630 nm LED无创光疗干预痛风性关节炎的基础研究

目的初步探索波长630 nm窄带LED无创光疗干预大鼠痛风性关节炎的效应。方法实验对象SD大鼠24只,随机分为对照组、痛风组和光疗组三组,每组大鼠各8只。三组先进行痛风性关节炎模型诱导,其中对照组大鼠右踝注射生理盐水0.25 ml;痛风组和光疗组大鼠右踝注射50 mg/ml尿酸钠悬浊液0.25 ml,各组注射后4 h,进行关节炎症评分、肿胀度测量、步态评分和足回缩阈值检测以判定建模情况。对照组、痛风组诱导建模后均不进行LED无创光疗干预;光疗组痛风性关节炎建模成功后,采用波长630 nm的LED无创光疗干预,照射功率密度10 mW/cm^(2),每次照射时间1 h,每日1次,连续照射15 d。LED照射后,每日对三组大鼠进行炎症外观(炎症评分和肿胀度)、行为学(步态评分和足回缩阈值)观察,其中足回缩阈值采用von Frey细丝进行机械触痛评价。同时检测三组大鼠在建模前和LED照射后第1天、第3天、第7天、第11天、第15天血清中炎症因子IL-1β、TNF-α水平。结果(1)模型评估:注射后4 h,痛风组和光疗组关节红肿,炎症评分、肿胀度显著高于对照组(P<0.05);与对照组比较,痛风组和光疗组大鼠均出现行为障碍,步态评分增加(P<0.05)、足回缩阈值降低(P<0.05),提示造模成功。(2)炎症外观改变:LED照射干预前,痛风组与光疗组的炎症评分和肿胀度比较差异无统计学意义(P>0.05)。建模后第1天,痛风组和光疗组炎症评分分别为(5.38±0.7)分和(4.56±0.5)分,肿胀度分别为(27.1±1.1)%和(21.5±1.2)%,两组比较差异均具有统计学意义(P<0.05)。痛风组建模后第10天炎症评分、第12天肿胀度与建模前比较差异无统计学意义(P>0.05),且与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05),第11天炎症评分、第13天肿胀度恢复至正常水平;光疗组建模后第8天炎症评分和肿胀度与建模前比较差异无统计学意义(P>0.05),且与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05),第9天两项指标均恢复正常。(3)行为学改变:在LED照射干预前,痛风组与光疗组步态评分和足回缩阈值比较差异无统计学意义(P>0.05)。光疗组LED照射后第1天,痛风组和光疗组步态评分分别为(5.63±0.7)分和(4.15±0.8)分,足回缩阈值分别为(0.94±0.6)g和(1.98±1.0)g,两组比较差异均具有统计学意义(P<0.05)。痛风组建模后第8天步态评分、第9天足回缩阈值建模前比较差异无统计学意义(P>0.05),与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05);第10天步态评分、足回缩阈值恢复正常;而光疗组LED照射后第6天步态评分和足回缩阈值与建模前比较差异无统计学意义(P>0.05),与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05),第8天步态评分、第7天足回缩阈值恢复正常。(4)炎症因子水平改变:建模后第1天痛风组和光疗组IL-1β、TNF-α水平均明显高于对照组(P<0.05);光疗组LED照射后第1天,IL-1β、TNF-α水平明显低于痛风组(P<0.05);LED照射后第7天,光疗组IL-1β、TNF-α水平与对照组比较,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论波长630 nm窄带LED无创光疗可有效缓解痛风性关节炎大鼠的肿胀和疼痛症状,是一种无创、无毒副作用、简便易行、安全有效的干预方法。

窄带LED无创光疗对糖尿病足真皮成纤维细胞增殖及分泌功能的影响

目的研究窄带发光二极管(light emitting diode,LED)无创光疗对糖尿病足真皮成纤维细胞(diabetic foot dermal fibroblasts,DFFs)增殖和分泌功能的影响。方法将糖尿病足溃疡患者的足部皮肤标本使用酶消化法原代分离培养获得DFFs,采用细胞免疫荧光实验进行成纤维细胞鉴定。以DFFs为研究对象,实验分为两部分:(1)窄带LED对DFFs细胞增殖情况的影响。细胞增殖实验分为3组,分别为非光疗组(A组)即仅接种细胞但不进行LED光照;光疗组(B组),采用波长630 nm,带宽16 nm,功率密度10 mW/cm^(2)的LED光分别照射60 s、100 s、500 s、1000 s、2000 s和2500 s。空白对照组(C组)即不接种细胞也不进行LED光照。各组处理后24 h检测细胞吸光度计算各组细胞活力以评估增殖情况。(2)窄带LED对DFFs细胞因子分泌的影响。实验分为光疗组和非光疗组两组,优选促进DFFs增殖作用最强的光剂量作为光疗组的光剂量;非光疗组不进行光照,两组干预后12 h,比较两组DFFs分泌转化生子因子-β1(transforming growth factor-beta 1,TGF-β1)、基质金属蛋白酶抑制剂1(matrix metalloproteinase inhibitor 1,TIMP1)和血管生成素(angiopoietin 1,Ang1)的差异。结果(1)细胞免疫荧光鉴定发现酶消化法分离培养的原代DFFs中成纤维细胞纯度接近100%。(2)窄带LED照射DFFs细胞后细胞增殖情况。光疗组(B组)的细胞增殖随照射时间的增加先升高达到最大值后开始降低。光疗组(B组)中以波长630nm,功率密度10 mW/cm^(2)的LED照射500 s和1000 s时能够促进原代培养的DFFs的增殖,与非光疗组(A组)比较差异具有统计学意义(P<0.05)。(3)窄带LED照射DFFs细胞后细胞因子分泌的情况。光疗组以波长630 nm,功率密度10 mW/cm^(2)的LED照射1000 s时,能促进DFFs分泌TGF-β1和Ang1,与非光疗组比较差异具有统计学意义(P<0.05),但对TIMP1因子的分泌无影响(P>0.05)。结论窄带LED无创光疗可以促进DFFs增殖,并增加与成纤维细胞增殖相关的因子TGF-β1、血管生成相关的因子Ang1的分泌。

无创光疗调控真皮成纤维细胞在糖尿病足溃疡愈合的研究进展

糖尿病足(diabetic foot,DF)是糖尿病最严重的慢性并发症之一,糖尿病足溃疡(diabetic foot ulcers,DFUs)对糖尿病患者的截肢率和存活率有着直接影响。作为真皮最丰富的细胞,真皮成纤维细胞在糖尿病足溃疡的愈合过程中发挥着关键作用。目前对于糖尿病足溃疡缺乏特异有效的治疗方法,增加真皮成纤维细胞的功能促进溃疡愈合是一种有效的治疗策略。无创光疗(non-damage phototherapy,NDPT)作为一种无创、无毒副作用、非接触式的新辅助治疗方法,在糖尿病足溃疡的治疗中极具应用潜力。本文就糖尿病足溃疡中真皮成纤维细胞的异常改变及无创光疗通过调控真皮成纤维细胞治疗糖尿病足的基础和临床研究进展进行综述。

40 Hz白光经眼无创光疗的光参数对正常人脑波夹带的影响

目的探索40 Hz白光经眼无创光疗的色温、光源面积、照度三种光参数对诱导正常人脑波夹带响应度的影响。方法选择健康受试者30名,在距离受试者双眼10 cm处进行不同光参数的40 Hz白光刺激,包括(1)不同色温(3500 K、5200 K和7100 K),照度均为400 lux、光源面积均为20 cm×40 cm;(2)不同光源面积(2.5 cm×5 cm、5 cm×10 cm、10 cm×20 cm和20 cm×40 cm),照度均为400 lux、色温均为3500 K;(3)不同照度(100 lux、200 lux和400 lux),色温均为3500 K、光源面积为均20 cm×40 cm,每部分试验纳入受试者10名,对于同一名受试者,每种光参数试验每次刺激时长1 min,重复刺激5次,刺激顺序随机。受试者在接受光刺激的同时实时采集前额极(frontal pole,Fp),包括左额极(Fp1)、额极中点(Fpz)、右额极(Fp2)三处的脑电信号,使用傅里叶变换分析脑电信号数据,将光刺激与静息无光刺激时40 Hz脑电振幅的比值作为衡量该试次脑波夹带响应度的指标,以评估40 Hz经眼无创光疗的不同光参数诱导脑波夹带的响应度。结果(1)色温3500 K的40 Hz白光刺激在三个监测部位诱发的脑波夹带响应度均强于色温5200 K和7100 K(P<0.05),色温5200 K的40 Hz白光刺激诱发的脑波夹带响应度强于色温7100 K,但仅在Fpz处差异具有统计学意义(P<0.05)。(2)光源面积5 cm×10 cm的40 Hz白光刺激诱发的脑波夹带响应度强于光源面积2.5 cm×5 cm(P<0.05),光源面积10 cm×20 cm和20cm×40 cm的40 Hz白光刺激诱发的脑波夹带响应度强于光源面积2.5 cm×5 cm和光源面积5 cm×10 cm(P<0.05),但当光源面积从10 cm×20 cm增加至20 cm×40 cm时,脑波夹带响应度无显著增加(P>0.05);(3)照度400 lux的40 Hz白光刺激诱发的脑波夹带响应度强于照度100 lux(P<0.001)和照度200 lux(P<0.001),照度200 lux的40 Hz白光刺激诱发的脑波夹带响应度强于照度100 lux(P<0.001)。结论在3500~7100 K的色温范围内,40 Hz白光刺激色温越低,脑波夹带响应度越强;照射光源面积的增加可增强脑波夹带响应度,但存在着饱和效应;在100~400 lux照度范围内,脑波夹带响应度与照度呈正相关。

无创光疗在创伤后应激障碍治疗中的应用

创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder,PTSD)是个体在经历创伤性应激后,出现异常心理或生理变化的疾病,其发病机制暂不明确,临床缺乏安全有效、便捷高效的治疗手段。无创光疗是指使用不引起人体组织与细胞不可逆性损伤强度的光照射人体,通过光生物调节作用等改善人体功能的一种治疗方法。无创光疗可通过经眼、经颅两种途径,干预相关脑区以及参与激素水平调节,改善PTSD症状。本文阐述了PTSD的临床诊疗现状,无创光疗的主要作用机制,以及无创光疗干预PTSD的应用现状,总结了无创光疗干预PTSD的最新研究进展。

医用LED阵列光源介导的无创光疗治疗方案模拟

目的:仿真模拟无创光疗所用的发光二极管(LED)阵列光源在不同距离下的光斑特征,为临床无创光疗治疗方案的制定提供参考。方法:使用Comsol软件中射线追踪模块进行模拟不同功率和阵列的LED光源在不同距离下的光斑特征,进行拟合曲线分析,以实际LED光斑测定进行模型验证,并以小鼠背部伤口模型验证治疗方案的可行性。结果:在2×2 LED光源阵列下,随着与光源垂直距离的增加,有效区域和治疗区域的面积逐渐增大,区域内功率密度值逐渐降低,均匀性逐渐升高,呈线性或二项式相关。与实际LED光斑对比后改进模型,设计由18颗LED组成的光源阵列,治疗区域显示出较好的均匀性与功率密度值。以模拟的光学参数对小鼠伤口进行光照治疗,可以促进伤口愈合。结论:建立的医用LED阵列光源光斑特征模拟可为临床无创光疗方案的制定提供参考,并根据临床病情需求,选择合适的LED功率和阵列分布,也可为医用LED阵列光源的研发提供依据。

经眼蓝光无创光疗对PTSD模型大鼠焦虑恐惧负性情绪的影响

目的研究窄带蓝光经眼无创光疗对创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder,PTSD)模型大鼠的干预作用,以及光疗对基底外侧杏仁核(basolateral amygdala,BLA)区神经元激活水平的影响。方法实验对象SD大鼠24只,随机分为空白对照组、应激对照组与光疗组三组,每组各8只大鼠。其中空白对照组大鼠正常饲养,不进行建模和光疗处理;应激对照组采用单次延长应激结合足底电击模型(single inescapable electric foot shock after single prolonged stress procedure,SPS-S)应激处理后,建立PTSD模型但不进行无创光疗干预;光疗组采用SPS-S法应激处理后建立PTSD模型,于应激处理后10 d开始,每天上午8~9点经眼进行波长470 nm窄带LED无创光疗干预,连续照射14 d,照度500 lux。分别于应激处理后第7天、无创光疗处理后第14天,利用旷场实验(open field test,OFT)、高架十字迷宫(elevated plus maze,EPM)检测大鼠的焦虑症状;使用木僵实验检测大鼠的恐惧症状,评估PTSD模型构建和效度、经眼无创光疗逆转应激诱导的焦虑行为情况。三组采用相应处理后,在行为学检测后1~1.5 h内,各取6只大鼠进行灌注和免疫荧光染色,观察c-fos表达水平以评估情绪调节重要脑区基底外侧杏仁核(basolateral amygdala,BLA)区的神经元激活水平。结果(1)SPS-S法应激处理后第7天,旷场实验结果为应激对照组、光疗组大鼠进入中央区的次数、中央区停留时间均显著低于空白对照组(均P<0.001);高架十字迷宫实验结果为应激对照组、光疗组大鼠进入开放臂的次数、开放臂停留时间比均显著低于空白对照组(均P<0.001);木僵实验结果为应激对照组、光疗组大鼠与空白对照组比较,木僵时间百分比显著增加(均P<0.05),成功构建PTSD动物模型。(2)经眼无创光疗处理后第14天,旷场实验结果为光疗组大鼠进入旷场中央区的次数、中央区停留时间均显著多于应激对照组(均P<0.05),且与空白对照组比较差异无统计学意义(均P>0.05);高架十字迷宫实验结果为光疗组大鼠进入开放臂次数与开放臂停留时间百分比均显著高于应激对照组(均P<0.001),且显著低于空白对照组(均P<0.001);木僵实验结果为光疗组的木僵时间百分比显著高于空白对照组(P<0.05),与应激对照组比较,差异无统计学意义(均P>0.05)。免疫荧光结果为光疗组BLA的c-fos表达水平显著低于应激对照组(P<0.05),而与空白对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论经眼窄带蓝光LED光疗干预PTSD大鼠,可明显改善大鼠的焦虑样行为,降低BLA区的神经元激活水平。

630 nm LED无创光疗干预早期膝骨关节炎的动物实验研究

目的初步探索基于波长630 nm发光二极管(light-emitting diode,LED)的无创光疗(non-damage phototherapy,NDPT)干预小鼠膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)的治疗效果。方法实验对象Balb/c小鼠35只,随机分为正常对照组(normal control,NC)(n=7)、KOA组(n=7)和NDPT干预组(n=21),共三个大组。其中,NDPT干预组再按照不同功率密度分为3个亚组,分别为:L1组功率密度5 mW/cm组(n=7)、L2组功率密度10mW/cm组(n=7)和L3组功率密度40 mW/cm组(n=7),在小鼠右侧膝关节建立胶原酶诱导的KOA模型后1 d,NDPT干预组行波长630 nm的LED光照,每日1次,每次照射时间1 h,连续照射4周;KOA组,不进行LED照射处理;NC组,不做任何处理。LED照射4周后48 h内各组进行行为学检测,包括采用von Frey细丝测试各组小鼠右后肢足回缩阈值并进行机械触痛评价;使用Catwalk步态分析系统测试各组小鼠步态。各项检测完成后颈椎脱臼法处死小鼠,取右膝关节标本,进行组织形态学损伤严重度定量评价,包括苏木精伊红(hematoxylin&eosin,HE)染色检测滑膜炎;番红固绿(saffron O fast green,SF)染色观察软骨损伤和骨赘形成情况;免疫组织化学染色检测膝关节软骨组织ColⅡ、MMP-13表达情况。结果(1)LED照射4周后,与KOA组比较,L2组(功率密度10 mW/cm)小鼠右后肢足回缩阈值和脚印面积比值均得到显著改善(P<0.05);L1组(功率密度5 mW/cm)小鼠仅右后肢足回缩阈值得到改善(P<0.05);而L3组(功率密度40 mW/cm)两项指标均无改善。(2)LED照射4周后,与KOA组比较,L2组(功率密度10 mW/cm)膝关节滑膜炎、软骨损伤、骨赘大小和骨赘成熟度评分降低(P<0.05);L1组(功率密度5 mW/cm)滑膜炎评分降低(P<0.05),但软骨损伤和骨赘形成评分无改善;L3组(功率密度40 mW/cm)各项评分均无改善。(3)L1和L2组的软骨细胞炎性因子MMP-13表达均低于KOA组(均P<0.05);仅L2组(功率密度10 mW/cm)可有助于维持ColⅡ表达(P<0.05);L3组(功率密度40 mW/cm)软骨组织MMP-13、ColⅡ表达与KOA组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论膝骨关节炎早期给予NDPT干预(波长630 nm,功率密度10 mW/cm,每次照射时间1 h,能量密度36 J/cm,1次/d,连续4周)可有效改善小鼠患肢疼痛及步态功能,并对膝骨关节炎的膝关节组织起到保护作用。波长630 nm LED NDPT有望成为治疗早期膝骨关节炎的一种无创无痛、无毒副作用、简便易行、安全有效的新方法。