【综述】LED黄光在皮肤领域中的作用机制及临床应用研究进展

摘 要

     本文对广泛应用于临床的 LED 黄光的作用机制及临床应研究进展进行了综述，包括 LED 光源的特点，LED 黄光应用于临床治疗皮肤疾病或皮肤美容的作用机制以及当下临床对 LED 黄光的应用研究，为 LED 黄光更加广泛的应用于临床皮肤领域提供理论支撑，并对未来的研究方向进行展望。

梁晓洁 1, 段 渠 2

1.厦门大学附属成功医院 麻醉科；2.厦门大学附属成功医院 烧伤科

本文发表于《中国医疗美容》2022年第3期

DOI：10.19593/j.issn.2095-0721.2022.03.019

1   LED 光

     LED 光全称为发光二极管光源 （light emitting diode） ，是现代半导体工艺的产物。新型的 LED 发光强度更大,单个 LED 的光效果已经超过100lm W;并且峰值波长更加稳定, 单色性能、方向性更好，发热量低，又无辐射性。LED 光属于可见光范畴，波长在 400nm-600nm 之间，一般的划分是七色,即赤橙黄绿青蓝紫，不同颜色的 LED 光波长不同，组织的穿透力也不同，因二也具有不同的光生物调节作用[2] 。现临床上用于光疗的主要是 LED 红光、蓝光、绿光与黄光，现也有研究复色光用于临床，比如红蓝光、红黄光、蓝紫光等。其中 LED 红光（760nm-650nm）主要能达到抗炎、镇痛、增强肌肉强度、促进伤口愈合、促进受损神经、毛发再生的作用，临床应用范围非常广泛；LED蓝光（530nm-490nm）最典型的作用的改变胆红素在体内的代谢途径从而促进胆红素的排泄，故临床用于其治疗新新生儿疸。LED 黄光，主波长最小值为 587.8nm,典型值 590.6 nm，最大值 595.4nm。基于临床对于 LED 黄光的研究，其作用机制归纳为以下几个方面。

2 LED 黄光的作用机制

2.1抗炎

     炎症反应是屁肤对各种损伤因子的刺激所发生的以防御为主的病理过程，主要包括学流动力学改变、血管通透性增高以及炎症因子的释放，表现为炎症局部的充血、红肿、红斑等。赵小小等人通过使用 LED 黄光与 mCXCL12 递送菌株联合作用于小鼠的烫伤伤口，发现二者联合使用使得小鼠伤口中央和周围的过度炎症得到了抑制，并且改善了烫伤肉芽组织中羟脯氨酸、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性，减少了炎症因子白细胞介素 1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）[3]。Khoury 和 Goldman 对 20 名接受了 1550nm 的全脸点阵激光换肤治疗后，立即随机对半边脸以 590nm 的 LED 黄光治疗，结果发现接受了 LED 治疗的半边脸红斑明显较少 [4] 。DeLand 等人研究了黄色 LED 光调制疗法在预防或提高屁肤对辐射性皮炎耐受性方面的价值。经过一系列强度调节的辐射治疗，患者接受了黄色ED 治疗。大多数患者对辐射的皮肤炎症反应很小（0 级或 1级辐射性皮炎），只有5.3%的患者因皮肤反应而不得不中断放射治疗。这表明 LED 治疗降低了辐射诱发皮肤炎症反应的发生率和程度，以及皮肤炎症反应导致的治疗中断发生率 [5]。这表明 LED 黄光单用或者联合使用光动力药物能够起到促进屁肤炎症消退、减少炎症的发生的作用。

2.2促进组织修复

     组织的修复过程分为“炎症期”、“增生期”与“重塑期”，炎症期为组织再生与修复奠定基础，增生期与重塑期主要是成纤维细胞的、表皮细胞、血管内皮细胞的迁移与增殖和胶原的沉积[6]。赵小小等人通过使用 LED 黄光与 mCXCL12 递送菌株联合作用于小鼠的烫伤伤口，加速了伤口的闭合、组织重塑、再上皮化和毛囊再生，此外，联合治疗增加了表皮生长因子，还促进了胶原蛋白的纤维化和沉积[3]。另外，皮肤中真皮构成约有 70%是胶原蛋白，胶原蛋白构成胶原纤维，胶原纤维维持皮肤的张里。胶原蛋白包Ⅰ 型、Ⅲ型和Ⅴ 型胶原，当皮肤中Ⅲ型胶原基因表达下降，Ⅲ型胶原的含量减少时，Ⅰ 型胶原基因表达增加，皮肤会出现松弛、皱纹等衰老表现，并同时伴随有基质金属蛋白酶 (MMP) 表达升高 [6]。JiYeonHong 等使用的 590nm 的 LED 黄光对 UVB 诱导的光老化的人类真皮成纤维细胞（HDF）进行照射（38mW/cm2 ，900s，34.2J/cm2 ）。发现 LED 照射显著减弱了 UVB （波长 320-400nm 的长波黑斑效应紫外线） 诱导的活性氧物种生成。此外，前胶原蛋白 （在酶的作用下形成胶原纤维） 水平显著恢复， MMP-9 （金属基质蛋白酶，其水平降低可促进胶原蛋白的沉积） 水平显著降低。UVB 诱导的 NF-κB （控制着许多与炎症相关的基因） 和促炎酶 COX-2 （诱导炎症反应和组织损伤的诱生型同工酶） 的磷酸化水平也显著下降 [7] 。KimSK 等人通过在体外培养正常人类皮肤成纤维细胞（HDFs），用不同波长（410-850 纳米）和剂量（0-10J/cm2）的 LED 进行照射，观察到 595±2nm 和 630±8nm 的 LED光，能够调节皮肤中的胶原蛋白和基质金属蛋白酶，并且其效果在辐照后至少持续 21 天，表明黄色和红色的 LED 光可应用与光疗嫩肤[8]。Weiss Robert A 等人使用 590nm 的非热全脸 LED 阵列光谱仪(0.1J/cm2 ) 对 90 和 93 例轻度至中度的光老化患者进行了为期 4 周、8 次的照射治疗，结果显示 90 %的受试者的光老化迹象减少，纹理更平滑，眶周皱纹减少，红斑和色素沉着减少。光学轮廓测量显示受试者皮肤光滑度得到 10%的改善。组织学数据显示，100 %的治疗后标本（10例受试者标本）的乳头状真皮中的胶原蛋白显著增加[9] 。

2.3减轻瘢痕

     瘢痕是各种创伤之后正常的皮肤组织中的成纤维细胞过度增生、胶原的过度沉积等机制引起的皮肤外观形态和组织病理性的改变。浅表性的瘢痕一般不会有功能的障碍，但若出现萎缩性瘢痕或瘢痕疙瘩，不利于皮肤的美观，更甚者产生功能的障碍，故瘢痕的治疗具有重要的临床意义。而抑制成纤维细胞增生、减少胶原的过度沉积是治疗瘢痕的重要途径。McDaniel DH 等通过使用培养的人类屁肤成纤维细胞暴露在 590/870nm 的 LED 光（4.0mW/cm2）下,观察到纤维细胞基因表达轮廓发生变化，Ⅰ 型胶原 （主要存在于瘢痕组织中） 最大水平增加，基质金属胶原蛋白酶 1（MMP-1）减少，这表明，在可见光的治疗中，改变特定波长的比例，可以强烈影响所产生的成纤维细胞的基因表达模式 [10]。胡永庆等人通过使用从一名女性患者的瘢痕疙瘩组织中分离出的原发性人类瘢痕疙瘩成纤维细胞使用 LED 黄光联合低氯林 B（HB）进行了一项体外光动力疗法（PDT）实验，实验结果证明 HB-LED PDT可以通过促使线粒体凋亡途径有效诱导人类瘢痕疙瘩成纤维细胞凋亡[11]。

2.4抑制黑色素产生

     位于表皮层的“黑素细胞”起源于神经棘，其迁移分化到机体的各个部位这个过程需要微量神经节相关转录因子(MITF)的参与。黑素细胞在其细胞的胞质内的“黑素小体”中合成“黑素”，黑素小体的数量、大小、种类、分布决定皮肤颜色。黑素主要由络氨酸或络氨酸结合半胱氨酸合成，络氨酸酶（TYR）和络氨酸相关蛋白酶（TRP-1）是黑素合成化学反应过程的所涉及的关键酶，黑素合成的速率直接与络氨酸酶的含量与活性相关[6]。陈力等人研究发现，585nm 的 LED 光5J/cm2 到 20J/cm2 照射可以抑制人类黑色素体的成熟，降低黑色素含量和酪氨酸酶活性。抑制的同时，酪氨酸酶（TYR）、酪氨酸酶相关蛋白-1（TRP-1）和微眼相关转录因子（MITF）在 mRNA 和蛋白质水平上的表达减少 [12] 。

3 LED 黄光的临床应用

3.1LED 黄光治疗面部过敏性皮炎

     面部过敏性皮炎是指过敏原通过皮肤或黏膜接触、吸入、注射或者是食用等途径进入机体后，引起机体发生变态反应，出现一系列皮肤炎症表现的皮肤病,临床主要表现为皮肤红肿、发痒、风团、脱屑等。常用的主要有两类:接触性屁炎和化妆品屁炎 [13] 。基于 LED 黄光的抗炎作用，LED 黄光结合内服药物及其他外治手段治疗面部过敏性疾病常取得较好的疗效。

3.2  LED 黄光治疗黄褐斑

     基于 LED 黄光抑制络氨酸酶活性、减少色素的生成及抑制炎症因子的释放的作用，临床可应用 LED 黄光治疗黄褐斑。徐丽华等使用 LED黄光联合谷胱甘肽治疗黄褐斑患者 42例，均以使 LED 黄光源距患者面部垂直距离 20cm 进行照射，照射强度:25mw/cm2 ，每次黄光照射 20min。每周治疗 1 次，10 次为一个疗程。治疗结束后进行疗效评价，治疗总有效率达到 90.5% [22] 。刘娟等应用 LED 黄光联合中药面膜治疗黄褐斑 82 例，分为 A、B、C 三组，A 组以 LED 黄光联合中药面膜治疗，B 组单用中药面膜，C 组单用 LED 黄光，治疗每周 1 次，治疗10次后 A、B、C 三组有效率分别为 71.1%、45.8%、50.0%，证明 LED黄光联合中药面膜治疗黄褐斑疗效显著 [23] 。