低能量激光療法治療藥物相關性頜骨壞死的研究進展*

朱鑫美 綜述，李志勇 審校

(1.浙江大學醫學院附屬口腔醫院，浙江 杭州 310006；2.浙江省口腔生物醫學研究重點實驗室，浙江大學口腔醫學院，浙江 杭州 310006)

雙膦酸鹽(BPs)是一種抗骨吸收藥物，靜脈注射BPs主要用于治療惡性腫瘤骨轉移和多發性骨髓瘤溶骨性病變，口服BPs則被批準用于治療骨質疏松癥、Paget′s病和成骨不全等疾病。2003年，MARX等首次報道了1例因BPs治療而發生頜骨壞死的病例——雙膦酸鹽相關性頜骨壞死(BRONJ)。2014年，美國口腔頜面外科醫師協會(AAOMS)將BRONJ修訂為藥物相關性頜骨壞死(MRONJ)，定義為因使用抗骨吸收藥物或抗血管生成藥物而發生頜骨壞死的一類疾病[1]。MRONJ的臨床表現主要為軟組織水腫、骨面裸露、溢膿、瘺管形成和劇烈疼痛，嚴重時出現頜骨骨折、口腔上頜竇瘺等癥狀，極大地影響了患者的生活質量。自20世紀60年代以來，第一臺激光器被發明后，不同的科學和技術領域紛紛應用激光并形成了一系列新的交叉學科和應用技術領域，激光醫療便是其中一個方面。其中，低能量激光療法(LLLT)在MRONJ的治療中有較好的應用前景，本文主要對LLLT在MRONJ治療中的機制和應用作一綜述。

1 MRONJ的治療現狀與致病機制

AAOMS將MRONJ分為5期，分別是風險期、0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期，并提出了針對不同MRONJ分期的治療策略[1]，他們認為0～Ⅰ期患者應采用保守治療，如漱口水和抗菌藥物，對于Ⅱ～Ⅲ期患者首先考慮行保守治療，若無效再行手術治療。近年來，不少學者開始探索一些新興的治療方法，而治療方法的尋求常需追本溯源，因此了解MRONJ的致病機制非常重要。目前，MRONJ的可能致病機制主要有骨轉換失衡、抗血管生成、微生物感染、軟組織毒性等[2-6]。

1.1骨轉換失衡 正常骨組織的骨代謝由破骨細胞介導的骨吸收和成骨細胞介導的骨形成之間的動態平衡維持。抗骨吸收藥物可明顯抑制骨轉換，進而破壞骨穩態。依據側鏈不同BPs可被分為含氮及不含氮2類，含氮BPs可通過抑制膽固醇合成途徑中的法尼基焦磷酸合成酶(FPPS)的活性，下調RhoA/ROCK/MAPKs信號傳導通路，抑制破骨細胞的形成和活化[2]。不含氮BPs則在代謝過程中產生不可水解的ATP類似物(AppCp)，其積聚于細胞內時可產生細胞毒性，誘導破骨細胞凋亡。

1.2抗血管生成 良好的血供對于維持骨穩態和促進組織愈合必不可少。WALTER 等[3]通過體外細胞試驗證實BPs可誘導血管內皮細胞的程序性死亡，抑制血管生成。微血管的完整性被破壞可造成頜骨局部缺血，引起軟組織和骨組織壞死。

1.3微生物感染 KOS等[4]發現，被BPs包被的羥基磷灰石圓片中菌株的附著高于未被BPs包被的對照組，細菌生物膜的形成增加。臨床上局部應用氯己定或全身使用抗菌藥物可改善患者癥狀，也證實微生物在MRONJ的致病過程中起到了一定的作用。

1.4軟組織毒性 BPs可抑制口腔角質形成細胞的增殖[5]和遷移[6]，影響口腔黏膜的再上皮化。黏膜逐漸變薄、破損，頜骨暴露，微生物定植后發生感染，這可能是部分患者雖未接受拔牙治療或其他口腔手術，但仍出現了頜骨壞死的原因。

2 LLLT的特點

低水平激光一般指波長范圍為390～10 600 nm，功率為10-3～10-1W，強度10-1～10 W/cm2，能量密度為10-2～102J/cm2的激光[7]。由于光的組織穿透力在LLLT的光生物刺激作用中至關重要，有文獻指出，波長為650～1 200 nm的光可使組織滲透率最大化，被稱作是組織的“光學窗口”[8]。因此醫學領域中低水平激光的波長多在光學窗口范圍內，通常報道的LLLT激光包括摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光、氦氖(He-Ne)氣體激光、砷化鎵(GaAs)、砷化鎵鋁(GaAlAs)、銦鎵鋁磷(InGaAlP)激光等。LLLT利用低水平的光子能量改變生物活性，影響細胞功能，起到抗炎、鎮痛、促進組織修復等生物調節作用。由于被照射的組織溫度幾乎沒有升高，對組織無熱損傷，因此LLLT也被稱為軟激光或冷激光。

3 LLLT的作用機制

3.1促進軟硬組織修復 LLLT可通過光生物調節作用(PBM)調節細胞及組織的新陳代謝，促進組織修復。PBM與線粒體上的電子呼吸鏈有關。線粒體膜上的細胞色素C氧化酶(CCO)吸收LLLT釋放的光能后加速遞電子反應，促進三磷酸腺苷(ATP)、環磷酸腺苷(cAMP)和活性氧(ROS)的增加。LLLT也可促進CCO與一氧化碳(NO)解離，逆轉由于NO過量結合而導致的呼吸抑制，恢復呼吸作用并產生ROS[9]。而ROS可激活轉錄因子核因子-κB(NF-κB)，提高細胞的活性及促進細胞因子和生長因子的產生[8]。在低水平范圍內，適度增加ROS可刺激細胞增殖，對組織修復起到積極作用。

有實驗證明，阿侖膦酸鹽抑制口腔角質形成細胞的活力及白細胞介素(IL)-8、血管內皮生長因子(VEGF)和Ⅰ型膠原的表達，同時促進細胞凋亡，而LLLT減弱了BPs的這種抑制作用[10]。另有研究報道，LLLT可通過激活雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號傳導途徑促進口腔上皮細胞遷移，加速口腔黏膜的愈合[11]。LLLT還可通過提高成骨相關基因的表達，促進成骨細胞分化。綜上所述，通過對細胞分化、遷移和細胞因子產生的調控，加速軟硬組織的修復，是LLLT防治MRONJ的重要機制之一。

3.2促進血管生成 與BPs的抗血管生成作用相反，LLLT具有促血管生成作用。TIM等[12]研究了LLLT對大鼠脛骨骨缺損中促血管生成基因的影響，發現VEGF、血管生成素2(ANGPT2)、血管生成素4(ANGPT4)、血小板衍生生長因子D(PDGFD)、成纖維細胞生長因子2(FGF2)和成纖維細胞生長因子14(FGF14)的表達均上調。

3.3減輕炎性反應 HUANG等[13]發現被脂多糖(LPS)感染的MG63細胞在暴露于LLLT中后，由LPS誘導的炎癥標志物，一氧化氮合酶(iNOS)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和IL-1的表達隨時間推移顯著下降，這表明LLLT具有抗炎特性。

3.4鎮痛 有研究報道，LLLT具有減輕疼痛的功效，其鎮痛作用主要與C-纖維和Aδ-纖維傳入神經元中抗氧化劑谷胱甘肽的增多和P2X3受體的表達減少[14]，內源性阿片類物質的激活[15]，內源性鎮痛物質前列腺酸性磷酸酶的增加[16]有關，這使得LLLT在緩解MRONJ患者疼痛方面具有較大的應用價值和發展空間。

4 LLLT治療MRONJ的基礎研究

STATKIEVICZ等[17]使用唑來膦酸對大鼠進行腹腔注射3周后拔除左下第一磨牙，實驗組于術后第0、2、4天接受了InGaAlP激光照射[(660±10)nm，0.035 W，2.1 J，60 s)]，對照組未進行LLLT。拔牙術后第28天進行組織病理、組織形態學、免疫組織化學檢測，結果顯示對照組中存在骨壞死區域，新形成的骨組織(NFBT)含量降低，成熟膠原纖維的量減少，而實驗組中可見更多的NFBT和成熟的膠原纖維，這表明拔牙后分次進行LLLT可改善拔牙創傷的修復過程。MERGONI等[18]使用功率為1.25 W，頻率為15 Hz，波長為1 064 nm的Nd:YAG激光，以超短脈沖模式照射處于MRONJ風險條件下的大鼠拔牙窩，發現LLLT促進拔牙窩內的成骨細胞分化，組織中骨鈣素增加。作者認為，LLLT可預防MRONJ的產生，但仍需要檢測更多骨骼重塑和軟組織愈合的標志物，并對拔牙窩進行組織形態計量學分析來證明。WEBER等[19]使用BPs和地塞米松成功建立MRONJ動物模型后，對實驗組分別使用波長為685 nm和830 nm的AlGaAs二極管激光進行LLLT。2周后行組織學檢查，發現這2種波長的激光均促進了組織中血管和新骨的形成，對軟硬組織的修復過程產生積極影響。

JEONG 等[20]研究發現，阿侖膦酸鹽可使成骨細胞的RANKL、骨保護素(OPG)和巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)表達降低，在應用重組人骨形態發生蛋白-2(rhBMP-2)或LLLT[GaAsAl激光，λ=(808±3)nm，80 mW，1.2 J/cm2]或二者聯合治療后，RANKL、OPG和M-CSF的表達均增加，證明rhBMP-2和LLLT可以減弱BPs的抑制作用。且實驗中發現rhBMP-2和LLLT聯合應用的效果比單獨使用任何一種處理都要大，表明rhBMP-2和LLLT表現出協同作用，為rhBMP-2和LLLT共同治療MRONJ提供了實驗基礎。

以上實驗研究顯示，LLLT在細胞和動物水平表現出對預防和治療MRONJ有較大的潛力。但部分實驗中的組織學分析是靜態的，而炎癥、血管形成、骨骼愈合的變化在各個階段是不同的，因此設置時間梯度，動態觀察組織學變化更有意義。

5 LLLT治療MRONJ的臨床研究

目前，用于MRONJ臨床治療研究的低水平激光主要是Nd:YAG激光、InGaAlP、GaAlAs、GaAs等二極管激光器。下文將依次對這4種激光治療MRONJ的臨床研究現狀進行闡述。

5.1Nd：YAG激光 Nd：YAG激光是LLLT用于MRONJ治療與預防的一種常用激光類型，波長為1 064 nm。VESCOVI等[21]將101個MRONJ部位分為4組，分別使用不同的治療方法。G1：藥物治療(n=12)；G2：LLLT聯合藥物治療(n=27)；G3：藥物聯合手術治療(n=17)；G4：藥物治療、手術治療、LLLT相聯合(n=45)。其中，LLLT采用Nd：YAG激光(1.25 W，15 Hz，268.81 W/cm2，14.37 J/cm2)，使用時距組織2 mm，每次持續1 min，重復5次。若治療后病變轉變為0期或MRONJ分期從較高階段過渡到較低階段持續至少6個月，則視為治療有效。實驗結果顯示，G4的治療有效率顯著高于其他3組。此后，VESCOVI等[22]又進一步通過臨床試驗發現使用Nd：YAG激光進行LLLT可預防MRONJ的發生。MANFREDI等[23]和PORCARO等[24]也得到了類似的實驗結果。由此研究可知，Nd：YAG激光可作為預防和治療MRONJ的輔助療法。

5.2InGaAlP二極管激光 2017年，MOMESSO等[25]報道了1例病例報告。患者，女，65歲，有阿侖膦酸鈉治療史，臨床檢查顯示16牙種植體松動，種植體周圍骨暴露伴有膿性滲出物。經仔細評估病史和臨床檢查后，診斷為Ⅱ期MRONJ。去除原種植體后，MOMESSO等[25]使用InGaAlP激光器(810 nm，100 mW，50/60 Hz，0.3～0.5 W/cm2)對壞死區域進行LLLT，每周3次，持續8周，同期配合抗生素治療和0.12%洗必泰漱口。6個月后，患處完全愈合，12個月后未見MRONJ復發，對患者進行了固定義齒修復。MARTINS等[26]也研究了使用InGaAlP二極管激光治療MRONJ的效果。他們將22例MRONJ患者分為3組，第1組僅接受藥物治療(n=3)；第2組接受藥物聯合手術治療(n=5)；第3組接受藥物、手術、富血小板血漿和LLLT(660 nm，40 mW，6 J/cm2)的聯合治療(n=14)。結果顯示，第3組中達到沒有骨暴露狀態的比例(86%)顯著高于第1組(0)和第2組(40%)。

5.3GaAlAs二極管激光器 在一項臨床研究中，11例被診斷為Ⅱ期或Ⅲ期MRONJ的患者被納入研究，在手術治療后的第1、3、5、7、10天使用連續型GaAlAs二極管激光(808 nm，0.5 W，5 J/cm2)進行LLLT，激光發射頭距離組織0.5～1 cm，光斑尺寸為0.28 cm2(R=6 mm)，每點照射3 s，最終所有患者均實現了黏膜愈合[27]。有研究報道了一個Ⅲ期MRONJ病例，同樣在手術治療后使用了GaAlAs二極管激光進行LLLT療法[28]。經外科手術去除死骨后，在手術期間進行了首次LLLT，采用連續型GaAlAs二極管激光(808 nm，50 mW，1.76 W/cm2，19.43 J/cm2)，光斑大小為0.028 3 cm2，激光照射部位包括MRONJ病損組織邊緣的6個點和中心的2個點，每次照射持續11 s，總計88 s，LLLT結束后行外科縫合。術后14 d配合使用克林霉素(1 200 mg/d)進行抗生素治療，1個月內，每周進行2次LLLT，第2個月每周進行1次LLLT。術后3、6、12個月的隨訪顯示，原病損區域有新骨生成，且被健康的黏膜完全覆蓋。由此可知，低強度二極管激光治療作為傳統治療方法的補充，有利于使晚期MRONJ病灶的治療取得良好的效果。

5.4GaAs二極管激光 SCOLETTA等[29]對20例MRONJ患者進行了GaAs二極管脈沖激光治療(904 nm，50 kHz，28.4 J/cm2，光斑尺寸0.8 cm2)，治療結束后觀察到臨床病損面積減小，水腫、化膿、瘺管和疼痛等癥狀均有明顯減輕。在動物模型中，LLLT被證明可以增加局部內源性內啡肽的產生，從而減輕疼痛。為了探究LLLT對于MRONJ患者疼痛控制的效果，ROMEO等[30]將7例病損區域有較明顯痛感的MRONJ患者納入研究，使用GaAs二極管激光進行治療。經治療后，其中6例患者的疼痛感明顯減輕，NRS疼痛評分的平均值從5.5分下降到2.0分，說明GaAs二極管激光對于減輕MRONJ病損區域的疼痛具有積極作用。

6 結語與展望

激光因具有高效性、抗菌性、疼痛感低、精準靶向刺激、易操作等特點，成為近年來MRONJ治療的研究方向之一。綜上所述，目前已有一定數量的研究支持LLLT可用于治療MRONJ，但是這些研究缺乏一致的生物學和物理學變量報告，如激光種類、功率、劑量、頻率、應用時間、激光源與組織間的距離及被治療組織之間的組織學差異。因此，進行更多的前瞻性對照研究是有必要的，以彌補LLLT的應用在可重復性方面的不足，并為臨床實踐指南劃定統一認可的標準。