激光與強(qiáng)脈沖光對(duì)皮膚光老化作用機(jī)制研究進(jìn)展

老化和日光損傷皮膚的臨床特征包括皺紋、色素異常和皮膚萎縮，組織學(xué)上表現(xiàn)為表皮和真皮有序結(jié)構(gòu)的缺失，表皮角變平，表皮下基底帶Ⅳ型和Ⅶ型膠原減少，真皮厚度下降，紫外線在皮膚老化過程中起著重要的作用[1]。伴隨著膠原產(chǎn)生減少的是其降解的增加，由紫外線暴露或其他應(yīng)急因子介導(dǎo)產(chǎn)生的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases， MMPs）如膠原酶可以降解所有的細(xì)胞外基質(zhì)成分。組織學(xué)上表現(xiàn)為無序排列的短的膠原纖維，通過前膠原基因表達(dá)的檢測發(fā)現(xiàn)膠原的丟失主要發(fā)生在真皮的上三分之一，和紫外線在皮膚中的穿透深度相關(guān)[2]。延緩光老化病理生理進(jìn)程的關(guān)鍵靶點(diǎn)是成纖維細(xì)胞，新生膠原的合成可以導(dǎo)致年輕化的外觀，尤其是真皮的重塑是I型和III型膠原沉積增加和致密膠原纖維有序排列的結(jié)果。皮膚科醫(yī)生應(yīng)用多種治療方法用于刺激膠原的合成，包括外用維A酸、皮膚磨削術(shù)、射頻、超聲波和填充劑注射等，本文重點(diǎn)綜述各種激光和強(qiáng)脈沖光（intense pulsed light，IPL）治療光老化的分子水平效應(yīng)和機(jī)制。

1 剝脫性激光

剝脫性激光可以氣化皮膚的表層產(chǎn)生凝固性壞死，波長為10600nm的二氧化碳激光、2940nm的鉺：釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet，YAG）激光和2790 nm的鉺：釔鈧鎵石榴石（yttrium scandium gallium garnet ，YSGG）激光是其中的代表。剝脫性激光換膚可以顯著地改善色素異常、皺紋和萎縮性瘢痕，但常伴隨著漫長的術(shù)后恢復(fù)期，還有些會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的不良反應(yīng)，如瘢痕形成，另外還常見延遲性紅斑、水腫、色素改變、單純皰疹發(fā)作和延遲愈合等。

1.1 10600nm二氧化碳激光：盡管有上述不良反應(yīng)存在，二氧化碳激光仍然是面部嫩膚治療最有效的方法之一。脈沖二氧化碳激光可以氣化表皮和真皮的細(xì)胞導(dǎo)致下方層次細(xì)胞的凝固性壞死，和鄰近組織細(xì)胞外蛋白的變性[3]。Orringer等[4]定量檢測了一種二氧化碳激光（Ultrapulse， Coherent， Inc）引起的I型和III型膠原mRNA的轉(zhuǎn)錄水平的變化，共計(jì)28名前臂光損傷的患者經(jīng)過一次二氧化碳激光治療（掃描兩遍，60W），治療部位皮膚組織活檢（治療前，治療后不同時(shí)間點(diǎn)5次）。I型和III型前膠原mRNA的水平在治療后21天達(dá)到最高峰值并且可以持續(xù)到6個(gè)月。伴隨膠原水平增高的還有幾種細(xì)胞因子如IL-1β，TNF-α和TGF-β，MMP-1，3，9和13的mRNA轉(zhuǎn)錄也是增加的，MMPs轉(zhuǎn)錄水平的增加出現(xiàn)在I型和III型前膠原表達(dá)增加之前?；谝陨系陌l(fā)現(xiàn)，作者推測出以下模式：促炎癥細(xì)胞因子（IL-1β，TNF-α）介導(dǎo)了MMPs的表達(dá)，MMPs包括膠原酶（MMP-1，3）和明膠酶（MMP-9）降解了現(xiàn)有的膠原，MMP-9的水平在治療后很長時(shí)間內(nèi)水平都是增高的，表明有持續(xù)的膠原被清除。光損傷的膠原被降解、替換為新生的、排列規(guī)整的膠原束。Reilly等[5]進(jìn)行了類似研究，檢測了一種點(diǎn)陣二氧化碳激光（Pixel Perfect， Alma Lasers， Ltd）的分子效應(yīng)，9名患者分別于治療前、治療后即刻、7天、14天、21天取耳下方皮膚活檢，發(fā)現(xiàn)MMP-1，3，9和13表達(dá)上調(diào)，另外兩種MMP10和11也是上調(diào)的，基于以上發(fā)現(xiàn)，推測點(diǎn)陣和脈沖二氧化碳激光治療的機(jī)制相同的都是介導(dǎo)新生膠原合成。

1.2 2940 nmEr：YAG激光：Er：YAG激光和二氧化碳激光相比有更強(qiáng)的水吸收特性和更淺的穿透深度。Orringer 等[6]進(jìn)行的另一項(xiàng)研究中10名前臂明顯光損傷的患者進(jìn)行一次Er：YAG激光（SmoothPeel， Candela）單次氣化治療（750mJ，5mm光斑）后，第1、3、7、14天分別取活檢。顯示表皮損傷的標(biāo)記分子角蛋白16表達(dá)增加，但通過免疫組化檢測層粘連蛋白（laminin） γ2顯示表皮下基底膜帶在治療后仍然是完整的。通常認(rèn)為在創(chuàng)傷愈合過程中有促進(jìn)前膠原合成作用的熱休克蛋白70（heat-shock protein ，HSP-70）表達(dá)并沒有增加。和二氧化碳激光一樣，鉺激光換膚也可以增加MMP-1、3、9及I型和III型膠原的表達(dá)，在改善輕中度痤瘡萎縮性瘢痕治療中有同樣的現(xiàn)象[7]。我們認(rèn)為鉺激光損傷表皮可以顯著地介導(dǎo)真皮新生膠原的合成。

1.3 2790 nm的Er：YSGG激光：波長為2790nm的Er：YSGG激光（Pearl， Cutera， Inc）在2007年進(jìn)入臨床，它的水吸收特性為Er：YAG激光的三分之一，為二氧化碳激光的5倍。已有研究證實(shí)它的臨床和組織學(xué)有效性，但很少有分子機(jī)制的研究[8]。

2 非剝脫性激光

非剝脫性激光可以分為三組：近紅外激光，如：1550nm、1540nm的鉺玻璃纖維點(diǎn)陣換膚激光，1320nm和1064nm 釹釔鋁石榴石（neodymium-yttrium aluminum garnet，Nd：YAG）激光，可見光，如：脈沖染料激光和脈沖KTP激光等。傳統(tǒng)的非剝脫性激光對(duì)改善面部皺紋和瘢痕是有效的，但單次非剝脫性激光的療效比單次剝脫性激光的療效要差很多。非剝脫性激光對(duì)真皮膠原合成的刺激不伴有表皮的可見損傷。2004年，局灶性光熱作用理論的首次提出對(duì)激光換膚產(chǎn)生了革命性影響[9]，非氣化性點(diǎn)陣激光設(shè)備將紅外激光通過微加熱柱（microthermal zone ，MTZ）狀排列發(fā)射，中間間隔為正常未受損組織而且角質(zhì)層保持完整。周圍未受損的組織迅速再生取代受熱損傷的MTZ，與傳統(tǒng)同源激光相比，停工期明顯縮短而且引發(fā)瘢痕的危險(xiǎn)大大下降。

2.1 1550 nm鉺玻璃纖維激光：近紅外的1550nm的Er Glass激光主要色基是細(xì)胞內(nèi)的水分子，穿透深度可達(dá)2mm。與短波長的1320nm和1450nm近紅外激光相比，1550nm波長擁有最低的黑色素和血紅蛋白的吸收。Orringer等[10]將1550nm摻鉺玻璃纖維激光用于治療20例光化性損傷患者的前臂皮膚，進(jìn)行了近似于二氧化碳激光的研究，治療后24h組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)在表皮和真皮內(nèi)產(chǎn)生了柱狀加熱區(qū)，盡管表皮被加熱損傷但通過層粘連蛋白γ2染色發(fā)現(xiàn)基底膜帶是完整的。治療后有中性粒細(xì)胞浸潤和促炎癥細(xì)胞因子IL-1β和TNF-α升高所介導(dǎo)的急性炎癥，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)局灶性光熱作用引起的HSP-70迅速和短暫表達(dá)，它可以通過熱休克過程中保護(hù)蛋白錯(cuò)折疊從而引起前膠原蛋白的合成。I型和III型膠原合成增加，同時(shí)MMP-1、3、9 mRNA轉(zhuǎn)錄增加。低能量和高能量微脈沖（15 vs70mJ）引起的分子介質(zhì)的改變差異不大，膠原的產(chǎn)生也沒有顯著性差異?；谝陨习l(fā)現(xiàn)，作者提出應(yīng)用微脈沖低能量和高覆蓋率治療參數(shù)可以在治療效果和患者耐受性兩者之間取得完美平衡[10]。

2.2 1540 nm鉺玻璃纖維激光：波長為1540nm的Er Glass激光和1550nm設(shè)備的作用類似。Lupton等[11]應(yīng)用1540nm的近紅外Er Glass激光（Aramis， Quantel Medical）對(duì)24位女性輕中度眼周和口周皺紋患者進(jìn)行了為期3個(gè)月的治療。在治療前、治療后即刻、治療后1個(gè)月和6個(gè)月分別取活檢，治療后6個(gè)月發(fā)現(xiàn)存在輕度僅可見的真皮纖維增生，但未作分子生物學(xué)檢測。Fournier等[12]應(yīng)用超聲波檢查定量分析治療后皮膚的變化。6例口周、眼周皺紋患者進(jìn)行了4次1540nm的Er Glass激光（Aramis）治療，間隔期為6周，應(yīng)用照片、組織學(xué)、超聲成像以及硅樹脂印跡分析評(píng)價(jià)參與者的療效。超聲成像發(fā)現(xiàn)真皮厚度增加17%，活檢表明有新生膠原合成。最近，Angelis等[13]應(yīng)用1540nm的Er Glass 激光治療51例膨脹紋患者，發(fā)現(xiàn)2～4次治療后1個(gè)月臨床癥狀改善，同時(shí)真皮厚度、新生膠原合成和彈力纖維沉積明顯增加。雖然沒有進(jìn)行有關(guān)創(chuàng)傷愈合相關(guān)的分子檢測，作者推測1540nm的Er Glass 激光和1550nm激光治療后改變是類似的。

2.3 1320nm Nd：YAG激光：1320nm Nd：YAG激光用于非氣化性真皮重塑時(shí)激光的能量大部分局限在真皮內(nèi)，常需應(yīng)用制冷劑保護(hù)表皮以降低表皮受損的可能性，在光老化和痤瘡瘢痕治療中有廣泛應(yīng)用。Goldberg等[14]應(yīng)用1320nm Nd：YAG激光治療10例光老化女性患者，并進(jìn)行了定量評(píng)估，還采用了表皮溫?zé)醾鞲衅鞅O(jiān)測表皮的溫度。治療時(shí)通過激光手具中的熱傳感器檢測到表皮的峰值溫度為40℃～48℃，而真皮的溫度為60℃～65℃。發(fā)現(xiàn)治療后臨床癥狀改善明顯。Fatemi 等[15]應(yīng)用一種毫秒級(jí)脈寬的1320nm Nd：YAG激光（CoolTouch I， CoolTouch Corporation）進(jìn)行非氣化性重塑治療，組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)3遍掃描后1h表皮棘層細(xì)胞和基底層細(xì)胞水腫。3天后有真皮微小血栓形成、血管硬化、中性粒細(xì)胞浸潤。這些發(fā)現(xiàn)結(jié)合臨床改善提示表皮和血管損傷在介導(dǎo)新生膠原合成方面起到重要作用。

2.4 1064nm Nd：YAG激光和532nm KTP激光：由于脈寬不同，1064nm Nd：YAG 激光可以從Q開關(guān)的ns級(jí)到長脈寬的ms級(jí)。氧合血紅蛋白對(duì)1064nm激光的吸收比水強(qiáng)10倍，而且黑素對(duì)它的吸收較少，因此這一激光常被用于深色皮膚患者的治療。1064nm Nd：YAG 激光引起的非特異性熱損傷可以刺激真皮重塑。Goldberg等[16]對(duì)耳周光損害皮膚取組織學(xué)檢查，發(fā)現(xiàn)單次1064nmQ開關(guān)Nd：YAG激光治療后3個(gè)月存在著真皮乳頭膠原合成，6例中有4例（67%）在治療后3個(gè)月真皮乳頭存在纖維合成增加，這都是膠原重塑的證據(jù)，同時(shí)作者也發(fā)現(xiàn)組織學(xué)改變與臨床改善并不平行。Schmults等[17]應(yīng)用毫秒級(jí)的1064nm Nd：YAG激光（300ms脈寬，CoolGlide， Cutera， Inc）對(duì)9名女性患者進(jìn)行3次治療，間隔期為2周，應(yīng)用組織學(xué)和電鏡檢測真皮膠原重塑情況。電鏡分析表明在治療后1個(gè)月和3個(gè)月真皮乳頭膠原纖維直徑變細(xì)，提示有新生膠原合成，但沒有進(jìn)行膠原合成量的定量分析。當(dāng)1064nm的激光經(jīng)過KTP晶體時(shí)，發(fā)生倍頻波長減半產(chǎn)生532nm的綠光。由于黑素對(duì)這一波長的激光有強(qiáng)烈吸收，因此它的穿透深度僅為1～2mm。長脈寬的KTP激光用于血管性疾病治療極佳，Q開關(guān)KTP激光對(duì)清除雀斑和文身有較好的療效。有報(bào)道應(yīng)用KTP和Nd：YAG激光治療瘢痕和皺紋也取得了臨床改善，提示這一類激光也能加熱真皮介導(dǎo)新生膠原合成[18]。

2.5 585nm和595nm脈沖燃料激光：脈沖燃料激光發(fā)出的黃光（585～595nm）可以被真皮內(nèi)血管良好吸收，皮膚科醫(yī)生將PDL激光主要用于治療血管性疾病，但PDL激光對(duì)血管周圍組織的熱效應(yīng)可以介導(dǎo)新生膠原的合成。Rostan等[19]進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，15名女性光損害患者進(jìn)行4個(gè)月長脈寬595nm PDL激光治療，有平均18%的臨床改善。臨床改善和組織學(xué)分析表明有陽性前膠原染色的活化測成纖維細(xì)胞數(shù)目增加，但也沒有做膠原合成的定量分析。

3 500～1200nm的強(qiáng)脈沖光

強(qiáng)脈沖光是用閃光燈發(fā)出500～1200nm的多色光，通過不同的濾光片獲得臨床所需的波長范圍。因?yàn)镮PL設(shè)備發(fā)射的是寬譜光，可以在一次治療時(shí)被皮膚中的三種主要色基血紅蛋白、黑素和水同時(shí)吸收。色素和紅斑的臨床改善伴隨著組織學(xué)改變表明存在真皮重塑效應(yīng)，細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成增加和新生膠原合成。Goldberg等[20]對(duì)5名患者進(jìn)行4次IPL治療后6個(gè)月進(jìn)行活檢，組織學(xué)分析表明隨著臨床癥狀改善存在真皮乳頭新生膠原的合成。理論上推測IPL作用于真皮膠原是通過脈管系統(tǒng)血管內(nèi)加熱后熱彌散引起炎性介質(zhì)釋放有關(guān)。Feng等[21]進(jìn)行的另一項(xiàng)研究評(píng)價(jià)了4名患者經(jīng)2～4次IPL（Lumenis One， Lumenis）治療的療效，免疫組化檢查發(fā)現(xiàn)存在I型和III型膠原的增加，透射電鏡發(fā)現(xiàn)“更年輕的”成纖維細(xì)胞和更活躍的細(xì)胞器。

4 結(jié)論

現(xiàn)階段皮膚科醫(yī)生可以應(yīng)用多種激光和強(qiáng)脈沖光設(shè)備來改善皮膚光老化表現(xiàn)，剝脫性和非剝脫性點(diǎn)陣激光是目前刺激老化的成纖維細(xì)胞介導(dǎo)新生膠原合成的金標(biāo)準(zhǔn)，但正如本文綜述表明，其他的激光和光學(xué)手段也可以對(duì)真皮進(jìn)行加熱，激活靜止的成纖維細(xì)胞，改善光老化皮膚的外觀。

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