四、光疗

光生物调节是利用辐射能改变生物功能。它的作用涉及光子的吸收和随后的细胞代谢过程的调节，包括神经元。经颅低强度光/激光治疗（low-level light/laser therapy，LLLT）使用红光到近红外光，或由发光二极管（light emitting diode，LED）发出，定向低功率和高通量单频（或准单色光），以无损和非热的方式调节生物功能（或诱导治疗效果）。它可提高脑部氧利用和代谢能力，从而增强正常脑功能，防止脑血流灌注减少和其他脑能量代谢损伤引起的神经功能缺损，能够改变人类的认知和神经功能，其影响与视觉通路激活或热度均无关［168］。经颅LLLT的光生物调节基本原理是在细胞和组织中的生色团，能够吸收光的分子，光激发下游分子的生色团，启动细胞内信号级联引起生化变化，具有潜在的药理学、生理和临床作用。而细胞内吸收光子的主要分子是细胞色素氧化酶，是一种线粒体呼吸酶，也是最丰富的金属蛋白，其吸收光谱中的波长与其催化活性作用光谱和体外ATP含量有很强的相关性（见图3-4）。由于细胞色素氧化酶在氧化代谢中的中心作用，微光照被认为是线粒体向细胞质、细胞核和细胞膜等其他神经元胞室传递光信号的来源，这种体内光能机制对认知大脑功能很重要，因为神经细胞极度依赖氧化能代谢，可以通过使用经颅近红外激光刺激（transcranial near-infrared laser stimulation，TILS）上调线粒体呼吸来增加脑氧合，进而改善认知功能。1064 nm的TILS已经被证明在对右前额叶皮层的光生物调节中有效地提高了人类的认知和情感功能，并且增加了氧化细胞色素氧化酶的水平，从而改善了脑氧合水平［169］。此外，神经功能的光生物调节也已被证明能在633～1070 nm的波长范围内产生疗效，Naeser等使用633和870 nm的LED方式进行经颅光生物调节，改善了轻度创伤性脑损伤患者的认知功能［170］。

图3-4　低强度光/激光治疗（LLLT）的主要和次要效应

A.主要效应发生在红光到近红光照射下，由呼吸酶细胞色素氧化酶（黄色）中的发色团直接激发而成。B.次级效应在主要效应之前没有光照的情况下发生，只有在完整的细胞代谢机制存在的情况下发生。注：光照可以在纯化酶溶液或线粒体膜分离物的体外观察到。细胞色素氧化酶激发的主要作用是促进细胞色素氧化酶的活性，增加跨膜电位、NADH+的氧化、耗氧量和自由基。其次级效应仅在活细胞和活体内观察到，而在膜或酶分离系统中没有观察到，并且它是多效性的，依赖于影响代谢能力的酶途径的激活、有丝分裂和修复信号的基因表达、细胞骨架加工、蛋白质的表达和转运。线粒体作为能量代谢、细胞内稳态和细胞存活信号传导的整合者，其中心作用可触发这种次级效应［171］(https://www.daowen.com)

另一方面，随着老年人年龄的增长，脑血管疾病的风险增大。其中颈动脉粥样硬化是认知能力下降的有力预测因素，且颈动脉内-中膜厚度（intima-media thickness，IMT）也被认为是无症状患者脑损伤的危险因素［172］。有研究显示，重复TILS改善了老年人（包括有创伤性脑损伤史的参与者）的认知功能，具体在反应时间、正确试验次数和减少失误次数方面都有所改善，并且IMT值较高的老年患者的认知功能改善更为显著。脑电图检查显示TILS诱导的α、β和γ频率相对于预刺激基线的功率增加，同时这些脑电变化在刺激侧（右侧）和对侧（左侧）同时出现，表明TILS在静息状态下调制了双侧神经网络，尤其是在枕、顶叶和额叶区域，α功率变化更大。这些变化在TILS之后仍然持续存在，与TILS诱导细胞色素氧化酶和脑氧合增加的持续时间一致；功能磁共振信号也显示脑血流量增加、脑血容量增加和耗氧量减少［173］。因此，TILS对大脑有益的生物能量和血流动力学效应，是以一种促进认知过程的方式调节人脑的静息状态的电生理活动，多数受试者未发生不良反应且皮肤也无发热不适等现象。此外，有证据表明，继发于脑血管动脉粥样硬化性狭窄闭塞性疾病的慢性脑低灌注（chronic brain hypoperfusion，CBH）和线粒体细胞色素氧化酶的抑制是MCI、AD、VD和脑卒中的代谢风险因素［174］。在已经发生脑卒中患者的研究中发现，经颅LLLT改善了其神经系统预后［75］，通过诱导细胞增殖以及抗氧化、抗炎和抗凋亡，从而起到了神经保护作用，可作为一级/二级脑卒中的预防措施。使用LLLT对于脑血流量受损的早中期患者是有效的干预措施，因为它的有益作用是基于未受损大脑自然的代谢神经可塑性，而不是基于较少的生理学和较难概括的细胞修复过程。综上，无创LLLT是一种安全、便利的线粒体增强工具，结合其他增强细胞呼吸的策略，是治疗以神经变性和认知障碍为特征的神经疾病的综合方法的一部分，但也需要进一步的研究验证LLLT刺激细胞色素氧化酶与其改善认知功能之间的因果关系。(https://www.daowen.com)