光动力疗法在皮肤老化治疗中的基础和临床研究进展

马委委 鲁严 周炳荣

皮肤老化是由内在和外在因素引起的多因素过程。 随着年龄的增长而引起的内在功能改变是导致皮肤老化的主要因素［1］。 皮肤老化的外部环境因素包括：紫外线、污染物（如烟雾、颗粒物质等）和不良生活方式等因素。 针对已经存在的皮肤老化症状，目前的临床治疗手段主要包括化学换肤术、光电治疗、注射肉毒杆菌毒素、软组织填充以及光动力疗法（photodynamic therapy， PDT）等［1］。 PDT 是指联合应用光敏剂及相应光源，在氧的参与下，通过光动力效应而选择性破坏病变组织的一种疗法［2］。 PDT 被广泛应用于各种皮肤病，包括尖锐湿疣、皮肤肿瘤、鲜红斑痣及囊肿性痤疮等。 2002 年Ruiz-Rodrfguez 等［3］首次提出了PDT嫩肤的概念，Bruscino 等［4］也报道了PDT 在治疗日光性角化病（actinic keratosis， AK）的同时具有嫩肤作用。 尽管目前并没有关于PDT 用于面部年轻化的临床应用指南，但近年的一些临床研究表明，PDT 对皮肤老化表现有显著地改善作用，PDT 联合传统治疗的疗效要优于单一传统治疗效果［5-8］。 近年来，PDT 治疗皮肤老化方面的相关研究已经成为热点之一，本文尝试对这一方面的基础和临床研究进展做一综述。

1 皮肤老化的临床表现和发病机制

皮肤老化的临床表现主要包括皱纹、色素不均、毛细血管扩张和皮肤松弛等。 皮肤老化的病理表现主要包括表皮萎缩、表真皮交界处变平、黑素细胞分布不均、真皮成纤维细胞增加、胶原蛋白减少以及弹性纤维的断裂［9］。 有研究认为皮肤老化主要与活性氧及其他氧化物过量表达、炎症反应和细胞的衰老相关［10］。氧化物的过量表达不仅会引起氧化损伤，还会激活体内的炎症反应，导致蛋白质结构的不可逆变化及角质形成细胞和成纤维细胞等细胞的衰老和凋亡［10］。

皱纹是皮肤老化最常见的皮肤表现之一，在微观结构水平上，主要体现在真皮胶原蛋白的减少和弹性纤维的断裂。 成纤维细胞是胶原蛋白合成的主要场所。 随着老化皮肤中成纤维细胞的衰老和凋亡，其合成的胶原蛋白也减少。 有研究表明，老化皮肤中转化生长因子β和转化生长因子βⅡ型受体水平的降低，也可引起成纤维细胞的增殖能力和胶原蛋白合成能力的降低［11］。 老化皮肤中的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMPs）也会降解真皮中的胶原蛋白及表皮基底膜的成分［12］。

光老化是指在皮肤内在老化的基础上，紫外线照射加速了老化进程。 大量研究证明了急慢性紫外线辐射可导致皮肤细胞DNA 损伤、促进胶原降解，引起皮肤光损伤、光老化、皮肤癌前病变甚至于皮肤光源性肿瘤［13］。 皮肤光老化也与紫外线诱导血管内皮生长因子的增加，抗血管生成因子血小板反应蛋白-1 的减少有关。 这些变化诱导乳头状真皮中的血管生成，弹性蛋白酶阳性白细胞迁移增加，导致皮肤弹性纤维损伤［14］。

2 PDT 在皮肤老化中的临床应用

PDT 中光敏剂的选择非常重要。 目前，5-氨基酮戊酸（5-aminolevulinic acid，5-ALA） 和甲基酮戊酸（methyl aminolevulinate，MAL）是临床上最常用的光敏剂。 5-ALA 是亲水性的，其摄取主要依靠主动转运机制，这个过程需要能量且具有饱和性，在正常组织中较慢，而在肿瘤细胞中稍微较快；MAL 为脂溶性，其转运不需要能量且没有饱和性，在正常组织中就可以被吸收，在肿瘤组织中吸收得更多。 对于皮肤组织，MAL比5-ALA 穿透性通常更强［15］。

按照PDT 激发光源的不同，其临床应用研究可大致分为以下几组：

2.1 红蓝光激发PDT 635 nm 的红光和400 nm 的蓝光均是PDT 的主要激发光源。 Park 等［16］用红光激发PDT 对14 例面部AK 的病人进行了2 次治疗，皮肤活检结果表明，ALA-PDT 治疗后真皮中的总胶原体积显著增加；表皮中转化生长因子β和转化生长因子βⅡ型受体的水平也增加；MMP-1、MMP-3 和MMP-12的表达降低。 该组织学结果表明，红光诱导的ALAPDT 可以用于治疗AK，同时可以有效地用于光子嫩肤。 Sanclemente 等［17］评估了MAL 联合红光治疗面部光损伤后组织学的变化。 与安慰剂联合红光组相比，PDT 治疗后，真皮浅层的胶原组织明显增多，日光性弹性组织变性和毛囊周围纤维化有明显改善。 近年其他的一些研究也同样证明了这一点，即红光激发的ALA-PDT 对光老化外观的改善要明显优于单独红光治疗组［5，18］。 此外，Palm 等［19］的一项研究表明，蓝光激发的MAL-PDT 治疗慢性光损伤特别是AK 和色素沉着，效果与红光激发的MAL-PDT 相当，且不良反应小。

2.2 强脉冲光（intense pulsed light，IPL）激发PDT IPL 是非相干光源，其发射光谱范围为500 ～1200 nm。原卟啉Ⅸ（protoporphyrin Ⅸ，PpⅨ）在505 nm、540 nm、580 nm 和630 nm 处具有吸收峰。 由于IPL 的波长范围涵盖了PpⅨ的吸收峰，所以IPL 是PDT 理想的治疗光源之一。 Zhang 等［5］的一项研究表明，IPL 激发的PDT 组光老化皮损外观的改善效果要显著优于单纯IPL 组。 Yang 等［20］进行的一项半脸对照研究结果也表明，IPL 激发PDT 组的老化评分的降低要显著优于IPL 单独治疗组，且IPL 激发PDT 组对皮肤屏障的改善作用要优于单纯IPL 治疗组。 也有许多文献表明IPL-PDT 对嫩肤有良好的效果［21-23］。 值得注意的是，皮肤色素沉着的差异可能会影响PDT 反应，因为黑色素可能通过吸收自由基和光来缓和光动力效应。Piccolo 等［24］使用IPL 作为光源对AK、Bowen 病和浅表性基底细胞癌病人进行MAL-PDT 治疗，结果表明IPL 可以作为PDT 治疗非黑色素瘤皮肤癌的潜在替代光源。

2.3 激光激发PDT 脉冲染料激光（pulsed dye laser，PDL）的激发光波长为585 nm 或595 nm，临床上用于治疗血管性疾病。 Carija 等［25］分别用PDT（630 nm LED 光源）和585 nm PDL 作为激发光源的PDT 治疗基底细胞癌，结果表明2 组间的治疗效果差异无统计学意义。 因此，PDL 也可作为激发PDT 的光源用于临床实践。 Friedmann 等［26］做了一项关于蓝光＋红光＋PDL ＋IPL 和单一光源激活ALA-PDT 治疗光损伤的回顾性研究，结果表明，虽然各组光损伤及皮肤质量的改善差异无统计学意义，但蓝光＋红光＋PDL ＋IPL 组可以获得更好的治疗效果。

3 PDT 治疗皮肤老化的机制研究

3.1 对老化的成纤维细胞的直接影响 皮肤老化与老化皮肤中成纤维细胞的增殖能力和胶原蛋白合成能力较低有关，而ALA-PDT 可促使真皮成纤维细胞形态的正常化。 Park 等［27］用ALA-PDT 处理光老化老鼠模型，皮肤活检结果提示，ALA-PDT 可诱导真皮中胶原沉积和弹性纤维正常化，且透射电子显微镜下可观察到皮肤老化细胞中原本内质网膨胀的异常成纤维细胞，在PDT 治疗后呈现正常化表现。 Zhou 等［28］的研究表明ALA-PDT 可以诱导光老化成纤维细胞的氧化损伤和凋亡，并在一定程度上避免治疗对正常成纤维细胞的损伤。

3.2 通过旁效应机制间接改善老化真皮成纤维细胞活性 也有一些研究表明，PDT 对老化表现的改善作用与角质形成细胞和成纤维细胞之间的旁效应有关。Kim 等［29］使用ALA-PDT 处理角质形成细胞，通过ELISA 测定评估角质形成细胞上清液中的各种细胞因子，再用ALA-PDT 处理后的角质形成细胞条件培养基处理人皮肤成纤维细胞。 结果显示，经过上述处理后的成纤维细胞， MMP-1 的mRNA 降低，Ⅰ型胶原的mRNA 增加，表明ALA-PDT 可通过旁效应机制影响成纤维细胞的活性和胶原合成能力。

3.3 对真皮胶原代谢活性的影响 PDT 可对真皮Ⅰ型和Ⅲ型胶原发挥重塑作用［30-31］。 Kim 等［31］对PDT处理前后的面部AK 进行皮肤活组织检查和免疫组织化学染色，结果显示PDT 治疗后，Ⅰ型和Ⅲ型前胶原的表达增加，真皮中总胶原蛋白体积增加。 且PDT后，人皮肤中MMP-1、MMP-3 和MMP-12 的表达减少，从而减少MMPs 对胶原纤维、弹性纤维以及表皮基底膜的破坏。

3.4 对黑素细胞活性的影响 Kim 等［32］用PDT 处理的角质形成细胞或真皮成纤维细胞的培养基孵育黑素细胞，结果表明，PDT 可以通过影响角质形成细胞和真皮成纤维细胞的旁分泌作用减少黑素细胞刺激细胞因子如Kit 配体和肝细胞生长因子的释放，从而降低黑素细胞的活性。 这可能是PDT 治疗老化相关色斑的潜在机制。

3.5 对细胞信号通路的影响 Kim 等［30］的研究表明，PDT 可以通过诱导人真皮成纤维细胞中细胞内活性氧，诱导细胞外信号调节激酶的持续激活，并最终导致成纤维细胞的增殖和活化。 Hua 等［33］的研究表明，ALA-PDT 可以通过诱导应急反应，激活p53 通路，从而加快紫外线辐射后DNA 的损伤修复反应。 这也是PDT 治疗皮肤急慢性光损伤的重要机制之一。

3.6 对血管内皮细胞的影响 Ma 等［34］用410 nm-PDT 处理体外培养的人血管内皮细胞，结果表明PDT可下调培养的人血管内皮细胞中血管内皮生长因子的表达。 这可能是PDT 治疗老化皮肤毛细血管扩张的潜在机制。

4 结语

PDT 治疗皮肤老化已经成为皮肤病学与老年医学领域基础和临床研究热点之一。 但是仍然要关注PDT 临床治疗中的一些问题，例如如何控制PDT 治疗过程中的疼痛、减少治疗后红斑和色素沉着以及更好促进PDT 术后皮肤屏障的恢复等。 未来需要更深入的研究以进一步明确PDT 治疗皮肤老化的精确治疗机制，开发出更好的光敏剂，选择合适的激发光源，促进光敏剂在皮肤中的渗透，以及如何更好联合应用药物、激光、微针、注射和超声技术用于皮肤老化的综合治疗方面。 通过上述方面的进一步改善，结合病人的个体情况，选择合适的PDT 治疗参数和手段，才能够获得更好的皮肤老化治疗效果。