Caps‘"

(nach: Shining light on the head: Photobiomodulation for brain disorders)

 

Was ist Licht?

Elektromagnetisches Spektrum
By Horst Frank / Phrood / Anony - Horst Frank, Jailbird and Phrood, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3726606

Licht ist nichts anderes als Strahlung, die sich wellenförmig in verschiedensten Frequenzen ausbreitet. Es ist, als ob man einen Stein ins Wasser wirft, der auf der Oberfläche Wellen verursacht. Diese Wellen können lang oder kurz, hoch oder niedrig sein. Je kürzer und höher die Wellen, umso größer ist die damit transportierte Energiemenge.

Das sichtbare Spektrum des Lichts wird auch „Farbspektrum“ genannt, da wir hier, auf einer Wellenlänge etwa zwischen 400 nm (Nanometer) und 700 nm Farben sehen können. Das Sonnenlicht deckt aber zum Beispiel nicht nur das sichtbare Spektrum ab, sondern auch wesentlich längere und kürzere Frequenzen, wie die kurzwellige UV-Strahlung. Sonnenlicht ist für unseren Körper unerlässlich. So benötigt es der Organismus zur Herstellung des wichtigen Vitamin D3.

 

Was ist Photobiomodulation?

Die Photobiologie ist ein Forschungszweig, der sich seit Längerem mit diesen photochemischen Reaktionen in biologischen Systemen beschäftigt, d.h. mit der Auswirkung von Licht auf lebende Organismen.

Die Photobiomodulation (altgriech. photos = Licht, griech. bios = Leben, lat. modulatio = Maß, abgekürzt PBM) ist so ein Phänomen, mit dem sich die Photobiologie seit einiger Zeit auseinandersetzt. In der Photobiomodulation werden sogenannte „soft laser“ eingesetzt, also Strahlung, die auf einen bestimmten Bereich eingegrenzt wird (400-700 nm bzw. 700-1000 nm, was sich nahe am Infrarot-Spektrum befindet), um so gezielte biochemische Reaktionen in den Zellen hervorzurufen.

Die Wirkung dieser niederenergetischen Strahlung auf organisches Gewebe wurde bereits in den 60ern beobachtet, als Endre Mester von der Semmelweis Universität in Budapest testen wollte, ob gebündelte Strahlung krebsverursachend bei Labormäusen ist. Die Mäuse bildeten zwar keine Tumore, stattdessen aber wuchsen ihre Haare an den kahlgeschorenen Stellen deutlich schneller nach.

Das wichtige Bindeglied zwischen der „sanften Strahlung“ und dem Organismus bilden dabei die Mitochondrien, Organellen, die tausendfach in menschlichen Zellen vorhanden sind und dort komplexe Stoffwechsel-Netzwerke bilden. Der Zustand der Mitochondrien hat einen großen Einfluss auf die Zelle selbst, denn sie bilden ein entscheidendes Glied in der Atmungskette.

Mitochondrien werden, je nach Frequenz und Energiedichte der Strahlung, im Laufe einer Photobiomodulations-Anwendung zu erhöhter Leistung angeregt, was nachweisbar zu weitreichenden, systemischen Veränderungen des mitochondrialen Stoffwechsels führt.

 

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien sind die primären Bereitsteller des wichtigen Adenosintriphosphats, kurz ATP, das man sich wie eine körpereigene „Energiewährung“ vorstellen kann. Dieses komplexe Molekül transportiert Phosphatketten und sorgt dafür, dass die Zellen arbeiten – ob mechanisch (wie bei der Muskelkontraktion), chemisch (bei der Synthese von Molekülen) oder osmotisch (beim Stoffaustausch von Membranen). Ohne ATP könnte ein lebender Organismus, wie wir ihn kennen, nicht existieren.

Mit beteiligt ist aber auch ein Protein mit dem Namen Cytochrom-C-Oxidase, eine Art „Bio-Pumpe“, die für den Stoffaustausch zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Mitochondriums zuständig ist. Genau diese „Pumpen“, so fanden Wissenschaftler heraus, reagieren auf die Photonen des Nahinfrarotlichts, und beginnen dadurch, stärker zu arbeiten.

Es gibt überdies eine Reihe von Annahmen, die erklären könnten, warum generell die Oxidation (und damit die Leistung) in Zellen bei der Anwendung von Nahinfrarotlicht zunimmt.

Ein Forscher-Ring aus Photobiologen ist derzeit intensiv damit beschäftigt, die Ursachen und Wirkungen der Photobiomodulation zu untersuchen. Es bleibt also spannend, was die Wissenschaft auch in Zukunft zu berichten weiß.