Effect of Low Intensity Laser Therapy (Wavelength 1265 Nm) on the Level of Active Oxygen and Lipid Peroxidation-Antioxidant System in Cho-K1 and A875 Cells

Abstract

Near-infrared laser therapy has a significantly greater ability to penetrate living tissues compared to visible range optical radiation and often has the opposite effect on normal and malignant cells, thus being a promising tool for superficial neoplasm therapy. However, the mechanisms underlying the interaction between laser and biological structures can be of a different nature due to the chosen wavelength, power, and other radiation parameters. The aim of the paper is to study the efficacy of laser radiation with a wavelength of 1265 nm (9.45–18.9 J/cm2) on the generation of reactive oxygen species (ROS), the enzyme level of the antioxidant defence (AOD) and lipid peroxidation (LPO) in normal and cancer cells of Chinese hamster ovary epithelial cell line CHO-K1 and human melanoma A875. Materials and Methods. The experiment was carried out on cell lines CHO-K1 and A875, which were submitted to laser irradiation (wavelength 1265 nm, power 4.2–100 mW) for 30–60 min. Fluorescent staining with DCFH-DA was used to study intracellular ROS concentration; ImageJ software was used for image processing. The level of LPO products and the activity of AOD enzymes were determined by biochemical methods. Statistical processing of the results was carried out using the Mann–Whitney U-test (p<0.05). Results. The authors revealed an increase in ROS level, a decrease in superoxide dismutase and catalase activity, and a decrease in malondialdehyde level in CHO-K1 cells. An increase in catalase activity and malondialdehyde level was observed in A875 cells. Conclusion. Laser therapy (wavelength 1265 nm) enhances ROS generation and suppresses LPO-AOD system in the noncancerous cell line CHO-K1. However, opposite irradiation effects are observed in melanoma A875 cells. Keywords: cell culture, cancer, melanoma, low level laser therapy, infrared laser therapy, oxidative stress, mitochondria, reactive oxygen species, lipid peroxidation, antioxidant defence. Ближнее инфракрасное лазерное излучение обладает значительно большей способностью проникать в живые ткани по сравнению с оптическим излучением видимого диапазона и нередко оказывает противоположное действие на нормальные и злокачественные клетки, являясь, таким образом, перспективным инструментом для терапии поверхностных новообразований. Однако механизмы, лежащие в основе взаимодействия лазера и биологических структур, могут иметь различную природу в силу выбранной длины волны, мощности и некоторых других параметров излучения. Цель работы – исследовать влияние лазерного излучения с длиной волны 1265 нм в дозах 9,45–18,9 Дж/см2 на генерацию активных форм кислорода (АФК), уровень ферментов системы антиоксидантной защиты (АОЗ) и перекисного окисления липидов (ПОЛ) в нормальных и раковых клетках на примере линий эпителия яичника китайского хомячка CHO-K1 и меланомы человека A875. Материалы и методы. Эксперимент выполнен на клеточных линиях CHO-K1 и A875, которые облучались источниками лазерного излучения с длиной волны 1265 нм, мощностью 4,2–100 мВт в течение 30–60 мин. Внутриклеточная концентрация АФК изучалась с помощью флуоресцентного окрашивания DCFH-DA, обработка изображений осуществлялась в программе ImageJ. Уровень продуктов ПОЛ и активность ферментов АОЗ определялись биохимическими методами. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием U-критерия Манна–Уитни (p<0,05). Результаты. В клетках линии CHO-K1 выявлено повышение уровня АФК, снижение активности супероксиддисмутазы и каталазы, а также снижение уровня малонового диальдегида. В клетках линии A875 установлено повышение активности каталазы и уровня малонового диальдегида. Выводы. Лазерное излучение с длиной волны 1265 нм способствует усилению генерации АФК и угнетению системы ПОЛ – АОЗ в нераковой клеточной линии CHO-K1, в то время как в клетках меланомы A875 наблюдаются противоположные эффекты облучения. Ключевые слова: культура клеток, рак, меланома, низкоинтенсивное лазерное излучение, инфракрасное лазерное излучение, окислительный стресс, митохондрии, активные формы кислорода, перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита.