Foto Kimya

Foto Kimya
BIOCHEMICAL MECHANISM OF LOW LEVEL LASER THERAPY FOR THE NONINVASIVE REDUCTION OF SUBCUTANEOUS ADIPOSE TISSUE. makalesinden bir
pasaj >>Tamamı için ilgili makaleye başvurunuz.
Hemen aklımıza gelen ilk soru, ışığın, haricen uygulandığında, hücresel seviyede nasıl
böyle bir olağanüstü etkiyi harekete geçirme kapasitesine sahip olduğudur. Pekâlâ, cevap
için en iyi açıklama foto kimyasal temel prensipleri ortaya koymaktır. Foto kimya atomlar,
moleküller ve ışık etkileşimlerini inceleyen bir kimya disiplinidir. Kuantum teorisine göre, ışık
radyasyon enerjisi ayrı bir parça olan fotonlar tarafından soğurulur ve moleküler seviyede,
hemen biyolojik seviyede gözlenebilir etkilerin oluşmasını sağlayan foton etkileşimli bir
kimyasal işlevdir. Foto kimyanın ilk yasası, yayılan fotonik enerjiyi soğurma kapasitesine
sahip bir molekülü yani foto alıcı molekülü ifade eder. Fotonik soğurma kapasitesine sahip
böyle bir molekül genelde kromofor olarak bilinen bir ışık emme merkezine sahiptir. Işık
soğurma merkezleri çoğu kez tamamlanmamış iç yörüngeleriyle kolaylıkla tanımlanan geçiş
metallerinin ve elementlerinin yuvalarıdır. Fizikçi Niel-Bohrs modeli baz alındığında, bir
atomun iç yörüngelerini enerji seviyesine bağlı olarak her bir elektronun yerleşebileceği
olası kuantum konumunu belirtir. Elektronlar kuantum sıçramalarını yapabilme kapasitesine
sahiptir. Elektronların bir kuantum konumundan bir diğerine yani bir enerji seviyesinden
diğerine geçişi sonrasında bir foton tarafından soğurulur veya yayılır. Düşük enerji
konumundan yüksek enerji konumuna geçiş, dolu bir yörüngeden belirli boş bir yörüngeye
atlama anlamında bir elektron uyarımıdır. Bakır (Cu) veya Demir (Fe) geçiş elementleri
açısından bakıldığında, bu elementler benzersiz elektron konfigürasyonları sebebiyle bir
elektron kaymasına karşı çok daha hassastırlar. Foto alıcı moleküller, geçiş metaller de
dahil, lazer ışımalarını takip eden foto biyolojik etkilerden sorumludur. Foton soğurumu,
elektronik uyarım durumuna bağlı olarak molekülün dengeli bir geometrik konfigürasyona
ulaşması sonrasında vibrasyonda hızlı bir azalım başlar. Bu değişim foto soğurucu
moleküllerin biyolojik davranışlarını düzenleyebilir.
Araştırmalar sitokrom c oksidazın foto alıcı molekül olarak işlev verdiğini göstermektedir.
Sitokrom c oksidaz, suda çözünür sitokrom c’den oksijene elektronlarının transfer
edilmesini kolaylaştıran binükleer bakır kökünü (CuA) bir heme binükleer (α3-CuB) kökle
birlikte ihtiva eden çok bileşenli bir hücre zarı proteinidir. Sitokrom c oksidaz elektron
taşıma zincirinde terminal bir enzimdir ve bir hücrenin biyo enerjisinde yaşamsal bir rol
oynamaktadır. İncelemeler, 633 nm lazer ışınımları sonrasında mitokondrial zardaki
potansiyel ve proton gradiant artışının mitokondrianın optik özelliklerini değiştirerek
adenosin difosfat/adenosin trifosfat (ADP/ATP) değişimini hızlandırdığını göstermektedir.
Lazer ışımalarının, sitokrom c oksidazın sitokrom c’den dioksijene elektronları transfer etme
oranını arttırdığı ileri sürülmektedir. Ayrıca, lazer ışımaları sitokrom c oksidazın katalitik kök
özelliğini (elektron kazanım) kısıtladığından dioksijen redüksiyonu için daha yüksek sayıda
elektron açığa çıkardığı görüşü önerilmektedir.. Terminal enzimlerin foto aktivasyonu,
stokrom c oksidaz gibi, lazer ışımaları takiben görülen farklı biyolojik ardışıklığın
aktivasyonunda vazgeçilmez bir rol oynamaktadır.
Sitokrom c oksidazın pik soğurumu kırmızıdan yakın enfraruj tayfa kadar aralıkta
gerçekleşmektedir. Bu nedenle, optimal biyolojik stimülasyon kırmızı tayfta ışıma yapan bir
cihaz kullanılarak elde edilebilir. Ayrıca, uygun nüfuz etme derinliği e derin doku
stimülasyonu sağlamak için koherent lazer kaynağı kullanılması kesinlikle kaçınılmazdır.
Biyolojik yönden bakıldığında, çok yüzeysel uygulamalarda ışık ileten diyot (LED) ile lazer
diyot arasında kayda değer bir fark bulunmamaktadır. Yine de, derin dokular, subkütan
adipositler gibi, hedeflenerek yapılan uygulamalarda koherent bir lazerin kullanılması
vazgeçilmezdir.
Sitokrom c oksidazdaki başlangıç fiziksel ve/veya kimyasal değişiminin hücre içi redoks
konumunu değiştirdiğini göstermiştir. Bir hücrenin redoks konumunun gen boşalımını
kontrol eden hücresel sinyal geçişlerini düzenlediği ileri sürülmektedir. Hücresel redoks
konumunun farklılaştırılması redoks duyarlı çevrimsel faktörleri ve/veya fosfolipaz A2 gibi
sinyal iletici geçişleri aktive edebilir veya sınırlayabilir. İki adet tam bilinen çevrimsel faktör
olarak, nükleer faktör kappa B (NF- кB) ve aktivatör protein-1 (AP-1) hücre içi bir redoks
konumundan düzenlenmektedir. Ayrıca, NF-κB ve AP-1, hücre içi redoks kayması
sonrasında daha yüksek bir alkali düzeyine ulaştığından aktivasyonu daha da artar. (32,33)
Lazer ışınımını takiben, daha yüksek bir oksidasyon (alkalize) konumuna doğru kademeli
bir şekilde yükseldiği gözlenmektedir. Daha da önemlisi, redoks duyarlı çevrimsel
faktörlerin aktivasyonu ve takip eden gen boşalımı görülmektedir.
Hücresel metabolizmayı farklılaştırma ve gen boşalımından sorumlu çevrimsel faktörleri
değiştirme kapasitesi baz alındığında düşük güç lazer tedavilerinin (LLLT) gen boşalımını
(36), hücre çoğalımını, hücre içi pH dengesini, mitokondrial zar potansiyelini, geçici reaktif
oksijen türlerini ve kalsiyum iyon seviyesini, proton seviyesini ve oksijen tüketimini
değiştirdiği bulunmuştur. Bunun ötesinde, bilimsel yazınlar lazer ışınımının aşırı derecede
düşük dozlarında keratinositlerin ve fibroblastların çoğalmasını sağladığını belirtmektedir.
Çevrimsel faktörleri farklılaştırmak, özel genlerin boşalımını hızlandırmak veya önlemek için
genel bir terapötik yaklaşım haline almıştır ve bu yaklaşım çok çeşitli tıbbi rahatsızlıkların
tedavi edilmesi anlamına potansiyel bir destek olacaktır. Jackson ve çalışma arkadaşları
(2002) hücre içi redoks konumundan düzenlenen 20’den fazla çevrimsel faktörü
tanımladılar. Hücre içi redoks konumunu değiştirebildiği belirlenen lazer tedavinin adipozit
zarların oluşması ve korunması ile ilişkili çevrimsel faktörlerin fonksiyonlarını
etkileyebileceği öne sürülmektedir. Bu iddiayı desteklemek için, daha geniş araştırmalar
yapılması gerekir. Yine de, lazer ışınımının kırmızı tayf aralığında özel genlerin
boşalımında benzersiz bir rol oynadıklarını destekleyen yeterli sayıda kanıt bulunmaktadır
ve LLLT uygulamasını takiben gözlenen geçici porların gen boşalımındaki değişimden
kaynaklandığı konusu makul bir yaklaşım olarak görülmektedir.
3.) Niera, R., Arroyave, Ramirez, H., et al. Fat liquefication: Effect of low-level laser energy
on adipose tissue. Plast. Reconstr. Surg. (2002): 110; 912-22.
32.) Sun, Y. and Oberley L.W. Redox regulation of transcriptional activators. Free Radic.
Biol. Med. (1996): 21; 335-348.
33.) Haddad, J.J. Oxygen-sensing mechanisms and the regulation of redox responsive
transcription factors in development and pathophysiology. Respir. Rex. (2002): 3;26-53.
36.) Byrnes KR, Wu X, Waynant RW, Ilev IK, Anders JJ. Low power laser irradiation alters
gene expression of olfactory ensheathing cells in vitr. Lasers Surg. Med. 2005;37:161-171