Valutazione della sicurezza della terapia fotobiomodulatoria con luce visibile e nell'infrarosso vicino: uno studio sullo sviluppo embrionale di zebrafish (Danio rerio)

Abstract

La fotobiomodulazione (FBM) mediante luce nel visibile e nel vicino infrarosso è sempre più utilizzata per la sua capacità di modulare metabolismo cellulare e processi redox. Tuttavia, le conoscenze sulla sicurezza dell’esposizione alla radiazione luminosa nelle prime fasi dello sviluppo embrionale dei vertebrati sono ancora limitate. Non è infatti chiaro se l’embrione rappresenti un sistema biologicamente neutro rispetto alla luce o se sia in grado di rispondere attivamente alla stimolazione fotonica. Questo studio ha valutato la sicurezza biologica dell’esposizione alla luce durante lo sviluppo embrionale dello zebrafish. Gli embrioni sono stati irradiati con un laser a diodo a cinque lunghezze d’onda utilizzando parametri standardizzati. Le irradiazioni sono state effettuate in diversi stadi dello sviluppo precoce e in stadi più avanzati. Sono stati utilizzati embrioni wild type ed embrioni del ceppo trasparente casper per valutare il possibile contributo dei pigmenti all’assorbimento della radiazione luminosa. La sopravvivenza embrionale e la presenza di anomalie morfologiche sono state monitorate fino a 120 hpf. Inoltre, per indagare i possibili meccanismi cellulari alla base degli effetti osservati, sono stati analizzati parametri bioenergetici e redox in embrioni irradiati a 810 nm, misurando ATP, AMP, rapporto ATP/AMP, MDA e attività della GR. I risultati mostrano che l’embrione non è biologicamente neutro rispetto alla radiazione luminosa: l’esposizione induce risposte misurabili, dipendenti dalla lunghezza d’onda e dallo stadio di sviluppo. Nel complesso dei parametri testati, l’esposizione alla luce risulta compatibile con il normale sviluppo embrionale.

Photobiomodulation (FBM) using visible and near-infrared light is increasingly used for its ability to modulate cellular metabolism and redox processes. However, knowledge about the safety of exposure to light radiation during the earliest stages of vertebrate embryonic development remains limited. In particular, it is still unclear whether the embryo represents a biologically neutral system with respect to light or whether it can actively respond to photonic stimulation. This study evaluated the biological safety of light exposure during zebrafish embryonic development. Embryos were irradiated with a diode laser at five wavelengths using standardized parameters. Irradiations were performed at different stages of early development and at later stages. Wild-type embryos and embryos of the transparent casper strain were used to assess the possible contribution of pigments to the absorption of light radiation. Embryonic survival and the presence of morphological abnormalities were monitored up to 120 hpf. In addition, to investigate the possible cellular mechanisms underlying the observed effects, bioenergetic and redox parameters were analyzed in embryos irradiated at 810 nm by measuring ATP, AMP, the ATP/AMP ratio, MDA levels, and GR activity. The results show that the embryo is not biologically neutral to light radiation: exposure induces measurable responses that depend on both wavelength and developmental stage. Overall, within the tested parameters, light exposure appears compatible with normal embryonic development.