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文章轉(zhuǎn)載自：中國皮膚性病醫(yī)學(xué)雜志2017年01期

作者：梁虹，戴杏

皮膚是人體最大的器官，覆蓋于整個體表，起到了重要的屏障作用。皮膚的角質(zhì)層位于表皮最外層，曾被大家認(rèn)為是無用的死亡細(xì)胞形成的結(jié)構(gòu)。然而近年的研究卻發(fā)現(xiàn)，角質(zhì)細(xì)胞及其細(xì)胞外成分彼此緊密嵌合，為人體提供了一個滲透屏障。通常把皮膚屏障比喻為“磚墻”結(jié)構(gòu)，角質(zhì)細(xì)胞好比墻之“磚”，而細(xì)胞間脂質(zhì)好比墻之“灰漿”，它將角質(zhì)細(xì)胞嚴(yán)密地連接起來，使皮膚屏障正常，保證既不丟失水分，又不受外界侵犯。同時(shí)覆蓋在這層磚墻結(jié)構(gòu)之外還有一層水脂膜( hydro-lipid film ) ，與磚墻結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了皮膚的物理性屏障。激光醫(yī)學(xué)應(yīng)用中知名度最高、應(yīng)用最廣泛的一個領(lǐng)域是皮膚疾病的激光治療。激光在治療過程中常常會損害皮膚正常結(jié)構(gòu)并影響皮膚的生理功能，從而影響激光治療的效果。本文著眼于激光的不同作用形式對皮膚屏障功能的影響以及修復(fù)，現(xiàn)概述如下。

【一】激光治療對皮膚屏障的影響

激光由于其特殊的發(fā)光機(jī)理和激光器的特殊結(jié)構(gòu)而使其不僅具有普通光的一切性質(zhì)，還具有普通光源發(fā)出的光無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而在皮膚醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有特殊的應(yīng)用。當(dāng)生物組織吸收激光能量后，可能發(fā)生一系列能量的轉(zhuǎn)換過程: 由光能轉(zhuǎn)換成熱能、化學(xué)能、機(jī)械能或生命物質(zhì)的內(nèi)能，這些理化過程稱為激光組織效應(yīng); 同時(shí)，這些理化因子對生物組織進(jìn)一步作用可能導(dǎo)致生命物質(zhì)在分子、細(xì)胞和組織水平上發(fā)生形態(tài)和機(jī)能的改變。根據(jù)激光能量的轉(zhuǎn)換方式，激光與皮膚組織相互作用可分為三種: 光化學(xué)效應(yīng)、光熱效應(yīng)和光機(jī)械效應(yīng)。

1. 1 光化學(xué)效應(yīng)

光化學(xué)效應(yīng)也稱非熱效應(yīng)，激光光子的能量可以激發(fā)特定的生物分子，促使發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。綠色植物的光合作用，動物的視覺，涂料與高分子材料的光致變性，以及照相、光刻、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的光催化等，無不與光化學(xué)效應(yīng)有關(guān)。其作用機(jī)理主要表現(xiàn)在五個方面: 光致異構(gòu)化作用、光合成作用、光解離作用和光敏化作用，激光的生物刺激作用也屬于光化學(xué)效應(yīng)。光化學(xué)效應(yīng)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的是光敏化作用，其中最具代表性的是光動力療法( pho-todynamic therapy，PDT) 。

PDT 的作用機(jī)理是在有氧條件下組織中的光敏劑經(jīng)激光激發(fā)后，通過一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量活性氧物質(zhì)，從而損傷靶組織達(dá)到治療的目的。具有精確靶向特性的PDT已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療界的各領(lǐng)域，主要適應(yīng)癥為實(shí)體腫瘤和血管性疾病，前者如皮膚腫瘤、鼻咽癌、喉癌、腦膠質(zhì)瘤、肺癌、膀胱癌、乳腺癌、消化道腫瘤等; 后者如黃斑變性、食管靜脈曲張、鮮紅斑痣等。PDT 還具有一定的抗微生物學(xué)效應(yīng)，可通過控制菌斑改善牙周病，治療 HPV 感染如尖銳濕疣； 此外，PDT 還能治療痤瘡、光老化、銀屑病、汗孔角化癥等多種皮膚疾病。

PDT 治療時(shí)，能下調(diào)表皮和皮脂腺中Toll 樣受體2 和Toll樣受4的表達(dá)，光照射后皮膚在短期內(nèi)會出現(xiàn)角質(zhì)層內(nèi)細(xì)胞間脂質(zhì)合成的減少，導(dǎo)致了皮膚角質(zhì)層細(xì)胞間黏附能力降低，引起皮膚磚墻結(jié)構(gòu)的破壞，使皮膚的保濕功能暫時(shí)下降，皮膚短期內(nèi)出現(xiàn)紅斑、干燥、脫屑。同時(shí)，PDT 治療后表皮變薄，真皮淺層內(nèi)膠原、Ⅰ和Ⅲ型前膠原增加，并發(fā)現(xiàn)具有刺激膠原增生的 TGF-β 及Ⅱ型TGF-β受體表達(dá)顯著增高，而 MMP1，MMP3 和 MMP12 表達(dá)下降。 從而起到改善皮膚質(zhì)地、外觀治療光老化的作用。Ji 等對光老化患者進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn) PDT可以使光老化皮膚外觀改善、表皮含水量增加、經(jīng)表皮水分丟失( TEWL) 。故 PDT 對皮膚屏障功能沒有直接損傷，遠(yuǎn)期看還有增加皮膚含水量、改善皮膚屏障功能的作用，所以治療后通過加強(qiáng)術(shù)后保濕修復(fù)以避免皮膚屏障受損的不良反應(yīng)。

1. 2 光熱效應(yīng)

生物組織吸收激光能量后，將光能轉(zhuǎn)換成生物組織熱能的過程稱為光熱效應(yīng)。由于溫度決定著分子的運(yùn)動狀態(tài)，因此激光對組織的生物學(xué)作用由所達(dá)到的溫度來決定。對皮膚而言，當(dāng)溫度升高到38～40℃ ，有溫?zé)岣? 當(dāng)溫度升至43 ～44℃ ，由于溫度使血管充血擴(kuò)張，幾秒鐘之內(nèi)即可出現(xiàn)紅斑，數(shù)分鐘后可出現(xiàn)少量炎性滲出物，并呈輕度水腫，但不會造成不可逆的損傷; 皮膚溫度升到47 ～ 48℃，數(shù)秒鐘之內(nèi)就有炎性滲出物潴留在皮內(nèi)，導(dǎo)致表皮和真皮分離而形成水皰; 當(dāng)溫度再升到60 ～ 100℃，約10s內(nèi)可導(dǎo)致該 處 皮 膚 細(xì) 胞凝結(jié)壞死;當(dāng)溫度超過100℃ ，皮膚組織就沸騰蒸發(fā)，蒸汽引起壓力的迅速增加而破壞細(xì)胞和血管; 如果溫度繼續(xù)增加，皮膚組織就開始脫水和碳化。皮膚疾病的激光治療多是利用激光的光熱效應(yīng)進(jìn)行的。根據(jù)原理不同，又可分為剝脫性和非剝脫性兩大類。

1.2.1 剝脫性激光

剝脫性激光能將病變或老化的表皮和部分真皮組織剝離，并誘導(dǎo)表皮和真皮再生和重塑，達(dá)到祛斑、祛皺、嫩膚等治療目的。剝脫性激光治療適用于對皮膚組織表面的各種贅生物如瘤、痣、疣等以及老化皮膚的磨削、穿孔或切除。在治療的同時(shí)，也可產(chǎn)生熱損傷，使角質(zhì)層中的角蛋白變性，破壞角質(zhì)層的正常結(jié)構(gòu)。此外還可引起酶蛋白變性，影響酶促反應(yīng)，導(dǎo)致保濕因子、脂質(zhì)生成代謝障礙，破壞皮膚“磚墻結(jié)構(gòu)”，從而降低皮膚對外界刺激的抵御能力，容易受外界、紫外線、微生物的影響，出現(xiàn)色素沉著、易感染。而術(shù)后給予修復(fù)保濕霜，皮膚 TEWL、紅斑、色素以及皮膚表面電容水平這些皮膚屏障功能指標(biāo)均得到了改善，與非剝脫性激光治療后相近。

1.2.2 非剝脫性激光

非剝脫性激光治療的理論依據(jù)是 Anderson及Parrish于1983年在《科學(xué)》上首次提出選擇性光熱效應(yīng)( selective photothermolysis，SP )。該理論即根據(jù)靶組織的生物學(xué)特性，特定波長的激光可被靶組織選擇性吸收而不被周圍組織吸收，當(dāng)激光脈沖持續(xù)時(shí)間短于或等于靶組織的熱弛豫時(shí)間，能量密度大于或等于組織損傷所需的光能量密度閾值，可以保證有效治療病變部位; 同時(shí)，由于激光能量轉(zhuǎn)化的熱能沒有來得及傳遞到周圍組織，激光照射對周圍正常組織的損傷最小。該理論實(shí)現(xiàn)了激光治療有效性和安全性的統(tǒng)一，是激光醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的里程碑。它的提出及不斷發(fā)展，不僅使鮮紅斑痣、血管瘤、毛細(xì)血管擴(kuò)張等多種血管類、色素類和多毛癥等皮膚疾病的治療發(fā)生了革命性的變化。其理念——即巧妙地利用人體組織某些色素在病變組織和正常組織中含量的差異，選擇合適的激光波長以使這種差異體現(xiàn)在對激光能量的吸收上，從而進(jìn)一步體現(xiàn)在組織溫升和熱損傷上以達(dá)到特定的醫(yī)療目的，使激光治療告別粗放性、非選擇性而進(jìn)入精確性、選擇性時(shí)代。非剝脫性激光適用于紋身、血管類 `、色素類、光老化等皮膚疾病的治療。不論是剝脫性激光還是非剝脫性激光造成的皮膚損傷，局部區(qū)域出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，啟動創(chuàng)傷修復(fù)過程，誘導(dǎo)真皮膠原蛋白變性，刺激成纖維細(xì)胞增殖，增加膠原蛋白新生，增加皮膚含水量，使皮膚表面變平滑并加速表皮層的再生。

1.2.3 點(diǎn)陣激光

非剝脫性激光在色素、血管方面效果不錯，但是在皮膚重建、瘢痕等方面不如剝脫性激光。2003 年，Anderson 和 Manstein 提出了局灶性光熱效應(yīng)( fractional photothemalysis，F(xiàn)P ) 的理論，指出用特定的一類激光產(chǎn)生一組可達(dá)到一定深度但不伴有周圍組織損傷的顯微熱損傷灶 ( microscopic treatment zone，MTZ ) ，若皮膚組織的熱損傷面積足夠小，周圍存在正常組織足夠多，激光損傷區(qū)易迅速愈合而無瘢痕形成; 殘存的正常組織在修復(fù)過程中起著“橋梁”作用。因而又故名點(diǎn)陣激光。MTZ范圍大小隨微陣列的密度而變化。正常組織的角質(zhì)細(xì)胞爬行至MTZ的距離短，微小創(chuàng)面愈合快，對皮膚屏障的直接損傷小。Laubach 等系統(tǒng)研究了應(yīng)用 Fraxel 非剝脫性點(diǎn)陣激光治療后的皮膚病理變化，治療后1h，MTZ 深達(dá)真皮，表面角質(zhì)層完整，出現(xiàn)表皮下裂隙，部分血管被非選擇性破壞。7d后，表皮外觀非常健康，表皮厚度正常至輕度增厚，表皮突形態(tài)正常，無角化不良或裂隙等表皮損傷的情況。Hantash 等觀察剝脫性 CO2點(diǎn)陣激光對人前臂皮膚作用后的病理變化，治療即刻，表皮和真皮的剝脫區(qū)覆以薄層焦痂。治療后 1 個月，正常角質(zhì)層形成。點(diǎn)陣激光治療后皮膚受到熱損傷，短期內(nèi)在基底層裂隙會出現(xiàn)含有黑色素成分的微小表皮壞死碎屑( microepidermal necrotic debris，MEND ) ，皮膚出現(xiàn)古銅色紅斑，伴有水腫、干燥、脫屑等皮膚屏障受損的表現(xiàn)。一般術(shù)中增大點(diǎn)陣間距，術(shù)后冷敷，涂抹生長因子或保濕修復(fù)產(chǎn)品，約 1 周緩解。

剝脫性點(diǎn)陣激光可以在皮膚角質(zhì)層形成微小打孔式破壞，故在皮膚科透皮給藥領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢。剝脫性點(diǎn)陣激光通過對皮膚屏障形成微小打孔式破壞，能有效提高皮膚基底細(xì)胞癌、光線性角化病和增生性瘢痕的療效，降低甲氨蝶呤治療銀屑病的藥物濃度。非剝脫性點(diǎn)陣激光雖不具有直接打孔式破壞效應(yīng)，但可通過光熱效應(yīng)干擾角蛋白表達(dá)，達(dá)到促滲透作用。

1. 3 光機(jī)械效應(yīng)

由激光照射產(chǎn)生的機(jī)械作用可分為兩部分: 激光本身的輻射壓力對生物組織產(chǎn)生的壓強(qiáng)，即光壓，稱作一次壓強(qiáng); 生物組織吸收強(qiáng)激光造成的熱膨脹和相變以及超聲波、沖擊波、電致伸縮等引起的壓強(qiáng)，叫二次壓強(qiáng)。由激光導(dǎo)致的生物細(xì)胞的壓強(qiáng)變化可以改變生物細(xì)胞、組織的形狀，使得生物細(xì)胞、組織內(nèi)部或之間產(chǎn)生機(jī)械力，從而對生物細(xì)胞、組織產(chǎn)生巨大的影響。目前激光的光機(jī)械效應(yīng)已經(jīng)成功用于治療皮膚的血管和色素性病變。當(dāng)治療血管性病變時(shí)，紅細(xì)胞的溫度會以每秒107℃的速度增加，這將迅速產(chǎn)生壓力波，導(dǎo)致血管破裂而形成紫癜。激光治療的同時(shí)由于細(xì)胞的機(jī)械力產(chǎn)生，導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞完整性受到損傷，從而引起一系列皮膚屏障功能障礙的臨床表現(xiàn)，如紅斑、滲出、色素沉著等，所以激光術(shù)后修復(fù)皮膚屏障的正常功能對治療效果起著決定作用。

【二】光調(diào)作用

光調(diào)作用是光生物調(diào)節(jié)作用的簡稱，指利用激光、發(fā)光二級管或其他光源，通過非光熱作用來調(diào)節(jié)細(xì)胞的活性。光調(diào)作用機(jī)制被認(rèn)為是發(fā)生在線粒體水平上能量開關(guān)機(jī)制的活化，吸收的能量能活化細(xì)胞功能，促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移，調(diào)控細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)水平。這一過程與植物光合作用中在葉綠體上發(fā)生電子傳遞類似。細(xì)胞色素由原卟啉Ⅸ合成，細(xì)胞色素分子，尤其是線粒體膜上的細(xì)胞色素 C 氧化酶是線粒體吸收光能量的色基。線粒體膜的“天線”分子在吸收光后發(fā)生構(gòu)形變化，二磷酸腺苷( ADP ) 轉(zhuǎn)變?yōu)槿姿嵯佘? ATP ) ，這一過程為細(xì)胞非有絲分裂過程提供更多的能量。

光調(diào)作用于成纖維細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞、白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等，在皮膚老化、傷口愈合、 抗炎修復(fù)、痤瘡等皮膚問題上發(fā)揮作用。Weiss 等進(jìn)行的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，90 例患者應(yīng)用 590nm 脈沖式 LED進(jìn)行治療，治療周期為每周 2 次，共 8 周。結(jié)果顯示，90% 的患者光老化癥狀改善，表現(xiàn)為膚質(zhì)改善，眶周皺紋減少，皮膚紅斑、色素明顯減輕。Takezaki等使用 LED 紅光( Omnilux，630nm ± 3nm ) 照射 6位志愿者的下肢外側(cè)皮膚，一周一次，連續(xù)照射 8周，105m W/cm2，每次 15min，能量密度 95J/cm2。8次治療后取皮膚活檢進(jìn)行定性以及定量 PCＲ。結(jié)果顯示 Th-1 和 Th-2 的數(shù)量都有所增加，后者增多的更加明顯。 皮膚 T 細(xì)胞在機(jī)體的免疫防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。它們在細(xì)菌或過敏原通過表皮進(jìn)入真皮后從淋巴結(jié)中移行到局部皮膚，在機(jī)體的創(chuàng)傷愈合中起著積極的作用。

Alster 等進(jìn)行的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，20 例患者接受全臉 1 550nm 非剝脫點(diǎn)陣激光換膚治療，治療后部分面部區(qū)域立即予 590nm LED 照射。結(jié)果顯示，24h 后，20 例患者 LED 治療區(qū)域紅斑均較對照區(qū)減少，其中 6 例接受較高能量密度點(diǎn)陣激光治療的患者，48h 后LED 治療區(qū)域紅斑較對照區(qū)進(jìn)一步減少。提示 LED 光調(diào)作用能降低點(diǎn)陣激光術(shù)后產(chǎn)生紅斑的程度，縮短紅斑持續(xù)時(shí)間。另一項(xiàng)應(yīng)用強(qiáng)脈沖光( IPL ) 治療光老化的臨床試驗(yàn)中，15 例患者IPL 術(shù)后一側(cè)面部立即給予 590nm LED 治療，觀察24h 后紅斑及患者不適的變化。結(jié)果顯示，LED 光調(diào)作用能促進(jìn) IPL 術(shù)后紅斑消退的同時(shí)，還能減輕術(shù)后不適感。

【三】結(jié)語

激光治療各類皮膚疾病時(shí)，同時(shí)是把“雙刃劍”，往往會影響到皮膚的屏障結(jié)構(gòu)和功能的障礙。皮膚的屏障修復(fù)是一個很復(fù)雜的過程，選擇合適的激光設(shè)備，適宜的能量密度、脈寬以及光斑直徑，掌握各種激光器治療不同皮膚疾病的終點(diǎn)反應(yīng)，可以盡最大可能的減輕皮膚屏障受損。除了常規(guī)的冰敷、保濕、防曬以外，術(shù)后予以皮膚修復(fù)產(chǎn)品和敷料，或者給予光調(diào)作用治療，可以加快皮膚創(chuàng)傷的愈合，皮膚屏障修復(fù)更有效。因此，激光治療過程中皮膚屏障的變化、修復(fù)對臨床醫(yī)生在減輕激光術(shù)后不良反應(yīng)有重要的指導(dǎo)意義。

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