Astrociti primari esposti a LPS: effetti della fotobiomodulazione

Abstract

La neuroinfiammazione cronica e la disfunzione mitocondriale rappresentano due caratteristiche comuni delle principali malattie neurodegenerative. In questo contesto, gli astrociti svolgono un ruolo centrale nel mantenimento dell’omeostasi energetica e redox cerebrale, ma in condizioni di stress possono contribuire alla produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e mediatori pro-infiammatori, alimentando il cosiddetto “circolo vizioso energetico-redox” (Huang et al., 2025). Il lipopolisaccaride (LPS), componente della parete dei batteri Gram-negativi, è ampiamente utilizzato per indurre in vitro un modello di neuroinfiammazione caratterizzato da un fenotipo astrogliale reattivo (Vizuete et al., 2024). La fotobiomodulazione (PBM) è una terapia non farmacologica che utilizza radiazioni nel visibile e vicino infrarosso (600–1000 nm) per modulare le funzioni cellulari. Sebbene abbia mostrato effetti neuroprotettivi, il suo impatto sugli astrociti è ancora poco definito. Il presente studio ha valutato gli effetti della PBM a 810 nm in astrociti corticali primari di ratto trattati con LPS. Sono stati analizzati il metabolismo energetico (ATP, AMP e rapporto ATP/AMP), lo stato redox (GSH, GSSG e rapporto GSH/GSSG) e i principali marker di danno ossidativo (MDA, nitrotirosina e 8-OHdG) a T0, 12, 24 e 48 ore dopo il trattamento. I risultati dimostrano che la PBM è in grado di contrastare la disfunzione energetica e il danno ossidativo indotti da LPS, con effetti dipendenti dalla densità di potenza applicata e persistenti nel tempo. Tali evidenze supportano il potenziale impiego della PBM come strategia terapeutica nelle condizioni neuroinfiammatorie e neurodegenerative.

Chronic neuroinflammation and mitochondrial dysfunction are common features of major neurodegenerative diseases. In this context, astrocytes play a key role in maintaining brain energy and redox homeostasis, but under stress conditions they can contribute to the production of reactive oxygen species (ROS) and pro-inflammatory mediators, sustaining the so-called “energy-redox vicious cycle” (Huang et al., 2025). Lipopolysaccharide (LPS), a component of the outer membrane of Gram-negative bacteria, is widely used to induce an in vitro model of neuroinflammation characterized by a reactive astroglial phenotype (Vizuete et al., 2024). Photobiomodulation (PBM) is a non-pharmacological therapy that uses visible and near-infrared light (600–1000 nm) to modulate cellular functions. Although PBM has shown neuroprotective effects, its impact on astrocytes remains poorly characterized. The present study evaluated the effects of 810 nm PBM on primary rat cortical astrocytes treated with LPS. Energy metabolism (ATP, AMP, and ATP/AMP ratio), redox status (GSH, GSSG, and GSH/GSSG ratio), and major oxidative damage markers (MDA, nitrotyrosine, and 8-OHdG) were assessed at T0 and 12, 24, and 48 h after treatment. The results demonstrate that PBM counteracts LPS-induced energy dysfunction and oxidative damage, with effects dependent on the applied power density and sustained over time. These findings support the potential use of PBM as a therapeutic strategy for neuroinflammatory and neurodegenerative conditions.