李 茜 王 淼 周非凡

（海南大學生物醫(yī)學工程學院，海南省生物醫(yī)學工程重點實驗室，海口 570228）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）是老年癡呆癥最常見的類型，占所有癡呆病例的60%~80%［1］。AD是發(fā)生在老年和老年前期的中樞神經系統(tǒng)退行性病變，主要表現(xiàn)為進行性認知功能障礙和行為損害。臨床表現(xiàn)包括記憶衰退、失語、視空間能力減退、抽象思維和計算力減退、人格和行為改變等。2020 年《The Lancet Public Health》發(fā)表的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國60 歲以上老年人癡呆癥發(fā)病率約為6.00%，其中90歲以上的老年人發(fā)病率高達31.90%。據(jù)此推算中國癡呆癥患者超過1 500萬人，其中AD患者已經接近1 000萬［2］，占世界AD患者總人數(shù)的1/4。中國目前用于AD患者治療的社會經濟負擔占國內生產總值的1.47%，高于全球平均水平（1.09%），且這一數(shù)值隨著老齡化的加劇不斷增加［3-4］。AD 不僅僅是復雜的健康問題，更是棘手的家庭問題和社會問題。對AD患者家庭來說，他們承受的不僅僅是精神上的打擊，還要面臨更現(xiàn)實的照護重擔。而隨著AD患者數(shù)量的增加，社會也將面臨著更加沉重的經濟負擔。

AD 以老年斑和神經元纖維纏結（neurofibrillary tangles，NFTs）為主要病理特征。老年斑由β 淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）聚集形成，NFTs 則是過度磷酸化的Tau 蛋白配對螺旋化形成。AD的病程根據(jù)認知能力和身體機能的惡化程度被分為7個階段［5］。a. 無認知功能衰退階段，無外顯癥狀，認知功能正常，臨床檢查無記憶缺陷，但大腦中存在淀粉樣蛋白沉積。b. 輕微認知功能衰退階段，伴有主觀記憶擔憂，但臨床檢查無客觀證據(jù)證明記憶缺陷。c. 輕度認知功能衰退階段（mild cognitive impairment，MCI），記憶力和其他認知功能進行性衰退，可在臨床檢查中獲得客觀證據(jù)。MCI是AD患者出現(xiàn)客觀認知障礙的最早階段，雖然患者注意力處理和工作記憶的能力下降［6］，但仍可獨立生活。d. 中度認知功能衰退階段，患者學習和記憶能力受損，出現(xiàn)明顯的認知缺陷，不再能夠有效地執(zhí)行復雜的任務［7-8］，生活質量降低。e. 重度認知功能衰退階段，患者開始在日常生活活動中需要幫助。f. 嚴重認知功能衰退階段，患者認知性意志急劇減退，完全依賴照顧者生存。g. 極嚴重認知功能衰退階段，患者失去語言功能和精神性運動技能，并表現(xiàn)出廣泛皮層性神經系統(tǒng)癥狀和體征。

AD 治療的主流方法仍然是藥物治療，通過美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認證的AD治療藥物一共有6 種，其中加蘭他敏（Galantamine）、利斯的明（Rivastigmine）、多奈哌齊（Donepezil）和他克林（Tacrine）為膽堿酯酶抑制劑，美金剛（Memantine）為N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體拮抗劑，阿杜那單抗（Aducanumab）為2021 年上市的Aβ 抗體，然而由于其III 期臨床試驗失敗，存在較大爭議［9-13］。此外，GV-971 是國內研發(fā)上市的靶向AD患者腸道菌群的治療藥物，但其未通過FDA 認證［14-15］。藥物治療可以在一定程度緩解AD 導致的認知與記憶障礙，但不能阻止病程進展，更加無法治愈AD，長期服用后有效時間縮短，并且部分患者用藥后會產生嘔吐、頭痛、幻覺等副作用［16-19］。因此無副作用、療效顯著的治療手段是當前研究的熱點與難點。

光生物調節(jié)（photobiomodulation，PBM）指的是從激光器或發(fā)光二極管（LED）發(fā)出的可見光到近紅外（NIR）光（波長為400~1 100 nm）在生物組織引起的非熱效應，以刺激或調控各種生物過程［20］，減輕疼痛和炎癥，修復機體損傷。研究表明，PBM 可以促進微循環(huán)、細胞增殖和再生，還可以緩解創(chuàng)傷性或急慢性疾病的疼痛、氧化應激和炎癥，增強機體免疫機能［21-26］。越來越多研究證實了PBM的安全性和有效性，從而促進了PBM應用領域的拓展。近年來，PBM 在神經病學領域的作用備受關注，特別是在神經退行性疾病的調控、治療方面，均開展了廣泛且深入的研究。

本文總結了PBM 在AD 調控中的應用研究，對PBM 的治療機制、量效關系、治療效果進行了系統(tǒng)梳理，為PBM 在AD 治療中的深入研究和潛在應用提供參考。

1 PBM在AD細胞模型中的應用研究

1.1 PBM對Aβ引起的神經毒性具有保護作用

Aβ 是由β 和γ 分泌酶水解淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）生成的含有39~43 個氨基酸的多肽。它可由多種細胞產生，并在血液、腦脊液和腦間質液內循環(huán)流動，大部分與伴侶分子結合，少數(shù)以游離狀態(tài)存在，但其在細胞基質沉淀聚積后則具有強烈的神經毒性作用［27-32］。研究人員進行的體外實驗表明PBM對Aβ引起的神經毒性具有保護作用。Duan 等［27］報道640 nm LED PBM能夠抵抗Aβ25-35誘導的大鼠腎上腺嗜鉻細胞瘤細胞（PC12）凋亡。邢達課題組發(fā)現(xiàn)，632.8 nm低能量激光PBM 通過激活PKC 信號通路使Bax/Bcl-xl mRNA 比值降低或激活Akt/YAP/p73 信號通路，均能抑制Aβ25-35引起的PC12 細胞凋亡［28-29］，使用632.8 nm激光照射Aβ25-35孵育的PC12、人神經元樣神經母細胞瘤細胞（SH-SY5Y）和人胚腎細胞（HEK 293T），發(fā)現(xiàn)PBM 能夠通過Akt/GSK3β/βcatenin途徑減弱Aβ25-35誘導的細胞凋亡［30］。其進一步研究發(fā)現(xiàn)，632.8 nm激光（2 J/cm2）可以通過增加線粒體細胞色素c 氧化酶（cytochrome oxidase，CCO）活性，從而增加cAMP和ATP的水平，激活SH-SY5Y-APPswe細胞的PKA/SIRT1信號通路，導致Aβ水平下降［31］。此外，人神經元樣神經母細胞瘤細胞（SH-EP）內化Aβ42后，用670 nm激光照射可顯著降低細胞內Aβ42聚集量［32］。Duggett 等［33］利用人工合成的人Aβ1-42多肽在試管中聚集，形成大小不等的纖維（單個約為10 μm），這些纖維與神經母細胞瘤細胞（CAD）共培養(yǎng)引起了高達73%的劑量依賴性神經毒性，而用1 068 nm LED預處理細胞可以顯著抑制Aβ42引起的神經毒性。

突觸是神經元之間信息交換的重要元素，神經元之間突觸連接的破壞是已知的AD 病理性特征。因此，恢復這些連接對于AD的治療至關重要。腦源性神經營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）是一種中樞神經系統(tǒng)蛋白質，在維持現(xiàn)有神經元的活動方面發(fā)揮關鍵作用，突觸和神經元的再生受到BDNF 的刺激［34］。Nagahara 等［35］研究發(fā)現(xiàn)，給予AD 轉基因小鼠BDNF 基因治療，可以逆轉Aβ 斑塊介導的神經毒性所引起的樹突萎縮和突觸丟失，部分恢復異?；虮磉_，改善細胞信號轉導，恢復學習和記憶功能。而這些結果的發(fā)生與淀粉樣斑塊負荷的影響無關，表明BDNF通過非淀粉樣蛋白依賴的機制，對AD中涉及的關鍵神經回路起到實質性的保護作用。邢達教授團隊發(fā)現(xiàn)，在Aβ 孵育的小鼠海馬神經元中，632.8 nm PBM 可以通過激活ERK/CREB 途徑，上調BDNF來避免Aβ誘導的神經元丟失和樹突萎縮［36］。

此外，Hamblin 教授團隊［37-38］用810 nm 激光直接照射小鼠皮層原代神經元，發(fā)現(xiàn)PBM 在增加ATP、提高線粒體膜電位、降低細胞內鈣離子濃度、減少氧化應激和減少一氧化氮（nitric oxide，NO） 方面有非常顯著的益處。Zupin 等［39］用970 nm和445 nm波長的光照射SH-SY5Y細胞，發(fā)現(xiàn)970 nm PBM 處理組細胞活性氧（reactive oxygen species，ROS） 和ATP 增加，而445 nm PBM 處理組細胞ROS 減少，ATP 增加，表明不同波長PBM 通過對線粒體功能的選擇性作用促進SH-SY5Y 的分化。Topaloglu 和Bakay［40］分別采用低劑量光動力療法（photodynamic therapy，PDT）和PBM兩種不同的方法誘導PC12細胞分化，經形態(tài)學檢查、機械學方法和qRT-PCR 分析發(fā)現(xiàn)，低劑量PDT 和PBM 通過刺激細胞內ROS 生成和NO釋放實現(xiàn)組織反應，促進軸突延長和細胞分化。

1.2 PBM對膠質細胞介導的神經炎癥具有調節(jié)作用

神經膠質細胞，簡稱膠質細胞，是神經組織中除神經元以外的另一大類細胞，廣泛分布于中樞和周圍神經系統(tǒng)，主要包括星形膠質細胞、少突膠質細胞（與前者合稱為大膠質細胞）和小膠質細胞等。小膠質細胞炎癥反應有兩種不同的表型［41］。在沒有病原體的情況下，小膠質細胞處于靜息狀態(tài)。當檢測到AD的病理標志物時，小膠質細胞被激活，釋放炎癥因子，并通過吞噬作用清除Aβ 斑塊。激活的小膠質細胞表現(xiàn)為促炎（M1）或抑炎（M2）兩種狀態(tài)［42］。M1 小膠質細胞處于促炎狀態(tài)，可不斷釋放ROS和NO等炎癥因子，通過過度修剪神經元突觸并脫落髓鞘，最終導致信息傳遞受阻，甚至細胞死亡［43］。M2 小膠質細胞呈抑炎狀態(tài)，能夠吞噬Aβ斑塊［44］，提供營養(yǎng)因子，促進神經元網(wǎng)絡重建，并修復腦損傷［45］。

在包括AD 在內的多種神經退行性疾病中，PBM 通過調節(jié)小膠質細胞介導的中樞神經系統(tǒng)損傷發(fā)揮重要作用。Von Leden 等［42］使用808 nm LED 對原代小膠質細胞和小膠質細胞樣BV-2 細胞進行不同劑量的照射，發(fā)現(xiàn)在較高劑量（4~30 J/cm2）時小膠質細胞主要轉化為M1表型，而在較低劑量（0.2~10 J/cm2）時，主要向M2 表型轉變。Song等［46］用BV-2 細胞和SH-SY5Y 細胞，研究了PBM（633 nm 激光） 對脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）活化小膠質細胞所致神經毒性的影響，結果顯示PBM 可通過活化非受體酪氨酸激酶Src 抑制LPS活化小膠質細胞，減輕小膠質細胞引起的神經毒性，提高其吞噬能力，繼而清除Aβ 聚集體。屈軍樂教授課題組［47］使用808 nm激光照射被寡聚體Aβ1-42激活的小鼠海馬體原代小膠質細胞，結果發(fā)現(xiàn)，在受寡聚體Aβ 激活的M1 型小膠質細胞中，PBM 能有效誘導從糖酵解到線粒體活動的代謝轉變，即小膠質細胞促炎因子分泌減少和吞噬功能激活，向M2型轉變。同時在神經元與小膠質細胞共孵育模型中發(fā)現(xiàn)，PBM也可以通過調節(jié)被Aβ激活的小膠質細胞產生的ROS 水平來有效減少神經元的凋亡。大量研究表明，Aβ 處理的小膠質細胞會表現(xiàn)出代謝變化和炎癥表型的轉變，它通過激活氮氧化物（nitrogen oxide，NOX）來刺激小膠質細胞生成高水平的ROS，但是PBM可以逆轉這種Aβ誘導的變化，保護神經元免受損傷。因此，利用近紅外光調控被Aβ 激活的小膠質細胞可能成為控制AD炎癥發(fā)展的一種治療策略。

此外，與小膠質細胞相似，在中樞神經系統(tǒng)炎癥中，星形膠質細胞也表現(xiàn)為促炎（A1）和抑炎（A2）兩種狀態(tài)。A1 星形膠質細胞釋放NO、ROS等促炎因子，對膠質細胞產生毒性，使其失去吞噬功能，難以消除Aβ 斑塊［48］。A2 星形膠質細胞釋放 ATP、 γ 氨基丁酸 （γ-aminobutyric acid，GABA）、神經營養(yǎng)因子和細胞因子，促進神經元的增殖和分化以及突觸的修復［49］。早期研究發(fā)現(xiàn)，632.8 nm 激光預處理能夠抑制Aβ1-42誘導的星形膠質細胞超氧化物歧化，減少白介素-1β（IL-1β）和誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的表達，從而發(fā)揮抗神經炎癥作用［50］。Silveira 等［51］研究發(fā)現(xiàn)，使用660 nm 激光照射C6星形膠質瘤細胞，其呼吸鏈復合體I活性和己糖激酶活性增加，導致細胞質和線粒體氧化還原狀態(tài)的變化，增加ATP 的產生，顯著增強C6 星形膠質瘤細胞線粒體活性。Yoon 等［52］發(fā)現(xiàn)660 nm LED 處理SD 大鼠原代星形膠質細胞，增加GFAP 和溴脫氧尿苷（BrdU）/Ki67 共表達量，促進特異性增殖。此外，Oct4和GFAP共表達減少，神經上皮干細胞蛋白（Nestin）和ALDH1L1 表達增加，表明660 nm LED 能夠促進星形膠質細胞分化。這些結果表明，PBM 可以改變星形膠質細胞的活性，促進其增殖或分化，從而改善中樞神經系統(tǒng)病理狀態(tài)。

在細胞層面的研究表明，PBM 治療能夠抑制Aβ 斑塊引起的神經毒性，同時誘導小膠質細胞和星形膠質細胞表型的改變，降低細胞內的炎癥因子水平，進而調控中樞神經系統(tǒng)免疫微環(huán)境，以修復大腦損傷，治療AD。盡管PBM在細胞層面顯示出了良好的治療效果，但目前其作用機制仍不清楚。

基于目前的研究，PBM 被認為至少在兩種不同的生物水平上起作用。首先，PBM 作用于細胞水平，激活細胞內級聯(lián)反應，最終有助于靶標以及鄰近細胞的存活或神經刺激作用。其次，PBM 似乎能夠觸發(fā)全身保護機制。這涉及尚未識別的循環(huán)細胞或體液因子，其可以轉導PBM 對大腦的保護作用。已有大量研究表明PBM 能夠影響諸多分子和細胞系統(tǒng)［53］。Karu［54］和Hamblin 教授等［24］學者認為，介導PBM 效應的部位主要位于線粒體，存在于細胞線粒體內膜的CCO 作為光受體，吸收光后發(fā)生分子構象改變，酶活性增強，進而促進電子傳遞，增加ATP的產生，從而增強細胞活性。而邢達教授團隊研究則認為介導PBM 效應的部位主要位于細胞膜，細胞膜表面非受體酪氨酸激酶吸收光發(fā)生分子構象變化，激活下游信號分子，從而啟動信號轉導途徑，調控促增殖或抗凋亡通路。然而，目前的兩種細胞機制假說均未得到公認，PBM 在神經元、膠質細胞不同類型細胞中的調控機理并未清晰。PBM在AD細胞模型中的研究參數(shù)見表1。

Table 1 Applied research of PBM in AD cell model表1 PBM在AD細胞模型中的應用研究

2 PBM在AD動物模型中的應用研究

目前，應用于AD有關研究的動物模型大致有兩種類型：一是直接向嚙齒類動物腦內注射毒性Aβ 多肽或腹腔注射東莨菪堿等化合物損傷膽堿能神經元模擬AD 病癥，雖然該處理方式操作簡便，造模耗時短，但個體差異較大；二是轉基因成功培育的表達人類APP 突變體（K670N/M671L、V717I、V717F 和D23N 系）、PSEN1（PS1 系）和PSEN2（PS2系）突變體的小鼠，均能表現(xiàn)出漸進的、早發(fā)型的癡呆癥狀。APP/PS1雙轉基因小鼠由Mo/HuAPP695swe 和PS1-dE9 基因共同構建，可表達突變的人類早老素（PS1-dE9）和嵌合的人鼠淀粉樣前蛋白（APPswe）融合體。3×Tg小鼠系模型由APP Swedish、MAPT P301L和PSEN1 M146V基因突變構建，可同時表現(xiàn)突觸功能障礙和AD相關的斑塊和NFTs 病理。成熟的APP/PS 小鼠和3×Tg小鼠系（包含人類APP、PS1 突變和Tau 突變）模型，在AD研究中被廣泛使用。而5×FAD小鼠系則是結合3 個人類APP 突變體和兩個PS1 突變創(chuàng)建的，該小鼠模型更早地出現(xiàn)淀粉樣病變、認知障礙及神經元丟失。相較于單轉基因小鼠，多轉基因小鼠的病理表現(xiàn)與AD更為相似，具有更高的應用前景，但其難以評估一些新的基因突變是否對AD的發(fā)生發(fā)展產生影響。

2.1 PBM在藥物處理構建的AD小鼠模型中的研究

為了建立嚙齒類動物AD模型，研究人員通常直接向海馬體注射不同Aβ多肽以模擬Aβ沉積的病理特征。陸玉嬌等［55］利用808 nm連續(xù)激光經顱治療Aβ1-42注射的大鼠，發(fā)現(xiàn)PBM 連續(xù)治療5 d 可以改善海馬的神經退行性病變，巴恩斯迷宮（Barnes Maze） 和新物體識別（novel object recognition，NOR）測試結果表明PBM 治療改善了AD 大鼠的空間和物體識別記憶。對海馬CA1 區(qū)細胞組織進行深入分析，發(fā)現(xiàn)PBM治療可改善線粒體動力學，升高線粒體膜電位，降低線粒體DNA 氧化損傷及線粒體自噬，抑制細胞凋亡，提高線粒體抗氧化水平、CCO活性和ATP含量，抑制Aβ引起的反應膠質化，緩解炎癥反應和Tau 蛋白過度磷酸化。Da Luz Eltchechem等［56］給大鼠海馬區(qū)注射Aβ25-35肽構建AD 模型，用627 nm 連續(xù)LED 經顱治療大鼠3周，通過曠場和Morris 水迷宮行為學測試發(fā)現(xiàn)PBM 治療有效增強大鼠的運動技能和空間記憶，組化分析發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)Aβ斑塊水平顯著降低。Blivet等［57］針對海馬CA1 區(qū)注射Aβ25-35構建的AD 小鼠模型，使用紅光和NIR 光結合的脈沖PBM 經顱治療，降低了海馬炎癥標志物TNF-α、IL-6 和IL-1β的水平，同時降低星形膠質細胞和小膠質細胞的活化，恢復小鼠在Y 迷宮測試中的空間工作記憶。Zinchenko 等［58］使用1 267 nm 連續(xù)激光經顱治療Aβ1-42注射的小鼠，發(fā)現(xiàn)PBM 治療顯著減少了Aβ在腦組織中的沉積，同時在小鼠不同腦區(qū)注射金納米棒顆粒，通過光學相干斷層掃描（optical coherence tomography，OCT）活體監(jiān)測右側頸深淋巴結的金納米棒蓄積率發(fā)現(xiàn)PBM 治療顯著增加了大腦深層（海馬、腦室）和淺層（枕大池、皮質）金納米棒的清除，表明PBM 促進淋巴引流可能是其減少腦內Aβ 斑塊和改善AD 小鼠神經系統(tǒng)功能、認知和記憶狀態(tài)的可能機制之一。2021年，該團隊深入研究PBM（1 267 nm 連續(xù)激光）在夜間和白天對AD 小鼠腦內淋巴Aβ 清除的影響，發(fā)現(xiàn)夜間PBM 比白天PBM 更能有效地刺激Aβ 從大腦中清除，減少其在AD小鼠腦內的蓄積，改善識別記憶［59］。Zinchenko 團隊的研究為PBM 治療AD提供了新的靶點，為PBM 的治療機制提供了新的研究思路。

2.2 PBM在轉基因AD小鼠模型中的研究

在轉基因小鼠模型中，Taboada 等［60］利用810 nm連續(xù)激光經顱治療AβPP轉基因小鼠，明顯增強了AβPP 小鼠在Morris 水迷宮測試中的空間學習和記憶功能。同時組化分析顯示PBM 治療顯著降低AβPP 小鼠腦內Aβ 斑塊和炎癥標志物（如TNF-α、IL-1β、TGF-β），增強腦組織的線粒體功能和c-fos 表達，且呈劑量依賴性。Purushothuman等［61］使用670 nm連續(xù)LED治療 APP/PS1和K369I Tau模型小鼠，發(fā)現(xiàn)PBM治療可以降低海馬、皮層和腦干的Aβ斑塊水平和NFTs水平，降低過度磷酸化的Tau、NFTs 以及新皮質和海馬的氧化應激指標，恢復存活神經元中線粒體CCO的表達。近來，另一個研究組使用670 nm 連續(xù)LED 經顱治療Tg2576［62］和人Tau 蛋白?。?×TgAD 和hTau）［63］轉基因小鼠，增強了AD 小鼠在NOR 測試中的記憶功能，顯著降低AD小鼠海馬區(qū)和大腦皮層突觸體的Tau和Aβ水平，阻止Aβ寡聚體對長時程增強作用的抑制［63］。

在PBM 調控轉基因AD 小鼠的研究中，除普通紅光及近紅外波段的連續(xù)光處理方式外，其他波段及照射方式均有所報導。2013 年，Grillo 等［64］對TASTPM 轉基因癡呆模型小鼠進行1 072 nm 脈沖 LED 經顱治療，降低齒狀回 Aβ 斑塊水平，增加腦組織熱休克蛋白（heat shock proteins，HSPs）HSP60、HSP70、HSP105、HSP27 等的表達，同時下調熱休克蛋白αB-晶體蛋白（HSP αB-crystallin）水平，減少Aβ毒性，推測其可能促進熱弛豫過程，局部放能，從而改變細胞內信號轉導機制。魏勛斌教授團隊［65］使用1 040~1 090 nm 連續(xù)LED 設備經顱治療APP/PS1 小鼠，明顯改善AD 小鼠在Morris水迷宮測試中的空間學習和記憶，減少海馬區(qū)Aβ斑塊面積。2021 年，該團隊分別使用10 Hz 和40 Hz 1 070 nm 近紅外光對AD 模型小鼠進行經顱治療，其結果表明10 Hz 和40 Hz 1 070 nm 近紅外光均能夠減少M1 樣小膠質細胞的產生，減輕AD模型小鼠的炎癥反應，從而減輕Aβ 負荷緩解認知功能障礙，為PBM 治療AD 的機制提供了清晰的線索［66］。Zhang 等［67］利用可見光（2 Hz）刺激3×Tg AD模型小鼠，改善小鼠的空間學習能力和條件恐懼記憶，但并未改變小鼠扣帶回皮層的Aβ42水平，而是通過上調扣帶回和外側杏仁核的同源蛋白1a 水平來改善Aβ 對錐體細胞BK 通道抑制作用。2016 年，Tsai Li-Huei 教授課題組［68］在《自然》（Nature）雜志上發(fā)表了一篇研究性論文，研究發(fā)現(xiàn)，40 Hz LED白光會在腦部視覺皮層區(qū)域引起無創(chuàng)伽馬震蕩，促使AD小鼠腦內小膠質細胞發(fā)生形態(tài)變化，繼而提高淀粉樣蛋白吞噬能力，以減輕AD 的發(fā)生。2019 年，該團隊探究40 Hz 視覺和聽覺刺激聯(lián)合治療的療效，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合刺激可促進小膠質細胞在Aβ 斑塊周圍聚集，繼而廣泛引起大腦多個區(qū)域淀粉樣蛋白和磷酸化Tau 蛋白減少，AD 小鼠空間記憶和認知能力改善［69］。同年，該研究小組探討40 Hz 長期光照治療機理，結果發(fā)現(xiàn)40 Hz長期光照可在視覺皮層、海馬體和前額葉皮層等多個腦區(qū)引起伽馬振蕩，改變與神經元、突觸損傷及小膠質形態(tài)相關的部分基因表達，減輕神經元損傷和小膠質細胞炎癥反應，改善突觸功能，增強神經保護，進而改善AD小鼠認知功能［70］。最近，一項在AD 大鼠上進行的PBM 實驗也表明PBM 治療能顯著改善AD的典型病理癥狀，包括記憶喪失、淀粉樣斑塊沉積、Tau 蛋白過度磷酸化、神經元變性、脊髓損傷和突觸丟失。此外，PBM 通過促進小膠質細胞IL-3Rα 和星形膠質細胞IL-3 的表達，促進淀粉樣斑塊周圍小膠質細胞的募集［71］。

此外，研究發(fā)現(xiàn)PBM還可增強老年鼠的認知，降低其大腦炎癥水平。Cardoso 等［72］使用810 nm連續(xù)激光對青年（4月齡）和老年（20月齡）大鼠經顱治療，結果表明接受PBM 治療的青年和老年大鼠在Barnes Maze 中表現(xiàn)出比對照組更好的認知表現(xiàn)。同時PBM 治療降低了青年和老年大鼠大腦皮質GM-CSF、IL-10、MCP-1、LIX、TNF-α 和IL-5 的水平，起到抑炎作用。在海馬區(qū)，PBM 組老年大鼠與對照組老年大鼠相比，IP-10 和Fractalkine水平降低，阻止了老年大鼠神經性營養(yǎng)不良和Tau 蛋白磷酸化的進程。事實上，PBM 似乎有能力從幾個不同的角度瞄準AD，使其成為一種可行的潛在治療方法。

無論是藥物處理構建的AD小鼠模型，還是轉基因AD小鼠模型，PBM治療均能改善其在行為學測試中的空間學習和記憶能力，降低腦內的Aβ 斑塊沉積和炎癥水平，顯示出良好的治療效果，這為PBM的臨床研究奠定了基礎。但目前PBM作用于AD小鼠的治療機制、量效關系仍不清楚。未來的研究需要聚焦于動物實驗和臨床研究的結合，在確定PBM 作用機制、量效關系的基礎上，確保其在臨床應用中的安全有效性。PBM在AD動物模型方面的應用研究參數(shù)見表2。

Table 2 Applied research of PBM in AD animal model表2 PBM在AD動物模型方面的應用研究

3 PBM在AD患者臨床治療中的應用研究

3.1 單一無創(chuàng)PBM療法

在早期治療中，Maksimovich［73-74］對比了在股總動脈進行穿刺和插管安裝柔性光纖激光器對大腦前動脈和大腦中動脈近端進行激光治療的患者同藥物 Memantin、Rivastigmine 治療患者的療效差異，發(fā)現(xiàn) PBM 介入治療組患者的腦微循環(huán)和代謝得到改善，使得患者認知恢復，癡呆癥永久性減輕。PBM 介入治療雖然展示出了良好療效，但其操作繁瑣、技術要求高，創(chuàng)傷較大，易引發(fā)炎癥。為規(guī)避介入治療的缺點，經顱無創(chuàng)治療被提出并得到快速發(fā)展。Berman 等［75］對11 位輕度認知障礙患者進行小型雙盲實驗，8 位患者接受了1 070 nm脈沖LED經顱無創(chuàng)治療，其余3位為安慰劑組，經過28 d連續(xù)治療，治療組病人在時鐘繪制、即時回憶、練習記憶、視覺注意力和任務切換方面的能力顯著提高。腦電圖（electroencephalogram，EEG）結果顯示，PBM 治療提高了患者的警覺性及注意力并減輕焦慮情緒。Chan 等［76］對30 位沒有神經病史的老年人（≥60歲）進行了小型雙盲實驗，治療組和對照組各15人，使用633 nm和870 nm連續(xù)LED 同時經顱治療。與對照組相比，PBM 治療組在側翼測試的一致和不一致條件下都表現(xiàn)出更快的反應，在類別流利性測試中產生的獨特單詞總數(shù)增加，表明PBM 改善了老年人的行動選擇、控制能力和思維靈活性，促進了額葉功能。其在另一項研究中使用810 nm連續(xù)LED分別對18名輕度認知障礙老年人進行單次經顱PBM 治療，顯著改善了患者的視覺記憶能力和血流動力學反應［77］。在Nizamutdinov等［78］的研究中，分別對60 名輕、中度癡呆患者（2∶1）進行為期8周的1 060~1 080 nm LED 經顱PBM 治療，阿爾茨海默病神經成像計劃（Alzheimer’s disease neuroimaging initiative，ADNI）神經心理成套測驗評估結果表明，與對照組相比，PBM 治療組患者焦慮減輕，情緒、精力和認知能力改善。在另一項相同的研究中，PBM治療組患者的認知能力顯著改善，且癡呆癥患者對PBM 刺激的反應沒有表現(xiàn)出基于性別的差異［79］。在經顱無創(chuàng)PBM 治療出現(xiàn)的同時，一些研究人員也開始探索利用鼻腔無創(chuàng)PBM治療AD。周暢課題組［80］的一項研究表明，經670 nm連續(xù)激光鼻腔內照射治療后，輕度認知障礙患者血清內Aβ 含量降低，推測PBM能夠影響Aβ代謝過程，延緩疾病進程。Lim［81］使用Vielight公司生產的鼻腔光治療儀（810 nm脈沖LED）對2名AD患者進行為期1年的持續(xù)治療后，患者不再有嚴重的認知障礙，且根據(jù)基礎簡易精神狀態(tài)檢查（mini mental state examination，MMSE）的測量，其認知功能改善到“正常水平”，且治療期間未觀察到不良反應。最新的研究使用1 064 nm 連續(xù)激光對健康老年人左側背外側前額葉進行單次和一周重復刺激，發(fā)現(xiàn)10 min 左右的單次PBM 刺激可以明顯改善健康成年人的記憶、注意力以及執(zhí)行功能等高級認知能力，一周重復經顱PBM 干預能夠有效改善健康老年人工作記憶，并且這種改善效果能夠維持至少3周［82］。

3.2 聯(lián)合無創(chuàng)PBM治療

基于經顱治療和鼻腔治療已經取得的良好療效，研究人員開始探索聯(lián)合PBM 療法對AD 患者的治療效果。Arakelyan 等［83］使用PBM、磁場療法（magnetic field therapy，MFT）、光色療法（light chromotherapy，LCT）、AD 藥物療法和PBM+MFT+LCT聯(lián)合療法等5種方法分別治療145位AD患者，并比較其療效。阿爾茨海默病評估量表（Alzheimer’s disease assessment scale-cognitive subscale，ADAS-cog）結果顯示，接受組合療法、PBM、MFT 或藥物療法的患者相較于安慰劑組，認知功能得到改善，其中組合療法療效最顯著，PBM療法次之，隨后是藥物療法，MFT療效最低。這些結果提示，不同類型的綜合療法對于改善AD患者的認知障礙有很好的作用，而在臨床上應用這幾種方法時需要考慮到各種治療方案的優(yōu)勢與劣勢。此研究顯示，組合療法不失為一種很有發(fā)展前途的治療方式。Zomorrodi 等［84］使用40 Hz 810 nm LED裝置結合經顱加鼻內PBM治療一位MMSE評分為21 分的輕度AD 患者，兩周治療后患者的MMSE評分和阿爾茨海默病合作研究（Alzheimer’s Disease Cooperative Study，ADCS-ADL）分數(shù)顯著提高，ADAS-cog 分數(shù)明顯降低。Saltmarche 等［85］通過10 Hz 810 nm LED 經顱加鼻內PBM 治療5 位AD患者，12周后患者癥狀明顯改善（MMSE評分平均提高5 分，ADAS-cog 分數(shù)也明顯降低），同時，患者焦慮和憤怒情緒減少，睡眠質量提高，且未觀察到不良反應。Salehpour 等［86］使用3 種不同的可穿戴LED設備對一名患有AD病史的白人患者進行治療，患者在第一周使用包含連續(xù)紅色（635 nm）和近紅外（810 nm）LED 的經顱頭盔和身體墊進行治療，從第2周開始增加經左側鼻孔的10 Hz脈沖模式近紅外（810 nm）LED治療，經過4周PBM治療后患者的認知功能增強（蒙特利爾認知評估評分從18 分提高至24 分，工作記憶問卷評分從53分降低至10分），艾伯塔省嗅覺測試和花生醬氣味檢測測試顯示嗅覺功能障礙出現(xiàn)逆轉，生活質量指標得到改善，且無不良反應。Chao［87］報道了8 名癡呆癥受試者分別接受12 周的常規(guī)護理（UC，n=4）和家庭PBM 治療（n=4）的效果。常規(guī)護理組從事12 周的日?；顒樱琍BM 組在家中使用Vielight Neuro Gamma 設備（810 nm，40 Hz）進行為期12 周的近紅外經顱和鼻腔照射治療。12周后，PBM組的ADAS-cog分數(shù)和神經精神病學調查（Neuropsychiatric Inventory，NPI）分數(shù)有所改善，腦血流灌注量增加，并增加了后扣帶回皮質與默認模式網(wǎng)絡內的外側頂節(jié)點之間的連接。此外，Tsai Li-Huei 教授團隊［88］使用40 Hz 光+聲療法對輕度AD 患者進行為期3 月的治療，顯著改善了患者的認知功能、日常節(jié)律以及AD相關的病理結構和功能，同時也證實了光+聲療法的安全性。最近的一項研究表明，主觀認知下降（subjective cognitive decline，SCD）和遺忘性輕度認知障礙（amnestic mild cognitive impairment，aMCI）患者在每天清晨醒來后接受連續(xù)藍綠光（500 nm，LED）經眼治療4周后，患者的認知、睡眠和情緒障礙有明顯改善［89］。在小型臨床研究中，PBM 均顯示出良好的AD 治療效果，也證實了PBM 在臨床應用中的安全性，但PBM 要廣泛應用于臨床，仍需開展廣泛而深入的研究。PBM在AD患者臨床治療方面的研究參數(shù)見表3。

4 展望

目前，盡管已經投入了大量成本用于AD治療藥物的開發(fā)，但其治療效果仍未顯示出重大突破。而PBM 對于AD 的療效及其安全性已經在諸多臨床前和臨床研究中得到驗證，表明PBM 未來可能成為治療這些疾病的一種有效替代療法。基于PBM 無創(chuàng)和無副作用的優(yōu)點，其可作為當前有效治療的輔助療法，乃至發(fā)展成為一種預防性理療手段?？偟膩碚f，PBM 在認知障礙的治療和防治中頗具前景。目前已發(fā)表了大量的PBM 研究報告，包括對PBM 的作用機制和治療效果評價方法的研究，為今后的臨床試驗提供了數(shù)據(jù)支持。然而，PBM 在成為一種廣泛可及的治療方法之前還有很長的路要走。在過去10 年間，PBM 已被廣泛應用于多種疾病如AD等藥物研發(fā)中，并取得了較好療效；但同時也發(fā)現(xiàn)一些問題有待解決。目前，其作用機制及量效關系尚不清楚，特別是PBM 在AD治療中的量效關系，還需要更全面和深入的臨床試驗來闡明臨床上可采用的最佳治療模式和劑量參數(shù)并完善臨床評價體系。同時，需針對AD開發(fā)便攜式PBM 治療設備，為AD 臨床治療提供一種頗具潛力的新方向，并為緩解患者疾病護理和醫(yī)療負擔提供一種可行的解決方案。