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Forschung: Die vielen Facetten von Lichttherapie

Antibakteriell, schmerzlindernd, wundheilungsfördernd sind nur ein paar der Eigenschaften, die der Licht­therapie zugeschrieben werden. Am Ludwig Boltzmann Institut für Traumatologie, dem Forschungszentrum in Kooperation mit der AUVA, wird sie unter der Leitung von Dr. Peter Dungel intensiv beforscht.

Dr. Peter Dungel leitet die Photobiomodulationsgruppe am LBI Trauma. Photobiomodulation heißt so viel wie, „durch Licht (photo) biologische Funktionen zu beeinflussen“. Dass Licht tatsächlich mit Zellen interagiert und damit auch ­Auswirkungen auf den Körper hat, zeigt uns anschaulich der Sonnenbrand. Zu stark von der Sonne geküsst, hinterlässt das energiereiche UV-Licht sichtbare und fühlbare Spuren am Körper. Es zeigt, wie wichtig die Abwägung von Lichtwellenlänge, Dosis und anderen Parametern ist. In der Photobiomodulationsforschung geht es darum, optimale Bedingungen zu finden, um die positiven Effekte von Licht auszuschöpfen und etwaige Nebenwirkungen zu vermeiden. Dafür müssen Wissenschaftler:innen verstehen, welche Moleküle in unserem Körper auf Licht reagieren und welche Reaktionen dadurch in Gang gesetzt werden. Bereits bekannt ist etwa eine gesteigerte ­Zellatmung, das sind Stoffwechselprozesse, die dem Energiegewinn der Zellen dienen. Licht kann die Konzentration von Adenosintri­phosphat (ATP) im Körper erhöhen, das die Energie ­liefert, die zur Durchführung nahezu aller biochemischen Reaktionen benötigt wird, die in ­lebenden ­Zellen stattfinden. Lichttherapie ist praxis­tauglich, mobil, ­einfach anzuwenden und gegenüber ­chirurgischen oder pharmakologischen Eingriffen äußerst ­kostengünstig.

Rot oder Grün bei diabetischen Wunden

Diabetiker:innen leiden oft an verlangsamter oder gänzlich ausbleibender Wundheilung. Durchblutungsstörungen führen dazu, dass Wunden nicht ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden. Eine durch den gestörten Insulinstoffwechsel verminderte Immunabwehr trägt zudem dazu bei, dass die Wundheilung beeinträchtigt ist. Bei diabetischen Wundheilungsstörungen ist immer zuerst auf die richtige Einstellung des Blutzuckerspiegels zu achten, damit Heilung ermöglicht wird. Da Blutgefäße aber viel Zeit brauchen, um sich zu regenerieren, werden aktuell viele weitere, oft lokaltherapeutische Ansätze getestet. Denn der Bedarf ist groß: Fast jeder zehnte Mensch in Österreich leidet an Diabetes.

Ein Zusammenschluss der Gruppen für Photobiomodulation, Weichgewebsregeneration und Ge­­fäßbiologie am LBI Trauma untersuchte in einem Projekt mit der Wiener Firma Repuls die Heilung diabetischer Wunden, die mit rotem, blauem oder grünem Licht behandelt wurden, im Vergleich zu unbehandelten Wunden. Das Ergebnis zeigte sich abhängig von der Wellenlänge, also Lichtfarbe. Während sich bei Grün bereits eine leichte Verbesserung der Wundheilung zeigte, führte Rotlicht zu deutlich schnellerem Wundverschluss. Beide Lichtarten förderten die Bildung von kleinen Blutgefäßen unter der Wundfläche. Die Wirkung von rotem Licht reichte besonders tief ins Gewebe hinein, was möglicherweise den besseren Effekt erklärt.

Blaulicht gegen Infektionen

Im Angesicht steigender Antibiotika-Resistenzen sucht die Wissenschaft schon lange nach Alternativen zur Bekämpfung von Bakterien. Auch Licht kann desinfizierend wirken: UV-Lampen werden zum Beispiel im Labor eingesetzt. UV-Strahlen verfügen über eine hohe Energiedichte, sie dringen in das Erbgut von Mikroorganismen ein und zerstören es. Die Technik kommt auch bei Schwimmbädern und Luftreinigern zum Einsatz. Für einen Einsatz an infizierten Wunden wäre das UV-Licht jedoch fehl am Platz, es schadet der Haut zu sehr.

PhD-Studentin Magdalena Metzger, MSc widmete sich der Frage, ob auch mit Licht niedrigerer Energiedichten eine effektive Desinfektion zu erreichen ist. Blaues Licht hat im sichtbaren Spektrum eine vergleichsweise hohe Energiedichte und kurze Wellenlänge, ist aber immer noch deutlich schonender als das ultraviolette. In ihrer Studie entdeckte sie, dass manche Bakterienstämme durch das Licht abgetötet werden, während andere sich resistent zeigen. Besonders interessant: Den für das Blaulicht anfälligen Stämmen fehlte ein Molekül, das für die DNA-Reparatur zuständig ist. Ob diese Reparatur blockiert werden kann, damit sollen sich zukünftige Projekte befassen.

Ganz praktische Anwendungen konnte Metzger für die AUVA testen: Immer wieder sah man sich mit der Frage konfrontiert, wie sich denn Hautschutzmittel mit Händedesinfektion vertragen würden. Um berufsbedingten Hauterkrankungen vorzubeugen, werden Beschäftigte angewiesen, regelmäßig Hautschutzmittel als Schutzbarriere aufzutragen. Metzger konnte mithilfe vieler freiwilliger Kollegen:Kolleginnen nachweisen, dass alle Schutzprodukte, mit Ausnahme der Gele auf Alkoholbasis, Bakterien unter einer Lipidschicht auf der Haut einschlossen. Dennoch schafften es alle getesteten Händedesinfektionsmittel, diese Schutzschicht zu durchbrechen und die Bakterienlast wirksam zu reduzieren.

Licht gegen Alzheimer – die Zukunft?

Auch auf der Suche nach Behandlungsmöglichkeiten von Alzheimer könnte Licht helfen. Zumindest ist dies derzeit Ziel intensiver Forschung. Am LBI Trauma wurden in einer Arbeit von Joachim Enengl, MSc die theoretischen Grundlagen beleuchtet. Die Studienlage ist derzeit noch überschaubar, zeigt aber in eine Richtung: In doppelblinden klinischen Studien in den USA zeigte die Lichtgruppe gegenüber der jeweiligen Kontrollgruppe ein verbessertes Kurzzeitgedächtnis und schnitt im Uhrentest – ein Standardtest für Demenz – besser ab. Eine Studie, bei der Licht mittels Katheder in die Hirnarterien geführt wurde, zeigte eine Verbesserung der zerebralen Mikrozirkulation und die Wiedererlangung kognitiver Fähigkeiten. Noch sind Wissenschaftler:innen verhalten, denn: Die positiven Effekte der Lichttherapie ließen rasch nach, wenn sie nicht regelmäßig durchgeführt wird. (cs)

Zwei Labormitarbeiter stehen vor einem Regal, dessen unterschiedliche Fächer rot und blau ausgeleuchtet sind.
Lichttherapie: Sie ist praxis­tauglich, mobil, einfach anzuwenden und gegenüber ­chirurgischen oder pharmakologischen Eingriffen äußerst kostengünstig.
© M. Nachtschatt