Photobiomodulation therapy (PBMT)는 저 레벨 레이저 (LLLT) 장치에서 방출되는 특정 스펙트럼의 광원을 사용, 인체 조직에 깊이 침투, 작용하는 매개 변수에 따라 세포 수준에서 광 물리적, 광 화학적 효과를 유도하는 과정을 말하는 것이다. 열에너지를 생성하지 않는 발광 다이오드(LED)는 일정한 파장의 효과를 가진다. Photobiomodulation (PBM) 은 염증 감소, 통증 감소 및 상처 치유와 같은 주요 기능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

분자 메커니즘

PBM이 전자 수송을 촉진하여 아데노신 삼인산 (ATP) 생산을 유도하는 막 통과 양성자를 증가시키기 때문에 미토콘드리아 호흡 사슬의 사이토크롬 C 산화 효소에 작용한다. ATP는 살아있는 세포의 보편적인 에너지원이며 모든 생물학적 운동에 꼭 있어야 한다. ATP 증가만으로도 세포 신진대사 기능을 강화하게 되고 생체활동의 능률을 향상할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 적색 또는 NIR 빛의 흡수는 일시적인 활성산소종 (ROS) 을 유발하여 염증, 세균등을 공격함과 동시 산화 스트레스가 조직적으로 감소했다.

결과적으로 낮은 수준의 ROS가 작용하면 면역이 활성화되고 나아가 세포에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보인다. ROS는 핵인자 카파 B (NF-κB)를 포함하는 전사인자를 활성화하기 때문에 자극 및 보호 유전자의 상향조절이 발생한다. 이러한 보호 유전자는 조직 복구에 관여하는 섬유아 세포 성장인자 계열에 속하는 성장 인자를 생성한다. (중략)

PBM요법의 가장 높은 효과 중 하나는 뇌, 복부지방, 상처, 폐, 척수, 관절 및 근육에 이르는 다양한 조직에 대한 염증의 전반적인 감소다. 염증을 줄이는 것 외에도 PBM요법을 통한 진통 효과는 ATP 증가/산화 스트레스 감소에 높은 작용이 유발된다.
PBM의 상대적 높은 전력 밀도 (> 300mW/cm 2)는 통상 수용체에 의해 흡수될 때 A 및 C 신경통 섬유에 억제 효과가 있다. 이것은 복합 활동 전위의 진폭을 감소시키고, 신경전도 속도를 늦추고, 신경성 염증을 억제한다.

PBM을 이용한 암 환자의 완화치료

PBM에 의한 “빛”은 암 치료를 위해 수 년 동안 연구되고 이용되어 왔다. 특히 CT, RT 및/또는 조혈 모세포 이식을 받는 환자의 구강 점막염(OM) 관리에서 PBM이 염증, 궤양, 통증, 부종, 섬유증, 근육 및 신경 손상을 조절하는 것이 증명되었다. PBM에 의해 조절되는 모든 조건(예: 염증, 궤양, 통증, 부종, 섬유화, 근육 및 신경학적 부상)은 암 치료를 받고 있는 환자의 CT/RT에 의한 합병증의 생성에 관여하는 것으로 생각된다. 예를 들어, PBM이 구강 점막염의 동물 모델에서 COX-2 발현을 감소시키고 염증 조직에서 중성구 수를 감소시킨다는 것이 입증되었다. 또한, 과도한 섬유화 반응은 CT/RT의 만성 후유증에서 급성 산화 손상과 관련이 있으며 이것은 세포 손상, 허혈, 그리고 지속적인 염증 반응을 초래했고, 섬유화로 이어진다. 임상 및 실험실 연구에 따르면 PBM은 섬유화를 상당히 예방하고 염증을 줄일 수 있다.

암 환자에서 PBM의 안정성

PBM의 체외(In vitro) 연구 결과는 악성 세포에 따라 다양한 결과를 보였으나, 임상(In vivo) 연구에서는 암세포에 대한 잠재적 보호 작용과 암 성장 촉진에 관한 나쁜 영향은 없었다. 하지만 아직 강력한 데이터가 부족하다. 향후 연구는 PBM이 항암제, 방사선 치료 또는 면역 항종양 치료의 효과를 향상시킴으로써 PBM의 잠재적인 유익한 효과에 대한 방향을 제시 할 필요가 있다. 따라서 PBM에 대한 숙주-종양 반응의 메커니즘에 대한 더 많은 통찰력을 얻고 종양 치료 결과에 대한 PBM 효과를 설명하기 위한 추가 조사가 반드시 필요하다.

향후 방향

비록 PBM이 모든 연구에서 좋은 결과를 나타내지는 못했지만 CT/RT 부작용 완화 그리고 특정 암 치료에 유망하다는 결론이다. 이러한 다양한 결과는 투여된 선량과 같은 요인에 의해 변수가 있는 것으로 추정되며 적절한 용량에서 유익한 효과를 기대할 수 있지만 아주 낮거나 높은 고용량의 PBM은 효과를 기대할 수 없다. PBM 프로토콜은 합병증 위험이 있는 장기의 해부학적 구조에 따라 적절한 매개변수를 사용하여 관리해야 한다. 제안된 매개변수는 주로 구강점막염 (일반적으로 633-685nm 또는 780- 830nm) 관리를 위해 PBM을 사용하는 연구에서 파생된 증거를 기반으로 한다.
그러나 PBM 사용에 대한 다른 (암 치료) 적응증에 대한 시험은 더 넓은 범위의 파장 (590-1064nm)이 치유, 염증 및 통증 감소에 효과가 있음을 시사한다. 암 치료의 각 합병증에 대한 최적의 PBM 매개 변수를 더 잘 정의하기 위해 향후 조사를 더 많이 수행할 필요가 있다. 또한, 이상적인 시기 (예방 대 치료)와 PBM 투여 빈도, 그리고 암 치료 완료 후 PBM을 얼마나 더 사용해야 하는지도 결정해야 한다.

결론

우리는 PBM (광 생물조절), 광 의학이 연구자와 임상의 사이에서 학제 간 연구를 촉진하여 PBMT를 간소화하고 단순화하여 암 환자를 위한 더 많은 지원 치료를 제공할 수 있기를 바란다.