A Luz Vermelha Estimula o Crescimento de Células-Tronco no Joelho por Meio da Ativação de Canais de Cálcio

Lesões meniscais são comuns, notoriamente difíceis de reparar e frequentemente progridem para osteoartrite e substituição articular. A terapia com células-tronco utilizando células-tronco derivadas do menisco (MeSCs) é promissora, mas a obtenção de células viáveis em quantidade suficiente continua sendo um gargalo. A fotobiomodulação (PBM) — terapia de luz de baixo nível com LEDs ou lasers — demonstrou potencial para aprimorar o comportamento de células-tronco, embora seus mecanismos nas MeSCs ainda fossem pouco compreendidos.

Este estudo expôs sistematicamente MeSCs humanas (isoladas de um doador do sexo masculino com idade entre 66 e 75 anos submetido a artroplastia de joelho) à luz LED em quatro comprimentos de onda (violeta 400–405 nm, verde 500–505 nm, vermelho 700–710 nm e infravermelho próximo 1064 nm) e quatro densidades de energia (3, 15, 30 e 60 J/cm²). Um painel abrangente de desfechos foi mensurado: cálcio intracelular (Ca²⁺), atividade da citocromo C oxidase (CCO), concentração de óxido nítrico (NO), viabilidade celular (ensaio MTT), potencial de membrana mitocondrial, espécies reativas de oxigênio (ROS) por ELISA e proliferação celular por contagem.

A descoberta mais evidente foi uma bifurcação nos desfechos dependente do comprimento de onda e da dose. A luz vermelha (700–710 nm) e a luz infravermelha próxima (1064 nm) nas densidades de 3, 15 e 30 J/cm² promoveram significativamente a proliferação das MeSCs e preservaram o potencial de membrana mitocondrial, sendo 15 J/cm² a que produziu o benefício mais pronunciado. Em contrapartida, a luz violeta (400–405 nm) e a verde (500–505 nm) em todas as doses, bem como todos os comprimentos de onda na dose de 60 J/cm², prejudicaram a função mitocondrial e reduziram a capacidade proliferativa — demonstrando uma clara resposta bifásica (hormética) à dose.

Do ponto de vista mecanístico, a PBM aumentou o Ca²⁺ intracelular e as ROS proporcionalmente à densidade de energia em todos os comprimentos de onda. No entanto, a atividade da CCO e as concentrações de NO não se alteraram em nenhuma condição testada, contrariando diretamente duas das quatro hipóteses canônicas sobre PBM. Quando o TRPV1 (receptor de potencial transiente vanilóide 1), um canal de cálcio sensível ao calor e à luz, foi inibido farmacologicamente, as elevações de Ca²⁺ e ROS induzidas pela PBM foram abolidas, assim como as alterações associadas na proliferação celular. Isso implica o eixo de sinalização TRPV1–Ca²⁺–ROS como o mecanismo central mediador dos efeitos da PBM nas MeSCs — distinto dos mecanismos mediados por CCO ou NO propostos para outros tipos celulares.

Esses resultados são relevantes para a medicina regenerativa: o pré-tratamento otimizado com PBM (luz vermelha ou NIR a ~15 J/cm²) poderia aprimorar a expansão das MeSCs ex vivo antes da terapia de injeção, potencialmente melhorando os desfechos no reparo meniscal. A identificação do TRPV1 como regulador central também abre possibilidades farmacológicas para otimização adicional. As ressalvas incluem a fonte celular proveniente de um único doador do sexo masculino, um desenho exclusivamente in vitro e a ausência de ensaios funcionais subsequentes, como a diferenciação condrogênica pós-PBM.