2.3. 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. В механизме фотобиологического действия света определяющим является поглощение энергии (2—2,4 эВ ) 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-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 .

Таким образом, в фотобиологическом процессе важны два фактора:

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). 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 . 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 фотобиологического воздействия, которое наподобие триггерного механизма запус­кает всю цепь последовательных преобразований в биологическом объекте. Отсюда следуют относительная простота и многочисленность первичных фотоакцепторных актов в организме и многообразные по своим вторичным проявлениям, финальным результатам ответные ре­акции организма .

Красное излучение (длины волн в диапазоне 610...690 нм) истори­чески считается биологически и клинически наиболее эффективным, однако только в последние десятилетия появились достаточно серьез­ные научные данные, подтверждающие и объясняющие этот факт. Ак­цепторами красного света в клетках животных и человека являются кислород и каталаза. Перестройка электрокинетического гомеостаза при воздействии цветом лежит в основе первичных биологических и физиологических эффектов хромотерапии .

Потенциальная энергия электрона в гидратном окружении, рав­ная примерно 2,2-2,4 эВ, является причиной антирадикальной актив­ности красного излучения. Энергия связи электрона с молекулами воды зависит от температуры и концентрации ионов в растворе и не строго соответствует фотону с длиной волны 650 нм, а может отклоняться от этого значения на несколько нанометров в ту или иную сторону. По­тенциальная энергия гидратированного катион-радикала также состав­ляет величину около 2 эВ, что соответствует длине волны красного излучения.

Красное излучение может обусловливать как антиоксидантный эффект - рекомбинацию гидратированных электронов с катион-ради­калами излучением с длиной волны 650 нм, так и прооксидантный эф­фект - образование синглетного кислорода излучением с длиной вол­ны 630 нм. Немонохроматическое (широкополосное) красное излуче­ние светодиодов может обусловить преобладание того или иного эф­фекта в зависимости от отношений спектральной плотности энергети­ческой светимости при длинах волн 650 и 630 нм, от локализации облу­чения и от функционального состояния облучаемых тканей. Существен­но облегчает неинвазивное использование красного излучения высо­кая прозрачность для него биологических тканей относительно дру­гих волн оптического диапазона.

Красный (и оранжевый) свет - разогревающий, экспансивный, релаксирующий; он воздействует непосредственно на химические ре­акции в организме, сдвигает кислотно-щелочное равновесие в тканях в щелочную сторону, уменьшает ригидность мышц. Чем больше угне­тен метаболизм в тканях, тем большее тепло в этом месте ощущает больной при хромотерапии. Красные лучи наиболее эффективны вече­ром и осенью.

Красный цвет оказывает возбуждающее действие на нервную сис­тему, улучшает и ускоряет все обменные процессы в организме, при этом активизируется деятельность кожи и желез внутренней секреции и эффективен при лечении прессбиопии (дальнозоркости). Согласно представлениям восточной медицины, энергия красного цвета оказы­вает стимулирующее влияние на костный мозг, обусловливает здоро­вый цвет кожи. Воздействие красного цвета улучшает кровообраще­ние и сердечную деятельность, способствует образованию эритроци­тов, нормализует артериальное давление при его понижении, повыша­ет иммунитет; устраняет застойные явления в органах; лечит ветряную оспу, волчанку, скарлатину; стимулирует рассасывание остеофитов.