光動力療法在皮膚老化治療中的基礎和臨床研究進展

馬委委 魯嚴 周炳榮

皮膚老化是由內在和外在因素引起的多因素過程。 隨著年齡的增長而引起的內在功能改變是導致皮膚老化的主要因素［1］。 皮膚老化的外部環境因素包括：紫外線、污染物（如煙霧、顆粒物質等）和不良生活方式等因素。 針對已經存在的皮膚老化癥狀，目前的臨床治療手段主要包括化學換膚術、光電治療、注射肉毒桿菌毒素、軟組織填充以及光動力療法（photodynamic therapy， PDT）等［1］。 PDT 是指聯合應用光敏劑及相應光源，在氧的參與下，通過光動力效應而選擇性破壞病變組織的一種療法［2］。 PDT 被廣泛應用于各種皮膚病，包括尖銳濕疣、皮膚腫瘤、鮮紅斑痣及囊腫性痤瘡等。 2002 年Ruiz-Rodrfguez 等［3］首次提出了PDT嫩膚的概念，Bruscino 等［4］也報道了PDT 在治療日光性角化病（actinic keratosis， AK）的同時具有嫩膚作用。 盡管目前并沒有關于PDT 用于面部年輕化的臨床應用指南，但近年的一些臨床研究表明，PDT 對皮膚老化表現有顯著地改善作用，PDT 聯合傳統治療的療效要優于單一傳統治療效果［5-8］。 近年來，PDT 治療皮膚老化方面的相關研究已經成為熱點之一，本文嘗試對這一方面的基礎和臨床研究進展做一綜述。

1 皮膚老化的臨床表現和發病機制

皮膚老化的臨床表現主要包括皺紋、色素不均、毛細血管擴張和皮膚松弛等。 皮膚老化的病理表現主要包括表皮萎縮、表真皮交界處變平、黑素細胞分布不均、真皮成纖維細胞增加、膠原蛋白減少以及彈性纖維的斷裂［9］。 有研究認為皮膚老化主要與活性氧及其他氧化物過量表達、炎癥反應和細胞的衰老相關［10］。氧化物的過量表達不僅會引起氧化損傷，還會激活體內的炎癥反應，導致蛋白質結構的不可逆變化及角質形成細胞和成纖維細胞等細胞的衰老和凋亡［10］。

皺紋是皮膚老化最常見的皮膚表現之一，在微觀結構水平上，主要體現在真皮膠原蛋白的減少和彈性纖維的斷裂。 成纖維細胞是膠原蛋白合成的主要場所。 隨著老化皮膚中成纖維細胞的衰老和凋亡，其合成的膠原蛋白也減少。 有研究表明，老化皮膚中轉化生長因子β和轉化生長因子βⅡ型受體水平的降低，也可引起成纖維細胞的增殖能力和膠原蛋白合成能力的降低［11］。 老化皮膚中的基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMPs）也會降解真皮中的膠原蛋白及表皮基底膜的成分［12］。

光老化是指在皮膚內在老化的基礎上，紫外線照射加速了老化進程。 大量研究證明了急慢性紫外線輻射可導致皮膚細胞DNA 損傷、促進膠原降解，引起皮膚光損傷、光老化、皮膚癌前病變甚至于皮膚光源性腫瘤［13］。 皮膚光老化也與紫外線誘導血管內皮生長因子的增加，抗血管生成因子血小板反應蛋白-1 的減少有關。 這些變化誘導乳頭狀真皮中的血管生成，彈性蛋白酶陽性白細胞遷移增加，導致皮膚彈性纖維損傷［14］。

2 PDT 在皮膚老化中的臨床應用

PDT 中光敏劑的選擇非常重要。 目前，5-氨基酮戊酸（5-aminolevulinic acid，5-ALA） 和甲基酮戊酸（methyl aminolevulinate，MAL）是臨床上最常用的光敏劑。 5-ALA 是親水性的，其攝取主要依靠主動轉運機制，這個過程需要能量且具有飽和性，在正常組織中較慢，而在腫瘤細胞中稍微較快；MAL 為脂溶性，其轉運不需要能量且沒有飽和性，在正常組織中就可以被吸收，在腫瘤組織中吸收得更多。 對于皮膚組織，MAL比5-ALA 穿透性通常更強［15］。

按照PDT 激發光源的不同，其臨床應用研究可大致分為以下幾組：

2.1 紅藍光激發PDT 635 nm 的紅光和400 nm 的藍光均是PDT 的主要激發光源。 Park 等［16］用紅光激發PDT 對14 例面部AK 的病人進行了2 次治療，皮膚活檢結果表明，ALA-PDT 治療后真皮中的總膠原體積顯著增加；表皮中轉化生長因子β和轉化生長因子βⅡ型受體的水平也增加；MMP-1、MMP-3 和MMP-12的表達降低。 該組織學結果表明，紅光誘導的ALAPDT 可以用于治療AK，同時可以有效地用于光子嫩膚。 Sanclemente 等［17］評估了MAL 聯合紅光治療面部光損傷后組織學的變化。 與安慰劑聯合紅光組相比，PDT 治療后，真皮淺層的膠原組織明顯增多，日光性彈性組織變性和毛囊周圍纖維化有明顯改善。 近年其他的一些研究也同樣證明了這一點，即紅光激發的ALA-PDT 對光老化外觀的改善要明顯優于單獨紅光治療組［5，18］。 此外，Palm 等［19］的一項研究表明，藍光激發的MAL-PDT 治療慢性光損傷特別是AK 和色素沉著，效果與紅光激發的MAL-PDT 相當，且不良反應小。

2.2 強脈沖光（intense pulsed light，IPL）激發PDT IPL 是非相干光源，其發射光譜范圍為500 ～1200 nm。原卟啉Ⅸ（protoporphyrin Ⅸ，PpⅨ）在505 nm、540 nm、580 nm 和630 nm 處具有吸收峰。 由于IPL 的波長范圍涵蓋了PpⅨ的吸收峰，所以IPL 是PDT 理想的治療光源之一。 Zhang 等［5］的一項研究表明，IPL 激發的PDT 組光老化皮損外觀的改善效果要顯著優于單純IPL 組。 Yang 等［20］進行的一項半臉對照研究結果也表明，IPL 激發PDT 組的老化評分的降低要顯著優于IPL 單獨治療組，且IPL 激發PDT 組對皮膚屏障的改善作用要優于單純IPL 治療組。 也有許多文獻表明IPL-PDT 對嫩膚有良好的效果［21-23］。 值得注意的是，皮膚色素沉著的差異可能會影響PDT 反應，因為黑色素可能通過吸收自由基和光來緩和光動力效應。Piccolo 等［24］使用IPL 作為光源對AK、Bowen 病和淺表性基底細胞癌病人進行MAL-PDT 治療，結果表明IPL 可以作為PDT 治療非黑色素瘤皮膚癌的潛在替代光源。

2.3 激光激發PDT 脈沖染料激光（pulsed dye laser，PDL）的激發光波長為585 nm 或595 nm，臨床上用于治療血管性疾病。 Carija 等［25］分別用PDT（630 nm LED 光源）和585 nm PDL 作為激發光源的PDT 治療基底細胞癌，結果表明2 組間的治療效果差異無統計學意義。 因此，PDL 也可作為激發PDT 的光源用于臨床實踐。 Friedmann 等［26］做了一項關于藍光＋紅光＋PDL ＋IPL 和單一光源激活ALA-PDT 治療光損傷的回顧性研究，結果表明，雖然各組光損傷及皮膚質量的改善差異無統計學意義，但藍光＋紅光＋PDL ＋IPL 組可以獲得更好的治療效果。

3 PDT 治療皮膚老化的機制研究

3.1 對老化的成纖維細胞的直接影響 皮膚老化與老化皮膚中成纖維細胞的增殖能力和膠原蛋白合成能力較低有關，而ALA-PDT 可促使真皮成纖維細胞形態的正常化。 Park 等［27］用ALA-PDT 處理光老化老鼠模型，皮膚活檢結果提示，ALA-PDT 可誘導真皮中膠原沉積和彈性纖維正常化，且透射電子顯微鏡下可觀察到皮膚老化細胞中原本內質網膨脹的異常成纖維細胞，在PDT 治療后呈現正常化表現。 Zhou 等［28］的研究表明ALA-PDT 可以誘導光老化成纖維細胞的氧化損傷和凋亡，并在一定程度上避免治療對正常成纖維細胞的損傷。

3.2 通過旁效應機制間接改善老化真皮成纖維細胞活性 也有一些研究表明，PDT 對老化表現的改善作用與角質形成細胞和成纖維細胞之間的旁效應有關。Kim 等［29］使用ALA-PDT 處理角質形成細胞，通過ELISA 測定評估角質形成細胞上清液中的各種細胞因子，再用ALA-PDT 處理后的角質形成細胞條件培養基處理人皮膚成纖維細胞。 結果顯示，經過上述處理后的成纖維細胞， MMP-1 的mRNA 降低，Ⅰ型膠原的mRNA 增加，表明ALA-PDT 可通過旁效應機制影響成纖維細胞的活性和膠原合成能力。

3.3 對真皮膠原代謝活性的影響 PDT 可對真皮Ⅰ型和Ⅲ型膠原發揮重塑作用［30-31］。 Kim 等［31］對PDT處理前后的面部AK 進行皮膚活組織檢查和免疫組織化學染色，結果顯示PDT 治療后，Ⅰ型和Ⅲ型前膠原的表達增加，真皮中總膠原蛋白體積增加。 且PDT后，人皮膚中MMP-1、MMP-3 和MMP-12 的表達減少，從而減少MMPs 對膠原纖維、彈性纖維以及表皮基底膜的破壞。

3.4 對黑素細胞活性的影響 Kim 等［32］用PDT 處理的角質形成細胞或真皮成纖維細胞的培養基孵育黑素細胞，結果表明，PDT 可以通過影響角質形成細胞和真皮成纖維細胞的旁分泌作用減少黑素細胞刺激細胞因子如Kit 配體和肝細胞生長因子的釋放，從而降低黑素細胞的活性。 這可能是PDT 治療老化相關色斑的潛在機制。

3.5 對細胞信號通路的影響 Kim 等［30］的研究表明，PDT 可以通過誘導人真皮成纖維細胞中細胞內活性氧，誘導細胞外信號調節激酶的持續激活，并最終導致成纖維細胞的增殖和活化。 Hua 等［33］的研究表明，ALA-PDT 可以通過誘導應急反應，激活p53 通路，從而加快紫外線輻射后DNA 的損傷修復反應。 這也是PDT 治療皮膚急慢性光損傷的重要機制之一。

3.6 對血管內皮細胞的影響 Ma 等［34］用410 nm-PDT 處理體外培養的人血管內皮細胞，結果表明PDT可下調培養的人血管內皮細胞中血管內皮生長因子的表達。 這可能是PDT 治療老化皮膚毛細血管擴張的潛在機制。

4 結語

PDT 治療皮膚老化已經成為皮膚病學與老年醫學領域基礎和臨床研究熱點之一。 但是仍然要關注PDT 臨床治療中的一些問題，例如如何控制PDT 治療過程中的疼痛、減少治療后紅斑和色素沉著以及更好促進PDT 術后皮膚屏障的恢復等。 未來需要更深入的研究以進一步明確PDT 治療皮膚老化的精確治療機制，開發出更好的光敏劑，選擇合適的激發光源，促進光敏劑在皮膚中的滲透，以及如何更好聯合應用藥物、激光、微針、注射和超聲技術用于皮膚老化的綜合治療方面。 通過上述方面的進一步改善，結合病人的個體情況，選擇合適的PDT 治療參數和手段，才能夠獲得更好的皮膚老化治療效果。