Photobiologische Grundlagen

Dipl.Ing. K. Walter, Wien

Es war in den 80-er Jahren als T. Karu begann, nach dem photobiologischen „Empfänger" auf Zellebene zu suchen. In einer Reihe von hervorragenden Publikationen (die größtenteils zu einem Buch zusammengefaßt wurden) konnte sie beweisen, daß die Hauptphotoakzeptoren die Enzyme der Atmungskette in den Mitochondrien sind.

Die Stimulation der Atmungskette

Abb. 1: Der Stoffwechsel des Menschen  

Um exakt verstehen zu können, wo die Laserstrahlung dort eingreift, werden kurz die Vorgänge in der Atmungskette erklärt:
Die Atmungskette, auch Elektronentransportkette und oxidative Phosphorylierung genannt, stellt den letzten Schritt im menschlichen Stoffwechsel dar: Die komplexen Metaboliten unserer täglichen Nahrung, wie Kohlenhydrate, Lipide und Proteine werden zunächst zu ihren monomeren Einheiten, vor allem Glukose, Fettsäuren, Glycerin und Aminosäuren und anschließend zu ihrem gemeinsamen Zwischenprodukt, Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA), abgebaut. Im Citronensäure-Cyclus wird Acetyl-CoA durch O₂ zu CO₂ oxidiert, wobei gleichzeitig die Coenzyme NAD⁺ and FAD zu deren energiereichen Zwischenprodukten NADH and FADH₂ reduziert werden. Im letzten Teil dieses Stoffwechsels, genannt Elektronentransport und oxidative Phosphorylierung, werden diese energiereichen Zwischenprodukte durch O₂ reoxidiert, d.h. Elektronen werden von NADH oder FADH₂ auf den Sauerstoff O₂ übertragen, der dadurch und durch die Aufnahme von 2 Protonen H⁺zu H₂O reduziert wird. Die dabei frei werdende Energie treibt die Synthese der energiereichen ATP aus ADP durch Phosphorylierung mit Pi an (Abb.1).

Während sich die Glycolyse im Cytosol der Zelle abspielt, findet der oxidative Stoffwechsel (Citronensäurecyclus, Fettsäureoxidation und Elektronentransport und oxidat. Phosphorylierung) in den Mitochondrien statt. Das sind elliptische, im Cytosol schwimmende Kompartimente (Organellen) mit einer permeablen äußeren und einer impermeablen, stark gefalteten, die Enzyme tragenden inneren Membran, die eine gelartige Substanz, die Matrix, einschließt (Abb. 2).

Die durch die Oxidation von NADH und FADH₂ gebildeten Elektronen werden aber nicht direkt auf den Sauerstoff übertragen, sondern durchlaufen jeweils 3 Proteinkomplexe mit zunehmend größerer Elektronenaffinität, und zwar NADH-Coenzym-Q-Reduktase (Succinat-Coenzym-Q-Reduktase für FADH₂), Coenzym-Q-Cytochrom-c-Reduktase und Cytochrom-c-Oxidase , die aus Cytochromen, Flavoproteinen und Eisen-Schwefel-Clustern bestehen (Abb.2).

Abb.2: Mitochondriale Elektronentransportkette. Die Elektronen werden durch das membranlösliche CoQ von Komplex I auf III übertragen und durch das periphere Membranprotein Cytochrom-c von Komplex III auf IV

In einem abwechselnden Oxidations- und Reduktionsprozeß werden die Elektronen von einem Komplex zum nächsten und schließlich auf O₂ übertragen. Pro Elektron, das durch diese Elektronentransportkette läuft, werden von diesen Komplexen 3 Protonen H⁺ aus der Matrix in den Zwischenmembranraum befördert, wodurch ein Membranpotential, bzw. ein pH-Gradient entsteht, der die ATP-Synthese antreibt. Mit dem Energiegewinn durch den Rückfall von etwa 3 Protonen H⁺ in die Matrix kann ein ATP-Molekül durch Phosphorylierung von einem ADP-Molekül mit Pi erzeugt werden (Abb. 3).

Abb.3: Kopplung des Elektronentransports und der ATP-Synthese durch die Erzeugung eines elektrochemischen Protonengradienten über die innere Mitochondrienmembran. Während des Elektronentransports wird H⁺ aus der Matrix gepumpt, seine exergonische Rückkehr treibt die ATP-Synthese an

Alle diese Vorgänge laufen normal auch im Dunkeln und in jeder gesunden Zelle ab. Wird nun so eine Zelle zusätzlich mit Licht bestrahlt, werden die Enzymkomplexe durch die so genannte Photooxidation in ihrem Redox-Vorgang unterstützt. Photooxidation ist ein Prozeß, bei dem ein vom Licht angeregtes Donatormolekül ein Elektron an einen Akzeptor abgibt und dadurch oxidiert wird, während das dabei beteiligte Akzeptormolekül reduziert wird. Dieser Vorgang funktioniert, weil Elektronen im Anregungszustand weniger stark an das Molekül gebunden sind als im Grundzustand. Die Energie absorbierter Photonen wird also chemisch auf die Redoxzentren der Enzymkomplexe der Atmungskette übertragen, wodurch letztere leichter oxidiert bzw. ionisiert werden, und die ATP-Synthese gesteigert wird. An dieser Stelle soll nochmals deutlich auf diese Schlüsselstelle der Licht-Stoffwechsel-Wechselwirkung hingewiesen werden. Der Begriff Oxidation in der Chemie, nämlich die Abgabe von Elektronen ist dasselbe wie die Ionisation in der Physik, wo einem Atom oder Molekül ebenfalls ein Elektron weggenommen wird. Daß eine Ionisation von einem (durch Licht) angeregten Energieniveau aus leichter bzw. wahrscheinlicher ist, ist allgemein bekannt.

Die Abhängigkeit der lichtstimulierten ATP-Synthese von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts wird durch die Absorptionseigenschaften (die sich im oxidierten oder reduzierten Zustand geringfügig ändern) der Einzelkomponenten, der Enzymkomplexe, hauptsächlich der Cytochrome, bestimmt.

T. Karu nahm z.B. das Aktionsspektrum der DNA-Synthese von im exponentiellen Wachstum befindlichen HeLa-Zellen bei Bestrahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich auf: (Abb.4)

Abb. 4: Aktionsspektrum der DNA-Syntheserate bei sichtbarer monochromatischer Strahlung von exponentiell wachsenden HeLa Zellen für Energiedichten von 10 J/m² und 100 J/m², gemessen 1,5 h nach der Bestrahlung

 

Diese Daten zeigen, daß es zwei Gruppen von spektral empfindlichen Bereichen gibt. Einer deckt den nahen ultravioletten und sichtbaren blauen Wellenlängenbereich von ungefähr 350 - 450 nm ab, und der zweite umspannt den sichtbaren roten und nahen Infrarotbereich von etwa 600 - 830 nm. Mit vielen solchen Experimenten mit prokaryontischen und eukaryontischen Zellen konnte T. Karu zeigen, daß im blauen Wellenlängenbereich die Flavoproteine (Abb. 5) der Reduktasen (Dehydrogenasen) und im roten Wellenlängenbereich die Semichinon-Form der Flavoproteine der Reduktasen (Dehydrogenasen) und das Cytochrom a/a3 (Abb.6) der Cytochrom-c-Oxidase die Lichtrezeptoren sind. Solche Untersuchungen werden dadurch erleichtert, daß es ein Prinzip der Photochemie ist, daß ein Aktionsspektrum immer dem Verlauf des Absorptionsspektrums des lichtabsorbierenden Moleküles widerspiegelt.

Mit solchen Untersuchungen konnte in Übereinstimmung mit den klinischen Erfahrungen gezeigt werden, daß für eine maximale Stimulation nicht nur die Energiedichte in einem bestimmten Bereich liegen muß, sondern auch die Leistungsdichte und damit die Bestrahlungszeit. Besonders interessant ist dabei, daß die in angegebenen optimalen Bestrahlungsparameter mit den klinischen Erfahrungen gut übereinstimmen.

Abb. 5: Absorptionsspektrum von Flavoproteinen

 

 

Abb. 6: Absortionsspektrum von Cytochrom a/a₃

 

 

 

Warum bewirkt die Stimulation der Atmungskette eine verstärkte Zellproliferation?

Die Antwort ist einfach: Lichtinduzierte Zunahme der ATP-Synthese und Aufbau des Protonengradienten führen zu einer verstärkten Aktivität der Na⁺/H⁺- und Ca²⁺/Na^+- Antiporter und aller ATP-getriebenen Ionencarrier, wie z.B. die Na⁺/K⁺-ATPase und die Ca²⁺- Pumpen. Da ATP das Substrat für die Adenylylcyclase ist, steuert der ATP-Spiegel auch den cAMP-Spiegel. Sowohl der Ca²⁺- und der cAMP-Spiegel stimulieren die DNA- und RNA-Synthese, was zu einer höheren Zellproliferation führt. Diese sogenannte „Lichtsignalübertragungskette", erstmals von T. Karu aufgestellt, zeigt Abb. 7.

Abb. 7: Lichtsignalübertragungskette, aufgestellt von T. Karu und verändert von K.C.Smith

Es soll hier vielleicht nochmals betont werden, daß cAMP und Ca²⁺ sehr wichtige sekundäre Botenstoffe sind. Besonders Ca²⁺ steuert fast alle Prozesse im menschlichen Körper (Muskelkontraktion, Blutgerinnung, Signalübertragung bei den Nerven, Genexpression usw.).

Aus Sicht eines Low Level Laser Therapie (LLLT)-Anwenders taucht natürlich die Frage nach der „richtigen" oder optimalen Wellenlänge auf. Obwohl die Ergebnisse aus Abb. 4 zeigen, daß im nahen UV- und Blaubereich dasselbe Stimulationsergebnis wie im roten und infraroten Bereich mit einer um den Faktor 10 niedrigeren Energiedichte erzielt wird, ist es besser einen Rotlichtlaser zu verwenden. Der Grund ist der, daß man auch die Eindringtiefe in den Körper, die ja stark wellenlängenabhängig ist, berücksichtigen muß. Hier sind im wesentlichen 2 Schichten: die Haut und das Gewebe. Während im Infraroten die Haut etwas besser durchlässig ist, ist die Eindringtiefe im lebenden menschlichen Gewebe im sichtbaren Roten etwas höher (Abb. 8).

Abb. 8 zeigt ganz deutlich, daß die maximale Transmission bei etwa 700 nm liegt, während sie im blauen Bereich um etwa 5 Zehnerpotenzen abfällt.(O.D. steht für optische Dichte, große O.D. kleine Transmission und umgekehrt). Die Verwendung des blauen Wellenlängenbereiches ist daher nur bei oberflächlichen Anwendungen sinnvoll.

Da der Wellenlängenbereich von 670 - 690 nm den Redoxvorgang einiger Zwischenstufen der Atmungskette etwas begünstigt, sollen moderne Therapielaser mit diesen Wellenlängen ausgestattet sein. Jetzt, nach etwa 6 Jahren klinischer Erfahrung von etwa 1000 Therapeuten zeigt sich, daß mit diese Wellenlängen auch bessere Ergebnisse als mit den He-Ne-Lasern (632,8 nm) erzielt werden.

Abb. 8: Absorptionsspektrum einer lebenden menschlichen Hand

Da es genug Studien gibt, die bestätigen, daß man auch mit Lasern im Infraroten (750 - 1000 nm) Therapieerfolge (wenn auch deutlich schwächere) erzielt, tauchte die Frage nach den Infrarotmechanismen auf. K.C. Smith versuchte, in einer seiner Publikationen eine Erklärung dafür zu geben. Er behauptet, daß sichtbare Strahlung aufgrund der höheren Quantenenergie photochemische Veränderungen (Stimulation der Atmungskette) bewirkt, während die Infrarotstrahlung photophysikalische Effekte, wie z.B. Molekülrotationen und Vibrationen, die die Eigenschaften der Zellmembranen beeinflussen, bewirkt. Er ergänzte daher die von T.Karu vorgeschlagene Photosignalübertragungskette in der Weise, daß die IR-Strahlung die Stoffwechselkaskade durch photophysikalische Effekte an den Membranen, möglicherweise bei den Ca²⁺ Kanälen, beeinflußt (Abb. 7). Das ist zwar eine sehr plausible Erklärung, doch ist es unwahrscheinlich, daß es eine scharfe Grenze zwischen den Wirkungsmechanismen im sichtbaren und infraroten Spektralbereich gibt. Daß nämlich auch eine direkte Anregung des Cytochroms a/a₃,wenn auch viel schwächer, möglich ist, zeigt Abb. 6. Das zeigen auch die oben erwähnten klinischen Ergebnisse: Mit zunehmender Wellenlänge werden die Stimulationsergebnisse schwächer bzw. die erforderlichen Leistungs- und Energiedichten größer.

Eine andere Frage wäre natürlich auch, inwieweit physikalische Veränderungen in der Zellmembran noch den für die LLLT typischen regulativen Charakter haben können wie bei der Stimulation der Atmungskette. Das ist ein Bereich, wo noch viel untersucht werden muß!

Stimulation der Immunantwort

Ein weiterer wichtiger Effekt der LLLT ist die Stimulation bzw. Regulation der Immunantwort. Es war einmal mehr T. Karu die herausfand, daß die Laserstrahlung die Erzeugung von Sauerstoffradikalen wie das Superoxid-Anion O₂^.-, Wasserstoffperoxid H₂O₂, Hydroxyl- radikal HO^. und Singulett-Sauerstoff ¹O₂ verstärkt oder abschwächt. Diese Untersuchungen wurden an Kulturen mit Maus-Splenozyten-Suspensionen durchgeführt und die Menge von Sauerstoffradikalen über die Messung der Chemilumineszenz gemessen. Auch hier zeigte sich, daß die LLLT eine Regulationstherapie ist: Je nach der Zellzusammensetzung der Splenozyten-Suspension wurde die Radikalbildung verstärkt oder abgeschwächt. Während die Radikalbildung mit zunehmender Zahl an Plasmazellen, neutrophilen Granulozyten. Myelozyten und Metamyelozyten steigt, wirkt eine hohe Anzahl von Lymphozyten Radikal vermindernd (Abb. 9, 10). Da die Zellzusammensetzung sich mit dem pathologischen Zustand des Körpers ändert, wird klar, wie die Laserstrahlung die Immunantwort regulieren kann.

Für die Entstehung der Sauerstoffradikale und damit auch für den Ort der Stimulation gibt es zwei Möglichkeiten: Und zwar den Phagozytose-induzierten NADPH-Burst (respiratorischer Ausbruch), der durch die Aktivierung des NADPH-Oxidase-Systems in den Makrophagen oder neutrophilen Granulozyten entsteht, und die Bildung von Radikalen im oxidativen Stoffwechsel der Mitochondrien (Atmungskette). Im ersten Fall ist die Semichinonform der Flavoproteine der NADPH -Oxidase und im letzten das Cytochrom a/a₃ der mögliche Lichtrezeptor für die sichtbare rote Strahlung.

Abb. 9: Verstärkung der Radikalbildung

 

 

 

 

 

 

Abb. 10: Reduktion der Radikalbildung

 

 

 

 

 

Da die durch die Laserstrahlung verstärkte Radikalbildung um etwa eine Größenordnung kleiner ist als die bei der Abwehr von Mikroorganismen Phagozytose-induzierte Radikalbildung, nimmt man derzeit an, daß die Radikale hauptsächlich im letzten Teil der Atmungskette entstehen. Es muß hier aber angemerkt werden, daß die Erforschung der Radikalentstehung in der Medizin überhaupt erst am Anfang steht und Radikale direkt gar nicht gemessen werden können. Man muß dabei immer noch den Umweg über die Chemilumineszenz gehen.

Radikale, die bei jeder Art der Stoffwechseaktivität entstehen können, sind prinzipiell nicht schlecht für den Organismus. Es muß nur deren Erzeugung und Zerstörung in einem Gleichgewicht stehen. So ist z.B. H₂O₂, ein notwendiges Substrat für die Peroxidasen, die eine wichtige Funktion in der Entgiftung des Organismus erfüllen. Würde alles H₂O₂ in den Peroxisomen durch Katalase zu H₂O neutralisiert werden, ginge ein wichtiger Schutzmechanismus verloren. Auch hier wird einleuchtend wie und warum Laserstrahlung regulierend wirken kann.

Betrachtet man Abb. 9 und Abb. 10, die die Stimulation bzw. Reduktion der Radikalbildung in Abhängigkeit von der Zeit nach der Bestrahlung und der Wellenlänge angeben, so sieht man daß, wie bereits mehrfach erwähnt, im sichtbaren Wellenlängenbereich sowohl die Stimulation als auch die Reduktion der Radikalbildung am stärksten ist, und die Effekte mit zunehmender Wellenlänge kleiner werden. In derselben Studie zeigt sich ebenfalls, daß die LLLT-Effekte auch hier Energiedichte-abhängig sind und weiters die Stimulation bzw. Reduktion mit zunehmender Frequenz abnehmen. Auch das Nichterfordernis einer kohärenten Strahlung zeigt sich: Die Wellenlänge von 660 nm wurde von einer superhellen Leuchtdiode und nicht von einem Laser erzeugt!

Mittlerweile existieren auch Untersuchungen, daß es bei Bestrahlung mit He-Ne-Lasern zu ultrastrukturellen Änderungen in menschlichen Lymphozyten kommt.

Der analgetische Effekt

Die analgetische Wirkung ist eine klinisch sehr beeindruckender Effekt der LLLT. Man denke hier nur an das nach etwa einer Minute nachlassende Spannungsgefühl bei Herpes labialis oder einer beginnenden Otitis media bei Kindern. Die Mechanismen sind aber sehr kompliziert: E.L. Laakso konnte in einer Studie über die Laser-induzierte Analgesie bei verschiedenen orthopädischen Erkrankungen mit chronischen Schmerzen frühere Untersuchungen bestätigen, wonach es durch die Laserstrahlung zur Degranulation von Mastzellen mit Freisetzung von Entzündungsmediatoren und Lymphokinen aus Makrophagen kommt. Das Lymphokin Interleukin-1 aktiviert über die Freisetzung des Corticotropinreleasinghormons (CRH) aus dem Hypothalamus die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenachse. CRH erreicht nämlich über das portale Gefäßsystem den Hypophysenvorderlappen und bewirkt dort in den POMC-Zellen die Freisetzung der Spaltprodukte des Vorläufer-Polypeptides Proopiomelanocortin (POMC) nämlich das Adrenocorticotrope Hormon (ACTH) auch Corticotropin genannt und die ß-Endorphine. Während die ß-Endorphine zu einer Opioidrezeptor- bzw. Licht- vermittelten Analgesie führen, gelangt ACTH über den allgemeinen Kreislauf zur Nebennierenrinde, wo es die Ausschüttung von Cortison (und anderer Glucocorticoide) und damit eine Immunsupression und Entzündungshemmung bewirkt. Gleichzeitig kommt es aber zu einer Rückkopplungshemmung der CRH-Ausschüttung im Hypothalamus. Zusätzlich wirkt auch noch Cortison negativ rückkoppelnd auf die CRH- und ACTH-Ausschüttung. Und damit greift auch hier der Laser in einen Regelkreis ein.

Da die Patienten in dieser Studie über Triggerpunkte bestrahlt wurden, konnte bewiesen werden, daß ein peripherer Stimulus mit einem Laser zu einer Stimulation des Zentralnervensystems und des Immunsystems führt. Laakso zitiert aber auch eine Studie, die von der Existenz eines lokalen CRH-Systems sprechen. Demnach hat die LLLT also einmal mehr nicht nur eine lokale sondern auch eine systemische Wirkung. Eine Eigenschaft, die leider bei „Links-Rechtsvergleich"-Studien immer wieder übersehen wird und zu „unsignifikanten Ergebnissen" der LLLT führt.

Eine andere Studie über die Wirkung der LLLT bei verschiedenen chronischen Schmerzsymptomen führte J.B. Walker durch. Er zeigte, daß die Bestrahlung mit einem He-Ne-Laser zu einem starken Anstieg der 5-Hydroxyindolessigsäure, einem Abbauprodukt des Neurotransmitters Serotonin, im Harn einige Tage vor der beginnenden Schmerzlinderung auftritt.

Die, speziell bei chronischen Schmerzen beeindruckenden Therapieergebnisse, dürften auch in engem Zusammenhang mit der Lern- bzw. Gedächtnisfähigkeit von Nervenzellen stehen. Nach den neuesten Erkenntnissen reagieren Nervenzellen auf lang anhaltende oder wiederholt auftretende Reize mit einer Übererregbarkeit bzw. Spontanaktivität. Diese Gedächtnisfähigkeit kommt dadurch zustande, daß die bei Reizweiterleitung an den Synapsen freigesetzten Neurotransmitter L-Glutamat und Substanz P in den Nervenzellen die Bildung von sekundären Botenstoffen wie cAMP und Ca²⁺ in Gang setzen, die ihrerseits die Genexpression von erregenden Überträgerstoffen und den zugehörigen Membranrezeptoren verstärken.

Das „Vergessen" dieser traumatischen „Information" erfordert nun die vermehrte Expression inhibitorischer Rezeptorgene bzw. reduzierte Expression der exzitatorischen Rezeptorgene. Dieser Vorgang dauert umso länger, je länger die Nervenzelle in diem hypersensiblen Zustand war.

Wie oben erwähnt, bewirkt die lichtinduzierte Zunahme der ATP-Synthese über die Lichtsignalübertragungskette (Abb. 7) eine verstärkte Genexpression. Betrifft das nun die inhibitorischen Übertragungssysteme, so ist die Funktion einer laserinduzierten Analgesie einleuchtend.

Am „Vergessensvorgang", das heißt am Lernen des schmerzfreien Zustandes, hilft die niedrig dosierte Laserstrahlung auch durch ihre anderen Effekte mit.

Zu einer Schmerzlinderung kommt es natürlich auch indirekt durch andere LLLT-Effekte: Die bei jeder Gewebeverletzung auftretenden Ödeme üben bekanntlich Druck auf umliegende sensorische Nervenendigungen aus, wodurch mitunter starke Schmerzen entstehen. Durch die stark antiödematöse Wirkung des Lasers kommt es hier sehr rasch zu einer Schmerzreduktion und der „Vergessensvorgang" kann beginnen.

Zusammenfassung

Bleibt man innerhalb des vorgeschriebenen Leistungsdichtenbereichs von 1 -100 mW/cm², wofür die Gerätehersteller zu sorgen haben, so hat der Kliniker durch den regulierenden Charakter der LLLT eine absolut nebenwirkungsfreie Therapie zu Verfügung. Der Einstieg ist daher nicht nur problemlos, er macht auch Spaß, und zwar auch für den Patienten (Kinder!), denn die LLLT ist nichtinvasiv. Außer der direkten Bestrahlung der Netzhaut (die bei sichtbaren Wellenlängen vom Auge durch den Lidschlußreflex ohnehin verhindert wird) gibt es keine Kontraindikationen. Der Arzt kann wieder ruhigen Gewissens neue Therapiekonzepte „ausprobieren". Wichtig ist vielleicht, daß man auch mit den Laserstrahlen so sorgsam umgeht wie mit Medikamenten: Über Toleranzeffekte ist in der Literatur nichts bekannt, solche sind aber auch nicht auszuschließen. Daher: Immer mit den niedrigsten Dosen beginnen, die Dosis kann ja noch immer während des Therapieverlaufes gesteigert werden.

Beobachten und Fühlen ist für alle Regulationstherapien das Wichtigste, denn trotz der guten Grundlagenforschung ist noch immer nicht bekannt wieviel Photonen genau benötigt werden. Ein Laser mit einer Leistung von nur 1 mW und l = 670 nm emittiert immerhin
3^.10¹⁵ Photonen /sec.

Alle Therapeuten, die es bei Verletzungen vielleicht ohne Antibiotika versuchen wollen, können sich darauf verlassen, daß die Laserstrahlen die Bildung von Sauerstoffradikalen zur Immunabwehr stimuliert.

Herbert Klima Atomic Institute of the Austrian Universities, Vienna, Austria

Biophysical aspects of low level laser therapy will be discussed from two points of view: from the electromagnetic and the thermodynamical point of view. From electromagnetic point of view, living systems are mainly governed by he electromagnetic interaction whose interacting particles are called photons. Each interaction beween molecules, macromolecules or living cells is basically electromagnetic and governed by photons. For this reason, we must expect that electromagnetic influences like laser light of proper wavelength will have remarkable impact on the regulation of living processes. An impressive example of this regulating function of various wavelengths of light is found in the realm of botany, where photons of 660 nm are able to trigger the growth of plants which leads among other things to the formation of buds. On the other hand, irradiation of plants by 730 nm photons may stopp the growth and the flowering. Human phagocyting cells are natively emitting light which can be detected by single photon counting methods. Singlet oxygen molecules are the main sources of this light emitted at 480, 570, 633, 760, 1060 and 1270 nm wavelengths. On the other hand, human cells (leukocytes, lymphocytes, stem cells, fibroblasts, etc) can be stimulated by low power laser light of just these wavelengths.

From thermodynamical point of view, living systems - in contrast to dead organisms - are open systems which need metabolism in order to maintain their highly ordered state of life. Such states can only exist far from thermodynamical equilibrium thus dissipating heat in order to maintain their high order and complexity. Such nonequilibrium systems are called dissipative structures proposed by the Nobel laureat I. Prigogine. One of the main feature of dissipative structures is their ability to react very sensibly on weak influences, e.g. they are able to amplify even very small stimuli. Therefore, we must expect that even weak laser light of proper wavelength and proper irradiation should be able to influence the dynamics of regulation in living systems. For example, the transition from a cell at rest to a dividing one will occur during a phase transition allready influenced by the tinest fluctuations. External stimuli can induce these phase transitions which would otherwise not even take place. These phase transitions induced by light can be impressively illustrated by various chemical and physiological reactions as special kinds of dissipative systems.

One of he most important biochemical reaction localized in mitochondria is the oxidation of NADH in the respiatory chain of aerobic cells. A similar reaction has been found to be a dissipative process showing oscillating and chaotic behaviour capable to absorb and amplify photons of proper wavelength. A great variety of experimental and clinical results in the field of low level laser therapy supports these two biophysical points of view concerning the interaction beween life and laser light. Our former, but also our recent experimental results on the effects of low level laser light on human cells are steps in this direction. By using cytometric, photometric and radiochemical methods it is shown that the increase or decrease of cells growth depends on the applied wavelenghts (480, 570, 633, 700, 760, 904, 1060, 1270 nm), on the irradiance (100 - 5000 J/m2), on the pulse sequence modulated to laser beams (constant, periodic, chaotic pulses), on the type of cells (leukocytes, lymphocytes, fibroblasts, normal and cancer cells) and on the density of the cells in tissue cultures.