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编号:10224094
低强度暖色激光的生物效应
http://www.100md.com 《中国激光医学杂志》 1999年第3期
     作者:刘承宜 李学梅 罗刚跃

    单位:刘承宜华南师范大学(广州市,510631) 1.传输光学实验室(E-mail:liutcy@scnu.edu.cn) ;李学梅 生物技术研究所;罗刚跃 生物系

    关键词:

    中国激光医学杂志990316 根据细胞和临床水平的研究结果,我们曾提出了低强度激光血管内照射疗法的生物信息模型(BIML)和激光生物刺激作用的信息转换模型(BITML)[1-6]。根据BIML,绿、蓝和紫等冷色兴奋Gs蛋白介导的生理过程;红、橙和黄等暖色兴奋Gq或Gi蛋白或受体关联蛋白酶介导的生理过程。根据BITML,在不引起损伤的前提下,一种激光的作用剂量超过一定阈值,它所启动的信使系统将转换成与其相拮抗的信使系统。现根据第二信使的生理功能,应用BIML和BITML从细胞信息生物学的角度,解释低强度暖色激光血管内照射疗法的实验和临床研究。
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    调节免疫状态

    机体的免疫反应由细胞免疫和体液免疫组成,分别由T和B淋巴细胞所介导。此外尚有其他免疫细胞参与,如巨噬细胞、杀伤(K)细胞和自然杀伤(NK)细胞等。各种免疫细胞在免疫过程中的作用都是由细胞内的信使分子介导的,详见表1。低强度激光的免疫效应[7]很容易根据BIML和BITML两个模型来解释和预测[1-6]

    表1 环核苷酸对免疫活性细胞的调控[8] cGMP

    细胞功能

    cAMP

    +

    增殖(淋巴细胞、巨噬细胞)

    -
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    +

    吞噬活性(巨噬细胞、PMNL)

    -

    +

    细胞毒性、杀菌、抑瘤(淋巴细胞、巨噬细胞、NK)

    -

    +

    淋巴因子产生

    -

    +

    活动性(淋巴细胞)

    -

    +
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    趋化性(淋巴细胞)

    -

    +

    淋巴因子诱导的游走抑制(巨噬细胞、PMNL)

    -

    +

    活性玫瑰花(淋巴细胞)

    -

    +

    脱颗粒、酶释放(巨噬细胞、PMNL)

    -

    +

, 百拇医药     化学发光(巨噬细胞)

    -

    -

    分化(淋巴细胞)

    +?

    胶原合成(巨噬细胞)

    +

    +

    抑制性T细胞亚群的发展

    -

    -

    辅助性T细胞亚群的发展

    +
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    PMNL:多形核细胞,NK:自然杀伤细胞

    改善机体的中毒状态

    从某种程度上说,体内中分子物质(MMS)浓度可以作为评价内源性中毒的一个指标[9]。MMS是血液中相对分子质量为499.87~4998.67的物质,中分子肽是其主要成分。MMS的来源及形成过程还不十分清楚。很多学者认为,可能是血浆或者组织蛋白不完全的水解产物。因此,MMS可以是下列四种物质的一种或其混合物[9]:(1)肾功能衰竭时正常代谢产物的积聚;(2)属于正常激素,但处于不正常的高浓度;(3)由于细胞代谢紊乱所引起的异常肽类积聚;(4)细胞或细菌碎裂产物。MMS代谢的基本过程主要在肺组织中进行,但肺脏不是参与MMS代谢的惟一器官。它的清除情况与肌酐清除率有密切关系,所以可以认为它的排泄主要通过肾小球滤过,由肾排除[9]。崔世维等[10]研究了糖皮质激素对肾小球滤过膜通透性的影响,发现大剂量使用激素使肾小球滤过膜对分子量较大蛋白质的屏障功能下降、通透性增加而加重蛋白尿。由于皮质醇可影响腺苷酸环化酶的活性并促进cAMP形成后的其他步骤[11],可以认为,cAMP有类似糖皮质激素的作用。因此,cAMP升高有利于清除MMS。王原平等[12]发现,高剂量(1.5~2.0mW,每天1次照射60min,连续60天)低强度He-Ne激光血管内照射(HN-ILIB)在升高辅助性T细胞数(Th)/抑制性T细胞数(Ts)比值的同时,改善了肾功能。根据表1,Th/Ts比值的升高,意味着cAMP水平升高。显然,王原平等的发现与崔世维等[10]的研究结果一致。
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    高平青等[13]使用每次90min的高剂量(1.5mW)照射达到了降低MMS的目的。在降低MMS的同时发现高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)明显增加。激素对脂蛋白代谢的影响研究表明[14],雌激素、糖皮质激素和肾上腺素等激素可增加血浆HDL-C的水平。激素生物化学研究表明[8],以上几种激素都升高细胞内的cAMP水平。换句话说,血浆HDL-C的升高意味着cAMP水平的升高。因此,高平青等[13]的实验进一步间接提示,cAMP升高有利于清除MMS。

    改善血液流变学性质

    实验表明[15],cAMP有助于血液流变学的改善,如抑制血小板凝聚、血管平滑肌舒张、冠脉血管扩张、提高红细胞的变形性[16]、降低MMS浓度等。汪艳芳等[17]应用HN-ILIB观察了老年非胰岛素依赖性(NIDDM)糖尿病患者的血液流变学及血脂的变化,发现HN-ILIB在改善血液流变学的同时,提高了HDL-C。
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    王之光等[18]对38只实验性糖尿病兔,分别采用1.2、1.5、2.2mW的He-Ne激光分两批一次性血管内照射各50min,测定其红细胞变形能力等8项血液流变学指标,并观察指标随时间的变化。结果表明:(1)激光照射后血液粘度降低,红细胞聚集性降低,且在24h内就有反映,5~7天仍然有效;(2)能提高红细胞变形能力,以照射后第3天最明显。5~7天后会回复到照射前水平;(3)可改善红细胞刚度,但时间上反映较迟。进一步的研究[19]采用了较大的功率,即5、10、18和25mW的He-Ne激光,对实验性糖尿病新西兰兔血管内照射各60min,观察了其红细胞变形功能(RCD)随剂量和时间的变化,结果发现:(1)在本实验所选用的功率和剂量范围内,大剂量照射对RCD的影响能较早地表现出来,且更持久。(2)在改善RCD的程度上,剂量越大,则越表现出优越性,特别是在照射后第1天和第3天,剂量越大的组其RCD改善程度越好。该实验过程中未发现溶血现象。

    邢平芬[20]观察了HN-ILIB后高粘血症及缺血性脑血管病患者血液流变学指标的变化,采用功率1.5mW的He-Ne激光,每次照射60min,每天1次,10~12天为1个疗程。治疗后,病人全血粘度、血浆粘度、红细胞压积、纤维蛋白原都明显下降,经t[WT〗检验,P<0.05,认为此方法能降低血液粘度,改善缺血性脑血管病症状。
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    临床研究

    在将BIML和BITML应用于临床研究时,最重要的一点是判明血液cAMP的水平。表2列出了根据BIML的预测和临床研究结果的比较。表中第一列是疾病的名称;第二列是治疗前疾病cAMP水平或腺苷环化酶与对照组的比较,“↑”表示疾病cAMP水平或腺苷环化酶比对照组高;第三列表示HN-ILIB可以使病人cAMP水平降低,从而产生治疗作用。只写出临床参考文献的疾病,表示BIML与临床一致。只写BIML的疾病,表示还没有临床研究报告,有待进一步临床研究的证实。在BIML的指导下,我们先后发现低强度He-Ne激光直接照射可以治疗良性甲状腺瘤、促进骨痂的形成、减肥和漂白皮肤等[2]

    朱菁等[21]用五种低强度暖光激光血管内照射治疗194例银屑病。他们发现,与对照组相比较,低强度暖光激光血管内照射治疗有显著疗效,而且照射次数愈多,治愈率愈高。银屑病的一个重要病因就是相应组织中cAMP水平过低[22]。骆舟等人利用放射免疫法测定患者血浆表明[23],口服补骨脂素(8-MOP)后,用长波紫外线(UVA)照射,cAMP显著升高(P<0.001)。Voorhees等认为,紫外光(UV)或日光浴可能是由于光引起银屑病损害处cAMP水平升高而起到治疗作用[22]。根据BIML和BITML,较大剂量(超过低剂量阈值)的低强度暖光激光血管内照射可以升高血液内的cAMP水平。血液cAMP的升高可以间接导致银屑病病变组织中cAMP水平的升高,从而达到治病的目的。
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    表2 疾病的环核苷酸异常与HN-ILIB治疗 疾 病

    环核苷酸水平

    (相对于对照组)

    HN-ILIB

    疗效

    甲状旁腺功能亢进症

    尿cAMP↑

    +(BIML)

    甲状腺功能亢进

    尿与甲状腺cAMP↑

    +(BIML)

    水肿(自发性)
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    血浆cAMP↑

    +[4]

    霍乱

    小肠腺苷环化酶活性↑

    +(BIML)

    大肠杆菌感染

    小肠腺苷环化酶活性↑

    +(BIML)

    癫痫大发作

    前脑cAMP↑

    +[7]

    精神分裂症
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    脑脊液和血浆cAMP↑[15]

    +[7]

    抑郁症

    脑脊液cAMP↑[15]

    +(BIML)

    心律失常

    血液中cAMP↑[15]

    +[7]

    慢性心力衰竭

    血浆cAMP↑[15]

    +[13]
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    急性肺炎

    白细胞cAMP↑[15]

    +[13]

    肠液分泌障碍*

    小肠cAMP↑[15]

    +(BIML)

    *霍乱毒素、不耐热大肠杆菌肠毒素、舒血管肠肽(VIP)或前列腺素E引起的水泻等

    本课题受国家自然科学基金、教育部霍英东青年教师基金和广东省自然科学基金资助

    参考文献

    1 刘承宜,段锐,罗刚跃,等.低强度激光的信息生物学及其应用.光电子.激光,1999,10增刊:46-48.
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    2 刘承宜,罗刚跃,李学梅. 关于低强度激光生物效应的文献探讨——生物信息模型. 中国激光医学杂志. 1999, 8:121-122.

    3 黄光明,刘承宜,刘颂豪. 激光剂量与其生物效应之间的关系. 激光生物学报, 1998, 7:90-92.

    4 Gao YQ, Liu TCY, Tang XJ. Intravascular low intensity He -Ne laser irradiation therapy on idiopathic edema. SPIE, 1997,3344:167-170.

    5 刘承宜,刘颂豪. 低强度激光的生物光子学研究. 中国激光医学杂志, 1997, 6:125-131.

    6 Liu TCY. Biological information model of low intensity laser for laser biostimulation. Lasers Surg Med, 1999, S11:4.
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    7 韦兴昌,刘开祥,俸军林,等. 低能量氦氖激光血管内照射疗法.中华理疗杂志,1995,18:45-48.

    8 荣康泰. 免疫药理学概论. 杭州:浙江科学技术出版社, 1987. 21-25.

    9 徐桂萍. 中分子物质的研究进展. 国外医学麻醉学与复苏分册, 1996,17:52-54.

    10 崔世维,邵亚男,钱桐荪,等. 糖皮质激素对肾小球滤过膜通透性的影响. 天津医药, 1997,25:136-138.

    11 刘汉青. 糖皮质激素的作用和机理.见:程治平,主编. 内分泌生理学.北京:人民卫生出版社,1984. 190-192.

    12 王原平,黄弈江,蔡云望,等. 氦氖激光血管内照射综合治疗对慢性肾小球疾病患者T细胞亚群的影响及疗效. 中华理疗杂志,1998,21:20-22.
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    13 高平青,姚富通,李虹,等.氦-氖激光血管内照射并脉络宁治疗急性脑梗塞临床研究.中华理疗杂志, 1996,19:99-101.

    14 王明运,徐松德. 激素对脂蛋白代谢的影响. 见:王克勤,主编. 脂蛋白与动脉粥样硬化. 北京:人民卫生出版社, 1995. 328-349.

    15 林曙光,郑广华,段小贝,主编. 细胞信号转导系统:基础与临床.天 津:天津科技出版社,1996. 289-312, 316-320.

    16 许贞峰,辛平,金丽英,等. 氦氖激光血管内照射对脑梗塞患者红细胞变形性和Na+-K+-ATP酶的影响.中华理疗杂志,1999,22:141-142.

    17 汪艳芳,段玉,刘泓. 低能量氦氖激光血管内照射对老年糖尿病血流变及血脂的影响.当代医师,1996,1:13-15.
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    18 王之光,史宏敏,宋罗盟. 低强度激光血管内照射对实验性糖尿病兔血液流变性质的影响. 激光生物学报,1997, 6:961-966.

    19 王怡振,史宏敏,于雷,等.不同剂量低强度激光血管内照射对实验性糖尿病兔红细胞变形能力的影响及其时间效应. 中国医学物理学杂志,1996,13:217-219.

    20 邢平芬. 低能量氦-氖激光血管内照射对血液流变学性质的影响. 中国疗养医学, 1997, 6:14-15.

    21 Zhu J, Shi HM, Zhang HG, et al. Intravascular low level laser irradiation in treatment of psoriasis. SPIE, 1998, 3344(1997 Shanghai International Conference on Laser Medicine and Surgery. Shanghai, Nov. 4-6, 1997), 162-16 6.

    22 刘承煌. 银屑病的临床与研究. 上海:上海科学技术文献出版社,1994.

    23 骆舟,蒋仲元,邵国英,等. PUVA照射对银屑病患者血浆cAMP及cGMP含量的影响. 中华理疗杂志,1992,15:17-18.

    (收稿日期:1998-11-09), 百拇医药