Effect of Light on Calcium Uptake by Macrophages

Young, Steve; Dyson, Mary; Bolton, Peter

doi:10.5978/islsm.90-or-01

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“…Photodamage during microscopy indeed indicates that cells can be stimulated solely by photons. Along with this idea, it was found that low energy visible light irradiation with about 0.1 mw/cm 2 power density for seconds to minutes could induce changes of intracellular Ca 2+ concentrations in macrophages [76], sperms [77][78][79], lymphocytes [80], skeletal muscle cells [81,82], human fibroblasts [83] and mast cells [84]. The cellular Ca 2+ level slowly increased during continuous laser irradiation and could maintain for minutes.…”

Section: All-optical Stimulationmentioning

confidence: 96%

Regulation of Cellular Molecular Signaling by Light (Invited Paper)

Cheng¹,

Zhu²,

He³

2015

PIER

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Abstract-Laser technology has been promoting various microscopy methods and thus making great progresses in life science. Further than contribution to "seeing is believing", lasers have also demonstrated their capacity of manipulating cells and even molecular signaling. Specifically, with advances of lasers and combination with other techniques, recent reports show that cell calcium ion, a universal intra-and inter-cellular messenger, can be modulated by lasers at different levels of biological organization from organelle to tissue. It is very encouraging that laser irradiation can activate or control plenty of corresponding cell processes and functions by regulating cell calcium signaling pathways, with promising potential in both scientific research and clinical application. In this paper, optical techniques for regulation of cell calcium signaling are specifically reviewed. Most methods need exogenous chemicals or genetic materials to convert incident photon into stimulation that cells can response with specific molecular dynamics. The only all-optical approach is achieved by nonlinear excitation with femtosecond laser, despite lack of specificity and controllability, providing possibility of a totally noninvasive method without any biochemical materials and thus further potential clinical application in human beings. The developments and techniques of those methods are introduced and explained, with analysis on their properties and current challenges. Potential applications and prospective development are also discussed. Researchers on biophotonics and related biological fields can benefit from this review. It also provides a systematic reference to doctors and researchers who are working on practical application of those methods.

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Section: All-optical Stimulationmentioning

confidence: 96%

Regulation of Cellular Molecular Signaling by Light (Invited Paper)

Cheng¹,

Zhu²,

He³

2015

PIER

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“…, 1980;JORI, 1980; ANDERSON e PARRISH, 1982;MCKINLEY et al, 1988; HAZEKI e TAMURA 1989;YOUNG et al, 1990;TERRIBILE et al, 1992 e LUBART et al, 1995. Dessa forma conclui-se que os efeitos biológicos dos laseres de baixa intensidade dependem principalmente de sua monocromaticidade (MESTER et al, 1978; BERKI et al, 1988;KARU 1987;KUBOTA et al 1989; BIHARI e MESTER, 1989) e da fluência (SHIROTO et al, 1989;LUBART et al, 1992a; AL-WATBAN e ZHANG, 1994; WEI YU et al, 1994;KARU, et al, 1996), assim como da fase de crescimento celular em que as células receberam a irradiação (KARU et al, 1995).…”

Section: Atuação Da Terapia Com Laser De Baixa Intensidadeunclassified

“…2.1). Em estados patológicos, o laser interfere no processo de troca iônica, acelerando o incremento de ATP (KARU et al, 1991a;YOUNG et al, 1990;LUBART, et al, 1992b; LOEVSCHALL E ARENHOLT-BINDSLEV, 1994;LUBART et al, 1996;LUBART et al, 1997).Figura 2.7: Modelo de KARU modificado por SMITH. Ação foto-química do laser visível na cadeia redox da mitocôndria.…”

unclassified

"Análise in vitro da proliferação celular de fibroblastos de gengiva humana tratados com laser de baixa intensidade utilizando diferentes parâmetros de irradiação"

Lopes¹

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Ao físico Lauro Queiroz Maia, pela grande disposição em ajudar os alunos de Biomedicina.Ao aluno de iniciação científica Lucas Ferreira Supino que confeccionou o aparelho de laser utilizado nos meus experimentos, e que o calibrou e preparou-o de maneira criteriosa e adequada.Ao estagiário do laboratório, Clóvis Grecco, que sempre nos ajudou com grande boa vontade e presteza.A Maurício Pasque Caravantes, pela ajuda com meu XP na configuração dessa tese.A Clóvis Biscegli Neto, pelos scanners das fotos aqui utilizadas.A René Barrera Orozco, pelos desenhos didáticos e tratamento de imagens das fotos aqui utilizadas.A Rogério Pereira Leal, pela medida da configuração do raio emitido pelo laser utilizado nessa tese.A Oswaldo Amauri Erlo, pelas madrugadas que gastou me levando a São Paulo, sempre de muito bom humor e prontidão.A meu pai, C.D. Attilio Lopes, pelos desenhos de cicatrização ( Fig. 2.8 e 2.9).À secretária Wladerez Aparecida Gounella Caiado, cuja boa vontade e sorriso terno me fazia tranqüilizar cada vez que faltava algum documento na secretaria da pós-graduação.A DMC Equipamentos Ltda, por ceder o material de impressão utilizado na confecção dos meus exemplares de tese.Ao amigo José Emílio Fehr Pereira Lopes pelos estudos em grupo que muito nos enriqueceram e pelas tantas primorosas aventuras pelas quais nos fez passar e a Cláudio José Lopes, seu incansável Sancho Pança.Ao amigo Augusto César Ribeiro Figueiredo, pelas aulas particulares de reposição daquelas que perdi quando minha filha nasceu, pelos gráficos que me preparou com tanto carinho e competência e pela atenção que me dispensou nas situações de desespero sempre que meu XP não funcionava.À minha avó, Yolanda Fernandes de Almeida e à minha mãe, Maria Nazareth Almeida Lopes, pelo incentivo e apoio incondicionais.Aos meus sogros, Maria Sirlei Brumati Massini e Renaldo Massini, por levar minha nenê às salas de aula, cada vez que se aproximava a hora de suas mamadas e pelo eterno apoio e incentivo.Aos meus familiares, amigos, sobrinhas e afilhadas, cujas horas roubadas de seu convívio souberam transformar em incentivo, apoio e inspiração.A meus queridos alunos que sempre acreditaram em mim e serviram como incentivo para eu continuar buscando os porquês, apesar de tantas dificuldades pelas quais temos que passar."La vida esta hecha de pequeños detalles que hacen de los recuerdos aquellas llaves mágicas que te transportan a una sensación vivida y añorada" DedicatóriaA meu marido, companheiro e grande amor, Renaldo.À minha pequena Chiara, que me ensinou o grande sentido da vida. B. Brecht Homenagem EspecialAos Professores Dr. Mariano Vélez González (Espanha) e Dr. Jan Tunér (Suécia), colaboradores e mestres de todos aqueles interessados na incessante busca dos "por quês" da Laser Terapia. Grandes homens e verdadeiros cientistas cuja única ambição é divulgar a Laser Terapia de maneira digna e sóbria e de desvendar os mistérios que a cercam.Homens cujo maior mérito é a simplicidade, humildade e respeito com que tratam todos aqueles preocupados em fazer ciê...

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“…Karu (1987), com base em estudos com cultura de células e bactérias, demonstrou que a coerência não é importante. A mesma conclusão foi feita por Young et al (1990), após estudos em macrófagos e fibroblastos utilizando fontes de luz não-coerente. A coerência da luz perde-se nos primeiros estratos da pele, devido ao fenômeno de dispersão, antes que se produza a absorção dos fótons por cromóforos como a melanina, hemoglobina, porfirinas, citocromo oxidase, entre outros (Hazeki e Tamura 1989;Young et al, 1990;Lubart et al, 1995).…”

Section: Efeitos Do Laser Em Baixa Intensidade Nas Célulasunclassified

“…A mesma conclusão foi feita por Young et al (1990), após estudos em macrófagos e fibroblastos utilizando fontes de luz não-coerente. A coerência da luz perde-se nos primeiros estratos da pele, devido ao fenômeno de dispersão, antes que se produza a absorção dos fótons por cromóforos como a melanina, hemoglobina, porfirinas, citocromo oxidase, entre outros (Hazeki e Tamura 1989;Young et al, 1990;Lubart et al, 1995). Dessa forma, conclui-se que os efeitos biológicos dos lasers operando em baixa potência dependem principalmente de sua monocromaticidade (Berki, 1988;Karu 1987;Kubota et al, 1989; Bihari e Mester 1989) e da fluência (Shiroto et al, 1989;Lubart et al, 1992;Karu et al, 1996).…”

Section: Efeitos Do Laser Em Baixa Intensidade Nas Célulasunclassified

Terapia com laser em baixa intensidade na prevenção dos efeitos causados pela elevada concentração de glicose na proliferação e migração de fibroblastos

Ramalho¹

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Diabetic complications, including wound healing deficiency, are usually associated to chronic hyperglycemia, which leads to oxidative stress and aleatory protein glycation. The aim of this study was to evaluate the effects of high glucose concentrations (HGC) on proliferation, migration and death of cultured fibroblasts, as well as the potential effect of low intensity laser therapy (LILT) (660 and 780 nm; 40mW; 2, 5, 10 and 30J/cm 2 ) preventing these effects. HGC reduced cell proliferation in about 40%, cell migration in about 50% and increased cell death in 30%. Daily irradiation at 660nm and 10J/cm 2 was efficient preventing the effects on cell proliferation and migration. HGC also increased the production of reactive oxygen species, an effect totally prevented by LILT. The results suggest that LILT favors cell proliferation and migration, processes very important for healing, possibly through an anti-oxidant effect.KEY WORDS: Diabetes Mellitus, wound healing, LILT. Organization). Está associado a uma insuficiência da insulina, que pode ser causada tanto pela baixa produção de insulina pelo pâncreas, como pela falta de resposta dos tecidos periféricos a este hormônio, resultando num aumento no nível sanguíneo de glicose (hiperglicemia) (Neville et al., 1995;Robbins et al., 1989). Os níveis sanguíneos normais de glicose situam-se entre 70 e 120mg/dl; em indivíduos diabéticos, estes níveis encontram-se frequentemente entre 200 e 400 mg/dl. O DM é geralmente dividido em dois grupos: insulina-dependente (DMID) outipo I e não insulina-dependente (DMNID), ou tipo II. O DMID é caracterizado por uma deficiência acentuada na produção de insulina, geralmente desde a infância (Neville et al., 1995;Robbins et al., 1989). Os indivíduos geralmente apresentam hiperglicemia intensa e cetoacidose, necessitando de injeções de insulina exógena para sobreviver. O DMNID é mais freqüente em adultos e pessoas obesas e está associado a uma baixa responsividade à insulina. Embora a hiperglicemia esteja presente, a cetoacidose raramente se desenvolve (Neville et al., 1995;Robbins et al., 1989).O DM é uma doença importante quando se consideram as inúmeras complicações dele decorrentes e o seu impacto econômico na sociedade. A causa mais comum de hospitalização de indivíduos diabéticos provém de feridas crônicas, de difícil cicatrização e com recorrência de infecções (Frykberg, 1999).Uma das principais complicações é a doença vascular periférica, devido à microangiopatia, que pode resultar num acometimento isquêmico dos membros. A isquemia predispõe o indivíduo a infecções graves, como por exemplo, a gangrena, que pode gerar uma necessidade de amputação do membro. A cada ano, 20.000 amputações de membros inferiores são realizadas nos EUA devido a complicações gangrenosas do DM (Neville et al., 1995). Os mecanismos envolvidos nesta 12 complicação, no entanto, não estão completamente elucidados (Greenhalgh, 2003). Além da microangiopatia, outras complicações como neuropatia, retinopatia e falência de órgãos, como por exemplo, os ...

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Effect of Light on Calcium Uptake by Macrophages

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Regulation of Cellular Molecular Signaling by Light (Invited Paper)

Regulation of Cellular Molecular Signaling by Light (Invited Paper)

"Análise in vitro da proliferação celular de fibroblastos de gengiva humana tratados com laser de baixa intensidade utilizando diferentes parâmetros de irradiação"

Terapia com laser em baixa intensidade na prevenção dos efeitos causados pela elevada concentração de glicose na proliferação e migração de fibroblastos

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