使用寬範圍近紅外光對細胞色素c氧化酶活性的光生物調節

Abstract

光生物調節（Photobiomodulation）是一種新穎且具有潛力的治療方式，一方面光治療本身是無創的，且光治療使用的波長較長，對於人體的傷害較低；另一方面是LED的取得相當容易，不論是臨床治療或是居家應用，都非常容易實行。光生物調節的應用相當廣泛，根據治療的部位不同會達到不同的治療效果，例如：促進傷口復原、舒緩肌肉痠痛以及提升大腦的認知能力等，不只是使用在特定病患上，而是幾乎適用於每一個人。Cytochrome c Oxidase，電子傳遞鏈裡其中一個蛋白質複合體，是促進氧氣還原成水的關鍵酵素。在近期的研究中被認為是參與光生物調節中，吸收紅外光和近紅外光的重要的發色團（Chromophore）。 在本研究中，我們使用電極作為偵測氧氣消耗的工具，測量人類心肌細胞AC16在照射750 nm、810 nm、940 nm及1050 nm（約2 J/cm2，持續照射五分鐘）後得到的不同耗氧結果；從結果中得到750 nm及940 nm會造成粒線體耗氧率下降，810 nm及1050 nm則會造成粒線體耗氧率上升。同時本篇研究除了AC16之外，還對其他細胞株Panc-1、HEK-293、HepG2和IMR-32照射1050 nm（約2 J/cm2，持續照射五分鐘）光處理，並測量各株細胞對其控制組氧氣消耗的結果，從實驗結果發現，AC16及HepG2在照射1050 nm對上其對照組的氧氣消耗有顯著提升。本篇研究還使用了Cytochrome c Oxidase Assay做為粒線體活性測量的工具，對細胞照射810 nm及1050 nm（1.07～3.06 J/cm2，持續照射五分鐘），發現照射810 nm後，細胞活性有顯著提升。最後對粒線體染TMRM，使用Confocal拍攝螢光訊號來確認膜電位的高低，我們對細胞AC16、Panc-1、HEK-293、HepG2和IMR-32細胞照射1050 nm（6.37 mW/cm2），發現照射後能夠減緩AC16膜電位下降。儘管對於光生物調節的機制尚未完全了解，但從多篇研究及本篇實驗結果可以確定，使用近紅外光是一種很有潛力的治療手段。