Contribution to Science
1. Effect of photobiomodulation on different peripheral neuropathies in rats: The technique of photobiomodulation (PBMT), use of light as therapy, is a non-invasive method that has been shown both in basic and in clinical research to be effective in reducing pain sensitivity and consequently improving the quality of life of patients with neuropathic pain. Our group demonstrated the effects of this therapy on pain sensitivity and sciatic nerve repair induced by peripheral neuropathies such as chronic constrictive injury (CCI) and type 1 diabetes mellitus in rats, using in vitro assays and behavioral analyses. Our ongoing and published results point to an improvement in the nociceptive response in the PBMT group when compared to the untreated (sham treated) group in both experimental models, suggesting that PBMT treatment improves nociception induced by neuropathic lesions induces an improvement in sciatic nerve regeneration and decrease pro-inflammatory cytokines. Furthermore, studies demonstrate that near-infrared light penetrates in the tissue where it is absorbed by chromophores, resulting in an increase in cellular metabolism through the increase of ATP synthesis by mitochondria. With this, our main objective is to better understand the mechanisms involved in photobiomodulation as a new strategy for personalized pain therapy.
2. Neonatal Anoxia and sex differences: Neonatal anoxia is a well-known world health problem that results in neurodevelopmental deficits, such as sensory alterations that are observed in patients with cerebral palsy and autism disorder, for which oxygen deprivation is a risk factor. Nociceptive responses, as part of the pain sensory system, have been reported to be altered in these patients. We are investigating whether oxygen deprivation alters nociceptive sensitivity in rats and mice, male and female. Our results to date, in collaboration with Dr Nogueira, M.I. and my Laboratory, suggests a negative impact of neonatal anoxia on pain responsivity. Our data indicate that depriving the nervous system of oxygen may affect the normal functioning of sensorimotor systems, including exhibiting sex differences in the results obtained.
3. Modulation of the cannabinoid system and toxic aldehydes as a therapeutic approach for experimental multiple sclerosis: Multiple sclerosis is a neurodegenerative disease that affects the central nervous system, inducing the activation of immune system and inflammation, both in the periphery and central nervous system. It is a disorder in which the immune system recognizes components of the CNS as foreign, compromising the function of neurons, leading to motor, cognitive, and sensory changes. This project aims to evaluate the effect of crotalfine, an analgesic peptide with action on CB2, and Alda-1, a small molecule that decreases the production of toxic aldehydes, on motor and nociceptive changes in mice with experimental autoimmune encephalomyelitis. Our results demonstrated that myelin loss occurs in the periphery and not just in the CNS. Our treatments proved able of reverse demyelination, enhancing recovery of motor function. Thus, our project brings new perspectives for the treatment of multiple sclerosis, and potentially other neurodegenerative diseases. This work it is a collaborative research between Institute Butantan and Institute of Biomedical Science, both in Sao Paulo, Brazil.
4. Role of opioids, cannabinoids and neuroinflammation systems on pain in rats with Parkinson Disease (PD): Currently, many clinical studies and animal models emphasize the beneficial effects promoted by physical exercise in PD with a focus on motor symptoms, leaving aside the cellular and molecular events that may be correlated with the improvement of chronic pain after this non-pharmacological intervention. Physiotherapy and physical training have been shown to be efficient for improving the quality of life of patients diagnosed with PD who report pain. Although previous studies in PD patients describe a correlation between pain threshold and activation of different areas in brain. Little is known about the mechanisms involved in improving pain promoted by physical exercise in PD described in clinical studies. Thus, the present collaborative study becomes important for evaluating areas of the CNS, in addition to the pathway, areas that may be modulated by physical exercise on a treadmill, which may be directly or indirectly be involved in nociceptive processing in the animal model of PD, such as PAG and anterior cingulate cortex. This is a collaborative work between Institute of Biomedical Science and Institute of Clinical Medicine, Aarhus University, Denmark with Dr Professor Anne M. Landau.
5. Transcranial Photobiomodulation as Therapy for Parkinson’s Disease Patients: Relationship Between Pain and Brain Functional Connectivity:
Parkinson disease is a progressive and degenerative neurological movement disorder that affects thousands of people. The disease is characterized by presenting motor and non-motor symptoms, as the disease progresses, it becomes more disabling, making it impossible for the individual to perform simple tasks. A non-motor symptom increasingly reported by patients and undertreated in clinical practice is pain. During the past few decades, possible neural substrates of pain have been studied extensively, resulting in a potential network of connected brain areas that are believed to underlie pain processing and experience. There is no definitive consensus on all areas involved in such a pain network; however, pain-related regions consistently found across all studies include the thalamus, anterior cingulate cortex (ACC), posterior and anterior insula, amygdala, prefrontal cortex (PFC), secondary somatosensory cortex (IBS), and periaqueductal gray (PAG). With the aim of helping to improve the painful condition, non-pharmacological therapies have been studied, and one of them is phototherapy, a non-invasive method used by several areas of health, which has been shown to be increasingly effective in the treatment of decreased pain sensitivity. The present study aims to evaluate the effects of transcranial photobiomodulation in patients with Parkinson’s disease. This is a randomized study, in which we intend to analyze the effect of FBM on pain control and on magnetic resonance images. This is a collaborative work with Institute of Biomedical Science, Universidade de Maryland; Dr Joyce Teixeira, InRad- FMUSP; Dra. Maria da Graça Martin and Prof Dr. Hazem Adel Ashmawi.
6. Association of photobiomodulation and swimming excercise in rats with neuropathic pain: In clinical practice, it has been widely reported that neuropathic pain is difficult to treat, in addition, neuropathic pain has been reported as an important public health issue. Therapeutic options for the management of neuropathic pain have been increased along the years, however the response of these patients is still not satisfactory. In the last several studies have shown that non-pharmacologic treatments such as photobiomodulation and swimming have been increasingly used as adjuncts to clinical practice. The aim of this work is to evaluate whether swimming associated or not with photobiomodulation has its effects potenciallized on a model of chronic constriction injury. An investigation of therapeutic alternatives for the treatment of neuropathic pain is important, since this pathology does not respond satisfactorily to any type of conventional intervention. Our results have demonstrated a beneficial effect on pain and motor response when we associate both therapies.
1. Efeito da fotobiomodulação em diferentes neuropatias periféricas em ratos: A técnica da fotobiomodulação (PBMT), uso da luz como terapia, é um método não invasivo que tem demonstrado ser eficaz na redução da sensibilidade à dor e, consequentemente, na melhoria da qualidade de vida de pacientes com dor neuropática, tanto em pesquisas básicas quanto clínicas. Nosso grupo demonstrou os efeitos dessa terapia na sensibilidade à dor e na reparação do nervo ciático induzida por neuropatias periféricas, como lesão constritiva crônica (CCI) e diabetes mellitus tipo 1 em ratos, usando ensaios in vitro e análises comportamentais. Nossos resultados em andamento e publicados indicam uma melhoria na resposta nociceptiva no grupo de PBMT em comparação com o grupo não tratado em ambos os modelos experimentais, sugerindo que o tratamento com PBMT melhora a nocicepção induzida por lesões neuropáticas, induz uma melhoria na regeneração do nervo ciático e diminui citocinas pró-inflamatórias. Além disso, estudos demonstram que a luz infravermelha próxima penetra nos tecidos onde é absorvida por cromóforos, resultando em um aumento no metabolismo celular por meio do aumento da síntese de ATP pelas mitocôndrias. Com isso, nosso principal objetivo é compreender melhor os mecanismos envolvidos na fotobiomodulação como uma nova estratégia para a terapia personalizada da dor.
2. Anoxia neonatal e diferenças de gênero: A anoxia neonatal é um problema de saúde mundial bem conhecido que resulta em déficits no neurodesenvolvimento, como alterações sensoriais observadas em pacientes com paralisia cerebral e transtorno do espectro autista, para os quais a privação de oxigênio é um fator de risco. Respostas nociceptivas, como parte do sistema sensorial da dor, foram relatadas como alteradas nesses pacientes. Estamos investigando se a privação de oxigênio altera a sensibilidade nociceptiva em ratos e camundongos, machos e fêmeas. Nossos resultados até o momento, em colaboração com a Dra. Nogueira, M.I. e meu laboratório, sugerem um impacto negativo da anoxia neonatal na responsividade à dor. Nossos dados indicam que privar o sistema nervoso de oxigênio pode afetar o funcionamento normal dos sistemas sensorimotores, incluindo a manifestação de diferenças de gênero nos resultados obtidos.
3. Modulação do sistema canabinoide e aldeídos tóxicos como abordagem terapêutica para esclerose múltipla experimental: A esclerose múltipla é uma doença neurodegenerativa que afeta o sistema nervoso central, induzindo a ativação do sistema imunológico e a inflamação, tanto na periferia quanto no sistema nervoso central. É uma desordem na qual o sistema imunológico reconhece componentes do SNC como estranhos, comprometendo a função dos neurônios e levando a alterações motoras, cognitivas e sensoriais. Este projeto tem como objetivo avaliar o efeito da crotalfina, um peptídeo analgésico com ação sobre o CB2, e da Alda-1, uma pequena molécula que diminui a produção de aldeídos tóxicos, nas alterações motoras e nociceptivas em camundongos com encefalomielite autoimune experimental. Nossos resultados demonstraram que a perda de mielina ocorre na periferia e não apenas no SNC. Nossos tratamentos provaram ser capazes de reverter a desmielinização, melhorando a recuperação da função motora. Assim, nosso projeto traz novas perspectivas para o tratamento da esclerose múltipla e, potencialmente, de outras doenças neurodegenerativas. Este trabalho é uma pesquisa colaborativa entre o Instituto Butantan e o Instituto de Ciências Biomédicas, ambos em São Paulo, Brasil.
4. Papel dos opioides, canabinoides e sistemas de neuroinflamação na dor em ratos com doença de Parkinson (DP): Atualmente, muitos estudos clínicos e modelos animais enfatizam os efeitos benéficos promovidos pelo exercício físico na DP com foco nos sintomas motores, deixando de lado os eventos celulares e moleculares que podem estar correlacionados com a melhoria da dor crônica após essa intervenção não farmacológica. A fisioterapia e o treinamento físico têm se mostrado eficazes na melhoria da qualidade de vida de pacientes diagnosticados com DP que relatam dor. Embora estudos anteriores em pacientes com DP descrevam uma correlação entre o limiar de dor e a ativação de diferentes áreas no cérebro, pouco se sabe sobre os mecanismos envolvidos na melhoria da dor promovida pelo exercício físico na DP descrita em estudos clínicos. Portanto, o presente estudo colaborativo torna-se importante para avaliar áreas do SNC, além do caminho, áreas que podem ser moduladas diretamente ou indiretamente no processamento nociceptivo no modelo animal de DP, como a PAG e o córtex cingulado anterior. Este é um trabalho colaborativo entre o Instituto de Ciências Biomédicas e o Instituto de Medicina Clínica da Universidade de Aarhus, Dinamarca, com a Dra. Professora Anne M. Landau.
5. Fotobiomodulação transcraniana como terapia para pacientes com doença de Parkinson: Relação entre dor e conectividade funcional cerebral: A doença de Parkinson é uma doença neurológica progressiva e degenerativa que afeta milhares de pessoas. A doença é caracterizada pela apresentação de sintomas motores e não motores, e à medida que a doença avança, torna-se mais incapacitante, tornando impossível para o indivíduo realizar tarefas simples. Um sintoma não motor cada vez mais relatado por pacientes e subtratado na prática clínica é a dor. Nas últimas décadas, os possíveis substratos neurais da dor foram estudados extensivamente, resultando em uma rede potencial de áreas cerebrais conectadas que se acredita estarem envolvidas no processamento e experiência da dor. Não há um consenso definitivo sobre todas as áreas envolvidas em tal rede de dor; no entanto, regiões relacionadas à dor consistentemente encontradas em todos os estudos incluem o tálamo, córtex cingulado anterior (ACC), ínsula posterior e anterior, amígdala, córtex pré-frontal (PFC), córtex somatossensorial secundário (IBS) e substância cinzenta periaquedutal (PAG). Com o objetivo de ajudar a melhorar a condição dolorosa, terapias não farmacológicas têm sido estudadas, e uma delas é a fototerapia, um método não invasivo usado por várias áreas da saúde, que tem se mostrado cada vez mais eficaz no tratamento da sensibilidade à dor diminuída. O presente estudo tem como objetivo avaliar os efeitos da fotobiomodulação transcraniana em pacientes com doença de Parkinson. Este é um estudo randomizado, no qual pretendemos analisar o efeito da FBM no controle da dor e nas imagens de ressonância magnética. Este é um trabalho colaborativo com o Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de Maryland; Dra. Joyce Teixeira, InRad-FMUSP; Dra. Maria da Graça Martin e Prof. Dr. Hazem Adel Ashmawi.
6. Associação de fotobiomodulação e exercício de natação em ratos com dor neuropática: Na prática clínica, tem sido amplamente relatado que a dor neuropática é difícil de tratar, além disso, a dor neuropática tem sido apontada como um importante problema de saúde pública. As opções terapêuticas para o manejo da dor neuropática têm aumentado ao longo dos anos, no entanto, a resposta desses pacientes ainda não é satisfatória. Nos últimos anos, vários estudos têm mostrado que tratamentos não farmacológicos, como fotobiomodulação e natação, têm sido cada vez mais utilizados como complementos à prática clínica. O objetivo deste trabalho é avaliar se a natação associada ou não à fotobiomodulação tem seus efeitos potencializados em um modelo de lesão crônica por constrição. Uma investigação de alternativas terapêuticas para o tratamento da dor neuropática é importante, uma vez que essa patologia não responde satisfatoriamente a nenhum tipo de intervenção convencional. Nossos resultados demonstraram um efeito benéfico na dor e na resposta motora quando associamos ambas as terapias.