光動力療法在病理性瘢痕中的應(yīng)用

王 瑩，盧夢琪，于 超，云 晴，嚴(yán)冬梅，張姣姣，呂 淼，田 燕

(1.河北北方學(xué)院，河北 張家口 075000；2.空軍特色醫(yī)學(xué)中心皮膚科，北京 100142)

引言

光動力療法(Photodynamic Therapy，PDT)是光敏劑在氧和適當(dāng)光源的作用下，產(chǎn)生一系列光化學(xué)、光生物反應(yīng)生成多種活性氧物質(zhì)如單線態(tài)氧引起靶細(xì)胞凋亡或壞死，損傷范圍小。理想PDT的光源波長需與光敏劑的吸收波長相匹配，以滿足光源在病灶組織中的穿透深度[1]。病理性瘢痕是一種累及人體真皮區(qū)特有的異常性纖維代謝疾病，以成纖維細(xì)胞、膠原等大量結(jié)締組織基質(zhì)在損傷部位的過度產(chǎn)生和沉積為特征[2，3]，不僅影響人的容貌如在關(guān)節(jié)部位還影響人體功能。目前國際國內(nèi)對病理性瘢痕均缺乏有效的治療方式，PDT是近年來開始用于治療病理性瘢痕的手段，從細(xì)胞學(xué)、動物模型均證實PDT能夠抑制成纖維細(xì)胞的異常增殖，對病理性瘢痕是一種有前景的治療方式。

1 PDT光源

光敏劑、光和氧分子是PDT的三個基本要素。光源作為三大要素之一在PDT 過程中提供能量以激發(fā)光敏劑[4]。因此，光源的波長和照射劑量對于不同病變組織的精準(zhǔn)治療至關(guān)重要。

PDT常用的光源主要包括寬光譜、激光、發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)光源。

1.1 寬光譜光源

包括熒光燈、白熾燈、金屬鹵化物燈、氙燈和鈉燈。寬光譜光源的優(yōu)點是設(shè)計簡單、成本低、照明范圍廣[5]，其輻射光譜在(300～1 200 nm)，照光面積大，雖可通過濾光片選擇波長并用光學(xué)元件將光束聚焦到特定的區(qū)域，但所導(dǎo)致的光能損耗很高[6，7]。

1.2 激光光源

早期臨床采用染料激光器作為光源。染料激光適用于不同光敏劑的多功能光源，但其體積大、維護費用高[7]。氦氖(He-Ne)激光是臨床常用的激光之一，氦氖激光屬于低能量弱激光，可形成生物學(xué)效應(yīng)[8]。

1.3 LED光源

LED自20世紀(jì)60年代出現(xiàn)在公眾面前，是一種復(fù)雜的半導(dǎo)體，可以將電流轉(zhuǎn)換成非相干的窄譜光，近年來才作為照明光源。LED波長范圍在247～1 300 nm。覆蓋紫外、紅外、可見光等。LED比激光更安全，峰值功率為毫瓦級，是非熱效應(yīng)光源，低能量輸出的優(yōu)勢避免了組織損傷的風(fēng)險；使用上也更加靈活，可以組合不同波長陣列的光源，照射面積更大；光譜純，可以控制在3 nm之內(nèi)，無須擔(dān)心雜光造成影響；光束窄，可實現(xiàn)精準(zhǔn)控光，適用于靶向治療。正是因為LED光源的諸多優(yōu)勢，皮膚科領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛[9，10]。

近年來LED技術(shù)的不斷提升，使其無論從發(fā)光效率、穩(wěn)定性還是輸出功率方面都具備滿足不同靶組織所需PDT照光條件的能力[11]。

有研究通過建造皮膚模型及臨床隨機單盲比較連續(xù)脈沖方式波長660 nm的LED照射后的生物學(xué)變化，結(jié)果表明LED照射后I型膠原蛋白合成增加，基質(zhì)金屬蛋白酶1(Matrix Metalloproteinase-1，MMP-1)表達(dá)減少，臨床上大于90%的受試者皮膚粗糙及皺紋深度得以改善。波長660 nm的LED光源可能通過基質(zhì)金屬蛋白酶對膠原進行調(diào)節(jié)從而達(dá)到嫩膚效果[12]。王玉芝等[13]在探索66名患者LED-PDT治療鮮紅斑痣的療效中，以血卟啉單甲醚為光敏劑使用照光功率密度為80～100 mW/cm2、照射時間為20～30 min，66例患者均接受一次LED-PDT治療，結(jié)果得出LED光源PDT治療鮮紅斑痣安全性高且療效明確。

2 PDT治療病理性瘢痕的機制

2.1 PDT對成纖維細(xì)胞的影響

成纖維細(xì)胞的異常增殖是病理性瘢痕形成的主要原因。研究表明，PDT可以抑制成纖維細(xì)胞的增殖。鐘俊波等[14]以5-氨基酮戊酸(ALA)為光敏劑，探討了ALA-PDT對體外瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞增殖的抑制作用。將實驗分為空白對照組、氦氖(He-Ne)激光組、光敏劑ALA組和ALA-PDT組，He-Ne激光的波長為632.8 nm、功率50 mW。單純激光組和光敏劑組無明顯抑制瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞增殖的作用；而ALA-PDT組中，隨激光能量密度和藥物濃度的同時增大，抑制作用逐漸增大。

2.2 PDT對細(xì)胞外基質(zhì)的干預(yù)

細(xì)胞外基質(zhì)的異常沉積是病理性瘢痕的主要組織病理學(xué)改變之一。TGF-β/Smad 途徑在病理性瘢痕發(fā)揮了重要作用。PDT通過抑制該通路實現(xiàn)對細(xì)胞外基質(zhì)的干預(yù)。轉(zhuǎn)化因子β1(TGF-β1)是致纖維化的關(guān)鍵細(xì)胞因子，有研究表明PDT可通過抑制該通路，從而抑制TGF-β1 mRNA表達(dá)，基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix Metalloproteinase，MMPs)和基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(Tissue Inhibitor of Metalloproteinase，TIMPs)共同調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生以及水解。當(dāng)抑制TGF-β1的活性時TIMP含量也隨之減少，MMPs的表達(dá)相對增加，促進了細(xì)胞外基質(zhì)水解[15-18]。

2.3 PDT對血管的影響

血管系統(tǒng)也是PDT的一個靶點，Li等[19]對小鼠內(nèi)皮細(xì)胞在波長690 nm(5 mW/cm2)光照射下孵育15 min，培養(yǎng)時間為100 s。結(jié)果表明，PDT可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。更多的研究也都表明PDT可損傷內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致血管功能破壞的觀點。

3 PDT治療病理性瘢痕的臨床研究及采用的光源

Bruscino等[20]以波長為632 nm的非相干紅光處理病灶；(Aktilite PDT-model CL128?，PhotoCure)的光劑量為37 J/cm2，光強為70～100 mW/cm2，以甲基氨基酮戊酸(Methyl Aminoketovalic Acid，MAL)為光敏劑，對一例多種治療方式無效的面部增生性瘢痕患者使用PDT，每2周一次，共進行三次治療。三次治療后瘢痕部位明顯軟化，體積縮小。隨訪一年并未復(fù)發(fā)。

Yan等[21]為了增加光敏劑的滲透率，嘗試用兩種不同的預(yù)處理方式對下頜部位增生性痤瘡瘢痕患者進行了三次PDT，并對光敏劑的濃度進行了預(yù)實驗，最終確定實驗參數(shù)為10%的ALA溶液，使用波長633 nm紅光LED光源，照射輸出功率80～100 mW/cm2，照射總能量100～120 J/cm2。ALA-PDT聯(lián)合微針組患者16例，有效率為93.75%；ALA-PDT聯(lián)合二氧化碳點陣激光組患者28例，有效率為100%。ALA-PDT聯(lián)合微針和ALA-PDT聯(lián)合激光組在一次治療以后，已經(jīng)顯現(xiàn)出對血管分布、色澤的改善作用，并且隨著治療次數(shù)的增加，這種效果變得更加明顯。

陳黎等[22]使用波長635 nm的LED光源，照射20 min(80 mW/cm2)。將96例瘢痕疙瘩患者隨機分為PDT治療組49例和激素對照組47例。治療有效并且隨訪結(jié)果顯示，糖皮質(zhì)激素組治療后1個月瘢痕疙瘩患者的VSS評分繼續(xù)下降，但在3個月后已不再發(fā)揮作用。ALA-PDT組患者瘢痕疙瘩的VSS評分在治療后1個月、3個月及6個月仍呈進行性下降，提示PDT對瘢痕疙瘩的抑制作用比糖皮質(zhì)激素組持久。

綜上所述，光動力治療中光源的選擇至關(guān)重要，其中能發(fā)射600～700 nm波長的LED光源是PDT常用的光源[11]。病理性瘢痕在臨床工作中是一種復(fù)發(fā)率極高的疾病，目前基礎(chǔ)學(xué)證明，PDT可以干預(yù)到病理性瘢痕形成的各個發(fā)病因素；現(xiàn)有的臨床研究顯示，光動力治療病理性瘢痕有著明確的效果，且隨著治療次數(shù)的增加、效果更明顯，對瘢痕的抑制作用也較持久且復(fù)發(fā)率低。