文章转载自:中国医学文摘·皮肤科学2017年第3期
作者:韩佳彤,王佩茹,王秀丽
皮肤的外源性老化主要由长期日晒导致,又称为皮肤光老化,临床表现为皮肤粗糙、深皱纹、色斑和毛细血管扩张等皮肤老化外观。皮肤老化常常伴随皮肤的屏障功能障碍。皮肤屏障由水脂膜和“砖墙”样结构组成,对表皮和真皮进行隔离与防护,并对维持机体内环境的稳定起重要作用,多种皮肤病如特应性皮炎、银屑病、接触性皮炎等都与皮肤屏障功能的稳定有关。既往研究发现,光动力疗法除了治疗皮肤肿瘤、尖锐湿疣和痤疮等疾病外,还可以治疗和预防光老化,并且对皮肤屏障功能亦有影响。本文将从临床和机制研究两个层面进行阐述。
皮肤老化分为内源性老化和外源性老化。前者是指随着年龄增长皮肤的自然老化,后者则是指由外界环境因素造成的皮肤老化,由于日光中紫外线的长期反复照射是环境中影响皮肤老化最重要的因素,因此外源性老化又称为光老化。光老化的皮肤主要表现为皮肤松弛、粗糙、皱纹、色斑和毛细血管扩张,不仅影响美观,还可发展为皮肤癌前病变和皮肤肿瘤。在组织学水平上,光老化皮肤的表皮萎缩伴棘层变薄或表皮增厚伴棘层肥厚,真表皮交界处扁平化,表皮突消失; 最具特征性的改变为真皮胶原结构的退行性变: 真皮中含量最丰富的 I 型胶原蛋白含量减少,导致皮肤韧性降低,抗拉能力减弱,无法维持饱满充盈; I 型胶原蛋白和弹力纤维变性,发生异常增厚、卷曲,无定形弹力蛋白样物质沉积,使皮肤失去其原有的弹性和顺应性,从而出现松弛、皱纹。因此,对抗皮肤光老化,重塑胶原异常结构是最重要的目的。
广义的皮肤屏障功能包括物理性屏障、色素屏障、神经屏障、屏障等与皮肤功能相关的屏障作用,本文所指的是狭义的皮肤屏障,通常仅指物理性或机械性屏障结构,是由水脂膜和角质细胞与细胞间脂质组成的“砖墙”样结构构成。皮肤屏障结构的最外层防线是水脂膜,其中的脂质不仅可以润滑皮肤,还可以减少水分蒸发,水脂膜中含有的天然保湿因子还具有重要的保水功能。角质细胞是皮肤屏障“砖墙”样结构中的“砖块”,其胞质内的角蛋白纤维束致密而坚实,和不溶性的角质包膜共同行使其屏障功能。细胞间脂质作为砖块间的“灰浆”,具有典型的脂质双分子层膜结构,是物质进出表皮的有力屏障。
皮肤屏障一方面可保护皮肤不被外界不利因素入侵,另一方面可防止皮肤和机体内的水分、营养成分和电解质等物质的流失,帮助维持机体内环境的相对稳定。皮肤屏障功能的损伤表现在角质层含水量减少、经皮水分流失( TEWL) 增多、p H 值改变、皮肤脂质含量和成分异常。皮肤屏障功能受损会引起皮肤干燥、皮肤老化、特应性皮炎、银屑病、日光性皮炎等皮肤病。急性紫外线照射可以削弱皮肤的屏障功能,对角质细胞应变力、内聚力和机械完整性造成严重损害,从而破坏皮肤屏障功能。慢性紫外线照射可使皮肤角质层含水量降低,经皮水分流失增多,导致光老化皮肤的屏障功能受损。自然老化皮肤的基底层角质形成细胞增殖减弱,导致表皮变薄,真表皮连接处变平坦,表皮突变短,此表皮变化也发生在光老化皮肤。真表皮连接的扁平化减少了真表皮的接触面积,使真表皮间营养物质交换减少,对角质形成细胞的增殖和活性产生影响,间接影响了皮肤屏障功能。自然老化皮肤的角质层含水量略有降低或维持不变,经皮水分流失不变,皮脂含量减少,光老化皮肤也可能出现类似皮肤屏障功能改变。皮肤屏障受损同样也会加速皮肤老化。因而,皮肤屏障功能受损和皮肤光老化通常同时存在并互为加重因素。
光动力疗法( photodynamic therapy PDT ) 是一种联合应用光敏剂及相应光源,在氧的参与下,发生光动力效应而选择性破坏病变组织的新疗法,在皮肤科应用于皮肤癌前病变、皮肤肿瘤、尖锐湿疣、痤疮等疾病的治疗。2002 年 Ruiz-Rodrfguez 等首次提出光动力嫩肤的概念,2010 年 Bruscino 等首次报道光动力疗法在治疗日光性角化病的同时具有嫩肤作用。随后,数项研究证实光动力疗法对光老化皮肤的胶原结构异常有改善,而且不同光源嫩肤效果有差异,微针预处理可增强光动力的光老化改善作用。由于皮肤光老化和皮肤屏障功能损伤往往同时存在,皮肤屏障的修复是光老化和其他光线诱导性皮肤疾病治疗的基础。多项研究表明,光动力疗法改善皮肤光老化治疗同时,亦改善了皮肤屏障功能。
经典的光动力治疗采用 635nm 的红光为光源,穿透较深而且与原卟啉Ⅸ的吸收峰一致。红光本身亦具备一定嫩肤作用。Ji 等对前臂伸侧光老化皮肤进行红光-光动力与单纯红光治疗的对比研究,结果显示光动力和单纯红光在组织学上均使皮肤胶原排列紊乱和弹力纤维变性得到改善; 但与单纯红光组相比,红光-光动力组的光老化皮损外观有更显著的改善,且角质层含水量有更明显的升高,经皮水分流失的减少也更加显著,表明与单纯红光治疗相比光动力治疗不仅有更好的嫩肤效果,而且能从更大程度上改善皮肤屏障功能。
强脉冲光( intense pulsed light,IPL) 是常用的嫩肤光源,其波长在 500nm ~ 1200nm 范围内,涵盖了PpⅨ的吸收峰,是光动力疗法理想的治疗光源。张海艳等对颈部光老化皮肤的分区研究显示,光动力组和单纯 IPL 与红光组在皮肤亮度、弹性、厚度方面均有提高,黑色素指数均降低,而这些指标的改善均在光动力组更为明显; 治疗后随访 12 周,IPL-光动力治疗的光老化皮肤角质层含水量持续增多,经皮水分流失持续减少,而红光-光动力治疗区域在随访初期显示出一过性的角质层含水量降低和经皮水分流失增多,可能反映了红斑、水肿等副作用导致的皮肤屏障破坏。该两项指标在随访后期均优于治疗前水平,提示光动力治疗对皮肤屏障最终为有利影响。尽管皮肤屏障也与皮脂水平相关,但该研究未检 测 到 光 动 力 治 疗 后 皮 脂 水 平 有 意 义 的 改 变。Yang 等进行的半脸对照实验结果显示,IPL-光动力治疗组的光老化评分降低比 IPL 组更为明显,且前额和眼角皮肤的 p H 值的上调和角质层含水量的提高均比单纯 IPL 治疗组显著,表明 IPL-光动力疗法在治疗光老化的同时改善皮肤屏障功能,且作用比单纯 IPL 更显著。
Gold 等的研究表明,短接触( 30-60min) IPL-光动力治疗与单独 IPL 治疗相比对光老化皮损的改善程度更高,对鱼尾纹、色斑、粗糙、毛细血管扩张的疗效均优于单独 IPL 治疗,且对日光性角化病皮损的清除率也更高。此外,Clementoni 等对 21 例患者在敷药前采用微针滚轮预处理面部皮肤,进行红光和 IPL 光源照射,于治疗后 3 个月、6 个月时进行光老化评分评估,均有显著改善; 并且与治疗前相比,90% 的患者治疗后 6 个月时在临床改善程度上有大于 50% 的提高。表明微针滚轮预处理有良好的耐受性,可增强皮肤对 ALA 的吸收和渗透,提高临床疗效。
光动力治疗的不适主要来自于治疗过程中或治疗后的疼痛、红斑、水肿、结痂等不良反应,强脉冲光可能不良反应更轻微。权衡不良反应和效果,低剂量光动力疗法更适合治疗光老化。Kosaka 等提出低浓度、短敷药时间可减少光动力治疗不良反应的发生,建议光动力嫩肤采用 5% ALA,敷药时间 2h更佳。
虽然多项研究已证实光动力疗法在治疗光老化的同时可改善皮肤屏障,但目前临床上光动力疗法尚未单独用于改善皮肤屏障的治疗。但在皮肤光老化、日光性角化病和痤疮的各项治疗方案中,光动力疗法具有改善皮肤屏障的额外优势。
光动力疗法对光老化皮肤的皱纹、松弛等有显著改善,在微观结构水平,主要体现在对真皮胶原的重塑作用,尤其是Ⅰ型和Ⅲ型胶原。Marmur和Orringer 等均在超微结构水平证实 ALA-光动力治疗后真皮Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原的水平均显著提高,且与光老化皮肤外观改善的相关。Bjerring采用 0. 5% 的 ALA,以剂量为 7J/cm2的 IPL 单次光动力治疗,72h 后对人皮肤进行检测,发现敷药 15min后照光组Ⅲ型胶原产量提高 208% ,敷药 3h 后照光组 3 型胶原产量提高 483% 。在动物模型上,Park等的研究表明,UV 照射后,小鼠的胶原含量降低,弹力蛋白样变性物质沉积增多; ALA-光动力治疗后的第 2 天至第 21 天胶原含量增多,弹力蛋白样变性物质含量减少。Lv 等在建立光老化动物模型时,采用光动力干预,发现 ALA-光动力可以预防无毛小鼠光老化的产生; 应用双光子显微镜对真皮胶原进行评估,光动力预防干预组不仅胶原密度增高,并且胶原纤维的排列形态也更加均匀平滑。
在细胞水平上,成纤维细胞是真皮中产生胶原的主力军,而光老化皮肤中的成纤维细胞由于暴露于大量退化的胶原蛋白中,其增殖能力和胶原蛋白的合成能力均降低。紫外线照射后的真皮成纤维细胞形态扩张,伴内质网肿胀,而 ALA-光动力治疗可使真皮成纤维细胞的形态趋于正常化。Zhou等的研究表明,ALA-光动力不仅使光老化的成纤维细胞基质金属蛋白酶( MMP) 的水平升高,而且诱导了光老化的成纤维细胞氧化损伤和凋亡,并且从一定程度上避免损伤正常的成纤维细胞。此外,光动力疗法对成纤维细胞分子水平的影响也有相关研究: Yong 等对光动力嫩肤作用的分子机制进行体外实验,发现 ALA-光动力不仅增强成纤维细胞的活性和增殖能力、提高Ⅰ型胶原表达量,而且通过产生活性氧( ROS ) 激活成纤维细胞的 ERK 通路。
另外,随着真表皮相互作用相关研究的深入,越来越多的证据表明,光动力疗法也可间接作用于真皮成纤维细胞促进胶原重塑。由于光老化皮肤中部分降解和碎片化胶原纤维的积累会抑制胶原新生,因此 MMP 对陈旧胶原的水解和新胶原的合成而言至关重要,早期一过性 MMP3 升高进一步降解已经断裂的胶原。Karrer 等研究表明,ALA-光动力不仅可直接诱导真皮成纤维细胞 MMP 的产生,还可通过作用于表皮角质形成细胞分泌可溶性分子,间接作用于成纤维细胞促进 MMP 的合成。Kim 等对角质形成细胞进行低剂量 ALA-光动力处理后,取其上清液刺激成纤维细胞,可使成纤维细胞的胶原产量增多,并检测到上清液中的 IL-1α,IL-6 和 TNF-α 水平升高,提出 ALA-光动力不仅直接作用于成纤维细胞参与胶原重塑,还可通过表皮角质形成细胞的参与间接发挥作用。
光动力疗法对皮肤光老化色斑的影响可能通过光动力作用,使得高度增生的表皮细胞发生不同程度的凋亡和坏死,最终色斑淡化或消失。光动力疗法改善角质层含水量,经表皮失水率的机制尚无深入研究,可能与其清除异常的表皮细胞使得表皮细胞趋于正常化相关。在日光性角化病的治疗中,光动力疗法通过坏死和凋亡相关通路杀死恶性的角质形成细胞,同时 Pp IX 也聚集在病灶周围的角质形成细胞中,亚致死量的光动力效应可促进表皮角质形成细胞的更替。或者,异常角质形成细胞可特定吸收光敏剂,产生光动力学效应并最终脱落,正常表皮细胞再生,光老化皮肤的干燥粗糙得到缓解,皮肤屏障的“砖墙”结构重塑,皮肤屏障功能恢复。有研究表明,MAL-PDT 治疗后皮肤厚度增加,超声检测表皮下低回声带厚度降低,意味着表皮厚度增加,有利于加固皮肤屏障,其机制可能与光动力促进正常表皮角质形成细胞再生有关。
光动力疗法可以改善皮肤光老化的皱纹、色斑等表现,并且清除光老化相关的皮肤癌前病变,其作用确切,并且同时改善角质层含水量和经皮失水率。治疗效果方面已经有一些光敏剂、光源、浓度、照光剂量和疗效相关的研究。但是具体机制尚未完全阐明,尤其是针对皮肤屏障功能的研究比较缺乏,仍待进一步探索研究。
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