3. Биофизика цветотерапии красным светом

Взаимодействие электромагнитных волн красного диапазона спек­тра излучения (610-690 нм) с биологическими объектами проявляется как в волновых, так и в квантовых эффектах, вероятность формирова­ниях которых изменяется в зависимости от длины волны 610-690 нм. При оценке особенностей лечебного действия света, наряду с такими закономерностями его волнового распространения, как отражение, рассеяние и поглощение, необходимо также учитывать корпускуляр­ные эффекты - фотохимический, фотоэлектрический, фотолитический и другие.

Фотохимическое и фотофизическое действие может оказывать только тот красный свет, который поглощается данной системой [27]. В механизме фотобиологического действия света определяющим явля­ется поглощение энергии (2-2,4 эБ) световых квантов красного диапа­зона спектра атомами и молекулами биологических тканей (закон Грот- гуса-Дрейпера). В результате образуются электронно-возбужденные состояния молекул с переносом энергии кванта (внутренний фотоэф­фект) и происходит электролитическая диссоциация и ионизация био­логических молекул. Характер первичных фотобиологических реакций определяется энергией квантов красного света (2-2,4 эВ). На следую­щем этапе энергия красного света трансформируется в тепло или обра­зуются первичные фотопродукты, выступающие пусковым механизмом фотобиологических процессов.

Оптическое излучение низкой (нетепловой) интенсивности крас­ного диапазона преимущественно влияет на возбуждение тех или иных электронных энергетических уровней, но не абсолютно обусловливает его, поскольку естественный ход химических окислительно-восстано­вительных реакций у животных сопровождается возбуждением моле-

100 I	200 I	300 I	400 I	500 I	600 I	700 I	X, нм
	12,4	6,2	4,9	3,1		2,06	Энергия фотона, эВ
	С-Н	С-О	С-С	С-С		C=N	Вид связи
	11,1	6,3		4,4	2,5	2,1	Энергия связи, эВ
	I	I		I	I	I

Ионизация Диссоциация Электронное Колебательные

молекул молекул возбуждение процессы

Рис. 1.1. Энергия фотонов и энергия химических связей биоткани

кулы и переносом электрона от донора к акцептору в темноте. При переносе электрона в возбужденное состояние по донорно-акцептор- ному механизму в случае отсутствия химических источников свобод­ной энергии необходима индукция переноса электрона квантом света. Степень проявления фотобиологических эффектов в организме зави­сит от интенсивности оптического излучения, которая обратно про­порциональна квадрату расстояния от источника до облучаемой по­верхности. Вызванные световым возбуждением тканей организма про­цессы служат пусковым звеном физико-химических и биологических реакций, формирующих конечный терапевтический эффект. Эти реак­ции и лечебные эффекты специфичны для каждой конкретной длины волны 610-690 нм (рис. 1.1) [27].

Таким образом, в фотобиологическом процессе важны два факто­ра [27]:

1. общее количество поглощаемой энергии, точное число квантов красного света, поглощаемых в единицу времени (оптическая плот­ность энергии). Это характеризует возможное число реакций, со­вершаемых в единицу времени (скорость фотопроцесса);

2. величина поглощаемого кванта красного света, определяющая энергетику самой фотореакции (устанавливает, какая реакция воз­можна).

Так как для красного диапазона спектра энергия связи биосубст­рата 2,5-2,1 эВ, то в этом случае возможны в биоткани колебательные процессы и электронное возбуждение.

В этой связи энергия квантов красного света достаточна для ак­тивации многих химических реакций с участием не только тех моле­кул, которые способны поглощать красный свет, но и других вслед­ствие возможности миграции к ним энергии. Круг возможных фото­химических реакций при этом расширяется, а тепловое действие уменьшается. Анализ минеральной воды, подвергшейся облучению красным светом, показал в ней значительные изменения pH, вязкос­ти, наличия свободных электронов. Фотоактивация в таком сложном биологическом объекте, как организм человека, происходит в виде многоступенчатого процесса, который можно представить следую­щим образом: поглощение квантов света (2,1-2,4 эВ) => первичный фотофизический или фотохимический акт (колебательные процессы) => промежуточные стадии, включающие образование в тканях фото- сенсибилизированных продуктов или перенос энергии на мембранных компонентах клеток (С-Н) => образование в тканях физиологически активных соединений => включение нейр о гуморальных реакций => ко­нечный фотобиологический эффект [44].

Энергия поглощенного красного света вызывает поток электро­нов (при освещении ткани теряют отрицательный заряд), обусловли­вающих активацию окислительно-восстановительных реакций в био­логических тканях; растет поглощение кислорода и выделение угле­кислоты, увеличивается электропроводимость тканей. Затем включа­ется темповая стадия окислительного процесса, протекающая в отсут­ствие света, но при участии ферментативных систем; снижается интен­сивность обменных процессов.

Свет, в данном случае красный, способствует изменению прони­цаемости мембран клеток для ионов [22, 45]. При поглощении красно­го излучения в коже происходит выделение тепла, которое модулирует функциональные свойства термомеханочувствительных волокон кожи. Изменение их активности инициирует сегментарно-рефлекторные и местные реакции активации микроциркуляции и усиления трофики облучаемых тканей и органов. Вызываемые красным излучением кон- формационные перестройки элементов дермы активируют иммуноге­нез кожи и гуморальную регуляцию обменных процессов в организме путем индукции выделения гормонов гипофиза.

Ответ биологического объекта на световое воздействие на уровне клеточных и тканевых реакций и адекватных изменений в нейрогумо- ральном звене регуляции составляет итоговый результат фотобиоло- гического процесса, развивающийся по механизмам срочной адапта­ции в организме. Определяющие его звенья нередко срабатывают в зависимости от сиюминутной локальной ситуации, складывающейся при развитии патологического процесса, а не от самого фотобиологи- ческого воздействия, которое наподобие триггерного механизма запус­кает всю цепь последовательных преобразований в биологическо

м

объекте. Отсюда следуют относительная простота и многочисленность первичных фотоакцепторных актов в организме и многообразные по своим вторичным проявлениям, финальным результатам ответные ре­акции организма [10].