激光與強脈沖光對皮膚光老化作用機制研究進展

老化和日光損傷皮膚的臨床特征包括皺紋、色素異常和皮膚萎縮，組織學上表現為表皮和真皮有序結構的缺失，表皮角變平，表皮下基底帶Ⅳ型和Ⅶ型膠原減少，真皮厚度下降，紫外線在皮膚老化過程中起著重要的作用[1]。伴隨著膠原產生減少的是其降解的增加，由紫外線暴露或其他應急因子介導產生的基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases， MMPs）如膠原酶可以降解所有的細胞外基質成分。組織學上表現為無序排列的短的膠原纖維，通過前膠原基因表達的檢測發現膠原的丟失主要發生在真皮的上三分之一，和紫外線在皮膚中的穿透深度相關[2]。延緩光老化病理生理進程的關鍵靶點是成纖維細胞，新生膠原的合成可以導致年輕化的外觀，尤其是真皮的重塑是I型和III型膠原沉積增加和致密膠原纖維有序排列的結果。皮膚科醫生應用多種治療方法用于刺激膠原的合成，包括外用維A酸、皮膚磨削術、射頻、超聲波和填充劑注射等，本文重點綜述各種激光和強脈沖光（intense pulsed light，IPL）治療光老化的分子水平效應和機制。

1 剝脫性激光

剝脫性激光可以氣化皮膚的表層產生凝固性壞死，波長為10600nm的二氧化碳激光、2940nm的鉺：釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet，YAG）激光和2790 nm的鉺：釔鈧鎵石榴石（yttrium scandium gallium garnet ，YSGG）激光是其中的代表。剝脫性激光換膚可以顯著地改善色素異常、皺紋和萎縮性瘢痕，但常伴隨著漫長的術后恢復期，還有些會導致嚴重的不良反應，如瘢痕形成，另外還常見延遲性紅斑、水腫、色素改變、單純皰疹發作和延遲愈合等。

1.1 10600nm二氧化碳激光：盡管有上述不良反應存在，二氧化碳激光仍然是面部嫩膚治療最有效的方法之一。脈沖二氧化碳激光可以氣化表皮和真皮的細胞導致下方層次細胞的凝固性壞死，和鄰近組織細胞外蛋白的變性[3]。Orringer等[4]定量檢測了一種二氧化碳激光（Ultrapulse， Coherent， Inc）引起的I型和III型膠原mRNA的轉錄水平的變化，共計28名前臂光損傷的患者經過一次二氧化碳激光治療（掃描兩遍，60W），治療部位皮膚組織活檢（治療前，治療后不同時間點5次）。I型和III型前膠原mRNA的水平在治療后21天達到最高峰值并且可以持續到6個月。伴隨膠原水平增高的還有幾種細胞因子如IL-1β，TNF-α和TGF-β，MMP-1，3，9和13的mRNA轉錄也是增加的，MMPs轉錄水平的增加出現在I型和III型前膠原表達增加之前?；谝陨系陌l現，作者推測出以下模式：促炎癥細胞因子（IL-1β，TNF-α）介導了MMPs的表達，MMPs包括膠原酶（MMP-1，3）和明膠酶（MMP-9）降解了現有的膠原，MMP-9的水平在治療后很長時間內水平都是增高的，表明有持續的膠原被清除。光損傷的膠原被降解、替換為新生的、排列規整的膠原束。Reilly等[5]進行了類似研究，檢測了一種點陣二氧化碳激光（Pixel Perfect， Alma Lasers， Ltd）的分子效應，9名患者分別于治療前、治療后即刻、7天、14天、21天取耳下方皮膚活檢，發現MMP-1，3，9和13表達上調，另外兩種MMP10和11也是上調的，基于以上發現，推測點陣和脈沖二氧化碳激光治療的機制相同的都是介導新生膠原合成。

1.2 2940 nmEr：YAG激光：Er：YAG激光和二氧化碳激光相比有更強的水吸收特性和更淺的穿透深度。Orringer 等[6]進行的另一項研究中10名前臂明顯光損傷的患者進行一次Er：YAG激光（SmoothPeel， Candela）單次氣化治療（750mJ，5mm光斑）后，第1、3、7、14天分別取活檢。顯示表皮損傷的標記分子角蛋白16表達增加，但通過免疫組化檢測層粘連蛋白（laminin） γ2顯示表皮下基底膜帶在治療后仍然是完整的。通常認為在創傷愈合過程中有促進前膠原合成作用的熱休克蛋白70（heat-shock protein ，HSP-70）表達并沒有增加。和二氧化碳激光一樣，鉺激光換膚也可以增加MMP-1、3、9及I型和III型膠原的表達，在改善輕中度痤瘡萎縮性瘢痕治療中有同樣的現象[7]。我們認為鉺激光損傷表皮可以顯著地介導真皮新生膠原的合成。

1.3 2790 nm的Er：YSGG激光：波長為2790nm的Er：YSGG激光（Pearl， Cutera， Inc）在2007年進入臨床，它的水吸收特性為Er：YAG激光的三分之一，為二氧化碳激光的5倍。已有研究證實它的臨床和組織學有效性，但很少有分子機制的研究[8]。

2 非剝脫性激光

非剝脫性激光可以分為三組：近紅外激光，如：1550nm、1540nm的鉺玻璃纖維點陣換膚激光，1320nm和1064nm 釹釔鋁石榴石（neodymium-yttrium aluminum garnet，Nd：YAG）激光，可見光，如：脈沖染料激光和脈沖KTP激光等。傳統的非剝脫性激光對改善面部皺紋和瘢痕是有效的，但單次非剝脫性激光的療效比單次剝脫性激光的療效要差很多。非剝脫性激光對真皮膠原合成的刺激不伴有表皮的可見損傷。2004年，局灶性光熱作用理論的首次提出對激光換膚產生了革命性影響[9]，非氣化性點陣激光設備將紅外激光通過微加熱柱（microthermal zone ，MTZ）狀排列發射，中間間隔為正常未受損組織而且角質層保持完整。周圍未受損的組織迅速再生取代受熱損傷的MTZ，與傳統同源激光相比，停工期明顯縮短而且引發瘢痕的危險大大下降。

2.1 1550 nm鉺玻璃纖維激光：近紅外的1550nm的Er Glass激光主要色基是細胞內的水分子，穿透深度可達2mm。與短波長的1320nm和1450nm近紅外激光相比，1550nm波長擁有最低的黑色素和血紅蛋白的吸收。Orringer等[10]將1550nm摻鉺玻璃纖維激光用于治療20例光化性損傷患者的前臂皮膚，進行了近似于二氧化碳激光的研究，治療后24h組織學檢查發現在表皮和真皮內產生了柱狀加熱區，盡管表皮被加熱損傷但通過層粘連蛋白γ2染色發現基底膜帶是完整的。治療后有中性粒細胞浸潤和促炎癥細胞因子IL-1β和TNF-α升高所介導的急性炎癥，同時還發現局灶性光熱作用引起的HSP-70迅速和短暫表達，它可以通過熱休克過程中保護蛋白錯折疊從而引起前膠原蛋白的合成。I型和III型膠原合成增加，同時MMP-1、3、9 mRNA轉錄增加。低能量和高能量微脈沖（15 vs70mJ）引起的分子介質的改變差異不大，膠原的產生也沒有顯著性差異?；谝陨习l現，作者提出應用微脈沖低能量和高覆蓋率治療參數可以在治療效果和患者耐受性兩者之間取得完美平衡[10]。

2.2 1540 nm鉺玻璃纖維激光：波長為1540nm的Er Glass激光和1550nm設備的作用類似。Lupton等[11]應用1540nm的近紅外Er Glass激光（Aramis， Quantel Medical）對24位女性輕中度眼周和口周皺紋患者進行了為期3個月的治療。在治療前、治療后即刻、治療后1個月和6個月分別取活檢，治療后6個月發現存在輕度僅可見的真皮纖維增生，但未作分子生物學檢測。Fournier等[12]應用超聲波檢查定量分析治療后皮膚的變化。6例口周、眼周皺紋患者進行了4次1540nm的Er Glass激光（Aramis）治療，間隔期為6周，應用照片、組織學、超聲成像以及硅樹脂印跡分析評價參與者的療效。超聲成像發現真皮厚度增加17%，活檢表明有新生膠原合成。最近，Angelis等[13]應用1540nm的Er Glass 激光治療51例膨脹紋患者，發現2～4次治療后1個月臨床癥狀改善，同時真皮厚度、新生膠原合成和彈力纖維沉積明顯增加。雖然沒有進行有關創傷愈合相關的分子檢測，作者推測1540nm的Er Glass 激光和1550nm激光治療后改變是類似的。

2.3 1320nm Nd：YAG激光：1320nm Nd：YAG激光用于非氣化性真皮重塑時激光的能量大部分局限在真皮內，常需應用制冷劑保護表皮以降低表皮受損的可能性，在光老化和痤瘡瘢痕治療中有廣泛應用。Goldberg等[14]應用1320nm Nd：YAG激光治療10例光老化女性患者，并進行了定量評估，還采用了表皮溫熱傳感器監測表皮的溫度。治療時通過激光手具中的熱傳感器檢測到表皮的峰值溫度為40℃～48℃，而真皮的溫度為60℃～65℃。發現治療后臨床癥狀改善明顯。Fatemi 等[15]應用一種毫秒級脈寬的1320nm Nd：YAG激光（CoolTouch I， CoolTouch Corporation）進行非氣化性重塑治療，組織學檢查發現3遍掃描后1h表皮棘層細胞和基底層細胞水腫。3天后有真皮微小血栓形成、血管硬化、中性粒細胞浸潤。這些發現結合臨床改善提示表皮和血管損傷在介導新生膠原合成方面起到重要作用。

2.4 1064nm Nd：YAG激光和532nm KTP激光：由于脈寬不同，1064nm Nd：YAG 激光可以從Q開關的ns級到長脈寬的ms級。氧合血紅蛋白對1064nm激光的吸收比水強10倍，而且黑素對它的吸收較少，因此這一激光常被用于深色皮膚患者的治療。1064nm Nd：YAG 激光引起的非特異性熱損傷可以刺激真皮重塑。Goldberg等[16]對耳周光損害皮膚取組織學檢查，發現單次1064nmQ開關Nd：YAG激光治療后3個月存在著真皮乳頭膠原合成，6例中有4例（67%）在治療后3個月真皮乳頭存在纖維合成增加，這都是膠原重塑的證據，同時作者也發現組織學改變與臨床改善并不平行。Schmults等[17]應用毫秒級的1064nm Nd：YAG激光（300ms脈寬，CoolGlide， Cutera， Inc）對9名女性患者進行3次治療，間隔期為2周，應用組織學和電鏡檢測真皮膠原重塑情況。電鏡分析表明在治療后1個月和3個月真皮乳頭膠原纖維直徑變細，提示有新生膠原合成，但沒有進行膠原合成量的定量分析。當1064nm的激光經過KTP晶體時，發生倍頻波長減半產生532nm的綠光。由于黑素對這一波長的激光有強烈吸收，因此它的穿透深度僅為1～2mm。長脈寬的KTP激光用于血管性疾病治療極佳，Q開關KTP激光對清除雀斑和文身有較好的療效。有報道應用KTP和Nd：YAG激光治療瘢痕和皺紋也取得了臨床改善，提示這一類激光也能加熱真皮介導新生膠原合成[18]。

2.5 585nm和595nm脈沖燃料激光：脈沖燃料激光發出的黃光（585～595nm）可以被真皮內血管良好吸收，皮膚科醫生將PDL激光主要用于治療血管性疾病，但PDL激光對血管周圍組織的熱效應可以介導新生膠原的合成。Rostan等[19]進行的一項研究中，15名女性光損害患者進行4個月長脈寬595nm PDL激光治療，有平均18%的臨床改善。臨床改善和組織學分析表明有陽性前膠原染色的活化測成纖維細胞數目增加，但也沒有做膠原合成的定量分析。

3 500～1200nm的強脈沖光

強脈沖光是用閃光燈發出500～1200nm的多色光，通過不同的濾光片獲得臨床所需的波長范圍。因為IPL設備發射的是寬譜光，可以在一次治療時被皮膚中的三種主要色基血紅蛋白、黑素和水同時吸收。色素和紅斑的臨床改善伴隨著組織學改變表明存在真皮重塑效應，細胞外基質蛋白合成增加和新生膠原合成。Goldberg等[20]對5名患者進行4次IPL治療后6個月進行活檢，組織學分析表明隨著臨床癥狀改善存在真皮乳頭新生膠原的合成。理論上推測IPL作用于真皮膠原是通過脈管系統血管內加熱后熱彌散引起炎性介質釋放有關。Feng等[21]進行的另一項研究評價了4名患者經2～4次IPL（Lumenis One， Lumenis）治療的療效，免疫組化檢查發現存在I型和III型膠原的增加，透射電鏡發現“更年輕的”成纖維細胞和更活躍的細胞器。

4 結論

現階段皮膚科醫生可以應用多種激光和強脈沖光設備來改善皮膚光老化表現，剝脫性和非剝脫性點陣激光是目前刺激老化的成纖維細胞介導新生膠原合成的金標準，但正如本文綜述表明，其他的激光和光學手段也可以對真皮進行加熱，激活靜止的成纖維細胞，改善光老化皮膚的外觀。

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