低能量激光技術對周圍神經再生的機制和特點*

李伯翰 郭偉偉 謝 瀟 王 霄

低能量激光技術對周圍神經再生的機制和特點*

李伯翰 郭偉偉 謝 瀟 王 霄

周圍神經損傷是一種臨床上預后較差的疾病，其癥狀為神經支配區域的功能障礙及神經病理性疼痛。治療神經損傷的關鍵是恢復運動和感覺功能，而常用的縫線縫合法已經無法滿足需要。激光治療作為一種潛在的修復神經損傷的方法已被廣泛研究。利用激光的穿透性以及生物學熱效應可加速和改善受影響神經組織的再生。本文綜述了低能量激光技術對周圍神經再生的機制和特點。

周圍神經損傷；低能量激光；周圍神經再生

周圍神經損傷是臨床診療中的常見疾病。近年來,周圍神經損傷的修復治療方法成為目前的研究熱點。周圍神經損傷，可因外傷、燒傷、感染、壓迫缺血、腫瘤和營養代謝障礙及醫源性損傷等多種原因引起，主要表現為該神經支配區的運動，痛、溫、觸等感覺和營養發生障礙。臨床上表現為肌肉癱瘓，皮膚萎縮，感覺減退或消失，嚴重影響患者的生活質量。關于激光對外周神經損傷的研究早期研究中，主要就局限在氦氖激光中的可見光等(波長632納米)[1]，近期學者的研究更多的將目光轉向能發出的近紅外光(波長780-830納米)的半導體激光儀[2]。低能量激光(low levellasertherapy，LLLT)技術作為新型技術具有促進干細胞增殖分化和組織修復再生的作用，目前，已經廣泛應用于再生醫學領域，在周圍神經損傷領域中，因為其安全性、有效性而被越來越多的學者研究。激光照射促進神經再生的可能機制雖然近十幾年來分子生物學飛速發展，但是激光照射的生物學機制仍未完全闡述清楚。本文綜述了低能量激光(LLLT)技術對周圍神經再生的機制和特點。

1.低能量激光照射方式

由于神經組織位于皮膚、肌肉下方，所以照射方式多采用經皮的方式給予激光干預或者直接照射神經。經皮照射和直接照射兩種的治療方式均起到了較好的治療效果。相比較經皮照射的治療方式比較安全與便捷，而且可以在單位時間內增加照射的頻率與周期，造成熱損傷概率較小。激光照射治療利用激光的穿透性以及生物學熱效應可以促進受損神經軸突再生修復，促進受損神經軸突由近中向遠中方向再生，進而修復受損神經，此外，通過照射受損神經相應的脊髓節段可以顯著減少神經元的退行性變化并且誘導星型膠質細胞和少突膠質細胞的增殖[1]。由此可推斷：低能量半導體激光可以增加神經元的代謝活動，并且促進髓鞘的生成。報道經皮激光照射同時輔助激光照射受損神經和他對應的脊髓節段，這種聯合治療方式作用會相助增加[2]。低能量激光照射在臨床中治療糖尿病性神經病變，多采用的直接對病變部位進行照射治療。結果顯示,激光療法通過改善末梢血液循環從而顯著性改善糖尿病末梢神經病變[3]。

2.低能量激光照射對周圍神經組織學的改變

外周神經損傷病理學會有神經軸突水腫、裂崩解變性、脫髓鞘，在受損神經遠端會出現瓦勒氏變性等一系列的病理性改變。Mohammad等[4]應用低能量鎵鋁砷901nm半導體激(功率10mW，光斑面積6cm2)對大鼠坐骨神經鉗夾損傷照射治療，采用術后經皮直接接觸，10m in/d，照射治療總療程共10d。發現術后2、4、6和8周經激光照射后損傷外周神經中神經纖維直徑和郎飛節間神經長度顯著高于未經激光照射單純手術損傷組。Bagis等[5]早期通過臨床和實驗研究發現，砷化鎵紅外發光治療可提高神經功能并增加軸突數量以及促進髓鞘產生。以上研究選擇的損傷模型多為鉗夾損傷(Sunderlander II)，離斷性損傷，單純利用激光是沒有完全修復的。為此，M iloro等[6]選取兔下牙槽神經為研究對象，建立神經離斷損傷模型，利用聚四氟乙烯導管橋接吻合受損神經斷端的基礎上輔助低能量半導體激光照射治療，其研究結果發現半導體激光促進神經纖維從斷端長入到導管，并穿過導管連接到損傷段。且有助于減少聚四氟乙烯導管吻合處的瘢痕形成。激光照射組的軸突的密度、軸突的直徑和總神經束膜的面積也相應顯著性高于對照損傷組。也有學者利用低能量半導體激光同時輔助聯合照射周圍神經所支配的脊髓階段的皮膚，結果發現低能量半導體激光照射經皮膚直接照射受損外手神經時，生物刺激效應改善神經周圍組織的血液循環及新陳代謝，改善受損神經微環境，進而能促進軸突再生[7]。通常情況下，神經再生軸突再生時間為：20-40d才能穿越損傷部位的瘢痕到達遠端，但是在很多情況下，由于神經斷端形成瘢痕而阻礙神經軸突生長，無法穿越損傷部位的瘢痕到達遠端，造成畸形并損害正常的功能，從而導致肢體的功能障礙。針對離斷損傷后，神經斷端處瘢痕問題，Buchaim等[8]利用纖維蛋白聯合低能量激光修復大鼠面神經頰支，其實驗結果有效的減少神經再生過程中瘢痕的形成。激光抑制瘢痕主要作用于血紅蛋白，同時激光的熱效應對膠原蛋白發揮一定作用；并通過抑制成纖維細胞的膠原合成與沉積是防治增生性瘢痕的重要途徑。目前，大量的動物實驗和臨床實踐表明，弱激光照射能夠減輕周圍神經損傷后的病理改變，抑制增生性瘢痕成纖維細胞，從而減少瘢痕的形成[1,9]。Rochkind等[9]使用神經導管連接被大鼠切斷的坐骨神經，在之后的實驗中采用780nm激光照射神經導管連接部位，以此來評估弱激光在周圍神經損傷后吻合瘢痕修復生長和再生后的重建效率，實驗結果證明780nm激光照射能夠提高術后經神經導管連接處的神經組織的再生速度，及降低周圍神經損傷后吻合瘢痕的形成。

3.低能量激光照射改善周圍神經的電生理

Bze等[10]研究低能量鎵化砷半導體激光(功率27mW、時間3m in)對大鼠坐骨神經照射治療，發現低能量半導體激光照射治療可以明顯提高損傷后大鼠坐骨神經動作電位(最大振幅與潛時期)。Rochkind[9]建立大鼠坐骨神經理短損傷(剪斷并切斷5mm)，然后在離斷神經斷端吻合移植生物可降解導管，利用功率200mW的低能量半導體激光，術后第二天，位于L3-6脊髓部位照射(經皮照射方式)14d，每日照射 15m in，照射點距離皮膚2mm。結果顯示在軀體感覺誘發電位、坐骨神經功能的恢復和再生軸突的數量方面激光治療組明顯優于未治療組。進而證明780nm半導體激光照射對外周神經損傷后的改善損傷神經動作電位的作用。Takh tfooladi等[11]研究發現(685nm,3J/cm2)的低能量半導體激光可以顯著性提高損傷的坐骨神經的動作電位的振幅與潛時。

4.低能量激光照射影響與神經再生有關的細胞增殖

外周神經受損時，雪旺細胞能為神經生長提供必要的因子，故成為不可或缺的核心細胞。Camara等[12]利用波長904nm、功率26.3mW、光斑面積0.63cm2低能量半導體激光照射挫傷的坐骨神經，發現激光照射組中坐骨神經的雪旺細胞及神經元的數量明顯高于未經激光照射的對照組。Zhang等[13]采用低滲脫細胞方法制備的脫細胞同種異體神經移植物聯合660nm的鎵鋁砷激光照射修復大鼠坐骨神經的缺損，發現激光組的有髓纖維數目增多，損傷坐骨神經近端雪旺細胞數量增多，證明激光可以提高神經元的增加和髓鞘再生的能力。弱激光刺激神經細胞分泌神經生長因子、神經膠質細胞以及基質蛋白。Bagis也發現砷化鎵紅外發光治療可以促進損傷神經神經元數量增加[5]。

郭蜿華等[14]低能量氦氖激光照射交感神經節細胞(體外培養)，初步觀察到氦氖激光照射促進交感神經節細胞突起的生長。該研究利用低能量(功率12mW)氦氖激光照射受損的神經干部位,發現神經軸突軸漿的運輸速度及能力有效增加，進而促進受損神經細胞的新陳代謝功能。史永明等[15]利用氦氖激光定時小劑量照射受損的神經干近側部，發現低劑量氦氖激光有利于受損神經干部位的炎癥消退,激光生物熱效應通過促進神經軸漿運轉,加速損傷神經機能的恢復,進而促進切斷神經纖維的再生。

5.低能量激光刺激神經生長因子及基質蛋白

周圍神經損傷后起，其修復再生微環境中雪旺細胞、神經營養因子和炎癥細胞在微環境中共同作用，因而損傷處的局部微環境對神經再生尤為重要。Barbosa[16]研究發現，利用波長810nm低能量半導體激光連續(能量密度為68J/cm2；照射療程7-14天)照射體外培養的嗅鞘細胞，發現經過激光照射后嗅鞘細胞增殖顯著。在能量密度為0.2J/cm2時，嗅鞘細胞可以有效提高分泌各類生長因子的能力：分泌腦源性神經生長因子、神經生長因子及神經膠質源性生長因子能力顯著性高于68J/cm2組與未照射組。這表明合適參數的第能量半導體激光可促進體外培養的嗅鞘細胞增值和促進其分泌生長因子的作用。Shin等[17]通過利用低能量激光照射損傷后坐骨神經，發現神經中生長相關蛋白43(grow th associated protein-43，GAP-43)的表達顯著增加。損傷后3-4周，免疫熒光檢測治療組GAP-43陽性數量顯著高于未經激光照射組，在損傷后3周達到高峰。

6.目前低能量半導體激光對損傷神經損傷治療現存問題

低能量半導體激光照射治療具有操作便捷、安全有效等優點。但是也有學者報道低能量半導體激光對外周神經損傷無顯著性治療效果[9]?？傊?，只有特定波長和能量密度的低能量激光才可促進周圍神經再生。激光治療參數、照射方式及治療療程要求相對嚴格，治療效果還不夠穩定。沒有一個標準治療指南。低能量半導體激光治療外周神經再生修復機制仍有待進一步研究。

<1)，且各件產品是否為不合格品相互獨立．

7.發展方向

綜上所述，大量文獻報道低能量激光對損傷神經的修復均有促進再生修復受損神經作用，低能量激光照射受損外周神經的方法安全、副作用小、不產生耐受性。但低能量激光的生物熱效應及生物刺激作用具有非特異性,但是，目前治療效果還不穩定，治療的最終效果還受到激光參數等影響、因而激光治療功率、能量、偏振方式、照射時間、輸出波長、輸出功率,照射方式、療程時間安排仍有待于進一步研究。

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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

國家自然科學基金(項目編號：81400528)中國博士后科學基金(項目編號：20130390827)

李伯翰 北京大學第三醫院 醫師 北京 100091

郭偉偉 北京大學第三醫院 護師 北京 100091

謝 瀟 空軍司令部門診部口腔科 主治醫師 北京100843

王 霄 通訊作者 北京大學第三醫院 主任醫師 北京100091

2017-04-23)