Fotobiomodulazione e sport: risultati di una revisione narrativa Part.A
Mar 18, 2022
Laura Marinela Ailioaie 1 e Gerhard Litscher 2,*
1 Department of Medical Physics, Alexandru Ioan Cuza University, 11 Carol I Boulevard, 700506 Iasi, Romania; lauraailioaie@yahoo.com
2 Unità di Ricerca di Ingegneria Biomedica in Anestesia e Medicina Intensiva, Unità di Ricerca per Medicina Laser Complementare e Integrativa e Centro di Ricerca di Medicina Tradizionale Cinese (MTC) Graz, Università di Medicina di Graz, Auenbruggerplatz 39, 8036 Graz, Austria
* Corrispondenza: gerhard.litscher@medunigraz.at; Tel.: più 43-316-385-83907
Per ulteriori informazioni:ali.ma@wecistanche.com
Astratto
I vantaggi della fotobiomodulazione (PBM) sono noti da diversi decenni. Più recentemente, la PBM applicata nello sport offre un'opportunità speciale per supportare la modellazione della performance e del recupero. Le attività fisiche sempre più complesse e l'agguerrita competizione nel mondo dello sport generano uno stato di stress psico-emotivo e fisico che può indurresindrome da stanchezza cronicae, fallimento nell'allenamento fisico, predisposizione al danno muscolare, esaurimento fisico ed emotivo, ecc., per i quali la PBM potrebbe essere un'ottima soluzione. Per valutare e identificare tutti i fattori di rischio e l'influenza della PBM sulla salute e le prestazioni nello sport e per una migliore comprensione dei suoi effetti, abbiamo fatto una ricerca su "Photobiomodulation and Sports" su PubMed, per aggiornare la scienza della PBM applicata allo sport, e abbiamo conservato per analisi gli articoli pubblicati dal 2014 ad oggi. Il termine "PBM" è recente e non abbiamo incluso studi precedenti con "terapia laser di basso livello" o "LLLT" prima del 2014. Nella presente ricerca, il PBM ha dimostrato di avere preziosi effetti protettivi ed ergogenici in 25 studi sull'uomo , essendo la chiave del successo per prestazioni elevate e recupero, fatti supportati anche da 22 studi sugli animali. Il PBM applicato in modo creativo e mirato a seconda dello sport e dell'entità del livello di sforzo fisico potrebbe modulare perfettamente l'attività mitocondriale e portare così a notevoli miglioramenti delle prestazioni.
È stata analizzata la PBM senza risultati conclusivi o senza effetti da questa revisione (14 studi su un totale di 39 sull'uomo) e abbiamo trovato le motivazioni degli autori dal punto di vista delle molteplici cause legate ai limiti tecnologici, ai partecipanti, ai protocolli per l'attività fisica , i dispositivi, le tecniche ei parametri PBM. Nel prossimo futuro, esperimenti dose-risposta sull'attività fisica dovrebbero essere progettati e correlati con studi dose-risposta PBM, in modo che la quantificazione dei parametri PBM per consentire la modulazione energetica, metabolica, immunitaria e neuroendocrina, perfettamente accoppiata con il livello di allenamento . C'è un urgente bisogno di migliorare continuamente i dispositivi PBM, i metodi di consegna e i protocolli in nuove ingegnose prove sportive future. Le ultime innovazioni e nanotecnologie applicate per eseguire l'analisi dei segnali intracellulari, mentre esaminando obiettivi extracellulari, insieme all'analisi del movimento sportivo 3D e 4D e altri dispositivi high-tech, possono essere una sfida per imparare a massimizzare l'efficienza del PBM ottenendo prestazioni sportive senza precedenti e quindi soddisfacendo il sogno di milioni di atleti d'élite.
Parole chiave: fotobiomodulazione; gli sport; fatica; terapia laser a basso livello; diodi emettitori di luce; danno muscolare; prestazione; recupero; dolore; laser super pulsati
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1. Introduzione
È nello spirito umano competitivo cercare le migliori prestazioni sia nei dilettanti che nei professionisti dello sport. In questa ricerca di risultati incredibili e nell'implementazione di nuovi esercizi e allenamenti innovativi, un ruolo di primo piano è svolto dalla selezione degli ultimi mezzi ergogenici appropriati progettati per migliorare le prestazioni fisiche e mentali, la resistenza e il recupero dopo un intenso allenamento muscolare. A causa dell'elevata concorrenza, rimanere sempre al top per i professionisti è diventato sempre più difficile a causa del costante confronto con i riadattamenti del corpo umano allo stress elevato e all'allenamento intenso dettato dagli enormi compiti delle attività fisiche. Per aumentare la forza e la resistenza muscolare negli atleti, sono necessari nuovi mezzi di stimolazione e regolazione dei muscoli scheletrici, oltre a migliorare la forma fisica ipertrofica e neuromuscolare. Una proprietà essenziale del muscolo scheletrico è la contrazione, che necessita di energia e si ottiene facendo scorrere le molecole di actina (sottili) sui filamenti di miosina (spessi), formando insieme il sarcomero. La testa della miosina si lega anche all'adenosina trifosfato (ATP), che è la base della fornitura di energia per la contrazione muscolare. La miosina può legarsi all'actina solo quando i siti di accoppiamento dell'actina sono esposti agli ioni calcio. La tropomiosina copre i siti di legame della miosina delle molecole di actina, quindi deve essere rimossa per scoprire i siti di legame sull'actina, un processo che richiede anche energia. Gli ioni calcio si collegheranno alle molecole di troponina C, modificando il pattern della tropomiosina e obbligandola a rivelare i siti di accoppiamento cross-bridge sull'actina.
Anche il trasferimento degli ioni sodio e potassio attraverso la membrana muscolare per mantenere i gradienti ionici vitali richiede energia, per la quale l'ATP è il principale carburante muscolare. L'ATP è l'unità energetica di base nei processi enzimatici fisiologici di (Na più /K più ATPasi), (Ca2 più ATPasi) e il ciclo dei ponti incrociati del miofilamento (miosina ATPasi) nella membrana cellulare muscolare eccitabile. Tuttavia, l'assunzione di ATP per i muscoli può durare solo 1–2 s. I depositi intramuscolari di ATP sono ridotti (~ 5 mmol per kg di muscolo bagnato) e con un punteggio di utilizzo di ATP di 3,7 mmol ATP kg-1 s-1, l'attività muscolare potrebbe durare meno di 2 s se l'ATP immagazzinato fosse l'unica energia fonte [1]. La creatina fosfato (CK), che, come l'ATP, contiene un legame fosfato ad alta energia, è una rapida fonte di energia per la rigenerazione dell'ATP. Anche i depositi di CK sono limitati e potrebbero fornire energia per le contrazioni muscolari per soli 5-8 s. Le principali fonti di energia per i muscoli rimangono il glucosio e gli acidi grassi, il cui consumo dipende dal carico e dalla forma fisica del soggetto, nonché dalla disponibilità di ossigeno. La produzione di ATP dalla glicolisi citosolica, l'ossidazione mitocondriale degli acidi grassi beta e il ciclo dell'acido citrico sono strettamente regolati e rispondono rapidamente alla richiesta muscolare di più ATP [2]. La quantità di ATP e il suo apporto al momento giusto durante la contrazione del muscolo scheletrico è fondamentale sia negli eventi sportivi esplosivi per periodi di tempo notevolmente brevi (secondi o minuti), ad esempio negli sprint e nei salti, ma anche in caso di lunghi sforzi di resistenza in che l'atleta deve dimostrare di resistenza per ore [1,3]. La fotobiomodulazione (PBM), precedentemente nota come terapia laser a bassa potenza o terapia laser a basso livello (LLLT), ha adottato la sua nuova terminologia alla conferenza congiunta della North American Association for Light Therapy e della World Association for Laser Therapy nel settembre 2014 , con un consenso sulla nomenclatura per la fotobiomodulazione come termine ideale [4]. PBM prevede l'uso di laser/luce visibile e/o infrarossa per modulare biologicamente l'attività cellulare, per migliorare le funzioni dei tessuti e delle cellule attraverso l'attivazione di enzimi cellulari in modo che il flusso di fotoni stia inducendo diversi cambiamenti fisiologici come l'aumento della produzione di ATP, la riduzione di infiammazione e dolore, stimolazione della formazione di nuove fibre muscolari, accelerazione dell'angiogenesi, riparazione e rigenerazione dei tessuti [5,6].
In diversi studi è stato dimostrato che il PBM è efficace nella proliferazione cellulare, stimolando il metabolismo, riducendo l'infiammazione e promuovendo la guarigione dei tessuti. Tra i parametri utilizzati, la dose erogata a un certo tipo di tessuto è fondamentale, perché da essa dipenderanno gli effetti: l'applicazione di una piccola dose potrebbe portare a un'importante risposta cellulare, ma dosi elevate possono inibire la proliferazione cellulare o addirittura indurre l'apoptosi . Tra le conseguenze più replicabili della PBM c'è la diminuzione sistemica dell'infiammazione, molto significativa per lesioni traumatiche o malattie articolari, condizioni polmonari e cerebrali [7]. Gli studi attuali sugli effetti della PBM antinfiammatoria a livello cellulare si concentrano principalmente sull'espressione di citochine proinfiammatorie e sulla migrazione e concentrazione dei macrofagi nel sito di impatto. È noto che il macrofago svolge un ruolo cruciale durante la fase infiammatoria; il fenotipo M1 ha una fisiologica attività proinfiammatoria per la difesa dell'ospite nell'invasione con agenti patogeni, e il fenotipo M2 partecipa al rimedio delle lesioni nella fase di estinzione dell'infiammazione [8]. La PBM regola attraverso meccanismi complessi un'ampia gamma di citochine pro-infiammatorie/antinfiammatorie e il livello di polarizzazione dei macrofagi responsabili di un'eccessiva risposta infiammatoria o di una guarigione accelerata dei tessuti. La lunghezza d'onda influenza la propagazione, il flusso e la velocità di distribuzione dei fotoni nei tessuti irradiati, nonché l'efficacia dell'applicazione non invasiva del laser.
La lunghezza d'onda utilizzata dal PBM è un parametro prezioso nella risposta alla proliferazione cellulare perché la lunghezza d'onda compresa tra 600 e 1070 nm (rosso/vicino infrarosso (IR)) ha i migliori effetti non invasivi. È stato osservato che le lunghezze d'onda più corte sono assorbite dall'emoglobina o dalla melanina, producendo effetti cellulari, mentre le lunghezze d'onda più lunghe sono assorbite dall'acqua, e danno una sensazione di calore e inducono sollievo dal dolore [9]. Fin dalle prime applicazioni, il PBM è stato utilizzato per il trattamento di molte malattie infiammatorie, disturbi muscolo-scheletrici e soprattutto per la rigenerazione e il recupero dei tessuti. L'intenso sviluppo di sistemi laser avanzati, così come altri dispositivi per trattamenti medici, ha portato all'espansione senza precedenti della moltitudine di opzioni terapeutiche, tra cui la stimolazione e la guarigione di muscoli, tendini, legamenti, articolazioni, ecc. ma anche condizioni immunologiche, il sistema nervoso , oltre a prendere di mira l'asse del sistema immunitario - sistema muscolare - cervello, ecc. E tutto in connessione con l'allenamento e gli esercizi fisici. Il pregio di queste terapie è l'assenza di effetti collaterali, di dipendenza, intesi come metodi energetici che affrontano proprio i processi energetici all'interno delle cellule e ciò che è più prezioso, senza farmaci o conseguenze tossiche.
2. Metodologia
Da precedenti studi LLLT scientifici randomizzati e controllati con placebo, è noto che le lunghezze d'onda dal rosso al vicino IR fornite da singoli diodi laser o cluster, LED o disposizioni di entrambi in diversi dispositivi straordinariamente adattabili possono fornire energia alle centrali elettriche cellulari per riparare e rigenerare i muscoli, le articolazioni doloranti dovute all'intensa attività fisica, e ristabilire l'equilibrio fisiologico. Le caratteristiche muscolari specifiche studiate in precedenza includevano parametri come esaurimento, affaticamento muscolare, serie di ripetizioni, impulso di forza di torsione, ipertrofia delle fibre muscolari, grado di danno muscolare, come CK, lattato deidrogenasi (LDH), ecc. e dolore muscolare residuo o ritardato indolenzimento muscolare di insorgenza, così come il tempo di recupero [10]. Per valutare e identificare tutti i fattori di rischio e l'influenza della PBM sulla salute e sulle prestazioni nello sport e per una migliore comprensione dei suoi effetti negli atleti di alto livello, abbiamo condotto una ricerca per "Fotobiomodulazione e Sport" su PubMed, per aggiornare la scienza PBM applicata allo sport, e abbiamo conservato per analisi tutti gli articoli pubblicati dal 2014 ad oggi. Il termine "PBM" è recente e non abbiamo incluso studi precedenti con "terapia laser di basso livello" o "LLLT" prima del 2014 [4]. La ricerca ha raccolto 90 studi, di cui 29 esclusi (recensioni, editoriali, studi cellulari, patologie legate allo sport, studi inadeguati per mancanza di randomizzazione o gruppo di controllo, duplicati, ecc.), e la differenza (61 studi) è stata inclusi nell'analisi (Figura 1). Degli ultimi 61 studi considerati in questa revisione, 39 erano su soggetti umani e 22 erano studi sperimentali su animali. L'analisi della ricerca su soggetti umani ha rivelato effetti positivi della PBM in 25 studi, che includevano 797 partecipanti, e 14 studi non hanno indicato alcun effetto rilevante della PBM rispetto ai gruppi di controllo.
3. PBM applicato negli sport in diverse impostazioni e condizioni
3.1. Effetti positivi del PBM
L'applicazione della PBM sia prima che dopo l'allenamento può avere effetti positivi, quindi abbiamo classificato gli studi in applicazioni della PBM prima, dopo, prima e dopo e in condizioni sperimentali di laboratorio quando i partecipanti correvano sul tapis roulant. Sono stati condotti 39 studi randomizzati, controllati con placebo sull'uomo, di cui solo 25 (con 797 soggetti) hanno avuto risultati positivi per PBM applicata a varie attività fisiche leggere o allenamenti intensivi, prima, dopo, sia prima che dopo, o in laboratorio sperimentale condizioni, di cui 21 sono riassunte nella tabella 1, e altri quattro studi con PBM e campo magnetico statico applicato simultaneamente sono menzionati nelle discussioni finali
Al fine di stabilire la dose più favorevole di PBM, Antonialli et al. [11] hanno valutato l'efficienza del muscolo scheletrico e il recupero dopo l'esercizio, inclusi 40 volontari maschi vigorosi, ma fisicamente impreparati, in uno studio randomizzato, in doppio cieco, controllato con placebo utilizzando 12 diodi a grappolo (4 diodi laser IR da 905 nm, 4 LED IR di 875 nm e, 4 LED rossi di 670 nm). Hanno somministrato 10, 30 e 50 J, o placebo, in sei punti sulla parte anteriore delle cosce, utilizzando un solo trattamento PBM immediatamente dopo la contrazione massima volontaria pre-esercizio (MVC) e infine analizzando MVC, indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata (DOMS) e la creatinina chinasi (CK). Le valutazioni sono state effettuate prima, 1 minuto, 1 ora, 24 ore, 48 ore, 72 ore e 96 ore dopo le procedure per provocare stanchezza muscolare. PBM ha migliorato l'MVC da subito dopo a 96 h dopo l'esercizio con dosi di 10 o 30 J, DOMS notevolmente ridotto con una dose di 30 J da 24 h a 96 h dopo l'esercizio e con una dose di 50 J da immediatamente dopo a 96 h dopo l'esercizio; e ha ridotto significativamente l'attività della CK con tutte le dosi di PBM, rispetto al gruppo placebo, concludendo che la dose da 30 J era la migliore. In un altro studio, Vanin et al. [12] hanno valutato gli effetti di 810 nm/200 mW PBM applicato anche in sei siti su quadricipiti con un cluster di soli 5 diodi, applicando 10, 30 o 50 J in uno studio randomizzato, in doppio cieco, controllato con placebo in 28 atleti di calcio di alto livello, anche per individuare la dose ottimale per il miglior recupero e rendimento. I ricercatori hanno valutato l'attività di MVC, DOMS, CK, l'espressione di IL-6, prima e dopo 1 minuto, 1 ora, da 1 giorno a 4 giorni, dopo il protocollo per innescare l'esaurimento muscolare. La PBM ha aumentato l'MVC da subito dopo l'esercizio a 24 ore con una dose di 50 J e da 1 giorno a 4 giorni con una dose di 10 J; ha ridotto CK e IL-6 con risultati migliori a favore della dose di 50 J e non ha avuto alcun effetto sui DOMS. Gli autori hanno concluso che il PBM pre-esercizio con una dose di energia di 50 J ha aumentato notevolmente le prestazioni e ridotto i marcatori biochimici legati al danno e all'infiammazione nel sistema muscolare scheletrico.
Anche negli atleti, ma in un test sul campo anaerobico utilizzando uno studio clinico randomizzato, crossover, in doppio cieco, controllato con placebo in dodici giocatori di rugby maschi di alto livello, Pinto et al. [13] hanno dimostrato gli effetti del PBMT nel migliorare le prestazioni e nell'accelerare i tempi di riabilitazione durante il Bangsbo sprint test (BST). Non ci sono stati interventi prima della BST nella fase di familiarizzazione (settimana 1) ma nelle settimane 2 e 3, PBMT pre-esercizio (in 17 punti di ciascuna gamba, impiegando un cluster con 12 diodi (4 diodi laser IR super pulsati di 905 nm , 4 LED IR da 875 nm e 4 LED rossi da 640 nm, 30 J per sito) o placebo, sono stati somministrati casualmente a ogni atleta. Di conseguenza, PBMT ha migliorato il tempo medio di sprint e l'indice di fatica nella BST e si è notevolmente ridotto la percentuale dei livelli di lattato nel sangue a 3, 10, 30 e 60 minuti dopo la BST, avviando un nuovo percorso per applicazioni su larga scala di PBMT in condizioni sportive reali.La migliore potenza di uscita PBMT per il recupero del muscolo scheletrico è stata identificata da AR de Oliveira et al [14] in uno studio randomizzato, in doppio cieco, controllato con placebo che ha coinvolto 28 giocatori di calcio di alto livello. PBMT è stato applicato prima del protocollo di contrazione eccentrica con un cluster anche con cinque diodi (810 nm, 10 J dose), ma tre diverse potenze di uscita (100, 200, 400 mW per diodo) o placebo, a sei siti degli estensori del ginocchio. Contrazione isometrica massima volontaria (MIVC), DOMS, CK e lattato deidrogenasi, infiammazione (IL-1, IL{34}} e TNF-) e stress ossidativo (catalasi, superossido dismutasi, proteine carbonilate e tiobarbiturico acido) sono stati valutati prima dell'esercizio isocinetico, nonché dopo 1 minuto e da 1 ora a 96 ore. PBMT ha aumentato MIVC e diminuito DOMS e livelli di marker biochimici con i migliori risultati per una potenza di uscita di 100 mW per diodo (500 mW in totale) nel miglioramento delle prestazioni e nel ripristino post-esercizio. Rossato et al. [15] mirava a identificare gli effetti di due diverse risposte temporali sull'affaticamento degli estensori del ginocchio in sedici volontari maschi, distribuiti per eseguire lo stesso protocollo in 5 sessioni.
PBMT è stato applicato all'estensore del ginocchio (9 siti, 30 J per sito). L'MVC è stato valutato prima e dopo l'affaticamento isocinetico associato all'elettromiografia (quadrato medio della radice [RMS] e frequenza mediana [MF]). L'effetto del tempo è stato osservato per la coppia di picco (PT), RMS e MF. L'effetto del trattamento è stato controllato per PT e 6 ore prima più immediatamente prima che la condizione mostrasse PT più alto durante MIVC (pre-to post) rispetto al controllo o al placebo. L'applicazione di PBMT con 6 ore in più direttamente prima degli esercizi è in grado di ridurre la stanchezza. Per testare gli effetti del PBMT sulle prestazioni e sul recupero dei giocatori di futsal, De Marchi et al. [16] hanno incluso sei atleti professionisti in uno studio clinico crossover randomizzato, in triplo cieco, controllato con placebo. PBMT è stato eseguito 40 minuti prima delle partite in 17 punti di ogni gamba, impiegando anche un cluster con 12 diodi (4 diodi laser IR da 905 nm, 4 LED IR da 875 nm e 4 LED rossi da 640 nm, 30 J per sito) . I campioni di sangue sono stati raccolti prima dei trattamenti, subito dopo le partite e 48 ore dopo (valutati per CK, LDH, lattato ematico e danno ossidativo di lipidi e proteine). Il tempo trascorso dagli atleti in campo e la distanza percorsa sono stati quantificati in video. PBMT ha aumentato significativamente il tempo di permanenza in campo e ha determinato un miglioramento significativo in tutti i marcatori biochimici valutati, ma senza alcuna differenza statisticamente significativa nel chilometraggio. Concludendo, il PBMT pre-esercizio può aumentare con successo l'allenamento e accelerare il processo di riabilitazione dei giocatori di futsal di alto livello.
Poiché la stanchezza muscolare è un rischio intrinseco per le lesioni da stiramento del tendine del ginocchio nei giocatori di calcio, Dornelles et al. [17] hanno studiato gli effetti della PBMT (300 J per coscia o placebo sui muscoli posteriori della coscia, prima della partita) su dodici giovani calciatori dilettanti maschi in uno studio randomizzato, crossover, in doppio cieco, controllato con placebo, valutato in due sessioni a almeno a 7-giorno di distanza. La resistenza muscolare e l'allenamento utile sono stati valutati attraverso test dinamometria isocinetica e salto in contromovimento (CMJ), rispettivamente, prima e immediatamente dopo la partita. PBMT ha avuto effetti benefici sulla coppia di picco eccentrica del tendine del ginocchio, sul rapporto di coppia sul tendine del ginocchio e sul quadricipite e sull'altezza del CMJ, rispettivamente, rispetto al placebo, attenuando la stanchezza muscolare del tendine del ginocchio e quindi ostacolando le lesioni da stiramento del tendine del ginocchio, che di solito si verificano nei giocatori di football. La PBM prima della stimolazione elettrica neuromuscolare (NMES) è un argomento straordinariamente interessante, studiato in uno studio crossover randomizzato in doppio cieco da Jówko et al. [18] su ventiquattro giovani uomini sani moderatamente attivi, che hanno ricevuto 45 contrazioni tetaniche isometriche del quadricipite evocate elettricamente, precedute da PBM o placebo-PBM. L'impatto della PBM sui muscoli compromette e provoca stress ossidativo, nonché il ritorno a uno stato normale della funzione muscolare dopo una singola sessione di NMES, quantificato dalle coppie muscolari isometriche massime volontarie, dal dolore e dai campioni di sangue analizzati per il muscolo la compromissione (CK) e l'infiammazione (proteina C-reattiva) sono state valutate dal basale a 96 ore dopo l'intervento.
Il PBM ha avuto un effetto schermante sulla caduta indotta da NMES nella protezione antiossidante enzimatica e ha ridotto la durata dell'infiammazione, ma non ha influenzato la perossidazione lipidica, la compromissione muscolare o il ripristino dopo NMES. L'azione del PBMT pre-esercizio per aumentare l'allenamento, accelerare il recupero e attenuare lo stress ossidativo è stata esaminata in ventidue calciatori maschi di alto livello trattati con IR PBMT o placebo prima di un test di corsa progressivo (ergo-spirometria) fino all'esaurimento , di Tomazoni et al. [19] in uno studio crossover randomizzato, in triplo cieco, controllato con placebo (gruppo identico). PBMT ha migliorato il VO2max, il tempo di fatica, il volume e il tempo per l'aspetto della soglia anaerobica e aerobica e ha ridotto le attività di CK e LDH, nonché i livelli di TBARS, IL-6 e proteine carbonilate; aumenta le attività di SOD e CAT in modo che la PBMT prima dell'esercizio svolga un importante effetto antiossidante e quindi migliori la presentazione atletica e la rigenerazione post-esercizio. Da Cunha et al. [20] ha studiato gli effetti di PBM e NMES sulla resistenza muscolare, la frequenza e le capacità dei salti, le reazioni generali, valutati al basale e durante il follow-up a 6 e 8 settimane in uno studio che includeva trentasei atleti di pallavolo , randomizzato in tre gruppi: controllo, PBM pre-esercizio (IR, 850 nm, CW, 0,8 J/cm2, 6 J/punto, energia totale pari a 36 J) e NMES operativo sul quadricipite femorale come allenamento muscolare (1 kHz base , modulazione a 70 Hz, massima intensità supportata).
L'aumento maggiore della resistenza degli arti inferiori dominante è stato nel gruppo NMES, al contrario del controllo, ma per gli arti inferiori non dominanti l'aumento era presente sia nel gruppo PBM che nel gruppo NMES (effetto massimo), oltre a una migliore capacità di saltare in avanti gli ultimi due gruppi, per i quali la crescita della resistenza muscolare è proseguita per due settimane dopo la fine dell'allenamento, rispetto al controllo. In un altro studio, Rossato et al. studiato gli effetti del PBMT applicato 6 h prima e immediatamente prima dell'esercizio con un cluster di 5 laser IR (850 nm) e 28 LED, come segue: 12 LED rossi (670 nm), 8 LED IR (880 nm) e 8 LED IR (950 nm) sul quadricipite, in uno studio randomizzato, crossover, in doppio cieco controllato con placebo su diciotto uomini fisicamente attivi durante un protocollo di esercizio isocinetico complesso di estensioni del ginocchio. È stato riscontrato che la prestazione fisica non è stata influenzata dal PBMT (135 J, 270 J o 540 J) rispetto al placebo, ma tutte le dosi di PBMT applicato hanno portato a presunti effetti positivi sulla coppia di picco isometrica, sulla coppia di picco concentrica e sul lavoro concentrico rispetto al placebo, facilitando lo stesso lavoro totale con meno fatica, ovvero, sarebbero possibili serie aggiuntive per un volume di allenamento più elevato [21]. Zagatto et al. [22] hanno valutato in una ricerca randomizzata, in doppio cieco, controllata con placebo, l'influenza della PBM a 810 nm applicata sugli adduttori direttamente dopo ogni allenamento fisico quotidiano, sull'infiammazione, sulla compromissione muscolare e sulla capacità operativa in venti giovani giocatori di pallanuoto .
Ogni giorno, prima dell'allenamento, le prestazioni fisiche sono state valutate da P200 (nuoto intenso di 200 m) e da 30 CJ (test di salto incrociato di 30 s). Sono stati eseguiti esami del sangue per le interleuchine (IL) e il danno muscolare sia prima che dopo il protocollo fisico. Non c'è stato un cambiamento importante nel P200 nel gruppo PBMT rispetto al placebo, ma c'è stato un miglioramento moderato in 30 CJ. IL-1 e TNF-alfa avevano valori elevati nel gruppo PBM a 48 h dopo l'ultimo trattamento, rispetto a pre, 0 e 24 h, ma non si differenziavano nei due gruppi. IL-10 è leggermente aumentato nel tempo nel gruppo placebo rispetto al gruppo PBM, dove la creatinina chinasi è diminuita in modo significativo, ma non è stata osservata alcuna variazione importante nella lattato deidrogenasi. La PBM non ha avuto effetti importanti sull'infiammazione e sul danno muscolare, con solo un impatto medio sulle prestazioni. Il fallimento di risultati affidabili potrebbe essere causato dall'area di biostimolazione della foto sottodimensionata. PBMT e crioterapia da soli o combinati per la riabilitazione del muscolo scheletrico dopo contrazioni eccentriche degli estensori del ginocchio sono stati applicati da de Paiva et al. [23] in 50 volontari maschi sani, distribuiti casualmente in cinque gruppi (PBMT, crioterapia, crioterapia più PBMT, PMBT più crioterapia o placebo) per uno studio in doppio cieco, controllato con placebo per studiare MVC, DOMS e il danno muscolare ( CK). Le stime sono state condotte al punto di partenza, subito dopo e da 1 ora a 96 ore, ad ogni intervallo di 24 ore. Terapie comparative sono state applicate 3 minuti dopo l'esercizio e ripetute ogni 24 h fino a 72 h. Sono stati utilizzati PBMT (laser super pulsato a 905 nm e LED da 875 e 640 nm) e crioterapia mediante impacchi di ghiaccio su caucciù flessibile.
Il migliore per il recupero post-esercizio con DOMS migliore diminuito MVC e attività CK da 24 a 96 ore era PBMT singolare, rispetto a placebo, crioterapia e crioterapia più PBMT. Nel lotto PBMT più crioterapia, l'influenza della fotobiomodulazione è stata ridotta ma si è rivelato un importante miglioramento dell'MVC, una diminuzione dell'attività DOMS e CK. La crioterapia singolare e la crioterapia più PBMT erano paragonabili al placebo. Pertanto, solo il PBMT da solo potrebbe migliorare al meglio il recupero post-fisico ai livelli fisiologici originali, un giorno dopo esercizi eccentrici ad alta intensità. L'efficacia della PBMT e della crioterapia, singola o mista, per la riabilitazione muscolare dopo la somministrazione di esercizi di indolenzimento muscolare, è stata studiata un anno dopo da De Marchi et al. [24] che hanno diviso casualmente quaranta volontari in cinque gruppi: placebo (PG); PBMT (PBMT), crioterapia (CG), crioterapia-PBMT (CPG) e PBMT-crioterapia (PCG), che hanno subito un protocollo di quattro sessioni fisiche ogni 24 h, misurando il loro MVC e testando il sangue nel periodo pre-esercizio e a 5 e 60 minuti dopo l'esercizio, nonché a 24, 48 e 72 ore dopo. Nella prima seduta, con un ritardo di 5 min, è stata applicata una PBMT di 2 min e/o una crioterapia, dopo il test MVC. Aumenti significativi della capacità di MVC in PBMT, CPG e PCG, rispetto a PG e CG, nonché una drastica riduzione delle concentrazioni di marcatori biochimici del danno ossidativo in tutti i gruppi muscolari e lesioni muscolari (CK) in PBMT, PCG e CPG, sono stati registrati rispetto a PG. Il PBMT ha davvero un rendimento maggiore nella riabilitazione muscolare rispetto alla crioterapia, che, se applicato contemporaneamente, riduce l'efficacia del PBMT.
Recentemente, Vassão et al. [25] hanno applicato PBMT con un cluster composto da 14 LED, come segue: 7 diodi rossi (630 nm) e 7 diodi IR (850 nm) sui muscoli bicipite brachiale in 32 partecipanti maschi sani distribuiti casualmente in 3 gruppi: gruppo PBM rosso ( RPG), gruppo PBM a infrarossi (IPG) e gruppo di controllo (CG). Sono stati analizzati l'affaticamento muscolare utilizzando l'elettromiografia di superficie (EMG), la concentrazione di lattato nel sangue e il tasso di sforzo percepito (RPE) utilizzando la scala Borg. I confronti tra i gruppi hanno evidenziato che l'indice di fatica dell'elettromiografia è diminuito nel gruppo di controllo, ma le concentrazioni di RPE e lattato sono aumentate significativamente in tutti i gruppi. Non c'era alcuna differenza significativa tra PBM rosso e infrarosso nella riduzione dell'affaticamento muscolare, ma il valore delta dell'indice di fatica dell'elettromiografia era maggiore nell'IPG rispetto al CG, suggerendo che l'infrarosso potrebbe essere più efficace del rosso nel ridurre l'affaticamento muscolare. Stimolazione consecutiva con PBMT (180 J) per tre giorni successivi sul quadricipite femorale bilaterale con diverse lunghezze d'onda: infrarosso (IR 940 ± 10 nm), rosso (RED 620 ± 10 nm), misto rosso e IR (RED/IR 620 plus 940 nm) o placebo, su 48 ciclisti maschi con età media 33,77 anni, sottoposti a valutazione mediante test incrementale, VO2max, lattati ematici, percezione dell'esercizio, rilevazione IR per studiare la distribuzione del calore nei muscoli e la somma isocinetica, è stato effettuato da Carvalho et al. [26]. Per 7 giorni ci sono state rivalutazioni compiute 24 h dal momento dell'ultima prassi. Non ci sono state disparità importanti nei parametri esaminati nell'ambito dell'impostazione esplorativa. PBMT senza alcuna connessione all'allenamento non è riuscito a migliorare l'obiettivo dei ciclisti.
Tuttavia, l'applicazione di due lunghezze d'onda rivela un successo maggiore. Sebbene la PBM con laser e/o LED sul perfezionamento sportivo sia stata ampiamente studiata, non molti esperimenti hanno esplorato l'impatto sull'allenamento muscolare di forza per quanto riguarda il momento più favorevole per la stimolazione. Vanin et al. [27] hanno diviso casualmente quarantotto volontari maschi (18-35 anni) in quattro gruppi, che hanno eseguito un allenamento intenso e sono stati stimolati con PBM e/o placebo in anticipo e/o dopo ogni sessione, utilizzando una fascia di sonde (4 diodi laser da 905 nm, 4 LED IR da 875 nm e 4 LED rossi da 640 nm). Il tempo è stato di 12 settimane con misurazioni del picco di coppia toccato in MVC, del carico nel test 1-RM e della circonferenza della coscia al basale, 4 settimane, 8 settimane e 12 settimane. I volontari trattati con PBM prima e placebo dopo un allenamento, hanno manifestato cambiamenti importanti nei test MVC e 1-RM per le gambe, rispetto ad altri gruppi. Sicuro e senza effetti negativi, il PBM ha la capacità di aumentare la resistenza, se utilizzato prima delle attività fisiche, con benefici extra nel recupero post-lesione. Feliciano et al. hanno valutato gli effetti dell'irradiazione laser sui marker di lesione muscolare dopo esercizio di resistenza in uno studio in doppio cieco, controllato con placebo su 22 uomini fisicamente attivi che sono stati randomizzati in due gruppi: laser (n=11) e placebo (n {{ 21}}). L'irradiazione laser (808 nm; 100 mW; 35,7 W/cm2, 357,14 J/cm2 per punto) è stata applicata alle braccia, 1 J per punto per 10 s in quattro punti del bicipite brachiale di ciascun braccio, o placebo, tra ogni set di esercizi di curl per bicipiti. Sono stati studiati i seguenti parametri: attività della creatina chinasi (CK) e prestazioni di forza massima (1 RM) prima, immediatamente dopo, 24 h, 48 h e 72 h dopo il protocollo di danno muscolare indotto dall'esercizio.
I risultati hanno suggerito un'attenuazione parziale della lesione muscolare quando l'irradiazione laser è stata utilizzata durante gli intervalli di esercizio. L'attività massima della CK è stata attenuata dopo 72 ore nel gruppo laser rispetto al placebo, ma non vi è stato alcun evidente effetto positivo sul recupero delle prestazioni di forza [28]. De Brito Vieira et al. studiato gli effetti di LLLT (808 nm, 100 mW, 4 J/punto), o placebo, applicato ai muscoli del quadricipite femorale tra le serie e dopo l'ultima serie di esercizi intensi sulla resistenza alla fatica attraverso il numero di ripetizioni massime (RM) e l'indice di fatica dell'elettromiografia (EFI), in uno studio randomizzato, in doppio cieco, crossover con placebo. I partecipanti, sette giovani uomini, clinicamente sani, sono stati suddivisi in due gruppi: laser attivo e laser placebo. Entrambi i gruppi sono stati valutati al basale e fino alla fine dello studio, registrando il numero di ripetizioni massime (RM) dell'estensione della flessione del ginocchio in combinazione con EFI registrato dalla frequenza mediana (MF). Dopo 1 settimana (periodo di washout), tutti i volontari sono stati scambiati tra i gruppi, quindi tutte le valutazioni sono state ripetute. LLLT ha aumentato il numero massimo di RM, rispetto al gruppo di controllo. Per entrambi i gruppi, la MF è diminuita significativamente per tutti i muscoli, confrontando le valutazioni pre e post al basale e all'end-point. La frequenza cardiaca tra i gruppi non aveva significato statistico. LLLT ha aumentato RM e ridotto EFI, rispetto al gruppo placebo, che è utile per prestazioni elevate che richiedono un rapido ritorno a uno stato normale e meno stanchezza [29]. Recentemente, Florianovicz et al., in uno studio randomizzato controllato, hanno studiato gli effetti di due distinti protocolli PBMT (rosso 660 nm vs. infrarosso 830 nm) combinati con una disposizione di allenamento di restrizione del flusso sanguigno (BFR) nei muscoli estensori del polso sull'impugnatura, forza di estensione del polso e comportamento elettromiografico. Cinquantotto volontari (donne clinicamente sane, di età compresa tra 18 e 25 anni) sono stati divisi casualmente in 4 gruppi: (1) controllo; (2) BFR (rafforzamento con restrizione del flusso sanguigno); (3) 660 nm più BFR; e (4) 830 nm più BFR.
L'ipotesi era che PBMT più BFR aumentassero il guadagno di forza muscolare. Sono state registrate la forza della presa, la forza dei muscoli estensori del polso e l'elettromiografia (EMG) del muscolo estensore carpale radiale. È stato ottenuto un aumento statisticamente significativo per la forza dell'impugnatura nel gruppo a 660 nm rispetto al gruppo a 830 nm e per la forza degli estensori del polso nei gruppi a 660 nm e BFR rispetto al gruppo di controllo. L'aumento migliore è stato riscontrato per il gruppo 660 nm (rosso) rispetto al gruppo di controllo, BFR e 830 nm (IR). L'unione di PBMT (660 nm) e BFR è stato efficace per aumentare la forza dell'impugnatura degli estensori del polso, correlata a un miglioramento del comportamento elettromiografico [30]. Miranda et al. [31] hanno proiettato in laboratorio, uno studio trasversale che includeva 20 partecipanti maschi impreparati e inesperti a ricevere PBMT con laser super pulsati combinati con LED e per valutare l'efficienza muscolare risultante dal graduale tentativo cardiopolmonare sul tapis roulant. Ai soggetti è stato somministrato PBMT con un 12-cluster di diodi in 17 punti (30 J/sito) su ciascun arto inferiore, con laser e LED super pulsati combinati o con placebo in una sessione e viceversa nella sessione successiva , e ogni volta ha completato un test cardiopolmonare su un tapis roulant. Sono stati valutati per: distanza percorsa, tempo all'esaurimento e ventilazione polmonare, tutti e tre i parametri che sono aumentati dopo un PBMT efficace, nonché per il punteggio di dispnea, che è diminuito per il PBMT reale, rispetto al placebo. Una sintesi della moltitudine di effetti positivi interdipendenti dell'azione PBM nelle attività fisiche e sportive, in particolare la pletora di proprietà ergogeniche e protettive, scientificamente dimostrata dagli studi positivi analizzati, è illustrata nel diagramma originale disegnato e presentato in Figura 2
La fotobiomodulazione dal rosso al vicino infrarosso ha avuto effetti ergogenici aumentando le prestazioni, la forza muscolare, la velocità di adattamento muscolare, la velocità di ventilazione, il tempo di insorgenza del dolore muscolare, il tempo di esaurimento, gli effetti dell'allenamento aerobico, la resistenza allo stress e la velocità di recupero Come effetti protettivi , PBM ha ridotto lo stress ossidativo, l'affaticamento muscolare, i livelli di lattato nel sangue, l'infiammazione (IL-1, IL-6, TNF), il deficit di ossigeno, la dispnea, le perdite durante i periodi senza allenamento e le lesioni muscolari. PBM modula le funzioni renali e metaboliche.
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