低能量激光技术对周围神经再生的机制和特点*

李伯翰 郭伟伟 谢 潇 王 霄

低能量激光技术对周围神经再生的机制和特点*

李伯翰 郭伟伟 谢 潇 王 霄

周围神经损伤是一种临床上预后较差的疾病，其症状为神经支配区域的功能障碍及神经病理性疼痛。治疗神经损伤的关键是恢复运动和感觉功能，而常用的缝线缝合法已经无法满足需要。激光治疗作为一种潜在的修复神经损伤的方法已被广泛研究。利用激光的穿透性以及生物学热效应可加速和改善受影响神经组织的再生。本文综述了低能量激光技术对周围神经再生的机制和特点。

周围神经损伤；低能量激光；周围神经再生

周围神经损伤是临床诊疗中的常见疾病。近年来,周围神经损伤的修复治疗方法成为目前的研究热点。周围神经损伤，可因外伤、烧伤、感染、压迫缺血、肿瘤和营养代谢障碍及医源性损伤等多种原因引起，主要表现为该神经支配区的运动，痛、温、触等感觉和营养发生障碍。临床上表现为肌肉瘫痪，皮肤萎缩，感觉减退或消失，严重影响患者的生活质量。关于激光对外周神经损伤的研究早期研究中，主要就局限在氦氖激光中的可见光等(波长632纳米)[1]，近期学者的研究更多的将目光转向能发出的近红外光(波长780-830纳米)的半导体激光仪[2]。低能量激光(low levellasertherapy，LLLT)技术作为新型技术具有促进干细胞增殖分化和组织修复再生的作用，目前，已经广泛应用于再生医学领域，在周围神经损伤领域中，因为其安全性、有效性而被越来越多的学者研究。激光照射促进神经再生的可能机制虽然近十几年来分子生物学飞速发展，但是激光照射的生物学机制仍未完全阐述清楚。本文综述了低能量激光(LLLT)技术对周围神经再生的机制和特点。

1.低能量激光照射方式

由于神经组织位于皮肤、肌肉下方，所以照射方式多采用经皮的方式给予激光干预或者直接照射神经。经皮照射和直接照射两种的治疗方式均起到了较好的治疗效果。相比较经皮照射的治疗方式比较安全与便捷，而且可以在单位时间内增加照射的频率与周期，造成热损伤概率较小。激光照射治疗利用激光的穿透性以及生物学热效应可以促进受损神经轴突再生修复，促进受损神经轴突由近中向远中方向再生，进而修复受损神经，此外，通过照射受损神经相应的脊髓节段可以显著减少神经元的退行性变化并且诱导星型胶质细胞和少突胶质细胞的增殖[1]。由此可推断：低能量半导体激光可以增加神经元的代谢活动，并且促进髓鞘的生成。报道经皮激光照射同时辅助激光照射受损神经和他对应的脊髓节段，这种联合治疗方式作用会相助增加[2]。低能量激光照射在临床中治疗糖尿病性神经病变，多采用的直接对病变部位进行照射治疗。结果显示,激光疗法通过改善末梢血液循环从而显著性改善糖尿病末梢神经病变[3]。

2.低能量激光照射对周围神经组织学的改变

外周神经损伤病理学会有神经轴突水肿、裂崩解变性、脱髓鞘，在受损神经远端会出现瓦勒氏变性等一系列的病理性改变。Mohammad等[4]应用低能量镓铝砷901nm半导体激(功率10mW，光斑面积6cm2)对大鼠坐骨神经钳夹损伤照射治疗，采用术后经皮直接接触，10m in/d，照射治疗总疗程共10d。发现术后2、4、6和8周经激光照射后损伤外周神经中神经纤维直径和郎飞节间神经长度显著高于未经激光照射单纯手术损伤组。Bagis等[5]早期通过临床和实验研究发现，砷化镓红外发光治疗可提高神经功能并增加轴突数量以及促进髓鞘产生。以上研究选择的损伤模型多为钳夹损伤(Sunderlander II)，离断性损伤，单纯利用激光是没有完全修复的。为此，M iloro等[6]选取兔下牙槽神经为研究对象，建立神经离断损伤模型，利用聚四氟乙烯导管桥接吻合受损神经断端的基础上辅助低能量半导体激光照射治疗，其研究结果发现半导体激光促进神经纤维从断端长入到导管，并穿过导管连接到损伤段。且有助于减少聚四氟乙烯导管吻合处的瘢痕形成。激光照射组的轴突的密度、轴突的直径和总神经束膜的面积也相应显著性高于对照损伤组。也有学者利用低能量半导体激光同时辅助联合照射周围神经所支配的脊髓阶段的皮肤，结果发现低能量半导体激光照射经皮肤直接照射受损外手神经时，生物刺激效应改善神经周围组织的血液循环及新陈代谢，改善受损神经微环境，进而能促进轴突再生[7]。通常情况下，神经再生轴突再生时间为：20-40d才能穿越损伤部位的瘢痕到达远端，但是在很多情况下，由于神经断端形成瘢痕而阻碍神经轴突生长，无法穿越损伤部位的瘢痕到达远端，造成畸形并损害正常的功能，从而导致肢体的功能障碍。针对离断损伤后，神经断端处瘢痕问题，Buchaim等[8]利用纤维蛋白联合低能量激光修复大鼠面神经颊支，其实验结果有效的减少神经再生过程中瘢痕的形成。激光抑制瘢痕主要作用于血红蛋白，同时激光的热效应对胶原蛋白发挥一定作用；并通过抑制成纤维细胞的胶原合成与沉积是防治增生性瘢痕的重要途径。目前，大量的动物实验和临床实践表明，弱激光照射能够减轻周围神经损伤后的病理改变，抑制增生性瘢痕成纤维细胞，从而减少瘢痕的形成[1,9]。Rochkind等[9]使用神经导管连接被大鼠切断的坐骨神经，在之后的实验中采用780nm激光照射神经导管连接部位，以此来评估弱激光在周围神经损伤后吻合瘢痕修复生长和再生后的重建效率，实验结果证明780nm激光照射能够提高术后经神经导管连接处的神经组织的再生速度，及降低周围神经损伤后吻合瘢痕的形成。

3.低能量激光照射改善周围神经的电生理

Bze等[10]研究低能量镓化砷半导体激光(功率27mW、时间3m in)对大鼠坐骨神经照射治疗，发现低能量半导体激光照射治疗可以明显提高损伤后大鼠坐骨神经动作电位(最大振幅与潜时期)。Rochkind[9]建立大鼠坐骨神经理短损伤(剪断并切断5mm)，然后在离断神经断端吻合移植生物可降解导管，利用功率200mW的低能量半导体激光，术后第二天，位于L3-6脊髓部位照射(经皮照射方式)14d，每日照射 15m in，照射点距离皮肤2mm。结果显示在躯体感觉诱发电位、坐骨神经功能的恢复和再生轴突的数量方面激光治疗组明显优于未治疗组。进而证明780nm半导体激光照射对外周神经损伤后的改善损伤神经动作电位的作用。Takh tfooladi等[11]研究发现(685nm,3J/cm2)的低能量半导体激光可以显著性提高损伤的坐骨神经的动作电位的振幅与潜时。

4.低能量激光照射影响与神经再生有关的细胞增殖

外周神经受损时，雪旺细胞能为神经生长提供必要的因子，故成为不可或缺的核心细胞。Camara等[12]利用波长904nm、功率26.3mW、光斑面积0.63cm2低能量半导体激光照射挫伤的坐骨神经，发现激光照射组中坐骨神经的雪旺细胞及神经元的数量明显高于未经激光照射的对照组。Zhang等[13]采用低渗脱细胞方法制备的脱细胞同种异体神经移植物联合660nm的镓铝砷激光照射修复大鼠坐骨神经的缺损，发现激光组的有髓纤维数目增多，损伤坐骨神经近端雪旺细胞数量增多，证明激光可以提高神经元的增加和髓鞘再生的能力。弱激光刺激神经细胞分泌神经生长因子、神经胶质细胞以及基质蛋白。Bagis也发现砷化镓红外发光治疗可以促进损伤神经神经元数量增加[5]。

郭蜿华等[14]低能量氦氖激光照射交感神经节细胞(体外培养)，初步观察到氦氖激光照射促进交感神经节细胞突起的生长。该研究利用低能量(功率12mW)氦氖激光照射受损的神经干部位,发现神经轴突轴浆的运输速度及能力有效增加，进而促进受损神经细胞的新陈代谢功能。史永明等[15]利用氦氖激光定时小剂量照射受损的神经干近侧部，发现低剂量氦氖激光有利于受损神经干部位的炎症消退,激光生物热效应通过促进神经轴浆运转,加速损伤神经机能的恢复,进而促进切断神经纤维的再生。

5.低能量激光刺激神经生长因子及基质蛋白

周围神经损伤后起，其修复再生微环境中雪旺细胞、神经营养因子和炎症细胞在微环境中共同作用，因而损伤处的局部微环境对神经再生尤为重要。Barbosa[16]研究发现，利用波长810nm低能量半导体激光连续(能量密度为68J/cm2；照射疗程7-14天)照射体外培养的嗅鞘细胞，发现经过激光照射后嗅鞘细胞增殖显著。在能量密度为0.2J/cm2时，嗅鞘细胞可以有效提高分泌各类生长因子的能力：分泌脑源性神经生长因子、神经生长因子及神经胶质源性生长因子能力显著性高于68J/cm2组与未照射组。这表明合适参数的第能量半导体激光可促进体外培养的嗅鞘细胞增值和促进其分泌生长因子的作用。Shin等[17]通过利用低能量激光照射损伤后坐骨神经，发现神经中生长相关蛋白43(grow th associated protein-43，GAP-43)的表达显著增加。损伤后3-4周，免疫荧光检测治疗组GAP-43阳性数量显著高于未经激光照射组，在损伤后3周达到高峰。

6.目前低能量半导体激光对损伤神经损伤治疗现存问题

低能量半导体激光照射治疗具有操作便捷、安全有效等优点。但是也有学者报道低能量半导体激光对外周神经损伤无显著性治疗效果[9]。总之，只有特定波长和能量密度的低能量激光才可促进周围神经再生。激光治疗参数、照射方式及治疗疗程要求相对严格，治疗效果还不够稳定。没有一个标准治疗指南。低能量半导体激光治疗外周神经再生修复机制仍有待进一步研究。

<1)，且各件产品是否为不合格品相互独立．

7.发展方向

综上所述，大量文献报道低能量激光对损伤神经的修复均有促进再生修复受损神经作用，低能量激光照射受损外周神经的方法安全、副作用小、不产生耐受性。但低能量激光的生物热效应及生物刺激作用具有非特异性,但是，目前治疗效果还不稳定，治疗的最终效果还受到激光参数等影响、因而激光治疗功率、能量、偏振方式、照射时间、输出波长、输出功率,照射方式、疗程时间安排仍有待于进一步研究。

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Themechanism and characteristicsof low energy laser technology for peripheralnerve regeneration

LIBo-han,GUOWei-wei,XIEXiao,WANG Xiao
(Stomotology Departmentof Peking University Third Hospital,Beijing 100091,China)

Peripheralnerve injury wasa common clinic diseasew ith a poor prognosis.The clinicalsymptomsof peripheral nerve injury was the dysfunction of innervation area and the neuropathic pain.The key pointwas to recovery themotor function and sensory function,however,the end to end suture techniccan notsatisfy the treatmenteffect.wasnotavailable to meet the needs.Laser therapy had been w idely used for injured peripheral nerve repair.Laser therapy has effect on peripheralnerve regeneration.Our review described laser therapy technology on peripheralnerve regeneration.This paper reviews themechanism and characteristicsof low energy laser technology forperipheralnerve regeneration.

peripheralnerve injury;low level laser therapy;peripheralnerve regeneration

R782

A

1672-2973(2017)05-0310-04

国家自然科学基金(项目编号：81400528)中国博士后科学基金(项目编号：20130390827)

李伯翰 北京大学第三医院 医师 北京 100091

郭伟伟 北京大学第三医院 护师 北京 100091

谢 潇 空军司令部门诊部口腔科 主治医师 北京100843

王 霄 通讯作者 北京大学第三医院 主任医师 北京100091

2017-04-23)