光生物調(diào)節(jié)療法在慢性創(chuàng)面中的應用研究進展

楊 艷，李 麗*，李 媛，王 蓉，李 爽，何 倩

1.貴州中醫(yī)藥大學，貴州 550001；2.曲靖市第二人民醫(yī)院

慢性創(chuàng)面的愈合是一個復雜的生理過程，是多種細胞反應整合并受到多種因素的影響。它不僅會使病人遭受身體和精神上的痛苦，也會給社會帶來沉重的負擔。此外，慢性創(chuàng)面的發(fā)病率和流行率一直在增加[1]。因此，探索新的和更具成本效益的療法，不僅具有巨大的利益，而且對于改善慢性創(chuàng)面愈合也是必要的。光生物調(diào)節(jié)療法作為新型的物理療法之一，其促進傷口愈合的作用也逐漸被研究者證實[2-4]。因此，本研究將簡述光生物調(diào)節(jié)概念、原理、光生物調(diào)節(jié)在慢性創(chuàng)面的應用現(xiàn)狀，以期為慢性創(chuàng)面的愈合拓寬思路。

1 光生物調(diào)節(jié)概念

光生物調(diào)節(jié)療法（photobiomodulation therapy）又稱弱激光療法，是指用低強度的激光照射相應組織或細胞而引起的生物學反應。1967年，匈牙利醫(yī)生Mester等[5]發(fā)現(xiàn)低劑量激光治療能夠促進小鼠傷口愈合和毛發(fā)再生，他將這種現(xiàn)象稱為光刺激。然而，隨著研究的深入，更多學者發(fā)現(xiàn)許多非激光設(shè)備也在促進生物調(diào)節(jié)方面有促進作用，這樣導致低水平激光治療、弱激光療法等術(shù)語都無法準確描述這種光對生物的調(diào)節(jié)作用[6]。因此，2014 年北美光線療法協(xié)會和世界激光療法協(xié)會達成共識，將這種調(diào)節(jié)作用定義為光生物調(diào)節(jié)療法，指利用電離形式的光源，細胞內(nèi)的光受體吸收射入的光子能量，從而在細胞內(nèi)源性發(fā)色團引發(fā)不同程度的光物理和光化學的非熱過程[7]，在作用過程中對組織細胞不產(chǎn)生熱效應與組織結(jié)構(gòu)的改變。這種治療方法能達到有益的結(jié)果，且其治療作用已在神經(jīng)系統(tǒng)疾病、周圍神經(jīng)損傷、疼痛緩解和傷口愈合等領(lǐng)域得到不斷的研究和證實[8-11]。

2 光生物調(diào)節(jié)促進創(chuàng)面愈合的原理

光生物調(diào)節(jié)是一種非侵入性方法，使用低水平可見光或近紅外光減輕疼痛、炎癥和水腫，促進傷口、深層組織和神經(jīng)的愈合。光生物調(diào)節(jié)可能存在的機制如下：通過刺激細胞內(nèi)光受體，出現(xiàn)光化學的一系列效應，改變細胞的氧化還原狀態(tài)，致使細胞的增殖遷移；光離子通道打開后多種離子促進了組織與細胞的活性。此外，光生物調(diào)節(jié)促進傷口愈合可能還與一些信號通路有關(guān)；光生物調(diào)節(jié)通過激活AKT/FOXO1 信號傳導、TGF-/Smad 通路增加抗氧化劑表達水平及生長因子、減低炎癥細胞表達水平，促進傷口愈合。盡管低激光治療已經(jīng)在醫(yī)學中使用了40 年，但它仍然是一種發(fā)展中的治療形式，尚未得到充分的探索，其確切的潛在機制尚未被完全發(fā)現(xiàn)。

2.1 細胞光受體 光生物調(diào)節(jié)是通過光受體介導的在細胞和分子水平上產(chǎn)生的光化學和光生物變化。相關(guān)的受體分子包括光活性色素和發(fā)色團，黃素、翼素、類胡蘿卜素、血紅素等這些光活性色素代表大分子的光反應部位，稱為光感受器[12]。其中的光受體分子包括細胞色素C 氧化酶，光生物調(diào)節(jié)的刺激效應是基于紅色和近紅外光譜的吸收光子，通過胞內(nèi)細胞色素C氧化酶，產(chǎn)生光子與酶相互作用，質(zhì)子梯度改變而觸發(fā)ATP 的增加[13]，隨著活性氧的調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)錄因子的激活。這些作用反過來導致細胞增殖和遷移的增加(特別是成纖維細胞)，調(diào)節(jié)細胞因子、生長因子和炎癥介質(zhì)的水平，通過抗凋亡信號預防細胞死亡，增加組織氧化。這些生化和細胞變化將在慢性創(chuàng)面愈合上發(fā)揮作用。

2.2 TGF-/Smad 通路 有研究發(fā)現(xiàn)，光生物調(diào)節(jié)增加轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）的釋放，并可能刺激細胞和組織再生，導致生長因子增加和炎癥細胞因子減少[14]。TGF-β 被認為是創(chuàng)面愈合過程中必不可少的生長因子之一。TGF-β 參與炎癥細胞的募集，激活血管生成，刺激細胞外基質(zhì)（ECM）的沉積，以及傷口適當封閉后ECM 的清除[15]。它通過Smad 途徑工作，是主要的成纖維細胞分化的誘導因子，在傷口愈合過程中的作用顯而易見。Tsang 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，用波長為810 nm 的近紅外二極管激光照射口腔角質(zhì)的成纖維細胞，可誘導成纖維細胞中與傷口愈合有關(guān)(HBD-2)蛋白的表達，且HBD-2 的表達是通過光生物調(diào)節(jié)刺激TGF-β途徑表達的。Khan 等[17]研究也表明，光生物調(diào)節(jié)治療燒傷小鼠創(chuàng)面的分子機制之一是光激活了創(chuàng)面潛在的TGF-β 通路，使其在傷口愈合中起到關(guān)鍵作用。

2.3 AKT/FOXO1 信號通路 AKT 信號通路對細胞存活、細胞生長、細胞增殖/遷移、血管生成和再生有至關(guān)重要的作用。FOXO1在決定細胞凋亡和細胞死亡以及維持氧化還原平衡方面起著重要作用。AKT/FOXO1信號通路的調(diào)節(jié)改變氧化還原平衡而影響傷口愈合。一項研究發(fā)現(xiàn)，在敲除FOXO1 基因后，成纖維細胞增殖和遷移的速度加快了，從而促進傷口的修復[18]。Mi等[19]研究發(fā)現(xiàn)，通過上調(diào)AKT 信號通路來增加角質(zhì)形成細胞的遷移和增殖而促進傷口愈合。研究發(fā)現(xiàn)，光生物調(diào)節(jié)顯著增加了AKT 水平，并抑制了FOXO1 基因的表達水平，從而加速了傷口的修復并增強了細胞的遷移[20]。

3 光生物調(diào)節(jié)在慢性創(chuàng)面愈合中的應用

在50 多年前，光生物調(diào)節(jié)治療創(chuàng)面的效果被首次描述。從不同劑量和波長、從激光到LED 的一系列光能源的運用為慢性創(chuàng)面治療帶來了益處。近年來，不斷有研究證明，與單獨的標準傷口護理相比，光生物調(diào)節(jié)作為治療方法或者是輔助治療對糖尿病潰瘍、下肢靜脈曲張、壓力性損傷創(chuàng)面起促進作用[21-22]，且在一定程度上增加了創(chuàng)面愈合率。

3.1 糖尿病創(chuàng)面 光生物調(diào)節(jié)已被證實在加速慢性創(chuàng)面愈合的效果，其對糖尿病創(chuàng)面的促進作用在許多體內(nèi)體外實驗中都得到了證明。Soleimani 等[23]在患有1 型糖尿病的大鼠傷口上給予波長890 nm、能量0.2 J/cm2光生物調(diào)節(jié)，對照組為健康大鼠，在治療后4 d、7 d、15 d 分別測量傷口張力，結(jié)果表明光生物調(diào)節(jié)可使糖尿病動物修復傷口的張力參數(shù)達到與健康對照組相同的水平，且光生物調(diào)節(jié)可以加速糖尿病大鼠創(chuàng)面的愈合過程。有研究介紹了獲得加拿大衛(wèi)生部批準的光生物調(diào)節(jié)家用治療儀在標準傷口治療下輔助4 例糖尿病足(DFU)創(chuàng)面的研究結(jié)果，光生物調(diào)節(jié)(波長808 nm，功率250 mW，能量5 J/min)由病人自行在診所或家中進行治療，報告顯示在1～3 周的輔助治療中創(chuàng)面全部愈合，在治療1～3 次后病人疼痛減輕[24]。光生物調(diào)節(jié)輔助治療儀更容易運用到家庭或者診所的傷口治療中，更重要的是讓病人參與到創(chuàng)面的管理中來。與此同時，一項系統(tǒng)綜述調(diào)查了光生物調(diào)節(jié)療法治療DFU 的療效及運用參數(shù)，該項研究共納入13 項光生物調(diào)節(jié)療法治療DFU 效果的隨機對照試驗(RCT)，共361 例參與者，與對照組相比，光生物調(diào)節(jié)療法組的潰瘍大小顯著減少，報告得出，波長為632.8～685.0 nm，功率50 mW/cm，能量3～6 J/cm，治療頻率為每周3次，照射時間為30～80 s，持續(xù)1 個月的光生物調(diào)節(jié)療法對DFU 病人的治療最為有益[25]。2021 年的一項薈萃分析也印證了光生物調(diào)節(jié)療法治療DFU 有效性與安全性[26]。

3.2 下肢靜脈潰瘍(VLU) VLU 一直是一個嚴重的醫(yī)學問題，與病人痛苦和長期的治療費用有關(guān)，但越來越多的研究證實光生物調(diào)節(jié)對VLU 的創(chuàng)面面積、愈合時間、疼痛強度等方面都有良好的改善效果。Romanelli 等[2]在意大利12 個臨床點納入了100 例慢性難愈性創(chuàng)面病人，其中VLU 52 例，DFU32 例，經(jīng)光生物調(diào)節(jié)誘導激活照明5 min，每周2 次。在研究結(jié)束時，47 例傷口實現(xiàn)完全閉合，完全閉合的傷口中VLU傷口占50%，該研究證明了光生物調(diào)節(jié)在誘導難愈性VLU 中的積極療效。Vitse 等[27]進行了雙盲前瞻性隨機對照試驗，將24 例VLU 病人隨機分為兩組，分別接受標準治療和光生物調(diào)節(jié)療法(波長為635 nm)，在治療12 周后治療組潰瘍平均表面積較對照組減少，疼痛評分也下降。光生物調(diào)節(jié)療法在治療前期效果差異性小，但在緩解疼痛和促進傷口愈合方面有明顯作用。Fraccalvieri 等[28]選 取90 例 多 發(fā) 性 大 面 積VLU 病 人，選取波長為410～430 nm、為期10 周的光生物調(diào)節(jié)后，與標準護理組相比，使用光生物調(diào)節(jié)治療后的創(chuàng)面殘余面積更小，且17 例病人經(jīng)處理創(chuàng)面與對照組比較顯示完全愈合。結(jié)果表明，在標準護理的基礎(chǔ)上進行光生物調(diào)節(jié)治療，VLU 再上皮化率上升，并增加了10 周內(nèi)創(chuàng)面全部愈合的機會。

3.3 壓力性損傷 壓力性損傷是由持續(xù)和長時間的壓力造成的局部組織損傷。由于組織缺氧和損傷同時存在，缺氧組織對氧的需求不斷增加，壓力性損傷也不斷加重。光生物調(diào)節(jié)能加快壓力性損傷創(chuàng)面炎癥過程、調(diào)節(jié)生長因子水平、增加組織氧化過程而促進傷口愈合。Rosa 等[29]報道了3 例壓力性損傷病人的隨訪，病人接受了光動力學療法、光生物調(diào)節(jié)療法和纖維素膜的聯(lián)合治療，其中2 例病人在參與研究的第20 周和第30 周傷口完全愈合，該研究表明光生物調(diào)節(jié)療法聯(lián)合其他療法治療壓力性損傷是一種很有前景的療法。Ebrahiminaseri 等[30]研究姜黃素納米顆粒(DNC)和光生物調(diào)節(jié)療法(450 nm)同時聯(lián)用對壓力性損傷小鼠創(chuàng)面愈合的促進效果，干預后分別觀察小鼠成纖維細胞增殖情況、細胞周期、氧化應激情況，該研究表明DNC 和光生物調(diào)節(jié)療法聯(lián)合可導致成纖維細胞增殖和遷移增加，并能更有效地上調(diào)生長因子(TGF-β，VEGF)和炎癥因子(TNF-α，IL-6)。Taradaj 等[31]研究940 nm、808 nm、658 nm 3 種不同波長的激光對壓力性損傷傷口愈合過程中生長因子和炎癥介質(zhì)的影響，納入67 例病人，3 組均接受氣壓床墊、傷口清潔和藥物治療，在此基礎(chǔ)上接受每日1 次、1 周5 次、為期1 個月的激光治療。結(jié)果顯示只有658 nm 激光治療組2 周后，促炎介質(zhì)水平有顯著變化，其他組炎癥水平也有所降低，但效果要慢很多。該研究得出壓瘡的有效愈合與658 nm波長的激光照射有關(guān)，在這種特定輻射下抑制傷口炎癥過程、刺激血管生成和成纖維細胞增殖。

4 小結(jié)

光生物調(diào)節(jié)治療近年來得到了不斷的研究運用，并且已經(jīng)報道了一些陽性的臨床試驗和實驗室研究。盡管有令人印象深刻的治療效果，但光生物調(diào)節(jié)仍然沒有達到被主流醫(yī)學接受的階段。這一研究領(lǐng)域的主要局限性表現(xiàn)在兩個方面：第一，細胞和分子機制的不確定性，這些機制負責將入射細胞上的光子信號進行傳導并在受輻射組織上產(chǎn)生相應的生物效應；第二，光學劑量學參數(shù)的選擇，如波長、能量、功率密度、脈沖結(jié)構(gòu)、治療時機的選擇，這些參數(shù)進行標準化量化還需要研究者不斷探索，即使對同一種創(chuàng)面，光生物調(diào)節(jié)的參數(shù)有多種類型的變化。