BADANIE NAUKOWE
BADANIA BIOMEDYCZNE NAD TECHNOLOGIĄ INDIBA® PRZEPROWADZONE W SZPITALU RAMÓN Y CAJAL W MADRYCIE
PODSUMOWANIE AKTUALIZACJA WRZESIEŃ 2015
Szesnaście lat badań mających na celu dalsze wsparcie technologii medycznej INDIBA®, która była i nadal jest punktem odniesienia w terapii rehabilitacyjnej i medycynie estetycznej. Wyniki tych badań potwierdzają cenny wkład INDIBA® w zdrowie i dobre samopoczucie naszych pacjentów.1
WPROWADZENIE
Jedną z cech wyróżniających technologię INDIBA®, stosowany w środowisku biomedycznym, jest wsparcie techniczne i naukowe, które gwarantuje jego ciągłą skuteczność oraz bezpieczeństwo i stałą ochronę. Od ponad 16 lat INDIBA® wspiera duży projekt badawczy na oddziale BioElectroMagnetica szpitala Ramón y Cajal w Madrycie. Badania te, ze względu na wysoką specyfikację, zwykle ograniczają się do bardzokonkretnych dziedzin specjalistycznych z zakresu zdrowia i rzadko docierają do szerszej grupy docelowej. Ogromne znaczenie ma jednak zrozumienie mechanizmu działania technologii INDIBA®, aby zrozumieć przyczyny różnic w porównaniu z wieloma innymi technologiami, które podają się za, choć, co ważne, nie są „równoważne” z INDIBA®. Co więcej, badania te wykazały, że nasza technologia wykracza daleko pozakonkretne zastosowania estetyczne lub medyczne, w których jest obecnie stosowana. Rzeczywiście, wpływając w na naturalne, podstawowe mechanizmy naszej fizjologii, stopniowo poszerzając naszą bazę wiedzy, technologia INDIBA® wykorzystuje ogromny potencjał nie tylko do poprawy bieżących wyników, ale także dla przyszłych zastosowań, które niewątpliwie przyczynią się do poprawy jakości życia naszych pacjentów i użytkowników. W tym podsumowującym dokumencie przedstawiamy stan wiedzy na temat ukończonych i trwających badań przeprowadzonych przez szpital Ramón y Cajal, prowadzonych przez dr Alejandro Úbedę i dr Maríę Luisę Hernández – Bule, w celu zapewnienia wszystkim użytkownikom i stronom zainteresowanym – dalszej wiedzy na temat technologii INDIBA®. Mamy nadzieję, że zainteresuje to naszych czytelników, a wszystkim naszym klientom oferujemy to ważne wsparcie naukowe, które potwierdza pozycję INDIBA® jako lidera w badaniach biomedycznych w zakresie technologii częstotliwości radiowych.
Sant Quirze del Vallés, wrzesień 2015
1. EKSPERYMENTALNE BADANIA BIOMEDYCZNE TERAPII ELEKTROTERMICZNEJ INDIBA®
Technologia INDIBA® opiera się na medycznych zastosowaniach technologii elektrotermicznej zwanej pojemnościowo-rezystancyjnym transferem elektrycznym (CRET). Zasadniczo, jest to terapia nieinwazyjna, polegająca na podniesieniu temperatury docelowych narządów lub tkanek w trakcie zabiegu poprzez działanie prądów elektrycznych o częstotliwości radiowej. Dowody empiryczne zgromadzone na przestrzeni ponad trzech dekad jednoznacznie wykazały skuteczność zabiegów INDIBA® w rehabilitacji, medycynie regeneracyjnej i estetycznej. Jednak ewolucja koncepcji w biomedycynie wymaga, aby dane empiryczne na temat skuteczności dowolnego czynnika lub strategii terapeutycznej były poparte wiedzą o mechanizmach i procesach, które na poziomie komórkowym i molekularnym wyjaśniają i uzasadniają zarówno skuteczność kliniczną leczenia, jak i jego bezpieczeństwo. Wiedzę tę można osiągnąć jedynie dzięki translacyjnym badaniom biomedycznym. Zgodnie z powyższym INDIBA® od 1998 roku wspiera badania nad procesami molekularnymi i komórkowymi związanymi z medycznymi efektami swoich terapii.
Uzyskane dotychczas wyniki wskazują, że INDIBA® oddziałuje leczniczo poprzez dwa rodzaje zjawisk biofizycznych:
– Zjawiska o charakterze termicznym, wywołane efektem Joule’a w wyniku przejścia przez tkanki poddane działaniu prądu elektrycznego o stosunkowo szerokim zakresie częstotliwości radiowych. Chociaż właściwości terapeutyczne obróbki cieplnej są nadal przedmiotem badań, są szeroko opisane w literaturze naukowej.
– Zjawiska o charakterze elektrycznym, które generują reakcje krytyczne, choć bardziej subtelne niż te, które są indukowane termicznie, ponieważ wywierają swoje działanie na poziomie komórkowym i molekularnym.
1 Zdrowie to stan pełnego dobrostanu fizycznego, psychicznego i społecznego, a nie jedynie brak choroby lub kalectwa.» Preambuła do Konstytucji Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) przyjętej przez Międzynarodową Konferencję Zdrowia w Nowym Jorku, 19–22 czerwca 1946 r.; podpisana 22 lipca 1946 r. przez przedstawicieli 61 Państw (Oficjalne Akta Światowej Organizacji Zdrowia, nr 2, s. 100) i weszła w życie 7 kwietnia 1948 r.
Reakcje te zachodzą głównie lub wyłącznie w przypadku prądów o częstotliwości mieszczącej się w bardziej konkretnym i ograniczonym zakresie niż częstotliwości radiowe wywołujące efekty termiczne (w zakresie kHz- MHz). INDIBA® wykorzystując częstotliwość 448 kHz jest w stanie połączyć obydwa efekty. Czyni to INDIBA® wyjątkową terapią elektrotermiczną, która wyróżnia się na tle innych terapii nastawionych wyłącznie na efektytermiczne.
2. TERMICZNE PODSTAWY ZABIEGU INDIBA®
Tryb Pojemnościowy (Capacitive CAP): W tym trybie powierzchnia elektrody aktywnej, która styka się z pacjentem, posiada warstwę izolacyjną, która pełni funkcję dielektryka kondensatora. Prąd elektryczny o fali sinusoidalnej (przepływ elektronów) pochodzi z generatora i ładuje kondensator. W dodatnim półokresie fali, metalowa część elektrody aktywnej ma ładunek dodatni, a skóra ma ładunek ujemny. Kiedy w ujemnym półokresie polaryzacja przyłożonej fali zostanie odwrócona, elektrony przepływają w przeciwnym kierunku, a to, co wcześniej było naładowane dodatnio, jest teraz naładowane ujemnie. Szybkość zmiany polaryzacji jest określona przez częstotliwość fali lub sygnału. Kiedy prąd elektronowy dociera do tkanek pacjenta, staje się on prądem jonowym. To właśnie przepływ jonów i naładowanych cząsteczek zderzających się z nieruchomymi cząsteczkami tkanek powoduje wzrost temperatury leczonego obszaru. Osiągnięta temperatura będzie zależała od natężenia prądu oraz od właściwości elektrycznych i anatomicznych leczonych tkanek. Technika pojemnościowa umożliwia przede wszystkim dostęp do bardziej powierzchownych i lepiej unaczynionych obszarów anatomicznych.
Tryb rezystywny (Resistive RES): W tym trybie elektroda czynna nie posiada warstwy izolacyjnej służącej jako dielektryk kondensatora. W ten sposób prąd elektryczny dostarczany przez generator powoduje powstanie w tkankach prądów jonowych, powodując wzrost temperatury w następstwie efektu Joule’a. Dzięki temu hipertermia dociera do zlokalizowanych tkanek na większej głębokości niż w przypadku zabiegów pojemnościowych. Prąd w tych warunkach pozwala na leczenie większej liczby tkanek zwłókniałych, przy większym oporze-impedancji dla przepływu prądu i gorszym nawodnieniu-unaczynieniu.
3. ELEKTRYCZNE PODSTAWY EFEKTU ATERMICZNEGO W ZABIEGACH INDIBA®
3.1. Badania odpowiedzi komórkowej na stymulację INDIBA®; zastosowania w ocenie bezpieczeństwa i ochrony.
Kluczowym priorytetem w opracowywaniu i stosowaniu jakiejkolwiek terapii jest zapewnienie bezpieczeństwa jej stosowania w perspektywie średnio- i długoterminowej. W przypadku INDIBA®, Hiszpańska Agencja Produktów Leczniczych i Wyrobów Medycznych (AEMPS)
Departamentu Zdrowia historycznie uważała, że zainteresowanie możliwymi szkodliwymi skutkami ubocznymi powinno skupiać się wokół potencjalnego działania słabych prądów subtermicznych na poziomie komórkowym, na które narażone są tkanki wokół leczonego narządu lub obszaru. W ramach projektu AEMPS skupiono się szczególnie na badaniu wpływu prądów subtermicznych na ludzkie komórki nowotworowe, ponieważ może być to postrzegane jako poważne ryzyko w przypadku tego typu technologii. Dlatego też oddział BioElectroMagnetics (BEM) szpitala Ramón y Cajal w Madrycie otrzymał zlecenie przeprowadzenia badań eksperymentalnych w celu oceny potencjalnego wpływu prądów elektrycznych INDIBA® na rozwój nowotworu. Badania in vitro prowadzone przez ponad 8 lat na ludzkich komórkach raka wątroby i neuroblastoma wykazały, że prądy INDIBA® w warunkach atermicznych lub subtermicznych nie sprzyjają proliferacji tych komórek, wręcz przeciwnie, faktycznie indukują odpowiedź antyproliferacyjną w obu typach komórek nowotworowych.
Rys. 1 Fotomikrografia komórek HepG2 w hodowli
Odpowiedzi te (które można wykorzystać do poparcia wcześniejszych obserwacji empirycznych dotyczących potencjalnej skuteczności INDIBA® jako terapii uzupełniającej w leczeniu nowotworów), sugerują pewną skuteczność w spowalnianiu cyklu podziału komórkowego.
3.2. Badania odpowiedzi komórek na stymulację INDIBA®; zastosowanie w regeneracji tkanek po urazach i poprawie gojenia ran.
Terapia INDIBA® jest rutynowo stosowana w rehabilitacji fizycznej i medycynie sportowej do leczenia urazów układu mięśniowo-szkieletowego, w tym mięśni, więzadeł, stawów i kości. Wykazano także, że INDIBA® jest skuteczna w leczeniu chorób naczyniowych. W odróżnieniu od innych terapii stosowanych w medycynie regeneracyjnej, INDIBA® nie wywołuje skutków ubocznych takich jak obrzęki, oparzenia skóry czy naskórka. Badania kliniczne wykazały, że leczenie INDIBA® sprzyja przyspieszeniu gojenia się urazów, ogólnie pomniejszając rozmiar uszkodzonego obszaru,
jak również działa przeciwbólowo i przeciwzapalnie. Efekty obserwowane u pacjentów można powiązać ze wzmocnieniem na poziomie komórkowym zjawisk biorących udział w procesach regeneracyjnych. Zatem badania in vitro z wykorzystaniem komórek macierzystych pochodzących od zdrowych dorosłych ochotników wykazały, że elektryczna, subtermiczna stymulacja za pomocą INDIBA® znacząco zwiększa proliferację tych komórek. Owy wzrost populacji komórek macierzystych sprzyja regeneracji tkanek poprzez zwiększenie ilości komórek biorących udział w naprawie uszkodzonych tkanek. Co więcej, w odróżnieniu od innych metod umożliwiających proliferację komórek macierzystych, stymulacja INDIBA® nie wpływa na zdolność leczonych komórek do różnicowania się (specjalizacji) w specyficzny typ komórek tkanki, która ma zostać naprawiona.
3.3. Badania odpowiedzi komórek na stymulację INDIBA®; zastosowanie w regeneracji uszkodzeń układu mięśniowo-szkieletowego
Rys. 2 Mikrofotografia kontrastu fazowego komórek macierzystych w hodowli
Biorąc pod uwagę, że istnieją wskazujące dane empiryczne, że INDIBA® jest skuteczna w naprawie uszkodzeń chrząstki, rozsądne jest pytanie, czy oprócz ogólnego efektu wywoływania odpowiedzi proliferacyjnej w komórkach macierzystych, INDIBA® może sprzyjać regeneracji chrząstki poprzez promowanie: A) różnicowania komórek macierzystych do właściwych komórek chrząstki, znanych jako chondrocyty i/lub B) syntezy przez chondrocyty obecne w tkance specyficznych makrocząsteczek macierzy pozakomórkowej chrząstki. Wyniki eksperymentów dostarczyły niezbędnych dowodów na to, że stymulacja INDIBA® może wywierać oba te działania na poziomie komórkowym. Zaobserwowano, że komórki macierzyste po zabiegu elektrycznym
wykazują zwiększoną ekspresję i aktywację Sox5, jednej z kluczowych cząsteczek biorących udział w chondrogenezie i w tworzenie chrząstki. Stwierdzono również, że INDIBA® w ludzkich komórkach macierzystych wspomaga syntezę makrocząsteczek macierzy chrząstki, takich jak siarczan chondroityny i innych glikozaminoglikanów (GAG). Indukcja obu odpowiedzi, czy jednoczesnej czy sekwencyjnej, w powiązaniu z opisanym powyżej efektem proliferacyjnym, oznaczałaby znaczne przyspieszenie gojenia się ran – w tkankach o bardzo słabej zdolnościregeneracyjnej.
3.3.2. Regeneracja kości. To samo rozumowanie przedstawione w poprzedniej sekcji jest w dużej mierze uzasadnione, gdy wskazuje się na możliwość, że INDIBA® przyspiesza naprawę uszkodzeń tkanki kostnej, niezależnie od tego, czy są to urazy, czy zwyrodnienia. Wstępne wyniki w tym zakresie wykazały, że w komórkach macierzystych ulegających różnicowaniu w osteoblasty (komórki kostne) stymulacja INDIBA® zwiększa aktywność fosfatazy alkalicznej i powstawanie osadów wapnia w kulturach. Ponieważ obie reakcje wyraźnie wskazują na mineralizację tkanki, proponuje się, aby leczenie INDIBA® mogło wspomagać naprawę kości poprzez tworzenie tkanki kostnej za pośrednictwem przyspieszenia mineralizacji.
3.4. Badaniaodpowiedzikomóreknastymulację INDIBA®; zastosowanie w zabiegach antycellulitowych i antyadipogennych
Dowody empiryczne wskazują, że INDIBA® sprawdza się także w zabiegach medycyny estetycznej, m.in. w redukcji i modelowaniu tkanki tłuszczowej brzucha czy redukcji cellulitu. Procesy komórkowe i molekularne leżące u podstaw odpowiedzi na takie zabiegi, jest badane eksperymentalnie na komórkach macierzystych uzyskanych z tkanki tłuszczowej zdrowych dorosłych dawców. Celem badań jest ustalenie, czy kuracja INDIBA® jest w stanie: A) zakłócić powstawanie nowej tkanki tłuszczowej (adipogeneza) i/lub B) wzmagać niszczenie już powstałej tkanki tłuszczowej (lipoliza). Dotychczasowe wyniki uzyskane in vitro wykazały, że zabiegi INDIBA® zmniejszają ilość kwasów tłuszczowych syntetyzowanych i akumulowanych przez komórki macierzyste we wczesnych stadiach ich różnicowania do komórek tłuszczowych. W tej redukcji kwasów tłuszczowych pośredniczy sub-ekspresja (zmniejszenie ekspresji lub obniżenie funkcji) cząsteczek, które sprzyjają tworzeniu się tkanki tłuszczowej, takich jak PPAR (gamma pary P). Ponadto, poza wyżej wymienionymi, w bardziej zaawansowanych stadiach różnicowania komórek macierzystych stwierdzono, że bodziec INDIBA® powoduje zmniejszenie ekspresji
Regeneracja chrząstki Chrząstka jest tkanką,
3.3.1.
która ze względu na swoje specyficzne cechy, takie jak niska szybkość proliferacji i słabe unaczynienie, jest wysoce odporna na standardowe zabiegi regeneracyjne. Dlatego poszukiwanie nowych strategii terapeutycznych regeneracji chrząstki jest obecnie przedmiotem poważnego zainteresowania w medycynie.
perilipiny, cząsteczki ochronnej pęcherzyków tłuszczowych obecnych w cytoplazmie komórki. Wynik ten wskazuje, że leczenie INDIBA® może również wywołać degradację lub mobilizację tłuszczu w dojrzałej tkance tłuszczowej. W rzeczywistości spadek ekspresji perilipiny ułatwiłby działanie lipaz, enzymów rozkładających lipidy w komórkach tłuszczowych, redukując w ten sposób tłuszcz w leczonych tkankach. Krótko mówiąc, eksperymentalne badania komórek macierzystych wykazały, że INDIBA® – podczas tworzenia tkanki tłuszczowej – hamuje syntezę i akumulację tłuszczu wewnątrzkomórkowego, wtedy gdy tkanka tłuszczowa jest w bardziej zaawansowanym stopniu dojrzewania; obróbka elektryczna może sprzyjać zniszczeniu tłuszczu znajdującego się wewnątrz komórek.
3.5. Badaniaodpowiedzikomóreknastymulację INDIBA®; zastosowanie w innych zabiegach wzmacniających i remodelujących
Efekty opisane w poprzednich rozdziałach, promowanie różnicowania i proliferacji komórek macierzystych lub syntezy macierzy pozakomórkowej, mogą, poprzez pogłębienie szczegółowych badań w odpowiednich dziedzinach, dostarczyć podstawowych dowodów na zastosowanie INDIBA® w innych terapiach, takich jak te mające na celu wzmocnienie i/lub przebudowę tkanek, w leczeniu urazów, zwyrodnień lub przed/po zabiegach chirurgicznych.
ADDENDA
A1. Specyfikacja częstotliwości INDIBA®
Powiedzieliśmy wcześniej, że terapie pojemnościowe wykorzystują sygnały termiczne obejmujące szeroki zakres częstotliwości od kHz do kilku MHz, podczas gdy efekty terapeutyczne stymulacji elektrycznej będą miały miejsce w bardziej ograniczonym zakresie częstotliwości. Częstotliwość INDIBA®, zdolna do łączenia działania termicznego i elektrycznego, ma określoną częstotliwość 448 kHz. Dlatego też przeprowadzono badania eksperymentalne in vitro, w warunkach atermicznych, porównując reakcję komórek na dwie różne częstotliwości w zakresie stosowania INDIBA®.
Podczas gdy sygnał o częstotliwości 570 kHz indukował wyłącznie odpowiedź antyproliferacyjną w komórkach neuroblastoma, częstotliwość 448 kHz powodowała, oprócz efektu antyproliferacyjnego, odpowiedź cytotoksyczną (śmierć w wyniku apoptozy) w komórkach tego samego typu. Dane te potwierdzają specyficzność częstotliwości indukowania odpowiedzi
komórkowych o charakterze atermicznym lub subtermicznym.
A2. Odpowiedź antyproliferacyjna w ludzkich komórkach nowotworowych, a odpowiedź proliferacyjna komórek macierzystych – sprzeczność?
Badania in vitro ze stymulacją INDIBA® wykazały dwa różne skutki dla dwóch różnych typów komórek ludzkich: działanie antyproliferacyjne na ludzkie komórki nowotworowe i działanie proliferacyjne na komórki macierzyste. Na pierwszy rzut oka skutki te można błędnie zinterpretować jako antagonistyczne lub sprzeczne.
Należy jednak podkreślić, że regulacja proliferacji jest zmieniona w komórkach nowotworowych. Co ważne, komórkom nowotworowym brakuje mechanizmów kontrolujących podział komórkowy, jakie posiadają komórki prawidłowe, co skutkuje niekontrolowanym rozrostem tkanki nowotworowej, powstawaniem nowotworu. Terapia INDIBA® działa poprzez zwiększenie ekspresji kluczowych cząsteczek takich jak p53 – regulujących cykl komórkowy, spowalniając w ten sposób cykl podziału komórek nowotworowych. W tych normalnych hodowlach komórek macierzystych leczenie INDIBA® wzmaga proliferację poprzez aktywację białka P-ERK1/2 bez zakłócania normalnej regulacji cyklu komórkowego i zdolności leczonych komórek do różnicowania (multipotencja) do odpowiednich wyspecjalizowanych form komórkowych. Równorzędność w odpowiedziach tych dwóch typów komórek zostaje dodatkowo potwierdzona, gdy leczenie INDIBA® stosuje się do starzejących się komórek macierzystych, w których rozwinęły się nieprawidłowości genetyczne i wykazują zaburzenia w kontroli ich cyklu podziału. W tych warunkach, podobnych do tych panujących w komórkach nowotworowych, leczenie wywołuje w komórkach macierzystych działanie antyproliferacyjne podobne do tego, jakie wykazują komórki nowotworowe.
A3. Synergia elektrotermiczna.
Należy w tym miejscu przypomnieć, że podsumowane w niniejszym dokumencie badania eksperymentalne dotyczą przede wszystkim elektrycznego, a nie termicznego działania INDIBA®. Obserwujemy, że te efekty stanowią oznaki odpowiedzi komórek na zastosowania terapeutyczne w onkologii, przy naprawie i gojeniu różnych tkanek oraz w medycznych zabiegach estetycznych mających na celu redukcję otyłości. Jednak oprócz działania o charakterze elektrycznym, INDIBA® to także obróbka cieplna, a od pewnego czasu znane jest zastosowanie hipertermii w
onkologii, regeneracji tkanek i usuwaniu tkanki tłuszczowej podskórnej. W związku z tym proponuje się, aby wyjątkową skuteczność INDIBA® w zastosowaniu w wymienionych na łamach tego artykułu działaniach – przypisać synergii pomiędzy dwoma równoczesnymi terapiami INDIBA®, ocharakterze elektrycznym i o charakterze termicznym.
BIBLIOGRAFIA
- Hernández-Bule ML, Trillo MA, Bazán E, Martínez-Pascual MA, Leal J, Úbeda A. Niveles atérmicos de corrientes eléctricas usa- das en terapia por trasferencia eléctrica capacitiva inducen efec- tos citotóxicos parciales en cultivos de neuroblastoma humano. Neurocirugía. Sociedad Luso Española de Neurocirugía 15: 366- 371. 2004.
- Úbeda A, Hernández-Bule ML, Trillo MA, Cid MA, Leal J. Cellular Response to Non-thermal Doses of Radiofrequency Currents Used in Electro-thermal Therapy. Journal of Japan Society for Laser Surgery and Medicine. 27(3):187. 2006.
- Hernández-Bule ML, Trillo MA, Cid MA, Leal J, Úbeda A. Electrica- lly-induced cytostasis in HepG2 hepatocarcinoma cells in vitro. International Journal of Molecular Medicine 20: Supplement 1. 2007.
- Hernández-Bule ML, Trillo MA, Cid MA, Leal J, Úbeda A. In vitro exposure to 0.57-MHz electric currents exerts cytostatic effects in HepG2 human hepatocarcinoma cells. International Journal of Oncology 30: 583-592. 2007.
- Hernández-Bule ML, Cid MA, Trillo MA, Leal J, Úbeda A. Cytosta- tic response of HepG2 to 0.57 MHz electric currents mediated by changes in cell cycle control proteins. International Journal of Oncology 37: 1399-1405. 2010.
- Hernández-Bule ML, Roldan E, Matilla J, Trillo A, Úbeda A. Radio- frequency electric currents exerts cytotoxic effects in human neuroblastoma cells NB69 but not in peripheral blood cells PBMC. International Journal of Oncology 41: 1251-1259, 2012.
- Hernández-Bule ML, Trillo MA, Úbeda A. Molecular Mechanisms Underlying Antiproliferative and Differentiating Responses of Hepatocarcinoma.Cells to Subthermal Electric Stimulation. PLoS ONE 9(1): e84636. doi:10.1371/journal.pone.0084636, 2014.
- Hernández-Bule ML, Paíno CL, Trillo MÁ, Úbeda A. Electric stimu- lation at 448 kHz promotes proliferation of human mesenchymal stem cells. Cell Physiol Biochem. 2014;34(5):1741-55.
