光电治疗包括激光、强脉冲光及射频治疗。多年来，光电技术的发展一直专注于皮肤年轻化的治疗，其治疗关键在于刺激皮肤胶原蛋白新生及重塑。该文综述了影响胶原代谢的相关因素，以及对强脉冲光、激光及射频在单独使用及联合使用下，不同频次及强度的短期及长期促进胶原新生及重排的效果。
版权归中华医学会所有。
未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
人随着年龄的增长，加上紫外线照射等外界因素，皮肤衰老的进程进一步加快。光电治疗后短期内最直接的效应就是胶原纤维的即刻收缩，长期作用可使胶原纤维发生变性，启动自身修复能力而实现胶原新生及胶原纤维结构的重构。本文综述了影响胶原代谢的主要因素及光电治疗对胶原代谢的影响。
人体皮肤衰老主要表现为面部皮肤外观出现色斑、皱纹、毛孔粗大以及肌肤松弛下垂等问题，从内源性因素看，随着年龄增长，自身胶原生成能力下降，伴随胶原水解增强，导致胶原数量和密度减少及胶原纤维结构的破坏和崩塌，有文献证明，老年人(>80岁)真皮中胶原碎片的数量是年轻人(21~30岁)的4.3倍[1]。从外源性因素看，紫外线等带来的光老化为皮肤衰老的主要原因。胶原生成主要依赖成纤维细胞分泌，成纤维细胞同时也会分泌许多调控胶原生成的相关因子。其中，转化生长因子-β(transforming growth factor beta, TGF-β)作为促进胶原生成的关键因子，能通过TGF-β/Smad通路促进真皮胶原的生成，TGF-β1是成纤维细胞增殖最为确切的重要指标[2]。与此同时，成纤维细胞也分泌基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)与其拮抗，通过促进细胞外基质(extracellular matrix，ECM)降解，作为一种负性调节因子使胶原的量减少。MMP-1是MMPs家族的重要一员，在创伤愈合过程中对启动胶原降解起着首要作用[3]。紫外线、高氧等因素会刺激活性氧自由基生成，从而启动丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路，下游激活蛋白(activator protein-1, AP-1)复合物中c-Jun和c-Fos蛋白水平呈上调趋势，能促进MMP释放从而抑制胶原生成，同时加速胶原降解[4]。亦有文献证明，MMP-1的增长是呈年龄依赖性的。与青年人(21~30岁)相比，老年人(>80岁)皮肤细胞内MMP-1含量更高[1]。以上证据可推断MMP-1与皮肤内源性及外源性衰老都有很大的关系。同时，紫外线也会抑制TGF-β1导致Smad2及Smad3下调，最终导致Smad4随之降低，胶原合成减少[5]。另一方面，体内还有金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP)，可以通过抑制MMP表达从而使胶原生成水平增高。但实验中发现，老年组和青年组的TIMP-1/2/3/4 mRNA水平及蛋白水平都没有显著差异。这证明TIMP的表达基本上不随年龄增加而变化。这支持了细胞衰老的主要决定因素在于ECM环境，而不受成纤维细胞年龄(即供体年龄)的影响[1]。因此，调控TGF-β1与MMP-1表达，刺激自身胶原新生为皮肤年轻化治疗的关键。
Starnes等[6]采用1 550 nm掺铒光纤激光器对3例前臂光老化患者进行点阵激光治疗，结果表明，α1-Ⅰ型胶原和α1-Ⅲ型胶原mRNA在第1天短暂下降后于第7天明显增加；而MMP-1在第1天短暂升高，到第7天下降至基线水平，可推测胶原新生非治疗后即刻出现，且有持续增加的趋势。
Zhong等[7]报道了Q开关1 064 nm Nd：YAG激光与强脉冲光(intense pulsed light, IPL)对大鼠的皮肤年轻化作用，照射后3、5 d，2个实验组的Ⅲ型前胶原mRNA表达均显著低于空白对照组，至第7天才出现显著上调，到2周时达到最大值，3~12周时逐渐下降；IPL组Ⅲ型前胶原mRNA的表达在第3周开始低于空白对照组，12周时Nd：YAG组仍显著高于空白对照组和IPL组，结果证明Q开关1 064 nm Nd：YAG激光与强脉冲光均能促进胶原新生，但从长期效果而言，Nd：YAG激光较IPL更有效。
Orringer等[8]对10例光损伤患者的前臂皮肤进行表皮内Er：YAG激光换肤术，治疗后MMPs即刻出现明显上调，Ⅰ型和Ⅲ型前胶原mRNA水平也在随后7 d开始显著升高。其中，角蛋白16是表皮损伤的标志物。在Er：YAG激光治疗后2周，角蛋白16显著升高，但热休克蛋白70的水平并无显著改变[3]。由此推测Er：YAG激光对真皮热效应较小，主要是通过表皮损伤实现表皮重建，刺激创伤愈合反应，产生可溶性因子从而驱动真皮的胶原重塑。另外他还使用CO2激光对28名志愿者有明显光损伤的前臂进行治疗，治疗后3 d内，MMP-1 mRNA水平显著升高，第7天达到峰值，第2周开始出现下降，6个月后降至基线值。TGF-β1在治疗后3 d内持续上调，治疗后至少28 d内仍维持在基线水平的3.5~4.0倍；Ⅰ型和Ⅲ型前胶原mRNA水平上升较为延迟，治疗第10天后才开始上调，20 d达到峰值，治疗后6个月，Ⅰ型前胶原免疫组织化学染色仍持续阳性。基于实验数据可以得出，CO2剥脱性激光治疗在刺激胶原重塑方面具有较为满意的长期效果。
丁祖烈[9]将94例光老化患者随机分成了近红外光治疗组及IPL治疗组，结果显示，IPL治疗组在治疗后各时期，患者的胶原表达均高于近红外光治疗组；治疗后3、6个月检测，IPL治疗组MMP-1、MMP-3及MMP-13表达均低于近红外光治疗组，提示IPL对胶原新生亦有长期效果。Faucz等[10]也得到相似结论，对BALB/c小鼠进行3次IPL治疗后，其真皮胶原数量与空白对照组比较差异有统计学意义，新生胶原排列分布更为规律，而仅进行1~2次的IPL治疗组其胶原未见明显上调。提示增加IPL治疗次数，能更好促进胶原生成。
Wu等[11]采用IPL照射人成纤维细胞系和血管内皮细胞系，照射后48 h内，血管内皮细胞系细胞增殖无明显变化，而在24 h成纤维细胞的活力及增殖明显增加；48 h内2种细胞系中VEGF分泌未有明显变化。IPL照射成纤维细胞系，培养24 h后MMP-1和MMP-2含量与照射前相比无显著差异，但其前胶原表达水平明显升高。提示IPL与血管内皮细胞系的增殖或VEGF分泌及毛细血管扩张的机制无关，其作用机制可能不是通过调控MMP-1和MMP-2，而是直接刺激使前胶原表达上调。
Moetaz等[12]对6名志愿者面部皮肤进行3个月共6次的单极射频治疗，与基线相比，在治疗结束即刻和治疗后3个月，Ⅰ型和Ⅲ型胶原和新合成胶原均显著增加。Yusuke等[13]对光老化皮肤采用单极射频治疗3个月后，真皮中Ⅰ型和Ⅲ型胶原显著增加。证明单极射频对于促进胶原合成有一定的长期效果。射频产生的热效应可使胶原即刻收缩、活化成纤维细胞分泌相关细胞因子，其能量热传递遵循阻力最小的路径，纤维间隔优先加热收缩，此为皮肤紧致及组织重塑的关键[12]。
杨凤元等[14]报道了多极射频在不同持续时间下对胶原增生的影响，将24只大鼠背部分成4个区域以不同持续时间进行射频治疗，从第2周开始，与空白组相比，各治疗组Ⅲ型胶原均有显著增长，至第8周45 min治疗组真皮胶原增长最为显著。实验结果提示：在一定范围内，多极射频持续作用时间越长，促进胶原合成的作用越好。
韩长元等[15]分别应用IPL、长脉宽1 064 nm Nd：YAG激光、1 320 nm Nd：YAG激光对3只光老化模型猪进行治疗，从第4周开始，经过光电治疗的区域真皮胶原数量增加，皮肤羟脯氨酸含量均有明显上调。但3种光电治疗的结果比较，差异无统计学意义，考虑可能与治疗频率较少及观察时间较短有关。
杨凤元等[16]报道在剥脱性点阵激光联合射频的动物实验中，从第8周开始，各治疗组均有明显的胶原增生，其中联合治疗组最为明显，一直持续到第12周仍有胶原持续增生。相较于2种单独的治疗，剥脱性点阵激光联合多极射频治疗促进胶原增生的效果更明显。
以上文献均证明光电治疗后胶原纤维有不同程度的增长；剥脱性及非剥脱性激光治疗后，MMPs及TGF等相关分子即刻出现变化，MMP先升高后降低，胶原表达上调的时间大约为治疗后数天而非治疗后即刻，可以理解为部分MMP需即刻上调来清除降解之前的胶原，一段时间后MMP呈下调趋势，促进新的胶原生成来替代；而IPL治疗后MMP往往呈现下调，推测激光治疗主要是以热损伤形成确切的真皮损伤，所以MMP需即刻上调水解激光治疗后大量变性坏死的胶原蛋白，而IPL产生的热损伤较轻微，有研究表明，IPL主要是直接刺激成纤维细胞促进其释放相关因子合成胶原并重排，并未出现明显的胶原变性坏死[17]，可以解释MMP在照射后未出现上调的现象。
总的来说，在一定限度内，激光能量越大，热效应越强，刺激皮肤胶原再生越明显。但当超过一个阈值，可以观察到胶原增加的数量逐渐减少。Yang等[18]报道以1 064 nm Nd：YAG激光照射小鼠皮肤，皮肤总体羟脯氨酸胶原含量显著增加，组织学下真皮层可见胶原束增生明显；照射28 d内激光对小鼠皮肤修复的效果随着激光照射时间和强度的增加而增加，到28 d疗效达到最佳；继续延长治疗时间，羟脯氨酸含量略有降低，相比照射28 d的小鼠，照射56 d的小鼠皮肤的羟脯氨酸含量明显降低。其中，1.5 J/cm2组在组织学上及分子学上评估优于1.0 J/cm2和2.0 J/cm2组，与对照组相比，1.0 J/cm2组和2.0 J/cm2组小鼠皮肤中Ⅰ型前胶原mRNA的表达增加1倍，而1.5 J/cm2组增加约2倍，但各组Ⅲ型前胶原未见显著表达。Cao等[17]研究也发现，IPL照射体外皮肤成纤维细胞，其细胞活力及胶原表达上调在脉冲强度为28 J/cm2以前呈能量依赖性，当能量增加至33 J/cm2时，其细胞活力及胶原表达能力较28 J/cm2降低。Jin和Jin[19]证明热如同紫外线一样是引起皮肤老化的因素之一。热暴露刺激MMP-1、MMP-3和MMP-12表达上调，影响胶原纤维及弹性纤维的新生及排列。因此，随着激光能量的不断增大，治疗次数不断增多，光电治疗带来的负性影响便会更大甚至会背离治疗的初衷，对求美者皮肤造成不可逆的伤害。我们认为，这是由于热损伤同时会激发皮肤损伤及损伤后胶原重建2个过程，当光电治疗强度或者频率不当，使仍处在自我修复期脆弱的皮肤屡次遭受热损伤，超过了皮肤自我修复的界限，同时我们也要考虑反复光电疗法伴随的热老化问题。从分子水平而言，热损伤的正性因素是以TGF-β为代表，负性因素则以MMPs家族为代表。当治疗过程中，TGF-β的生成水平降低，甚至低于MMPs上调速度时，短期内可能会影响皮肤自我修复的速度及质量，后期可能会导致皮肤早衰等。所以，今后应对各种治疗方式从分子水平研究热损伤的正性因素(以TGF-β为代表的相关正性因子)及负性因素(以MMPs家族为代表)的变化，以增加胶原增生为目的，研究不同的能量源作用机制，避免对皮肤造成不利损伤，在效果及不良反应间取得一个平衡，为设备的更新进步提供可靠依据，也为临床选择安全的光电治疗方式、参数、疗程以及频次提供指导，使光电治疗效果最大化，是我们今后一个重要的课题。
本文作者与论文刊登的内容无利益关系。
The authors have no financial interest to declare in relation to the content of this article.
