Analysis of biomodulation of inflammation after cryogenic injury in the central nervous system in rats subjected to phototherapy with low-intensity laser

Este estudo teve por finalidade estudar os efeitos da fototerapia com laser em baixa intensidade (Low Level Laser Therapy LLLT) sobre a inflamação e reparação após lesão criogênica realizada no sitema nervoso central (SNC) de ratos. Foram realizados 3 experimentos. Em todos os experimentos foi utilizado um modelo de deformação cortical direta induzida por lesão criogênica. A LLLT foi realizada com laser de diodo em baixa intensidade emitindo no vermelho visível (InGaAlP, 660 nm) ou no infravermelho (AlGaAr, 780 nm). Os parâmetros de irradiação foram: potência de 40 mW, área do feixe de 0,04 cm2, densidades de energia de 3 J/cm2 (3 s) ou 5 J/cm2 (5 s) determinando energias por ponto de 0,12 J e 0,20 J, respectivamente. Foram realizadas 2 irradiações com intervalo de 3 h, no modo contato e em 2 pontos por lesão. No experimento 1, 50 ratos da linhagem Wistar foram utilizados para determinar os parâmetros de LLLT capazes de influenciar na dinâmica da produção de citocinas proinflamatórias (TNF-a, IL-1b, IL-6) e antiinflamatória (IL-10). As citocinas foram mensuradas pelo teste ELISA no cérebro e no sangue dos animais, 6 e 24h após a lesão. Os grupos experimentais foram: controle (não irradiado) e 4 grupos irradiados com 3 J/cm2 ou 5 J/cm2 para cada comprimento de onda (n=10 por grupo). Para os experimentos 2 e 3 foram utilizados 40 ratos (20 não irradiados controles e 20 irradiados). A LLLT foi realizada somente com o parâmetro de irradiação do laser no infravermelho e a densidade de energia de 3 J/cm2. Nestes experimentos o processo de reparação das lesões criogênicas no SNC foi acompanhado em 6 h, 1, 7 e 14 dias após a última irradiação (n=5 por grupo por tempo experimental). No experimento 2 foi realizada a análise morfométrica da região lesionada do SNC. No experimento 3 foi analisada a distribuição das células inflamatórias (linfócitos T, leucócitos e macrófagos). Os dados de cada experimento foram comparados estatísticamente por análise de variância (ANOVA) ou Kruskal-Wallis seguido dos testes de Tukey ou de Dunn, respectivamente (F=5%). O trauma criogênico foi capaz de criar lesões focais no córtex representadas por necrose, edema, hemorragia e infiltrado inflamatório. Os achados mais marcantes foram: no experimento 1 com a irradiação do laser no infravermelho e 3 J/ cm2, o TNF- a e a IL-6 se mantiveram nos mesmos níveis em 6 e 24 h, enquanto no controle houve aumento significativo. Experimento 2: as lesões não tratadas apresentaram maior perda tecidual em 6 h que as irradiadas. Experimento 3: as lesões irradiadas apresentaram menor quantidade de leucócitos e linfócitos T nas primeiras 24 h do que nas lesões controle. A quantidade de macrófagos foi similar nos dois grupos. Conclusões: Levando em consideração as condições experimentais deste estudo concluiu-se que LLLT exerce efeitos nos processos de inflamação e reparação diminuindo a concentração de citocinas próinflamatórias (TNF-F e IL-6) no sangue e mantendo a de IL-1I no cérebro. Adicionalmente, diminui a perda tecidual inicial pós- lesão criogênica e a infiltração inicial de leucócitos e linfócitos T.This study aimed to study the effects of phototherapy with low-intensity laser (Low Level Laser Therapy - LLLT) on inflammation and repair after cryogenic injury held in central nervous system (CNS) of rats. There were 3 experiments. In all experiments a model of deformation induced by direct cortical cryogenic injury was used. The LLLT was carried out with a low intensity diode laser emitting in the visible red (InGaAlP, 660 nm) or infrared (AlGaAs, 780 nm). The irradiation parameters were: power of 40 mW, beam area of 0.04 cm2, energy densities of 3 J/cm2 (3 s) or 5 J/cm2 (5 s) providing energy per point of 0.12 J and 0.20 J, respectively. Two irradiations were performed at 3 h-intervals, in contact mode and in 2 points for lesion. In experiment 1, 50 Wistar rats were used to determine the parameters of LLLT able to influence the dynamics of production proinflammatory cytokines (TNF-, IL-1 and IL-6) and antiinflammatory cytokine (IL- 10). Cytokines were measured by ELISA in the brain and blood of animals, 6 and 24 hours after injury. The experimental groups were: control (non-irradiated) and 4 irradiated groups [3 J/cm2 and 5 J/cm2 for each wavelength (n = 10 per group)]. For experiments 2 and 3 40 rats (20 non-irradiated - controls and 20 irradiated).were used. The LLLT was performed only with the parameter of laser irradiation on the infrared and the energy density of 3 J/cm2. In these experiments, the process of repair of cryogenic injury in the CNS was followed in 6 h, 1, 7 and 14 days after the last irradiation (n = 5 per group and time trial). In experiment 2 a morphometric analysis of the injured area of the CNS was done. In experiment 3 the distribution of inflammatory cells (lymphocytes, leukocytes and macrophages) was analyzed. Data from each experiment were compared statistically by analysis of variance (ANOVA) or Kruskal-Wallis followed by tests of Tukey or Dunn, respectively ( = 5%). Cryogenic trauma was able to create focal lesions in the cortex represented by necrosis, edema, hemorrhage and inflammatory infiltrate. The most striking findings were: in experiment 1 with the laser irradiation in the infrared and 3 J/cm 2, TNF- and IL-6 remained at the same levels at 6 and 24 h, while in the control there was a significant increase. Experiment 2: untreated lesions showed greater tissue loss than irradiated lesions in 6 h. Experiment 3: lesions irradiated had fewer leukocytes and lymphocytes in the first 24 h than control lesions. The amount of macrophages was similar in both groups. Conclusions: Considering the experimental conditions of this study it was concluded that LLLT has effects in the processes of inflammation and repair by decreasing the concentration of proinflammatory cytokines (TNF- and IL-6) in blood and holding the IL-1 in the brain. Additionally, decreases the initial tissue loss after cryogenic injury and the initial infiltration of leukocytes and lymphocytes T