光动力疗法在病理性瘢痕中的应用

王 莹，卢梦琪，于 超，云 晴，严冬梅，张姣姣，吕 淼，田 燕

(1.河北北方学院，河北 张家口 075000；2.空军特色医学中心皮肤科，北京 100142)

引言

光动力疗法(Photodynamic Therapy，PDT)是光敏剂在氧和适当光源的作用下，产生一系列光化学、光生物反应生成多种活性氧物质如单线态氧引起靶细胞凋亡或坏死，损伤范围小。理想PDT的光源波长需与光敏剂的吸收波长相匹配，以满足光源在病灶组织中的穿透深度[1]。病理性瘢痕是一种累及人体真皮区特有的异常性纤维代谢疾病，以成纤维细胞、胶原等大量结缔组织基质在损伤部位的过度产生和沉积为特征[2，3]，不仅影响人的容貌如在关节部位还影响人体功能。目前国际国内对病理性瘢痕均缺乏有效的治疗方式，PDT是近年来开始用于治疗病理性瘢痕的手段，从细胞学、动物模型均证实PDT能够抑制成纤维细胞的异常增殖，对病理性瘢痕是一种有前景的治疗方式。

1 PDT光源

光敏剂、光和氧分子是PDT的三个基本要素。光源作为三大要素之一在PDT 过程中提供能量以激发光敏剂[4]。因此，光源的波长和照射剂量对于不同病变组织的精准治疗至关重要。

PDT常用的光源主要包括宽光谱、激光、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)光源。

1.1 宽光谱光源

包括荧光灯、白炽灯、金属卤化物灯、氙灯和钠灯。宽光谱光源的优点是设计简单、成本低、照明范围广[5]，其辐射光谱在(300～1 200 nm)，照光面积大，虽可通过滤光片选择波长并用光学元件将光束聚焦到特定的区域，但所导致的光能损耗很高[6，7]。

1.2 激光光源

早期临床采用染料激光器作为光源。染料激光适用于不同光敏剂的多功能光源，但其体积大、维护费用高[7]。氦氖(He-Ne)激光是临床常用的激光之一，氦氖激光属于低能量弱激光，可形成生物学效应[8]。

1.3 LED光源

LED自20世纪60年代出现在公众面前，是一种复杂的半导体，可以将电流转换成非相干的窄谱光，近年来才作为照明光源。LED波长范围在247～1 300 nm。覆盖紫外、红外、可见光等。LED比激光更安全，峰值功率为毫瓦级，是非热效应光源，低能量输出的优势避免了组织损伤的风险；使用上也更加灵活，可以组合不同波长阵列的光源，照射面积更大；光谱纯，可以控制在3 nm之内，无须担心杂光造成影响；光束窄，可实现精准控光，适用于靶向治疗。正是因为LED光源的诸多优势，皮肤科领域应用越来越广泛[9，10]。

近年来LED技术的不断提升，使其无论从发光效率、稳定性还是输出功率方面都具备满足不同靶组织所需PDT照光条件的能力[11]。

有研究通过建造皮肤模型及临床随机单盲比较连续脉冲方式波长660 nm的LED照射后的生物学变化，结果表明LED照射后I型胶原蛋白合成增加，基质金属蛋白酶1(Matrix Metalloproteinase-1，MMP-1)表达减少，临床上大于90%的受试者皮肤粗糙及皱纹深度得以改善。波长660 nm的LED光源可能通过基质金属蛋白酶对胶原进行调节从而达到嫩肤效果[12]。王玉芝等[13]在探索66名患者LED-PDT治疗鲜红斑痣的疗效中，以血卟啉单甲醚为光敏剂使用照光功率密度为80～100 mW/cm2、照射时间为20～30 min，66例患者均接受一次LED-PDT治疗，结果得出LED光源PDT治疗鲜红斑痣安全性高且疗效明确。

2 PDT治疗病理性瘢痕的机制

2.1 PDT对成纤维细胞的影响

成纤维细胞的异常增殖是病理性瘢痕形成的主要原因。研究表明，PDT可以抑制成纤维细胞的增殖。钟俊波等[14]以5-氨基酮戊酸(ALA)为光敏剂，探讨了ALA-PDT对体外瘢痕疙瘩成纤维细胞增殖的抑制作用。将实验分为空白对照组、氦氖(He-Ne)激光组、光敏剂ALA组和ALA-PDT组，He-Ne激光的波长为632.8 nm、功率50 mW。单纯激光组和光敏剂组无明显抑制瘢痕疙瘩成纤维细胞增殖的作用；而ALA-PDT组中，随激光能量密度和药物浓度的同时增大，抑制作用逐渐增大。

2.2 PDT对细胞外基质的干预

细胞外基质的异常沉积是病理性瘢痕的主要组织病理学改变之一。TGF-β/Smad 途径在病理性瘢痕发挥了重要作用。PDT通过抑制该通路实现对细胞外基质的干预。转化因子β1(TGF-β1)是致纤维化的关键细胞因子，有研究表明PDT可通过抑制该通路，从而抑制TGF-β1 mRNA表达，基质金属蛋白酶(Matrix Metalloproteinase，MMPs)和基质金属蛋白酶抑制剂(Tissue Inhibitor of Metalloproteinase，TIMPs)共同调节细胞外基质的产生以及水解。当抑制TGF-β1的活性时TIMP含量也随之减少，MMPs的表达相对增加，促进了细胞外基质水解[15-18]。

2.3 PDT对血管的影响

血管系统也是PDT的一个靶点，Li等[19]对小鼠内皮细胞在波长690 nm(5 mW/cm2)光照射下孵育15 min，培养时间为100 s。结果表明，PDT可诱导内皮细胞凋亡。更多的研究也都表明PDT可损伤内皮细胞，导致血管功能破坏的观点。

3 PDT治疗病理性瘢痕的临床研究及采用的光源

Bruscino等[20]以波长为632 nm的非相干红光处理病灶；(Aktilite PDT-model CL128®，PhotoCure)的光剂量为37 J/cm2，光强为70～100 mW/cm2，以甲基氨基酮戊酸(Methyl Aminoketovalic Acid，MAL)为光敏剂，对一例多种治疗方式无效的面部增生性瘢痕患者使用PDT，每2周一次，共进行三次治疗。三次治疗后瘢痕部位明显软化，体积缩小。随访一年并未复发。

Yan等[21]为了增加光敏剂的渗透率，尝试用两种不同的预处理方式对下颌部位增生性痤疮瘢痕患者进行了三次PDT，并对光敏剂的浓度进行了预实验，最终确定实验参数为10%的ALA溶液，使用波长633 nm红光LED光源，照射输出功率80～100 mW/cm2，照射总能量100～120 J/cm2。ALA-PDT联合微针组患者16例，有效率为93.75%；ALA-PDT联合二氧化碳点阵激光组患者28例，有效率为100%。ALA-PDT联合微针和ALA-PDT联合激光组在一次治疗以后，已经显现出对血管分布、色泽的改善作用，并且随着治疗次数的增加，这种效果变得更加明显。

陈黎等[22]使用波长635 nm的LED光源，照射20 min(80 mW/cm2)。将96例瘢痕疙瘩患者随机分为PDT治疗组49例和激素对照组47例。治疗有效并且随访结果显示，糖皮质激素组治疗后1个月瘢痕疙瘩患者的VSS评分继续下降，但在3个月后已不再发挥作用。ALA-PDT组患者瘢痕疙瘩的VSS评分在治疗后1个月、3个月及6个月仍呈进行性下降，提示PDT对瘢痕疙瘩的抑制作用比糖皮质激素组持久。

综上所述，光动力治疗中光源的选择至关重要，其中能发射600～700 nm波长的LED光源是PDT常用的光源[11]。病理性瘢痕在临床工作中是一种复发率极高的疾病，目前基础学证明，PDT可以干预到病理性瘢痕形成的各个发病因素；现有的临床研究显示，光动力治疗病理性瘢痕有着明确的效果，且随着治疗次数的增加、效果更明显，对瘢痕的抑制作用也较持久且复发率低。