Martin Schmiedl a fotobiomodulace

Martin Schmiedl působí jako trenér ve Fitness clubu Řepy a fitness se věnuje od svých 15 let. Je specialistou na odstraňování bolestí krku, zad, kyčlí, skolióz nebo například výhřezů meziobratlových plotének. Díky kombinaci vícero metod, které se naučil během své mnohaleté praxe a vzdělávání, dosahuje Martin skvělých výsledků. My vám nyní od tohoto specialisty přinášíme článek o červeném světle: Červené a infračervené světlo na podporu sportovního výkonu a regenerace.

Abych byl upřímný, když jsem poprvé viděl červeně svítící panely na podporu svalových funkcí, byl jsem k nim více než skeptický. S podobnými „biohackerskými“ technikami se totiž v posledních letech doslova roztrhl pytel, avšak zatímco o hypotézy o jejich zázračných účincích není nouze, podpora v podobě kvalitních vědeckých studií často chybí.

Infračervené panely mě však mile překvapily. Velké téma to je totiž nejen mezi komunitou sportovců a nadšenců alternativních metod, ale také mezi odborníky a vědeckými pracovníky.

Jak infračervené panely vlastně fungují?

Panely vyzařující infračervené a červené světlo využívají elektromagnetické záření o vlnových délkách mezi 630-950 nm. Nejčastěji se používá zdroj červeného světla v oblasti 630-660 nm, naopak zdrojem infračerveného záření jsou nejčastěji vlnové délky v intervalu od 800 do 950 nm. Vědecké studie se do současné doby zcela neshodnou na tom, které z těchto dvou intervalů má větší efekt a proč, konstatují však, že právě jejich kombinace vede k lepším výsledkům než použití pouze jednoho typu záření (Vanin et al., 2017). Sympaticky to vědci shrnují také v review z roku 2016 – „get the best of both worlds“ („získat to nejlepší z obou světů“) (Ferraresi et al., 2016).

Princip je nakonec velmi snadný, vystavíte příslušnou svalovou skupinu červenému a infračervenému záření a necháte jej pronikat do svých tkání. Červené světlo penetruje do kůže jen mírně, za to infračervené záření může proniknout až ke svalům. A k čemu je to vlastně dobré?

Fotony jsou absorbovány na chromoforech mitochondrií, konkrétně se mluví především o cytochrom c oxidáze. Tento enzym patří v našem organismu mezi jedny z nejstarších a hraje životně důležitou úlohu v procesu buněčného dýchání, tedy při tvorbě energie ve formě ATP. Právě podpora tvorby ATP je jedním z předpokládaných mechanismů, kterým zářiče fungují (Ferraresi et al., 2012). Vedle toho se často mluví také o snížení oxidativního stresu, v jedné studii byla například zjištěna vyšší aktivita jiného enzymu superoxid dismutázy, která je v našem organismu přirozeným antioxidantem (Liu et al., 2008).  

K uvedeným mechanismům si dovolím doplnit jednu malou poznámku. U některých propagátorů zářičů červeného a infračerveného světla jsem málem nabyl dojmu, že bez tohoto záření buňky nemají energii a ATP se netvoří. To samozřejmě není pravda, nejsme rostliny, a tak v principu k tvorbě ATP v buňkách vůbec žádné světlo nepotřebujeme. Studie ovšem naznačují, že vystavení červenému a infračervenému záření může tvorbu ATP v mitochondriích mírně podpořit.

Podpora mitochondrií a zvýšení fyzického výkonu

Využití červeného a infračerveného záření k podpoře mitochondrií a fyzického výkonu je poměrně mladá technika. První experimenty s červenými lasery na zvířecích subjektech byly provedeny v roce 2006, první randomizovaná kontrolovaná studie se stejným laserem již na lidech byla provedená o dva roky později a do roku 2019 jich bylo už více než 50 (Lopes-Martins et al., 2006, Leal-Junior et al., 2008 a 2019).

Ačkoliv parametry a konkrétní metody použití se mezi jednotlivými studiemi často dramaticky odlišují, většina studií naznačuje, že použití infračervených panelů může výkonnost opravdu podpořit, a to různými způsoby. Mezi nejčastěji studované parametry patří snížení bolestivosti svalů po sportovním výkonu (DOMS = Delayed Onset Muscle Soreness), snížení svalové únavy během fyzické zátěže nebo podpora silového výkonu.

Jedním z klíčových parametrů, který se ve studiích sleduje, je celkové množství energie, které je svalové partii pomocí zářiče dodáno. Pro malé svalové partie (např. flexory nebo extenzory lokte) meta-analýza z roku 2017 ukázala, že optimální množství dodané energie by mělo být mezi 20-60 J, pro velké svalové partie (např. extenzory kolene) je doporučené množství energie 60-300 J (Vanin et al., 2017). Novější review z roku 2019 doporučuje pro velké svalové partie spodní hranici zvýšit, optimální interval tak vidí jako 120-300 J (Leal Junior et al., 2019).

Odborníci si tak některé neúspěchy vědeckých studií vysvětlují právě nevhodně použitou celkovou dávkou energie, která byla pro experiment zvolila. Například ve studii průkupníka fotobiomodulační terapie, Leal-Junior Pinta, z roku 2009, bylo pravděpodobně dodáno příliš nízké množství energie (jen 12 J) k pozorování pozitivních vlivů na sportovní výkonnost. Ty nebyly pozorovány ani ve studii Thomase Beltrama z roku 2018, kde vědci naopak dodali až 3x více energie (180 J), než kolik je v současné době považováno za optimum pro malé svalové skupiny, v tomto případě lýtkové svaly (Beltrame et al., 2018).

Dnes v roce 2022 se počet randomizovaných kontrolovaných studií na téma fotobiomodulační terapie ve sportu v porovnání s rokem 2018 zněkolikanásobil. Můžeme se tak těšit na nové souhrnné články a meta-analýzy, které provedené studie pečlivě zanalyzují. Je to více než žádoucí, protože mnoho studií zahrnutých do meta-analýzy z roku 2018 je zatíženo značnými limitacemi, a tak je autoři meta-analýzy hodnotí jako studie nízké až střední kvality.

Před nebo po tréninku, a na jak dlouho?

Jelikož fotobiomodulační terapie spatřila světlo sportovního světa teprve nedávno, do současné doby neexistuje shoda na standardizovaném postupu použití před sportovním výkonem. Dokonce se studie ani neshodují na tom, jak dlouho před sportovní aktivitou by terapie červeným a infračerveným zářením měla probíhat.

A tak zatímco některé experimentální postupy používají zářící panely těsně před počátkem sportovní aktivity, jiné práce je zařazují již několik desítek minut či dokonce hodin před fyzickou aktivitou. Obhájci těchto postupů argumentují tím, že nejvyšší stimulace tvorby ATP v mitochondriích je dosaženo až s delším časovým odstupem od terapie červeným a infračerveným světlem (Ferraresi et al., 2015).

Co se týče délky záření, je doporučeno vystavit příslušnou svalovou partii záření po dobu minimálně 30 sekund (Leal-Junior et al., 2019). Celková doba terapie může být až v rozmezí 5-10 minut, přičemž směrodatné by mělo být především dodání optimálního množství energie (tj. 20-60 J pro malou svalovou partii a 120-300 J pro velkou svalovou partii). Orientovat se tak můžete podle výkonu konkrétního zářiče a délky ozařování dané svalové partie, jelikož právě tyto dvě proměnné mají na celkové množství dodané energie vliv.

Terapii červeným a infračerveným světlem je možné zařadit také ihned po dokončení tréninkové jednotky. Některé studie dochází k tomu, že tento postup je výhodný pro svalovou regeneraci a lepší adaptaci na právě dokončený trénink (Dos Reis et al., 2014). Například v letošní meta-analýze, která se zabývala srovnání fotobiomodulační terapie s kryoterapií ihned po dokončení tréninku došla k závěru, že vystavení svalů červenému a infračervenému záření po tréninku významně snížilo bolestivost svalů po tréninku a koncentraci markerů svalového poškození v porovnání s oblíbenou kryoterapií (Ferlito et al., 2022).

Má červené a infračervené záření význam i v jiných případech?

O benefitech zářičů červeného a infračerveného světla uslyšíme nejčastěji ve spojitosti se sportovním výkonem, podporou regenerace a adaptace na sportovní trénink. Některé souhrnné studie dokonce předpokládají, že se fotobiomodulační terapií budou zabývat i organizace WADA či Mezinárodní olympijský výbor, což samo o sobě přisuzuje této alternativní technice nemalý význam (Ferraresi et al., 2016).

Sportovci i nesportovci mohou těžit z účinků červeného a infračerveného záření na kůži a přilehlé tkáně. Některé studie dokonce ukazují, že terapie červeným světlem má pozitivní vliv na zvýšení hustoty kolagenních vláken, což vede k nárůstu pružnosti a pevnosti kůže (Wunsch et al., 2014). Terapie červeným světlem se v tomto kontextu testuje také s ohledem na omlazení pokožky a snížení četnosti vrásek.

Vedle sportovců se však terapie červeným a infračerveným světlem používá také v souvislosti s mnoha dalšími zdravotními benefity. Studuje se například vliv na tvorbu testosteronu a zvýšení mobility spermií (Ahn et al., 2013, Salman et al., 2014). Červené světlo se také studuje v souvislosti s optimalizací cirkadiánního rytmu a pro podporu spánku (Zhao et al., 2012). Pacienti s neurodegenerativními chorobami mohou profitovat z infračerveného záření, které dle některých studií může vést ke zlepšení stavu daných onemocnění (chronické migrény a bolesti hlavy, roztroušená skleróza, aj.) (Loeb et al., 2018). V neposlední řadě je na místě zmínit možný vliv fotobiomodulační terapie na složení lidské mikrobioty, která je v současné době sama o sobě velkým fenoménem (Liebert et al., 2019).

Co si z toho odnést?

Fotobiomodulační terapie je relativně nová metoda založená na vystavování těla červenému a infračervenému záření v rozmezí vlnových délek od 630 do 950 nm. V porovnání s viditelným spektrem dokážou elektromagnetické vlny v tomto rozmezí vlnových délek pronikat hlouběji pod pokožku a zde indukovat změny až na úrovni mitochondrií.

Fotony jsou absorbovány cytochrom c oxidázou na vnitřní membráně mitochondrií, čímž jsou přímo zapojeny do buněčného dýchání. Očekává se, že terapie červeným a infračerveným světlem dokáže indukovat tvorbu ATP (buněčné energie) a snižovat oxidativní stres.

Fotobiomodulační terapie se v souvislosti se sportovním výkonem praktikuje nejčastěji asi 30-60 minut před sportovním výkonem. Samotný proces zabere nejčastěji mezi 5-10 minutami, přičemž cílem je předat svalovým partiím asi 20-60 J (malé svalové partie) či 120-300 J (velké svalové partie). Pro podporu regenerace a adaptace na svalovou zátěž je možné zařadit fotobiomodulační terapii také ihned po tréninkové jednotce.

Zdroje:

AHN, Jin-Chun, KIM Young-Hoon. The effects of low level laser therapy (LLLT) on the testis in elevating serum testosterone level in rats. Biomedical Research 2013, 24(1)

BELTRAME, Thomas, Cleber FERRARESI, Nivaldo Antonio PARIZOTTO, Vanderlei Salvador BAGNATO a Richard L. HUGHSON. Light-emitting diode therapy (photobiomodulation) effects on oxygen uptake and cardiac output dynamics during moderate exercise transitions: a randomized, crossover, double-blind, and placebo-controlled study. Lasers in Medical Science [online]. 2018, 33(5), 1065-1071

DOS REIS, Filipe Abdalla, Baldomero Antonio Kato DA SILVA, Erica Martinho Salvador LARAIA, Rhaiza Marques DE MELO, Patrícia Henrique SILVA, Ernesto Cesar Pinto LEAL-JUNIOR a Paulo de Tarso Camillo DE CARVALHO. Effects of Pre- or Post-Exercise Low-Level Laser Therapy (830 nm) on Skeletal Muscle Fatigue and Biochemical Markers of Recovery in Humans: Double-Blind Placebo-Controlled Trial. Photomedicine and Laser Surgery [online]. 2014, 32(2), 106-112

FERLITO, João Vitor, Marcos Vinicius FERLITO, Ernesto Cesar Pinto LEAL-JUNIOR, Shaiane Silva TOMAZONI a Thiago DE MARCHI. Comparison between cryotherapy and photobiomodulation in muscle recovery: a systematic review and meta-analysis. Lasers in Medical Science [online]. 2022, 37(3), 1375-1388

FERRARESI, Cleber, Beatriz KAIPPERT, Pinar AVCI, Ying-Ying HUANG, Marcelo V. P. DE SOUSA, Vanderlei S. BAGNATO, Nivaldo A. PARIZOTTO a Michael R. HAMBLIN. Low-level Laser (Light) Therapy Increases Mitochondrial Membrane Potential and ATP Synthesis in C2C12 Myotubes with a Peak Response at 3-6 h. Photochemistry and Photobiology [online]. 2015, 91(2), 411-416

FERRARESI, Cleber, Ying-Ying HUANG a Michael R. HAMBLIN. Photobiomodulation in human muscle tissue: an advantage in sports performance? Journal of Biophotonics [online]. 2016, 9(11-12), 1273-1299

FERRARESI, Cleber, Michael R. HAMBLIN a Nivaldo A. PARIZOTTO. Low-level laser (light) therapy (LLLT) on muscle tissue: performance, fatigue and repair benefited by the power of light. Photonics & Lasers in Medicine [online]. 2012, 1(4)

LEAL JUNIOR, Ernesto Cesar Pinto, Rodrigo Álvaro Brandão LOPES-MARTINS, Francis DALAN, et al. Effect of 655-nm Low-Level Laser Therapy on Exercise-Induced Skeletal Muscle Fatigue in Humans. Photomedicine and Laser Surgery [online]. 2008, 26(5), 419-424

LEAL JUNIOR, Ernesto Cesar Pinto, Rodrigo Álvaro Brandão LOPES-MARTINS, Bruno Manfredini BARONI, et al. Comparison Between Single-Diode Low-Level Laser Therapy (LLLT) and LED Multi-Diode (Cluster) Therapy (LEDT) Applications Before High-Intensity Exercise. Photomedicine and Laser Surgery[online]. 2009, 27(4), 617-623

LEAL-JUNIOR, Ernesto Cesar Pinto, Rodrigo Álvaro Brandão LOPES-MARTINS a Jan Magnus BJORDAL. Clinical and scientific recommendations for the use of photobiomodulation therapy in exercise performance enhancement and post-exercise recovery: current evidence and future directions. Brazilian Journal of Physical Therapy [online]. 2019, 23(1), 71-75

LIEBERT, Ann, Brian BICKNELL, Daniel M. JOHNSTONE, Luke C. GORDON, Hosen KIAT a Michael R. HAMBLIN. “Photobiomics”: Can Light, Including Photobiomodulation, Alter the Microbiome?. Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery [online]. 2019, 37(11), 681-693

LIU, Xiao-Guang, Yong-Jian ZHOU, Timon Cheng-Yi LIU a Jian-Qin YUAN. Effects of Low-Level Laser Irradiation on Rat Skeletal Muscle Injury after Eccentric Exercise. Photomedicine and Laser Surgery[online]. 2009, 27(6), 863-869

LOEB, Luana Mazzacoratti, Rebeca Padrão AMORIM, Maria da Graça Naffah MAZZACORATTI, Fulvio Alexandre SCORZA a Mario Fernando Prieto PERES. Botulinum toxin A (BT-A) versus low-level laser therapy (LLLT) in chronic migraine treatment: a comparison. Arquivos de Neuro-Psiquiatria [online]. 2018, 76(10), 663-667

LOPES-MARTINS, Rodrigo Álvaro B., Rodrigo Labat MARCOS, Patrícia Sardinha LEONARDO, et al. Effect of low-level laser (Ga-Al-As 655 nm) on skeletal muscle fatigue induced by electrical stimulation in rats. Journal of Applied Physiology [online]. 2006, 101(1), 283-288

SALMAN YAZDI, Reza, Simin BAKHSHI, Firooz JANNAT ALIPOOR, Mohammad Reza AKHOOND, Soheila BORHANI, Faramarz FARRAHI, Mehdi LOTFI PANAH a Mohammad Ali SADIGHI GILANI. Effect of 830-nm diode laser irradiation on human sperm motility. Lasers in Medical Science [online]. 2014, 29(1), 97-104

WUNSCH, Alexander a Karsten MATUSCHKA. A Controlled Trial to Determine the Efficacy of Red and Near-Infrared Light Treatment in Patient Satisfaction, Reduction of Fine Lines, Wrinkles, Skin Roughness, and Intradermal Collagen Density Increase. Photomedicine and Laser Surgery [online]. 2014, 32(2), 93-100

VANIN, Adriane Aver, Evert VERHAGEN, Saulo Delfino BARBOZA, Leonardo Oliveira Pena COSTA a Ernesto Cesar Pinto LEAL-JUNIOR. Photobiomodulation therapy for the improvement of muscular performance and reduction of muscular fatigue associated with exercise in healthy people: a systematic review and meta-analysis. Lasers in Medical Science [online]. 2018, 33(1), 181-214

ZHAO, Jiexiu, Ye TIAN, Jinlei NIE, Jincheng XU a Dongsen LIU. Red Light and the Sleep Quality and Endurance Performance of Chinese Female Basketball Players. Journal of Athletic Training [online]. 2012, 47(6), 673-678