光疗治疗疾病的研究进展

1 光疗的历史

低强度光疗法真正开始独立成为一种治疗方法是从1971 年Mester 观察到低强度激光促进小鼠伤口愈合开始的

；1978年Rochkind发表的文章研究了光疗对外周神经损伤的治疗

；2002 年Shablinskaia NB使用包括光疗在内的理疗方法来治疗糖尿病

。光疗，在医疗中的应用正逐渐获得人们的重视。在2016年，低强度光治疗改名为光生物调节

。光疗，主要是指低强度光疗法，通过光线，而不是温度产生治疗效果。光疗可以直接作用于治疗部位，而传统药物治疗需要经过血液等运输到特定部位才能发挥作用，这使得光疗可以对一些血液流通不畅的疾病比传统药物治疗效果更好。目前已经知道的光疗的治疗机制有促进胶原产生，减少炎症反应，促进微循环等作用。

尽管经过几十年的发展，光疗已广泛应用于临床，并取得了显著的治疗效果，但具体的作用机制仍有待于进一步研究。光照的强度、波长、频率、时间都影响治疗的效果，不同的光照条件可能对疾病产生治疗效果，但也可能产生负面影响。不同强度的光对治疗效果不同，Frigo用3 J和21 J的光照射人成纤维细胞，3 J显示可以延长细胞寿命，而21 J强度的光抑制人成纤维细胞生存

。不同波长的光对治疗效果不同，Santos用680 nm和790 nm的光照射雄性糖尿病大鼠，结果显示790 nm效果更好

。目前的研究从单频率光照进展到不同频率激光同时照射治疗部位，McDaniel用不同比例的590 nm和870 nm的LED(590 nm的光照从0到100%，逐级增加25%，870 nm的光从100%减至0) 光照射人成纤维细胞，会改变基因表达，对细胞有良好效果

。Ankri先用408 nm激光清除感染，再用730 nm光促进伤口愈合

。光疗的光源发射装置也从刚开始的He-Ne激光发展到后来的紫外光到最近的LED光照。LED有更多优点，因为LED成本更低，产生的波长也更多。McDaniel用不同波长LED照射人成纤维细胞，改变了基因表达，促进胶质合成，对细胞有积极的作用

。Al-Watban用LED照射糖尿病和非糖尿病小鼠的伤口，结果表明633 nm，4.71 J/cm

，3次/周效果好于532、810、980 nm波长的光照

。

2 光疗治疗疾病的进展

2.1 光疗对糖尿病伤口愈合障碍的治疗 研究表明光疗能直接提供生物刺激的光能给细胞，刺激细胞的分子和原子，但是没有导致组织温度的显著增加

。例如叶绿体是光接收器，受到光照后，光接收器进入电子兴奋状态，通过激活或抑制相关酶来改变像DNA、RNA这样的生物大分子。光疗的影响和细胞的光化学反应有关。光疗促进糖尿病溃疡修复进程的可能机制有以下几种。增加代谢活动：Karu认为光疗可以增加细胞色素途径的电子转移，从而增加线粒体产生ATP，从而促进细胞代谢

；促进细胞增长：Ayuk的660 nm波长，5 J/cm

的光照糖尿病成纤维细胞实验显示可见红光可以促进细胞生存和增殖

；同时激光促进伤口愈合还可能和抑制细菌有关：Ankri先用408 nm激光清除感染，再用730 nm光促进伤口愈合，预示可见红光和蓝光有助于感染性糖尿病的治疗

；改善免疫功能：Bagheri用890 nm波长，1.08 mW/cm

的光照射实验表明光疗能减少肥大细胞数量来促进糖尿病伤口愈合

。然而不是所有研究都展示积极结果，瘢痕来源的成纤维细胞和皮肤成纤维细胞在880 nm有抑制影响

，这些影响可能跟参数有关，例如波长，能量密度和流动，照射的剂量和时间，两次照射间隔的时间也有重要作用

。

以人类命运共同体为镜像观照新时代统一战线的逻辑前提是发现并归纳二者的强关联性，探讨二者的互动性、互鉴性，探寻有效的合作之道。在思想渊源、奋斗目标、价值取向、主体意识、实践方式等方面，人类命运共同体与新时代统一战线高度契合，具有共通之处。

2.2 光疗对神经退行性疾病的治疗 有研究表明，光照不通过视觉接收器，而是通过照射躯干，四肢也能产生神经保护的影响

。有实验进行更详细的说明，可能是光促进体内细胞或分子，有些细胞可能通过释放神经生长因子，脑源性神经生长因子保护神经细胞

。

2.3 光疗对外周神经损伤的治疗 研究证明，光疗可以充分改善外周神经损伤后的修复过程

。具体的原因尚不明确，但已经有了许多可能性的机制，具体内容如下：光疗促进了轴突的生长。其中Shin的研究表明光疗治疗使大鼠损伤的坐骨神经再生早期生长相关蛋白-43(GAP-43)免疫反应增加

，GAP-43神经细胞IR(生长相关蛋白-43免疫反应神经细胞) 数量增多，分析结果可以得出GAP-43的剧烈增加和促进早期神经再生和轴突生长有关。Snyder的研究发现光疗使面神经核在轴突纤维外科手术后降钙素生成肽mRNA的表达提高，促进了轴突生长和神经元再生，提高了神经元存活率

。二人的研究结果都显示促进轴突生长的原因中有神经元的再生。但Shin以蛋白质作为检测指标和促神经生长分子，Snyder以mRNA为检测分子和促神经生长分子。光疗抑制神经元萎缩：Rochkind实验表明光疗减少脊神经的退行性变化，减少了神经元萎缩的范围

；第三个可能是光疗存在有助于神经纤维再生的神经保护作用：例如抑制NO等神经毒剂的活性、促进转化生长因子-β1，神经生长因子等神经保护剂的表达

；Ehrlicher研究显示光疗指导了神经锥的生长

。光疗促进受损神经元细胞趋利避害，改变神经元细胞本身的物质代谢从而促进神经元细胞的生长、修复。光疗对一些非神经元细胞的作用，这些细胞(例如施万细胞

，单核/巨噬细胞)代谢水平的改变也会在一定程度上对损伤神经元修复过程起到重要的作用。

多西他赛联合替吉奥对晚期胃癌患者CEA、CA199、TAM水平及疗效的影响 ………………………… 吴周姜丽等（18）：2524

目前认为光疗的影响是化学效应，不是温度效应。传递给细胞的能量产生不显著的和微小的温度改变，一般在0.1～0.5 ℃。细胞反应是由于受光照分子和发色团的改变。Karu认为光接收器一旦吸收光能，会进入电子活跃状态，进而通过激活或抑制有关酶来改变生物大分子像DNA和RNA的状态来刺激生物代谢

。光被生色基团吸收。实验表明细胞膜通透性的增加，刺激第二信使增加，这激活细胞内瀑布样信号转导

。光疗对线粒体的活动影响显著

，或增加线粒体数量，其中对线粒体复合体Ⅲ，Ⅳ影响的研究较为深入。Silveira和他的同事证实低强度光治疗(LILI)能增加线粒体复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和琥珀酸脱氢酶

。Houreld表示离体线粒体的光照导致细胞色素c氧化酶的增加

。光照细胞内也有活跃线粒体的增加，两者都增加ATP。细胞内钙离子也增加，促进RNA和DNA合成。有证据表明有复合体Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ基因的上调

。

3 光疗的作用机制

2.4 光疗对昼夜节律紊乱的治疗 昼夜节律是由内源性系统调节的行为和生物周期。大约以24 h为一个循环周期，与一昼夜的时间相当，因此称为昼夜节律。人类调节生物钟的主要结构是位于视交叉上的视交叉上核(SCN)，其中的生物钟基因包括Per1、Per2、CRY1、CRY2、Bmal1/Clock等在视交叉上核对昼夜节律调节发挥着重要作用。而光疗可以改变这些基因的表达水平从而改善昼夜节律

。

在线粒体呼吸链复合体中，光疗机制认识最深入的是细胞色素c氧化酶。不同的细胞器和组织吸收、反射、散射不同波长的光。在大范围光波长刺激后发色团驱动节律。一种发光基团对确定范围的光有反应，而细胞色素c氧化酶对红外，近红外光敏感。因为铜和两个亚铁血红素单位使细胞色素c氧化酶可吸收可见光和近红外光，使得细胞色素c氧化酶对红外，近红外光敏感

。当细胞色素c氧化酶吸收光能后，线粒体氧化还原状态和线粒体膜上的质子泵变化，从而导致线粒体膜上ATP合成增加。Karu推测光线增强细胞色素c氧化酶的电子转移，促进氧化还原反应，从而增加ATP产生

。研究者还发现光线可以增加细胞色素活性并推测有改变细胞自稳态的瀑布反应

。另一种可能机制是光接收器的小范围短暂光照可能导致结构改变或触发像酶激活或抑制的机制

。在光疗治疗神经退行性改变的实验中，受光照刺激后，细胞色素c氧化酶的金属粒子从基态变为活跃态，其中的NO被光分解，线粒体膜电位增加，NO抑制电子转移，氧消耗水平增加，质子梯度增加最终ATP生成增加。之后活性氧，钙离子，cAMP增加作为第二信使刺激信号转导和转录因子，从而改善细胞功能。980 nm、1 064 nm、1 072 nm波长的光照实验表明除细胞色素c氧化酶之外还有其他发色团在光疗中发挥作用

。尽管没有实验证据，人们推测光敏/温敏水通道发挥了影响。另一个理论是还原状态的细胞色素c氧化酶释放的NO逆转了过量NO的信号影响，因为低浓度NO与氧气竞争抑制细胞色素c氧化酶

。

激光有促进细胞迁移、增加寿命、提高生命力、促进胶质生产、增加ATP、线粒体数量增加、生长因子增多、基因调节作用增强的作用。激光也有促进前炎性细胞因子、细胞凋亡、MMPs的减少的作用。低氧的细胞光照也显示了有利结果

，增加了ATP、cAMP、TGF-β、细胞内钙离子数量。缺氧，缺血细胞的光照导致ROS(活性氧)的减少，ATP增加，血管生成的增加。激光导致受损细胞自稳态恢复，提高损伤修复能力。

12月13日，北汽蓝谷（600733）发布公告称，董事会同意北京高端智能生态工厂建设项目的立项申请，项目拟选址地块位于北京经济技术开发区，规划总产能12万辆。其中一期规划5万辆产能，预计总投资额25亿元；项目二期根据一期建设和使用情况，另行适时启动。

4 总结

光疗作为一种非侵入，不经血管产生治疗效果的治疗手段，拥有药物所不具备的优势。光疗可以对缺血的组织进行治疗，由于光疗的光照较弱，对患者身体的负面影响更小。从光疗出现到现在，光疗已经在一些疾病如促进伤口愈合，治疗视网膜剥落等疾病展现出良好效果，并在神经退行性疾病，昼夜节律的治疗实验中展现出潜力。光疗的细胞分子机制正在不断被人们发现，光疗的研究和临床应用价值也越来越受到人们的重视。

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