光生物调节疗法在慢性创面中的应用研究进展

杨 艳，李 丽*，李 媛，王 蓉，李 爽，何 倩

1.贵州中医药大学，贵州 550001；2.曲靖市第二人民医院

慢性创面的愈合是一个复杂的生理过程，是多种细胞反应整合并受到多种因素的影响。它不仅会使病人遭受身体和精神上的痛苦，也会给社会带来沉重的负担。此外，慢性创面的发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疗法，不仅具有巨大的利益，而且对于改善慢性创面愈合也是必要的。光生物调节疗法作为新型的物理疗法之一，其促进伤口愈合的作用也逐渐被研究者证实[2-4]。因此，本研究将简述光生物调节概念、原理、光生物调节在慢性创面的应用现状，以期为慢性创面的愈合拓宽思路。

1 光生物调节概念

光生物调节疗法（photobiomodulation therapy）又称弱激光疗法，是指用低强度的激光照射相应组织或细胞而引起的生物学反应。1967年，匈牙利医生Mester等[5]发现低剂量激光治疗能够促进小鼠伤口愈合和毛发再生，他将这种现象称为光刺激。然而，随着研究的深入，更多学者发现许多非激光设备也在促进生物调节方面有促进作用，这样导致低水平激光治疗、弱激光疗法等术语都无法准确描述这种光对生物的调节作用[6]。因此，2014 年北美光线疗法协会和世界激光疗法协会达成共识，将这种调节作用定义为光生物调节疗法，指利用电离形式的光源，细胞内的光受体吸收射入的光子能量，从而在细胞内源性发色团引发不同程度的光物理和光化学的非热过程[7]，在作用过程中对组织细胞不产生热效应与组织结构的改变。这种治疗方法能达到有益的结果，且其治疗作用已在神经系统疾病、周围神经损伤、疼痛缓解和伤口愈合等领域得到不断的研究和证实[8-11]。

2 光生物调节促进创面愈合的原理

光生物调节是一种非侵入性方法，使用低水平可见光或近红外光减轻疼痛、炎症和水肿，促进伤口、深层组织和神经的愈合。光生物调节可能存在的机制如下：通过刺激细胞内光受体，出现光化学的一系列效应，改变细胞的氧化还原状态，致使细胞的增殖迁移；光离子通道打开后多种离子促进了组织与细胞的活性。此外，光生物调节促进伤口愈合可能还与一些信号通路有关；光生物调节通过激活AKT/FOXO1 信号传导、TGF-/Smad 通路增加抗氧化剂表达水平及生长因子、减低炎症细胞表达水平，促进伤口愈合。尽管低激光治疗已经在医学中使用了40 年，但它仍然是一种发展中的治疗形式，尚未得到充分的探索，其确切的潜在机制尚未被完全发现。

2.1 细胞光受体 光生物调节是通过光受体介导的在细胞和分子水平上产生的光化学和光生物变化。相关的受体分子包括光活性色素和发色团，黄素、翼素、类胡萝卜素、血红素等这些光活性色素代表大分子的光反应部位，称为光感受器[12]。其中的光受体分子包括细胞色素C 氧化酶，光生物调节的刺激效应是基于红色和近红外光谱的吸收光子，通过胞内细胞色素C氧化酶，产生光子与酶相互作用，质子梯度改变而触发ATP 的增加[13]，随着活性氧的调节和转录因子的激活。这些作用反过来导致细胞增殖和迁移的增加(特别是成纤维细胞)，调节细胞因子、生长因子和炎症介质的水平，通过抗凋亡信号预防细胞死亡，增加组织氧化。这些生化和细胞变化将在慢性创面愈合上发挥作用。

2.2 TGF-/Smad 通路 有研究发现，光生物调节增加转化生长因子-β（TGF-β）的释放，并可能刺激细胞和组织再生，导致生长因子增加和炎症细胞因子减少[14]。TGF-β 被认为是创面愈合过程中必不可少的生长因子之一。TGF-β 参与炎症细胞的募集，激活血管生成，刺激细胞外基质（ECM）的沉积，以及伤口适当封闭后ECM 的清除[15]。它通过Smad 途径工作，是主要的成纤维细胞分化的诱导因子，在伤口愈合过程中的作用显而易见。Tsang 等[16]研究发现，用波长为810 nm 的近红外二极管激光照射口腔角质的成纤维细胞，可诱导成纤维细胞中与伤口愈合有关(HBD-2)蛋白的表达，且HBD-2 的表达是通过光生物调节刺激TGF-β途径表达的。Khan 等[17]研究也表明，光生物调节治疗烧伤小鼠创面的分子机制之一是光激活了创面潜在的TGF-β 通路，使其在伤口愈合中起到关键作用。

2.3 AKT/FOXO1 信号通路 AKT 信号通路对细胞存活、细胞生长、细胞增殖/迁移、血管生成和再生有至关重要的作用。FOXO1在决定细胞凋亡和细胞死亡以及维持氧化还原平衡方面起着重要作用。AKT/FOXO1信号通路的调节改变氧化还原平衡而影响伤口愈合。一项研究发现，在敲除FOXO1 基因后，成纤维细胞增殖和迁移的速度加快了，从而促进伤口的修复[18]。Mi等[19]研究发现，通过上调AKT 信号通路来增加角质形成细胞的迁移和增殖而促进伤口愈合。研究发现，光生物调节显著增加了AKT 水平，并抑制了FOXO1 基因的表达水平，从而加速了伤口的修复并增强了细胞的迁移[20]。

3 光生物调节在慢性创面愈合中的应用

在50 多年前，光生物调节治疗创面的效果被首次描述。从不同剂量和波长、从激光到LED 的一系列光能源的运用为慢性创面治疗带来了益处。近年来，不断有研究证明，与单独的标准伤口护理相比，光生物调节作为治疗方法或者是辅助治疗对糖尿病溃疡、下肢静脉曲张、压力性损伤创面起促进作用[21-22]，且在一定程度上增加了创面愈合率。

3.1 糖尿病创面 光生物调节已被证实在加速慢性创面愈合的效果，其对糖尿病创面的促进作用在许多体内体外实验中都得到了证明。Soleimani 等[23]在患有1 型糖尿病的大鼠伤口上给予波长890 nm、能量0.2 J/cm2光生物调节，对照组为健康大鼠，在治疗后4 d、7 d、15 d 分别测量伤口张力，结果表明光生物调节可使糖尿病动物修复伤口的张力参数达到与健康对照组相同的水平，且光生物调节可以加速糖尿病大鼠创面的愈合过程。有研究介绍了获得加拿大卫生部批准的光生物调节家用治疗仪在标准伤口治疗下辅助4 例糖尿病足(DFU)创面的研究结果，光生物调节(波长808 nm，功率250 mW，能量5 J/min)由病人自行在诊所或家中进行治疗，报告显示在1～3 周的辅助治疗中创面全部愈合，在治疗1～3 次后病人疼痛减轻[24]。光生物调节辅助治疗仪更容易运用到家庭或者诊所的伤口治疗中，更重要的是让病人参与到创面的管理中来。与此同时，一项系统综述调查了光生物调节疗法治疗DFU 的疗效及运用参数，该项研究共纳入13 项光生物调节疗法治疗DFU 效果的随机对照试验(RCT)，共361 例参与者，与对照组相比，光生物调节疗法组的溃疡大小显著减少，报告得出，波长为632.8～685.0 nm，功率50 mW/cm，能量3～6 J/cm，治疗频率为每周3次，照射时间为30～80 s，持续1 个月的光生物调节疗法对DFU 病人的治疗最为有益[25]。2021 年的一项荟萃分析也印证了光生物调节疗法治疗DFU 有效性与安全性[26]。

3.2 下肢静脉溃疡(VLU) VLU 一直是一个严重的医学问题，与病人痛苦和长期的治疗费用有关，但越来越多的研究证实光生物调节对VLU 的创面面积、愈合时间、疼痛强度等方面都有良好的改善效果。Romanelli 等[2]在意大利12 个临床点纳入了100 例慢性难愈性创面病人，其中VLU 52 例，DFU32 例，经光生物调节诱导激活照明5 min，每周2 次。在研究结束时，47 例伤口实现完全闭合，完全闭合的伤口中VLU伤口占50%，该研究证明了光生物调节在诱导难愈性VLU 中的积极疗效。Vitse 等[27]进行了双盲前瞻性随机对照试验，将24 例VLU 病人随机分为两组，分别接受标准治疗和光生物调节疗法(波长为635 nm)，在治疗12 周后治疗组溃疡平均表面积较对照组减少，疼痛评分也下降。光生物调节疗法在治疗前期效果差异性小，但在缓解疼痛和促进伤口愈合方面有明显作用。Fraccalvieri 等[28]选 取90 例 多 发 性 大 面 积VLU 病 人，选取波长为410～430 nm、为期10 周的光生物调节后，与标准护理组相比，使用光生物调节治疗后的创面残余面积更小，且17 例病人经处理创面与对照组比较显示完全愈合。结果表明，在标准护理的基础上进行光生物调节治疗，VLU 再上皮化率上升，并增加了10 周内创面全部愈合的机会。

3.3 压力性损伤 压力性损伤是由持续和长时间的压力造成的局部组织损伤。由于组织缺氧和损伤同时存在，缺氧组织对氧的需求不断增加，压力性损伤也不断加重。光生物调节能加快压力性损伤创面炎症过程、调节生长因子水平、增加组织氧化过程而促进伤口愈合。Rosa 等[29]报道了3 例压力性损伤病人的随访，病人接受了光动力学疗法、光生物调节疗法和纤维素膜的联合治疗，其中2 例病人在参与研究的第20 周和第30 周伤口完全愈合，该研究表明光生物调节疗法联合其他疗法治疗压力性损伤是一种很有前景的疗法。Ebrahiminaseri 等[30]研究姜黄素纳米颗粒(DNC)和光生物调节疗法(450 nm)同时联用对压力性损伤小鼠创面愈合的促进效果，干预后分别观察小鼠成纤维细胞增殖情况、细胞周期、氧化应激情况，该研究表明DNC 和光生物调节疗法联合可导致成纤维细胞增殖和迁移增加，并能更有效地上调生长因子(TGF-β，VEGF)和炎症因子(TNF-α，IL-6)。Taradaj 等[31]研究940 nm、808 nm、658 nm 3 种不同波长的激光对压力性损伤伤口愈合过程中生长因子和炎症介质的影响，纳入67 例病人，3 组均接受气压床垫、伤口清洁和药物治疗，在此基础上接受每日1 次、1 周5 次、为期1 个月的激光治疗。结果显示只有658 nm 激光治疗组2 周后，促炎介质水平有显著变化，其他组炎症水平也有所降低，但效果要慢很多。该研究得出压疮的有效愈合与658 nm波长的激光照射有关，在这种特定辐射下抑制伤口炎症过程、刺激血管生成和成纤维细胞增殖。

4 小结

光生物调节治疗近年来得到了不断的研究运用，并且已经报道了一些阳性的临床试验和实验室研究。尽管有令人印象深刻的治疗效果，但光生物调节仍然没有达到被主流医学接受的阶段。这一研究领域的主要局限性表现在两个方面：第一，细胞和分子机制的不确定性，这些机制负责将入射细胞上的光子信号进行传导并在受辐射组织上产生相应的生物效应；第二，光学剂量学参数的选择，如波长、能量、功率密度、脉冲结构、治疗时机的选择，这些参数进行标准化量化还需要研究者不断探索，即使对同一种创面，光生物调节的参数有多种类型的变化。