低能量激光在口腔種植中的應(yīng)用進(jìn)展＊

李秋實(shí)，陳英新，柳淑杰，周延民

(1.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院VIP科，吉林 長春 130021;2.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院種植科，吉林 長春 130021)

與傳統(tǒng)義齒相比，種植義齒具有咀嚼效率高、口感舒適、不調(diào)磨鄰牙等顯著優(yōu)點(diǎn)，選擇種植義齒的患者日益增多。種植義齒的成功率與種植體骨結(jié)合及種植體周圍骨形成密切相關(guān)。低能量激光照射(low level laser irradiation，LLLI)是一種生物物理學(xué)刺激，對(duì)多種細(xì)胞具有光生物調(diào)節(jié)效應(yīng)，可以促進(jìn)骨組織和軟組織的愈合，已經(jīng)引起口腔種植工作者的重視，對(duì)于提高種植義齒的成功率，縮短種植義齒的修復(fù)療程具有臨床意義，是近年來研究的熱點(diǎn)［1］。本文對(duì)LLLI在口腔種植中的應(yīng)用及其分子學(xué)機(jī)制作一簡要綜述。

1 低能量激光在口腔種植中的應(yīng)用

1.1 促進(jìn)種植體骨結(jié)合

Branemark于20世紀(jì)60年代提出了“骨結(jié)合”理論，即埋植在體內(nèi)的種植體表面會(huì)形成一層氧化鈦膜，該膜和骨組織間僅有一層約20～40 nm的糖蛋白膜，無纖維組織結(jié)構(gòu)介入。骨結(jié)合是種植體植入骨組織后取得成功的必要條件，種植體植入3～6個(gè)月后才可進(jìn)行修復(fù)。如何促進(jìn)種植體骨結(jié)合以有效地縮短種植義齒的修復(fù)療程已被口腔種植工作者們列為首要的研究課題。影響結(jié)合力的主要因素包括成骨細(xì)胞功能、種植體材料和形態(tài)、應(yīng)力環(huán)境影響等方面。目前研究最多的是通過處理種植體表面增加種植體骨結(jié)合面積以增強(qiáng)骨結(jié)合，但種植體骨結(jié)合時(shí)間仍然較長，未能有效地縮短種植義齒的修復(fù)療程，學(xué)者們開始考慮能否通過宿主方面來縮短種植體骨結(jié)合時(shí)間。

有研究表明LLLI可以促進(jìn)種植體骨結(jié)合。在這些得出正性結(jié)論的研究中學(xué)者們使用的激光器均為GaAlAs激光器(780 nm，795 nm，808 nm，830 nm)。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究將純鈦種植體植入大鼠脛骨，植入后迅速在術(shù)區(qū)進(jìn)行照射，用扭矩測試儀測量將種植體移除骨所需要的必要負(fù)荷。處死動(dòng)物30，45天后，照射組的數(shù)值明顯高于對(duì)照組。結(jié)果證實(shí)LLLI對(duì)于提高骨種植體界面的強(qiáng)度是有利的，這有助于骨結(jié)合過程［2］。也有研究證實(shí)低能量激光對(duì)種植體的穩(wěn)定性有促進(jìn)作用，并通過促進(jìn)周圍細(xì)胞表達(dá)BMP-2加速了種植體周圍的骨形成［3］。此外，體外研究也證實(shí)了LLLI可以促進(jìn)種植體的骨結(jié)合。Petri A D［4］通過酶消化法從人牙槽骨獲得成骨細(xì)胞，接種于鈦片后培養(yǎng)至17天。在第3天和第7天時(shí)采用LLLI(780 nm，70 mW ，3 J/cm2)照射細(xì)胞，對(duì)照組細(xì)胞未進(jìn)行照射。結(jié)果顯示LLLI未能影響細(xì)胞生長，ALP的活性及礦化基質(zhì)形成，但照射組細(xì)胞的ALP，OC，BSP，BMP-7的基因表達(dá)增加，Runx2，OPN，OPG基因的表達(dá)降低?？梢酝茢郘LLI以一種復(fù)雜的方式刺激成骨分化，調(diào)節(jié)細(xì)胞反應(yīng)，這對(duì)于種植體骨結(jié)合有促進(jìn)作用。

盡管如此，也有研究認(rèn)為良好的初期穩(wěn)定性和骨質(zhì)量對(duì)穩(wěn)固的骨種植體結(jié)合界面有主要影響，LLLI(830 nm，86 mW，92.1 J/cm2)對(duì)種植體骨結(jié)合和旋出力矩沒有明顯作用［5］。這可能和每個(gè)實(shí)驗(yàn)采用的參數(shù)不同有關(guān)。

1.2 對(duì)骨缺損的作用

臨床常因牙槽骨骨量不足或頜骨缺損導(dǎo)致種植效果不理想或放棄種植，限制了種植義齒的開展。解決骨量不足的方法包括骨移植及生物物理學(xué)刺激等。骨移植又分自體骨移植，異體骨移植及人工骨移植。生物物理學(xué)刺激包括脈沖電磁場，低強(qiáng)度脈沖超聲，牽張成骨，低能量激光照射等。

研究表明，LLLI可以作為單獨(dú)的一種刺激成骨的方法促進(jìn)骨缺損模型，骨折模型及拔牙創(chuàng)模型的骨愈合，這對(duì)于種植體植入后種植體周圍的骨形成具有重要意義。有研究評(píng)價(jià)了LLLI(830 nm，30 mW，100 J/cm2)對(duì)大鼠骨缺損模型骨愈合初始階段中組織學(xué)改變和成骨基因表達(dá)的影響，結(jié)果證明LLLI調(diào)節(jié)了炎癥過程，加速骨形成，激光照射組這種加速的修復(fù)模式可能與高表達(dá)的基因有關(guān)［6］。也有研究認(rèn)為LLLI在加速大鼠脛骨骨折愈合過程中具有積極的作用，特別是在骨形成的早期階段［7］。此外，有研究評(píng)價(jià)了LLLI(830 nm，75 mW)促進(jìn)大鼠放射療法后拔牙創(chuàng)的骨愈合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LLLI加速了骨愈合，組織學(xué)表現(xiàn)為出現(xiàn)成熟膠原纖維束和早期的新骨生成，照射組骨小梁面積百分比明顯高于對(duì)照組。這個(gè)結(jié)果說明LLLI可以促進(jìn)放射療法后拔牙創(chuàng)的骨愈合和礦化［8］。

臨床上常用的解決骨量不足的方法為引導(dǎo)性骨再生聯(lián)合應(yīng)用骨移植［9］，但易出現(xiàn)骨結(jié)合不完全的情況，臨床效果不理想。近年來，學(xué)者們將LLLI作為刺激成骨的一種輔助方法，將LLLI與其他促骨生成的方法聯(lián)合應(yīng)用在治療骨缺損方面取得了一定進(jìn)展。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為LLLI對(duì)自體骨移植和異體骨移植都能提高新骨形成進(jìn)而增加種植體骨結(jié)合率［10］。此外LLLI與人工骨Bio-Oss聯(lián)合應(yīng)用能促進(jìn)兔顱骨缺損模型的骨愈合［11］。也有研究認(rèn)為LLLI可能有助于牽張成骨，并通過縮短牽張成骨的時(shí)間來減少并發(fā)癥。Kan B［12］將 LLLI(808 nm，250 mW)應(yīng)用于牽張期，組織形態(tài)學(xué)分析結(jié)果顯示，短期激光照射組的新骨生成明顯高于對(duì)照組，microCT和常規(guī)放射線檢測發(fā)現(xiàn)短期激光照射組的阻射值高于對(duì)照組。結(jié)果說明將LLLI應(yīng)用于牽張期可以增加骨愈合的能力，縮短牽張期。

骨質(zhì)疏松和糖尿病是種植臨床上常見的危險(xiǎn)因素，二者都會(huì)降低種植體周圍骨量，減弱骨組織對(duì)種植體的支持，影響種植體骨結(jié)合，是種植義齒的相對(duì)禁忌證。中老年人是骨質(zhì)疏松及糖尿病主要易患對(duì)象，他們中有相當(dāng)多的患者伴有牙列缺損或牙列缺失，渴望受惠于牙種植技術(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，LLLI對(duì)骨質(zhì)疏松(830 nm，100 mW，60/120 J/cm2)及糖尿病動(dòng)物模型(980 nm，10 mW，13.95 J/cm2)的骨缺損也具有促進(jìn)骨形成的作用，這是通過刺激新骨生成，纖維血管化和生成血管完成的［13，14］。應(yīng)用 LLLI于中老年患者對(duì)提高其種植義齒的成功率具有重要的臨床意義。

1.3 促進(jìn)種植體牙齦界面形成生物學(xué)封閉

種植體長期的穩(wěn)定性不僅取決于種植體骨結(jié)合的程度，同時(shí)也取決于種植體牙齦界面在種植體頸部形成的生物學(xué)封閉，這種生物學(xué)封閉可以將種植體與口腔環(huán)境隔絕，保護(hù)種植體周圍骨組織。研究表明LLLI可以促進(jìn)種植體牙齦界面的生物學(xué)封閉，其作用機(jī)制可能是LLLI可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞的附著和增殖［15］。

2 低能量激光的光生物調(diào)節(jié)作用的分子學(xué)機(jī)制

盡管LLLI的光生物調(diào)節(jié)作用可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，促進(jìn)傷口愈合和組織修復(fù)，減輕疼痛，對(duì)某些疾病產(chǎn)生治療效果，其確切的分子學(xué)機(jī)制尚不清楚。有研究證實(shí)LLLI可以活化某些重要的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，這可能是LLLI具有多種生物調(diào)節(jié)作用的分子學(xué)機(jī)制。

LLLI在促進(jìn)細(xì)胞增殖的過程中可以激活多種信號(hào)通路。對(duì)于不同種類的細(xì)胞，LLLI可能激活相同的信號(hào)通路，而對(duì)于同種細(xì)胞，LLLI也可以激活不同的信號(hào)通路。有研究認(rèn)為LLLI可以活化成骨細(xì)胞，人牙髓細(xì)胞的MAPK/ERK信號(hào)通路以促進(jìn)細(xì)胞增殖［16，17］，LLLI也可以激活內(nèi)皮細(xì)胞，成纖維細(xì)胞的PI3K/Akt信號(hào)通路以促進(jìn)細(xì)胞增殖［18，19］。對(duì)于內(nèi)皮細(xì)胞LLLI除可通過活化PI3K/Akt信號(hào)通路促進(jìn)細(xì)胞增殖，也可以通過激活ERK/Sp1信號(hào)通路以促進(jìn)細(xì)胞增殖［20］。此外，有研究證實(shí)LLLI可以加速成骨細(xì)胞的分化，這可能是通過刺激BMP/Smad信號(hào)通路導(dǎo)致的［21］。

LLLI具有的抗炎作用可能是通過調(diào)節(jié)多個(gè)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。Lim W［22］的研究認(rèn)為熱休克蛋白27可能在調(diào)節(jié)LLLI的抗炎作用中具有重要作用，LLLI通過熱休克蛋白27調(diào)節(jié)了炎癥過程中脂多糖誘導(dǎo)的核因子-κB信號(hào)通路。此外，LLLI可以通過p38MAPK途徑抑制人牙髓細(xì)胞分泌IL-6［23］。

3 展望

盡管大量的體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)LLLI具有積極的光生物調(diào)節(jié)作用，至今尚未出現(xiàn)關(guān)于人類的實(shí)驗(yàn)報(bào)道，因此未來需要開展進(jìn)一步的臨床研究，為LLLI更好地應(yīng)用于口腔種植領(lǐng)域提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)支持。

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