Ensayo de fotobiomodulación de células musculares C2C12 después de la irradiación con dispositivo LED

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i6.28884

Palabras clave:

Fotobiomodulación; Cultivo de células; Células musculares.

Resumen

Introducción: Una de las formas observadas para reducir la fatiga musculoesquelética es el uso de protocolos para la aplicación de fuentes de luz (fotobiomodulación) como láser de baja intensidad y LED (Light Emitting Diode). Los trabajos de fotobiomodulación han mostrado resultados prometedores en el rendimiento de la fuerza o la reducción de la fatiga muscular. A nivel celular, la fotobiomodulación puede modular la proliferación de fibroblastos, la unión y síntesis de colágeno y procolágeno, promover la angiogénesis y mejorar el metabolismo energético en las mitocondrias. En comparación con los dispositivos láser, el LED tiene varias ventajas, como ser más pequeño, más liviano, menos costoso y más fácil de operar. Objetivo: El objetivo del presente trabajo es verificar si la irradiación con dispositivo LED (650 nm y 860 nm) en células musculares C2C12 modifica la viabilidad, morfología y componentes del citoesqueleto. Metodología: La línea celular C2C12 (ATCC CRL - 1772) se cultivó en matraces de 25 cm2 a 37°C bajo 5% de CO2 en DMEM. Las celdas fueron irradiadas con el dispositivo de diodo emisor de luz (LED), Sportllux Ultra, que consta de 84 LED, cada LED individual tiene 8 mW de potencia, emitiendo a 660±20 nm (42 LED) y 850±20 nm (42 LEDs), y cubriendo un área (A) de 120 cm2. La densidad de potencia de la luz emitida fue de 5,6 mW/cm2 y el tiempo de exposición de 10 minutos, totalizando una fluencia de 3,4 J/cm2. El ensayo de viabilidad se realizó donde las células se incubaron con 100 µL de solución Crystal Violet (CV) y el ensayo de actividad mitocondrial se evaluó mediante el ensayo colorimétrico MTT. Se realizó el ensayo de núcleo de fluorescencia (DAPI) y citoesqueleto (faloidina de rodamina) para estudiar el citoesqueleto en función del cambio en los filamentos de actina. Resultados: Nuestros resultados demuestran que el sinergismo de la irradiación LED (660nm y 850nm) indujo la proliferación de células C2C12. El dispositivo de diodo emisor de luz (LED), Sportllux Ultra tiene un efecto significativo en el cultivo de células C2C12. La actividad mitocondrial y la viabilidad celular mostraron un aumento significativo en sus actividades después de la irradiación. Las observaciones de microscopía de fluorescencia mostraron una alineación de los componentes del citoesqueleto de las células C2C12 después de la irradiación. Conclusión: La aplicación de irradiación con el dispositivo Sportlux Ultra LED estimuló un aumento de energía por ensayo de actividad mitocondrial, número de células por ensayo de viabilidad celular y alineación de componentes del citoesqueleto por ensayo de fluorescencia en células de la línea C2C12. Nuestros resultados sugieren que los filamentos de actina del citoesqueleto organizados normalmente contribuyen a la supervivencia celular y que indujeron cambios celulares importantes en el citoesqueleto que dan como resultado un cambio en la forma de la célula. Estos resultados sugieren que el dispositivo Sport Lux Ultra LED puede ayudar en la reparación de lesiones en los tejidos y colaborar para aumentar el rendimiento en los atletas de una manera más rápida.

Citas

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P., (2008). Molecular Biology of the Cell (5th ed.). New York: Garland Science. ISBN 978-0-8153-4105-5.

Al-Ghamdi, K. M., Kumar, A., Moussa, N. A., (2012) Low-level laser therapy: a useful technique for enhancing the proliferation of various cultured cells. Lasers Med Sci 27, 237–249.

Al-Watban, F. A., Andres, B. L., (2006). Polychromatic LED in oval full-thickness wound healing in nondiabetic and diabetic rats,Photomed. Laser Surg. 24, 10–16.

Ates, G. B., Can, A. A., Gülsoy, M., (2017). Investigation of photobiomodulation potentiality by 635 and 809 nm lasers on human osteoblastos. Lasers Med Sci. 32, 591–599

Avni, D., Levkovitz, S., Maltz, L., Oron, U., (2005). Protection of skeletal muscles from ischemic injury: low-level laser therapy increases antioxidant activity. Photomed Laser Surg. 23, 273-277.

Barolet, D., (2008). Light-emitting diodes (LEDs) in dermatology, Semin. Cutan. Med. Surg. 27, 227–238.

Borsa, P. A., Larkin, K. A., True, J. M., (2013). Does phototherapy enhance skeletal muscle contractile function and postexercise recovery? A systematic review. J Athl Train. 48, 57–67.

Cooper, G. M., (2000). "Actin, Myosin, and Cell Movement". The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edition.

Desmet, K. D., Paz, D. A., Corry, J. J., Eells, J. T., Wong-Riley, M. T., Henry, M. M., Buchmann, E. V., Connelly, M. P., Dovi, J. V., Liang, H. L., Henshel, D. S., Yeager, R. L., Millsap, D. S., Lim, J., Gould, L. J., Das, R., Jett, M., Hodgson, B. D., Margolis, D., Whelan, H. T., (2006). Clinical and experimental applications of NIR-LED photobiomodulation. Photomed. Laser Surg. 24(2), 121-128

Dima, V. F., Suzuko, K., Liu, Q., (1997). Effects of GaALAs Diode Laser on Serum Opsonic Activity Assessed by Neutrophil- associated Chemiluminescence. Laser Therapy. 9, 153–158

Ferraresi, C., de Brito Oliveira, T., de Oliveira Zafalon, L., de Menezes Reiff, R. B., Baldissera, V., de Andrade Perez, S. E., Matheucci Júnior, E., Parizotto, N. A., (2011). Effects of low level laser therapy (808 nm) on physical strength training in humans. Lasers Med Sci. 26, 349–358.

Ferraresi, C., Hamblin, M. R., Parizotto, N. A., (2012). Low-level laser (light) therapy (LLLT) on muscle tissue: performance, fatigue and repair benefited by the power of light. Photonics Lasers Med. 1, 267–286.

Frangez, I., Cankar, K., Ban Frangez, H., Smrke, D. M., (2017). The effect of LED on blood microcirculation during chronic wound healing in diabetic and non-diabetic patients-a prospective, double-blind randomized study. Lasers Med. Sci. 32, 887–894.

Gao, X., Xing, D., (2009). Molecular mechanisms of cell proliferation induced by low power laser irradiation. J Biomed Sci 16:409-415.

Hamblin, M. R., (2017). Mechanisms and applications of the anti-inflammatory effects of photobiomodulation. AIMS Biophys. 3, 337–361.

Hardin, J., Bertoni, G., Kleinsmith, L. J., (2015). Becker's World of the Cell (8th ed.). New York: Pearson. pp. 422–446. ISBN 978013399939-6.

Herrmann, H., Bär, H., Kreplak, L., Strelkov, S. V., Aebi, U. (2007). "Intermediate filaments: from cell architecture to nanomechanics". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 8, 562–573.

Hopkins, S. L., Siewert, B., Askes, S. H. C., Veldhuizen, P., Zwier, R., Hegerc, M., Bonnet, S., (2016). An in vitro cell irradiation protocol for testing

photopharmaceuticals and the effect of blue, green, and red light on human cancer cell lines. Photochem. Photobiol. Sci. 15, 644–653.

Huang, Y. Y., Sharma, S. K., Carroll, J., Hamblin, M. R., (2011). Biphasic dose response in low level light therapy - an update. Dose Response, 9, 602-618.

Kury, M., Wada, E. E., Da Silva, D.P., Tabchoury, C. P. M., Giannini, M., Cavalli, V., (2020). Effect of violet LED light on in-office bleaching protocols: a randomized controlled clinical trial. Journal of Applied Oral Science. 28, 3-11.

Lam, T. S., Abergel, R. P., Meeker, C. A., Castel, J. C., Dwyer, R. M., Uitto, J., (1986). Laser Stimulation of Collagen Synthesis in Human Skin Fibroblast Cultures. Lasers in Life Science. 1, 61–77.

Li, D. Y., Zheng, Z., Yu, T. T., Tang, B. Z., Fei, P., Qian, J., Zhu, D., (2020). Visible-near infrared-II skull optical clearing window for in vivo cortical vasculature imaging and targeted manipulation, J. Biophoton. 13, e202000142.

Li, W. T., Leu, Y. C., Wu, J. L., (2010). Red-light light-emitting diode irradiation increases the proliferation and osteogenic differentiation of rat bone marrow mesenchymal stem cells. Photomed Laser Surg. 28, S157-165.

Manabe, Y., Miyatake, S., Takagi, M., Nakamura, M., Okeda, A., Nakano, T., Hirshman, M. F., Goodyear, L. J., Fujii, N. L., (2012). Characterization of an Acute Muscle Contraction Model Using Cultured C2C12 Myotubes. PLoS ONE 7, e52592.

Mangnall, D., Bruce, C., Fraser, R. B., (1993). Insulin-stimulated glucose uptake in C2C12 myoblasts. Biochem Soc. Trans. 21, 438S.

McKinley, M.; Dean O'Loughlin, V., Pennefather-O'Brien, E., Harris, R., (2015). Human Anatomy (4th ed.). New York: McGraw Hill Education. p. 29. ISBN 978-0-07-352573-0.

Mester, E., Mester, A. F., Mester, A., (1985) The biomedical effects of laser application. Lasers Surg Med 5,31–39

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. Ed. Santa Maria, RS: UFSM, NTE.

Osanai, T., Shiroto, C., Mikami, Y., (1990). Measurement of Ga ALA Diode Laser Action on Phagocytic Activity of Human Neutrophils as a Possible Therapeutic Dosimetry Determinant. Laser Therapy. 2, 123–134.

Rastelli, A. N., Dias, H. B., Carrera, E. T., Barros, A. C., Santos, D. D., Panhóca, C. H., Bagnato, V. S., (2018). Violet LED with low concentration carbamide peroxide for dental bleaching: a case report. Photodiagnosis Photodyn Ther.23, 270-272.

Ricci, R., Pazos, M. C., Borges, R. E., Pacheco-Soares, C., (2009). Biomodulation with low-level laser radiation induces changes in endothelial cell actin flaments and cytoskeletal organization. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 95, 6–8.

Rohringer, S., Holnthoner, W., Chaudary, S., Slezak, P., Priglinger, E., Strassl, M., Pill, K., Mühleder, S., Redl, H., Dungel, P., (2017). The impact of wavelengths of LED light-therapy on endothelial cells. Sci Rep 7, 10700.

Russell, B. A., Kellett, N., Reilly, L. R., (2005). A study to determine the efficacy of combination LED light therapy (633 nm and 830 nm) in facial skin rejuvenation. J Cosmet Laser Ther. 7, 196-200.

Silveira, P. C., Ferreira, K. B., da Rocha, F. R., Pieri, B. L., Pedroso, G. S., De Souza, C. T., Nesi, R. T., Pinho, R. A., (2016). Effect of low-power laser (LPL) and light-emitting diode (LED) on inflammatory response in burn wound healing, Inflammation 39, 1395–1404.

Sommer, A. P., (2019). Revisiting the photon/cell interaction mechanism in low-level light therapy. Photobiomodul Photomed Laser Surg., 37, 336-341.

Teuschl, A., Balmayor, E. R., Redl, H., van Griensven, M., Dungel, P., (2015). Phototherapy with LED light modulates healing processes in an in vitro scratch-wound model using 3 different cell types. Dermatol Surg. 41, 261-268.

Turrioni, A. P. S., Montoro, L. A., Basso, F. G., Almeida, L. F. D., Costa, C. A. S., Hebling, J., (2015). Dose-responses of Stem Cells from Human Exfoliated Teeth to Infrared LED Irradiation. Brazilian Dental Journal, 26, 409-415.

Vistica, V. T., Skehan, P., Scudiero, D., Monks, A., Pittman, A., Boyd, M. R., (1991). Tetrazolium-based assays for cellular viability: a critical examination of selected parameters affecting formazan production. Cancer Res. 51, 2515-2520.

Wong, C. Y., Al-Salami, H., Dass, C. R., (2020). C2C12 cell model: its role in understanding of insulin resistance at the molecular level and pharmaceutical development at the preclinical stage. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 72, 1667–1693.

Young, S., Bolton, P., Dyson, M., Harvey, W., Diamantopoulos, C., (1989). Macrophage Responsiveness to Light Therapy. Lasers Surg Med. 9. 497–505.

Yu, W., Naim, J. O., Lanzafame, R. J. (1994). The effect of laser irradiation on the release of bFGF from 3T3 fibroblasts. Photochemistry and Photobiology, 59, 167–170.

Zabeu, A. M. C., Carvalho, I. C. S., Pacheco-Soares C., Da Silva, N. S., (2021). Biomodulatory effect of low intensity laser (830 nm.) in neural model 9L/lacZ. Research Society and Development, 10, e11310817025.

Zhao, H., Ji, T., Sun, T., Liu, H., Liu, Y., Chen, D., Wang, Y., Tan, Y., Zeng, J., Qiu, H., Gu, Y., (2022). Comparative study on Photobiomodulation between 630 nm and 810 nm LED in diabetic wound healing both in vitro and in vivo. Journal of Innovative Optical Health Sciences 15, 2250010, 1 - 10.

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Publicado

02/05/2022

Cómo citar

LIMA, E. V. de .; PACHECO-SOARES, C.; SILVA, N. S. da . Ensayo de fotobiomodulación de células musculares C2C12 después de la irradiación con dispositivo LED. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 6, p. e41511628884, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i6.28884. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28884. Acesso em: 15 dic. 2024.

Número

Sección

Ciencias Agrarias y Biológicas