НИЛТ в лечении выпадения волос

Уже давно известно, что красный и инфракрасный лазерный свет способствуют восстановлению и регенерации тканей, а низкоинтенсивное излучение, также известное как низкоинтенсивная лазерная терапия (НИЛТ), стимулирует клеточную активность [1].

После открытия лазеров в 1960-х годах был огромный интерес к использованию аппаратов лазерной терапии для лечения различных заболеваний. Наиболее часто они имеют длины волн в диапазоне 500-1100 нм (так называемое оптическое окно ткани).

НИЛТ назначают для облегчения боли, восстановления после инсульта, а также для профилактики и лечения мукозита [2-8]. Переносные устройства показали положительный эффект при множестве различных патологий и применяются при заживлении ран, регенерации нервной ткани. Аппараты НИЛТ, излучающие монохроматический красный свет низкой мощности, были разработаны для лечения различных заболеваний кожи, включая заболевания, нарушающие рост волос [9].

В этом обзоре мы сосредоточимся на использовании НИЛТ в качестве потенциального метода лечения нескольких видов алопеции.

Стадии роста волос

Волосы – одна из самых быстрорастущих тканей человеческого тела, а волосяной фолликул, который является уникальной характеристикой млекопитающих, представляет собой систему нейроэктодермально-мезодермального взаимодействия [10]. Волосяные фолликулы проходят повторяющийся регенеративный цикл, состоящий из трех стадий:

1. Анаген (быстрый рост, активная стадия)
2. Катаген (физиологическая стадия инволюции)
3. Телоген (период покоя)

Стволовые клетки находятся в области внешней корневой оболочки, расположенной чуть ниже сальной железы, совпадающей с точкой закрепления мышцы поднимающей волос (musculus arrector pili) [11]. Во время перехода от телогена к анагену происходит контролируемая активация эпителиальных стволовых клеток, в то же время приводящая к появлению дочерних клеток, вступающих на путь дифференциации (TA) [12].

На протяжении всей стадии анагена происходит устойчивая пролиферация TA-клеток в эпителиальной матрице волосяного фолликула. Следовательно, пролиферирующие трихоциты окончательно дифференцируются, чтобы сформировать основную часть волосяной нити, которая является конечным продуктом цикла волос.

Считается, что кожный сосочек волосяного фолликула является ключевым регуляторным элементом в активации клеток-предшественников, пролиферации клеток волос и терминальной дифференцировки трихоцитов [13].

Стадия анаген представляет собой стадию роста, которая может продолжаться от 2 до 6 лет. В стадии катаген волосы с колбовидной луковицей продвигаются вверх к порам кожи, а кожный сосочек начинает отделяться от фолликула. Эта фаза обычно длится от 1 до 2 недель. В телогеновой стадии кожный сосочек полностью отделяется от фолликула и занимает около 5-6 недель. Наконец, дермальный сосочек движется вверх, чтобы встретить волосяной фолликул еще раз, и матрица волоса начинает формировать новые волосы, что представляет собой возвращение к стадии анагена.

Вариации алопеции

Андрогенетическая алопеция (АГА) является наиболее распространенной формой выпадения волос у мужчин, затрагивающей почти 50% мужского населения [14]. АГА вызвано эффектами андрогенов, таких как тестостерон и его производный дигидротестостерон (DHT) и проявляется у генетически предрасположенных к расстройству людей.

Тестостерон представляет собой липофильное соединение, которое диффундирует через клеточную мембрану. Тестостерон превращается цитоплазматическим ферментом 5-α-редуктазой в DHT, который является его более активной формой. Существует два типа 5-α редуктазы.

• Тип 1 встречается в кератиноцитах, фибробластах, потовых железах и себоцитах
• Тип 2 встречается в коже и внутренней корневой оболочке волосяных фолликулов [15].

DHT связывает ядерный андрогенный рецептор, который регулирует экспрессию гена [15]. Нарушение активации клеток эпителиальных предшественников и пролиферация ТА-клеток из-за аномальной передачи андрогенов формируют необходимый патофизиологический компонент этого состояния, что, в свою очередь, приводит к непрерывной миниатюризации фолликулов и их превращению в пушковые волосяные фолликулы [16, 17].

Хотя точные гены, участвующие в выпадении волос неизвестны, некоторые из предложенных генов, ответственных за рост волос, экспрессируют десмоглеин, активин, эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста фибробластов (FGF), лимфоидный энхансер-связывающий фактор-1 (LEF- 1) и звукового ежа [15].

На сегодняшний день наиболее распространенными методами лечения АГА являются местное применение миноксидила, финастерида и хирургическая трансплантация волос [14].

К сожалению, современные методы лечения неэффективны для пациентов с АГА. Медицинская терапия требует бессрочного использования и ограничена приверженностью пациента, а хирургические варианты (трансплантация волос) ограничены в связи со стоимостью процедуры [18], Из-за потребности в более эффективных методах лечения, НИЛТ стал новым терапевтическим подходом к лечению AGA и был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) и получил разрешение в качестве безопасной терапии для лечения мужской AGA в 2007 году и женской AGA в 2011 году [19].

Недавно был проведен обзор [20], где использование лазеров и легких терапевтических методах лечения алопеции, которые охватывали эксимерный лазер на 308 нм, фракционный фототермолиз и УФ-фототерапию, но не покрывали НИЛТ, опосредованный красным лазером, который является основным предметом настоящего обзора.

Существует несколько других форм выпадения волос, таких как очаговая алопеция (AA), телогеновая алопеция (TE) и вызванная химиотерапией алопеция. АА является аутоиммунным воспалительным заболеванием, которое характеризуется отсутствием соединительной ткани и образованием внутри- или пери-фолликулярного лимфоцитарного инфильтрата, состоящего из CD4+ и CD8+ лимфоцитов [19]. Существуют серьезные варианты АА [21]:

• тотальная алопеция – полная потеря волос головы;
• генерализованная алопеция – полная потеря волос на голове и теле.

Наиболее распространенным методом лечения являются внутриклеточные инъекции кортикостероидов; однако другие методы лечения включают в себя кортикостероиды для системного использования, миноксидил, антралин, контактную сенсибилизацию, PUVA фотохимиотерапию, циклоспорин, такролимус и биологические вещества, такие как алефацепт, эфализумаб, этанерцепт, инфликсимаб и адалимумаб [15].

TE – ненормальный цикл роста волос, приводящий к чрезмерной потере волос в стадии телогена [15]. Некоторые распространенные причины включают острое инфекционное заболевание, хирургическое вмешательство, железодефицитную анемию, заболевания щитовидной железы, недоедание, хронические заболевания и некоторые препараты, такие как оральные контрацептивы, литий и циметидин. Химиотерапия разрушает быстро делящиеся раковые клетки и в то же время разрушаются другие быстро делящиеся клетки организма, такие как волосяные фолликулы, и этот нежелательный эффект приводит к вызванной химиотерапией алопеции, начиная с 1-3 недель, и достигает максимума в 1-2 месяца лечения [22].

Лазерная терапия для профилактики алопеции и восстановления волос

В конце 1960-х годов венгерский врач Эндре Местер начал серию экспериментов по канцерогенному потенциалу лазеров с использованием рубинового лазера малой мощности (694 нм) на мышах. Мышей брили в рамках экспериментального протокола. К удивлению Местера, лазер не вызывал рак, а вместо этого улучшал рост волос вокруг бритой области на спине животного [23]. Это была первая демонстрация «фотобиостимуляции» с использованием НИЛТ [24].

В последнее время внимание было обращено на необычное неблагоприятное воздействие лазеров, используемых для удаления волос. Было замечено, что в некоторых случаях, увеличение густоты волос, цвета или грубости или их комбинация происходит на или вокруг участков, обработанных для последующего удаления волос [19, 25-27]. Название, данное для этого явления, – «Парадоксальный гипертрихоз», а заболеваемость варьируется от 0,6% до 10% [19].

Группа исследователей при лазерном лечении также наблюдала трансформацию мелких пушковых волос в более крупные длинные волосы и назвала это явление «терминализацией» волосяных фолликулов [28, 29]. Были предложены различные механизмы для объяснения парадоксального гипертрихоза.

В одном исследовании это было связано с наличием поликистозного яичникового синдрома у 5 из 49 женщин, проходящих лечение лицевого гирсутизма IPL-лазером [27]. Другая группа исследователей предположила, что хотя тепло, создаваемое лазером, меньше температуры, необходимой для термолиза волосяного фолликула, это тепло может быть достаточным для индуцирования пролиферации и дифференцировки фолликулярных стволовых клеток за счет увеличения уровня белков теплового шока (HSP) таких как HSP27, играющих роль в регуляции роста и дифференцировки клеток [19]. Субтерапевтическая травма, вызванная лазером, также может приводить к высвобождению определенных факторов, которые потенциально могут вызывать фолликулярный ангиогенез и влиять на цикл роста клеток [29].

Механизмы НИЛТ для восстановления роста волос

Как упоминалось ранее, в 2007 и 2011 годах НИЛТ был одобрен FDA как безопасное лечение выпадения волос у мужчин и женщин соответственно [19]. Предполагается, что лазерная фототерапия стимулирует возвращение волосяных фолликулов из стадии телогена в анаген, продлевает продолжительность анагенной фазы, увеличивает скорость пролиферации в активных анагенных волосяных фолликулах и предотвращает преждевременное развитие катагена [19, 30].

Точный механизм действия НИЛТ при росте волос неизвестен, однако было предложено несколько механизмов. Данные свидетельствуют о том, что НИЛТ действует на митохондрии и может привести к изменению клеточного метаболизма посредством фотодиссоциации ингибирующего оксида азота (NO) из цитохрома с оксидазы (CCO) [31] (блок IV в дыхательной цепи митохондрий), в результате чего происходит увеличение производства АТФ, модуляция активных форм кислорода и индукция транскрипционных факторов, например, ядерный фактор каппа-би, и фактор индуцируемый гипоксией 1-альфа [32].

Эти факторы транскрипции вызывают синтез белка, который способствует проявлению дальнейших побочных эффектов, таких как увеличение пролиферации и миграции клеток, изменение уровней цитокинов, факторов роста и медиаторов воспаления, увеличение оксигенации тканей [32]. Более того, NO, как известно, является мощным вазодилататором и можно предположить, что НИЛТ может вызывать фотодиссоциацию NO не только из CCO, но также из внутриклеточных органелл, что приводит к вазодилатация и увеличение кровотока, о чем сообщалось в нескольких исследованиях [32-34].

Ямазаки и коллеги наблюдали увеличение фактора роста гепатоцитов (HGF) и HGF после облучения спин крыс линии Sprague Dawley с помощью линейного поляризованного инфракрасного лазера [35].

Некоторые авторы провели сравнение между механизмом действия НИЛТ и механизмом миноксидила. Хотя механизм, с помощью которого миноксидил способствует росту волос, не полностью понят, известно, что миноксидил содержит N-оксидную группу, которая может высвобождать NO, который является важной клеточной сигнальной молекулой, участвующей во многих физиологических и патологических процессах [36] и также является вазодилататором [37].

Кроме того миноксидил является чувствительным к K-АТФ каналам, которые, в свою очередь, вызывают гиперполяризацию клеточных мембран [38]. Поскольку активные АТФ-зависимые К+ каналы в митохондриях и повышение уровня оксида азота [39-41] наблюдаются в ответ на воздействие НИЛТ в мозге и сердце [41-43], подобный эффект можно наблюдать и в опосредованного миноксидилом росте волос.

Вайс и коллеги показали, что НИЛТ индуцирует экспрессию 5-α редуктазы, которая превращает тестостерон в DHT, и в зависимости от параметров лечения, изменяет экспрессию фактора роста эндотелия сосудов, что играет значительную роль в росте волосяного фолликула. В свою очередь группа сообщила о стимуляции роста волос на клетках дермальных сосочков человека [44-47].

Примечательно, что аналогичные изменения были также зарегистрированы при местном использовании миноксидила [47]. Кроме того было продемонстрировано, что НИЛТ модулирует воспалительные процессы и иммунологические ответы, которые также могут оказывать влияние на восстановление роста волос [32, 48].

Исследование, проведенное Wikramanayake et al. [19] на мышиной модели C3H/HeJ АА подтвердило предположение, что у мышей, обработанных лазером, увеличивалось количество волосяных фолликулов, находящихся в фазе анагена, отмечалось снижение воспалительных инфильтратов.

Учитывая, что воспалительные инфильтраты сильно разрушают биологию волосяного фолликула и многочисленные цитокины, такие как ингибиторы IFN-γ, IL-1α и β, TNF-α, MHC и Fas-антиген, вовлечены в циклический рост волос и, как показано, играют роль в патогенезе АА. Модулирующее действие НИЛТ на воспаление может сыграть значительную роль в лечении АА [19].

НИЛТ в животных моделях

Wikramanayake et al. [19] продемонстрировали эффекты роста волос на мышиной модели C3H/HeJ для АА с использованием НИЛТ (655 нм в течение 20 секунд три раза в неделю в общей сложности 6 недель). В конце лечения рост волос наблюдался у всех обработанных лазером мышей, но не наблюдалось различий в контрольной группе, которая подвергалась аналогичным процедурам лечения без введения ключевого терапевтического элемента) [19]. Хотя у обработанных лазером мышей наблюдалось увеличение количества волосков, у мышей, обработанных плацебо, были продемонстрированы телогенные фолликулы с отсутствующими волосяными стержнями [19].

Shukla et al. [49] исследовали влияние He-Ne лазера (632 нм, в дозах 1 и 5 Дж/см2 с 24-часовыми интервалами в течение 5 дней) на цикл роста волосяного фолликула подвергнутой и не подвергнутой воздействием тестостерона кожей белых мышей. Воздействие тестостероном приводила к ингибированию роста волос, который характеризовался значительным увеличением волос в стадии катагена на месте волосяных фолликулов [49].

Результаты показали, что воздействие Ne-Ne-лазером в дозе 1 Дж/см2 привело к значительному увеличению количества волосяных фолликулов в стадии анагена в группе мышей, подвергнутых воздействию тестостерона относительно других групп. Однако группа, подвергнутая 5 Дж/см2, показала значительное уменьшение количества волос, находящихся в стадии анагена и увеличение количества телогенных волосяных фолликулов.

Это согласуется с двухфазным эффектом НИЛТ, где низкие дозы облучения могут вызывать биостимуляцию, а высокие дозы облучения могут приводить к ингибированию [32, 49]. Поскольку рост волос, промодулированный He-Ne-лазером (1 Дж/см2) был намного выше у мышей, подвергнутых воздействию тестостерона, чем у мышей, не получавших тестостерон, можно предположить, что клетки, растущие медленнее или в условиях стресса, лучше реагируют к стимулирующему эффекту НИЛТ.

Другим заметным наблюдением в этом исследовании является то, что в He-Ne-лазере (1 Дж/см2), некоторые из анагенных фолликулов появились из более глубоких слоев кожи и имели другую ориентацию, находились в более поздней анагенной стадии в цикле роста волос, что, в свою очередь, предполагает, что лазерное облучение продлевает фазу анагена [50, 51]. Кроме того, в обработанной тестостероном и He-Ne (1 Дж/см2) облученной коже, волосяные фолликулы, как было видно, происходят из середины дермы, и эти фолликулы представляют собой раннюю фазу анагена [49]. Исходя из этого наблюдения можно предположить, что большинство фолликулов в стадии катагена и телогена повторно попадают в фазу анагена в результате низкоинтенсивного лазерного излучения 1 Дж/см2.

Заболеваемость алопецией, связанной с онкологическим лечением, например, химиотерапией, близка к 65% и имеет серьезные негативные психологические эффекты [22]. НИЛТ была предложена в качестве способа восстановления волос для индуцированной химиотерапией алопеции.

В крысиной модели каждой крысе назначали разные схемы химиотерапии в сочетании с устройством НИЛТ [52]. Восстановление волос произошло на 5 дней раньше у всех крыс, подвергнутых лазерной терапией по сравнению с крысами из контрольной группы. Результаты гистологии показали, что волосяные луковицы, обработанные НИЛТ, в стадии анагена проникают глубже в подкожную жировую ткань. В то же время, лазерная терапия не уменьшает эффективность химиотерапевтических методов лечения, однако повышает локальные факторы защиты раковых клеток. [52].

Клинические испытания роста волос при использовании лазеротерапии

Используя инфракрасный свет с длиной волны 655 нм и инфракрасным излучением 780 нм один раз в день в течение 10 минут 24 пациента с АГА были обработаны и оценены группой исследователей [54]. Оценка проводилась с помощью фотосравнения и фототрихограммы [54]. После 14 недель лечения, увеличение плотности волос (145,1 /см2 по сравнению с 137,3 /см2, Р <0,005) и затылка (163.3 /см2 против 153,3 /см2, P <0,005), а также соотношение аноген/телоген (теменная область: 84,7 против 79,7; затылок: 91,9 против 89,6), а 83% пациентов сообщили, что удовлетворены терапией [54].

Satino et al. [55] проверили эффективность НИЛТ на рост волос и прочность на растяжение у 28 мужчин и 7 женщин с АГА. Каждый пациент использовал НИЛТ 6(55 нм) в течение 6 месяцев в течение 5-10 минут через день [55], Прочность на растяжение измеряли VIP HairOSCope (Belson Imports, Hialeah, FL) путем удаления трех типичных концевых волосков с площади в 1 см2. Количество волос бралось в пределах одного сантиметра квадратного в области наибольшей алопеции.

С точки зрения прочности на растяжение волос результаты показали большее улучшение в теменной области у мужчин и височной области у женщин [55]. Что касается количества волос, то у обоих полов во всех областях наблюдалось значительное улучшение (для височной области: 55% у женщин, 74% у мужчин, в теменной области: 65% у женщин, 120% у мужчин).

Вывод

НИЛТ была с успехом применена в 1960-х годах, когда у мышей, облученных низкоинтенсивным лазером, наблюдался усиленный рост волос. С тех пор НИЛТ продемонстрировала свою эффективность в условиях заживления ран, при лечении боли и даже как метод профилактики мукозита.

На основании исследований, демонстрирующих эффекты НИЛТ, можно предположить, что метод может быть использован в течение послеоперационного периода при трансплантации волос, чтобы облегчить процесс заживления и повысить жизнеспособность и более ранний рост трансплантатов [60, 61].

В то время как механизмы все еще изучаются, задокументировано, что НИЛТ может способствовать переходу волосяных фолликулов в стадию анагена путем высвобождения NO из CCO с помощью фотодиссоциации и позволяет уменьшить воспаление в АА. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования для оптимизации параметров лечения и определения долгосрочной эффективности.

В большинстве работ, исследующих эффекты НИЛТ на рост волос, использовались длины волн от 635 до 650 нм, но на сегодняшний день ни в одном из исследований не сравнивали влияние длин волн от 810 нм, имеющих более глубокую проникающую способность, и до видимого красного света. Кроме того, необходимы дальнейшие исследования для сравнения эффективности различных источников света (непрерывного и импульсного) и методов доставки света (лазер против светодиода).