盧祥婷 Arun Karki 黃欣 趙敬軍

(上海市同濟(jì)醫(yī)院皮膚科 同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院，上海 200065)

·綜述·

激光治療甲真菌病的作用機(jī)制研究進(jìn)展

盧祥婷 Arun Karki 黃欣 趙敬軍

(上海市同濟(jì)醫(yī)院皮膚科 同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院，上海 200065)

甲真菌病是皮膚科常見(jiàn)的甲病變，指真菌引起的甲板和 (或)甲下組織的感染。由于抗真菌藥種類較少及其毒副作用，肝腎功能受損的甲真菌病患者，缺乏安全、有效的藥物。近年來(lái)，以激光作為主要或輔助手段治療甲真菌病備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，現(xiàn)就激光治療甲真菌病作用機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

激光；甲真菌??；治療；作用機(jī)制

[Chin J Mycol，2017，12(3):171-174]

甲真菌病是一種由真菌感染甲板和 (或)甲床的疾病，占所有皮膚真菌感染性疾病的 30%，是皮膚科常見(jiàn)病、多發(fā)病，其患病率約占所有甲疾病的50%和所有皮膚感染性疾病的10%[1-2]。Sigurgeirsson等[3]認(rèn)為紅色毛癬菌是甲真菌病最常見(jiàn)的致病菌，其臨床分離率高達(dá)80%[4]。甲真菌病不僅影響美觀且易引起繼發(fā)感染[3]。甲真菌病的治療一直都是臨床上的難題，局部外用抗真菌藥物、系統(tǒng)口服抗真菌藥物以及手術(shù)或化學(xué)拔甲術(shù)等都屬于傳統(tǒng)治療方法，存在一定的局限性。由于甲板結(jié)構(gòu)致密，局部外用抗真菌藥物較難滲透到病變部位，因此大大降低了藥物的療效且治療時(shí)間也較長(zhǎng)，一定程度上也降低了患者的依從性；口服抗真菌藥雖然對(duì)甲真菌病有效，但具有一定的肝毒性等副作用，患有肝腎疾病的患者、兒童以及老年患者不宜應(yīng)用。外科或化學(xué)拔甲術(shù)創(chuàng)傷大，嚴(yán)重影響患者的美觀和生活質(zhì)量，且易復(fù)發(fā)。

因此，尋找一種更安全、有效、操作方便的甲真菌病治療方法勢(shì)在必行。近年來(lái)，激光治療甲真菌病受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，其療效較好，無(wú)明顯副作用，尤其適用于年老、免疫力低下和肝腎功能不全的患者，在臨床上已逐漸推廣使用[5]。目前臨床上常用于治療甲真菌病的激光器類型主要包括:長(zhǎng)脈沖Nd∶YAG1064nm激光器、短脈沖Nd∶YAG1064nm激光器、CO2激光器、波長(zhǎng)870nm+930nm激光器、光動(dòng)力療法等，現(xiàn)就其不同類型的激光治療甲真菌病的作用機(jī)制概述如下。

1 臨床治療甲真菌病常用激光類型及作用機(jī)制

1.1 長(zhǎng)脈沖Nd∶YAG1064nm激光治療甲真菌病的作用機(jī)制

目前，長(zhǎng)脈沖1064nmNd∶YAG激光治療甲真菌病是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究最多的激光器。對(duì)不同類型的甲真菌病均具有較好的療效，安全、有效，對(duì)于兒童、老年人、免疫力低下及肝腎功能不佳的甲真菌病患者具有獨(dú)特的治療優(yōu)勢(shì)。目前美國(guó)食品與藥品管理局 (Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)已經(jīng)批準(zhǔn)了包括長(zhǎng)脈沖1064nmNd∶YAG激光在內(nèi)的多種激光設(shè)備用于治療甲真菌病，它能夠暫時(shí)性地促進(jìn)甲真菌病患者新甲的增長(zhǎng)[6]。

國(guó)外有眾多學(xué)者對(duì)Nd∶YAG激光治療甲真菌病進(jìn)行了臨床療效觀察，顯示有一定療效[7-8]。Ghavam等[9]在一項(xiàng)體外研究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)低功率激光照射對(duì)真菌的生長(zhǎng)沒(méi)有任何抑制作用，而Q開(kāi)關(guān)Nd∶YAG532nm激光能量8 J/cm2，Q開(kāi)關(guān)Nd∶YAG1064nm激光能量4～8 J/cm2和脈沖染料激光 (Flashlamp-pumped dye laser)能量8 J/cm2，595 nm的激光能量14 J/cm2可有效抑制紅色毛癬菌生長(zhǎng)。禚風(fēng)麟等[10]在研究長(zhǎng)脈沖Nd∶YAG1064nm激光對(duì)紅色毛癬菌生長(zhǎng)及超微結(jié)構(gòu)影響的實(shí)驗(yàn)中分別用不同能量的激光200 J/cm2、400 J/cm2、600 J/cm2照射等量的紅色毛癬菌，在電鏡下觀察到紅色毛癬菌菌絲的破壞，細(xì)胞壁的缺損，細(xì)胞膜皺縮、破裂，染色質(zhì)凝聚等的程度以及細(xì)胞內(nèi)空泡狀結(jié)構(gòu)和高電子密度凝集塊的數(shù)量都隨著激光能量的增加而增加。說(shuō)明不同激光能量的Q開(kāi)關(guān)Nd∶YAG1064nm能不同程度地?fù)p壞紅色毛癬菌的超微結(jié)構(gòu)，且損壞的程度與激光能量呈正相關(guān)。Galvan Garcia[11]認(rèn)為波長(zhǎng)1 064 nm的Nd∶YAG激光能不斷地產(chǎn)生高能量的波峰穿透甲板到達(dá)甲床部位，產(chǎn)生局部高溫從而抑制真菌生長(zhǎng)并引起細(xì)胞損傷和死亡。它產(chǎn)生的沖擊能量只針對(duì)真菌產(chǎn)生機(jī)械損傷作用，而不加熱人體組織，因此不引起疼痛。他認(rèn)為激光治療甲真菌病是通過(guò)“選擇性光熱作用”原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即根據(jù)顏料類型、使用光的類型和脈沖頻率，即光+熱+沖擊力來(lái)達(dá)到抑制/殺滅真菌的目的。而Vural等[12]認(rèn)為Q開(kāi)關(guān)Nd∶YAG激光對(duì)真菌菌落的抑制作用最有可能是由于非特異性熱損傷。有研究報(bào)道：532 nm的Q開(kāi)關(guān)Nd∶YAG激光能夠很好抑制紅色毛癬菌，這是因?yàn)榧t色毛癬菌中含有大量的黃麥格霉素，它能夠很好地吸收這一波長(zhǎng)的激光。雖然Q開(kāi)關(guān)Nd∶YAG激光波長(zhǎng)在1 064 nm超出了黃麥格霉素的吸收光譜，但臨床上它對(duì)紅色毛癬菌亦有類似的抑制作用，這可能是由于毛癬菌物種的細(xì)胞壁含有大量的黑色素，這個(gè)發(fā)色基團(tuán)的吸收光譜為1 064 nm[13]，所以長(zhǎng)脈沖Nd∶YAG1064nm激光是基于選擇性光熱作用原理發(fā)展而來(lái)的，激光作用于真菌組織中的發(fā)色基團(tuán)，發(fā)色基團(tuán)吸收足夠的熱量，繼而轉(zhuǎn)化為熱能，使真菌組織溫度升高，從而達(dá)到破壞真菌的作用。Nd∶YAG激光能有效地深入甲床到達(dá)真菌菌落繁殖的部位，將甲面溫度控制在43～51℃，使真菌喪失繁衍的能力，進(jìn)而抑制真菌，使指 (趾)甲恢復(fù)正常形態(tài)。

亦有研究表明UV、熱應(yīng)激、H2O2等外界因素主要通過(guò)誘導(dǎo)線粒體凋亡途徑從而引起真菌凋亡[14]。其中由線粒體產(chǎn)生的活性氧簇 (reactive oxygen sprcies，ROS)，是介導(dǎo)真菌細(xì)胞凋亡的主要分子，ROS主要包括過(guò)氧化氫 (hydrogen peroxide，H2O2)、羥自由基 (hydroxyl radical，OH-)、超氧離子 (O2-)等。誘導(dǎo)真菌凋亡的主要方式是ROS介導(dǎo)的氧化還原反應(yīng)。據(jù)此，禚風(fēng)麟等[14]認(rèn)為ROS可能在長(zhǎng)脈沖1064nmNd∶YAG激光照射后能抑制紅色毛癬菌的生長(zhǎng)，并在激光治療甲真菌病中起主要作用。在體外實(shí)驗(yàn)中，隨著激光能量密度的增加，紅色毛癬菌菌體內(nèi)的H2O2含量逐漸升高，而OH-、抗O2-自由基活力受抑制、超氧化物歧化酶活力也逐漸減弱，故推測(cè)在激光照射后菌體發(fā)生熱休克時(shí)，菌體內(nèi)ROS含量驟升，破壞了菌體內(nèi)氧化平衡系統(tǒng)，損壞菌體結(jié)構(gòu)，改變了線粒體膜的跨膜電位，導(dǎo)致細(xì)胞色素C從線粒體中釋放，啟動(dòng)細(xì)胞凋亡蛋白酶大量表達(dá)，導(dǎo)致菌體發(fā)生程序性死亡，隨著激光能量的不斷增加，菌體最終發(fā)生壞死、崩解。

長(zhǎng)脈沖Nd∶YAG1064nm激光波長(zhǎng)長(zhǎng)、能量高、操作簡(jiǎn)單、穿透力強(qiáng)、不誘發(fā)基因突變等優(yōu)點(diǎn)得到了學(xué)者們的認(rèn)可。長(zhǎng)脈沖Nd∶YAG1064nm激光抑制真菌不僅與其激光治療次數(shù)和優(yōu)化治療參數(shù)有關(guān)，亦與其作用機(jī)制有關(guān)[15]。因此若想達(dá)到最佳治療效果，對(duì)于其治療甲真菌病的具體機(jī)制仍需要進(jìn)一步深入研究。

1.2 短脈沖Nd∶YAG1064nm激光治療甲真菌病的作用機(jī)制

對(duì)于短脈沖Nd∶YAG1064nm激光器治療甲真菌病的臨床研究甚少，短脈沖Nd∶YAG是脈沖寬度 (即納秒)相對(duì)較短的激光。短脈沖作用于病甲可引起微小氣泡的形成和聲波沖擊波，進(jìn)而能顯著抑制真菌菌落的生長(zhǎng)[16]。短脈沖時(shí)間遠(yuǎn)短于熱弛豫時(shí)間也會(huì)引起熱沖擊，通過(guò)快速加熱和冷卻靶組織的發(fā)色基團(tuán)，連續(xù)的使用短脈沖可產(chǎn)生極端的熱循環(huán)和沖擊波從而對(duì)真菌產(chǎn)生機(jī)械損傷，短脈沖Nd∶YAG1064nm能有效抑制紅色毛癬菌的生長(zhǎng)。其中Hochman[16]選取了8例患者，7例為趾甲真菌病，1例為指甲真菌病，采用此激光以脈沖0.65 ms，光斑直徑2 mm，能量密度223 J/cm2來(lái)照射，2～3次為1個(gè)療程，每個(gè)療程間隔至少3周，治療2～3個(gè)療程后，結(jié)果并不理想，其臨床應(yīng)用及其作用機(jī)制仍有待廣大的學(xué)者和臨床醫(yī)生進(jìn)一步的研究和探索。

1.3 CO2激光治療甲真菌病的作用機(jī)制

CO2激光是最早用于治療皮膚科疾病的激光，近年來(lái)開(kāi)始用于甲真菌病的治療，治愈率較高[17]。劉進(jìn)芬等[18]對(duì)44例甲真菌病病人共92個(gè)病甲采用每2周1次CO2激光燒灼打孔,療程共24周。研究結(jié)果顯示：CO2激光治療甲真菌病的有效率達(dá)90%。CO2激光治療甲真菌病，據(jù)報(bào)道其作用機(jī)制大體可分為：(一)光熱作用：CO2激光運(yùn)用光熱原理可使真菌組織受熱，從而使病灶部位的真菌組織內(nèi)的水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，體積發(fā)生膨脹，真菌體內(nèi)壓力增加，從而發(fā)生局限性的微爆炸，最終被分解代謝;較高的局部溫度，亦可直接殺滅真菌。(二)真菌細(xì)胞熱損傷:輕到中度的溫度增加可導(dǎo)致氫鍵和范德華鍵斷裂，引起酶和功能的變化。通常在特定溫度下 (如超過(guò)40℃)真菌便可發(fā)生熱損傷從而導(dǎo)致真菌的某些蛋白變性或失活，反復(fù)的熱效應(yīng)持續(xù)刺激真菌最終達(dá)到抑菌或殺菌的作用[19]。據(jù)報(bào)道在一個(gè)相對(duì)較窄的溫度范圍內(nèi)，隨著激光誘導(dǎo)的熱應(yīng)激作用的增強(qiáng)熱休克蛋白 (heat shock protein,HSP)的表達(dá)也隨之增多，因此檢測(cè)HSP的含量亦可反應(yīng)出真菌細(xì)胞受損的程度。(三)病甲經(jīng)過(guò)CO2激光處理后更容易修剪，有利于新甲的生長(zhǎng)。近年來(lái)有研究學(xué)者采用CO2點(diǎn)陣激光聯(lián)合光動(dòng)力療法治療甲真菌病，療效亦很好[17]。CO2激光治療甲真菌病方法簡(jiǎn)便、費(fèi)用低、患者易堅(jiān)持、且無(wú)明顯不良反應(yīng)，特別適用于老年、肝腎功能受損以及免疫功能低下的患者，在臨床上已逐漸開(kāi)展使用，但有關(guān)CO2激光治療甲真菌病時(shí)使用激光的能量密度、波長(zhǎng)和燒灼的深度和廣度以及如何更加有效地發(fā)揮激光的抑菌/殺菌的作用仍有待于進(jìn)一步的探索和總結(jié)其作用機(jī)制。

1.4 波長(zhǎng)870nm+930nm激光治療甲真菌病的作用機(jī)制

870nm+930nm激光器是一種雙波長(zhǎng)激光器，它可以發(fā)射波長(zhǎng)為870 nm和930 nm的近紅外光，通過(guò)該激光器的光熱作用來(lái)治療甲真菌病[14]。870nm+930nm二極管激光器的激光能通過(guò)作用于線粒體膜引起線粒體跨膜電位下降，活性氧ROS產(chǎn)生增加而發(fā)揮作用。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)該激光器對(duì)毛癬菌屬、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白念珠菌均有抑制/殺滅的作用[20]。

1.5 光動(dòng)力療法 (Photodynamic Therapy，PDT)治療甲真菌病的作用機(jī)制

PDT是近年來(lái)興起的一種治療皮膚病的全新技術(shù)，在光敏劑5-氨基乙酰丙酸 (5-aminolevulinic acid，5-ALA)和一定的激光光源下發(fā)生光動(dòng)力學(xué)反應(yīng)從而生成具有殺傷細(xì)胞作用的單態(tài)氧，從而選擇性的破壞病變組織。5-ALA-PDT被證明可以有效殺死細(xì)菌、真菌等微生物[21]，Kamp[22]的體外實(shí)驗(yàn)亦提供了5-ALA-PDT治療甲真菌病的理論依據(jù)，在培養(yǎng)紅色毛癬菌的液體培養(yǎng)基中加入5-ALA，紅色毛癬菌能將5-ALA轉(zhuǎn)化為光活性的光敏劑原卟啉Ⅸ (PpIX)，然后經(jīng)一定波長(zhǎng)的激光照射，在氧存在的條件下，氧從其正常狀態(tài)下的基態(tài)氧-三重態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芗ぐl(fā)狀態(tài)的單態(tài)氧，激發(fā)態(tài)的單態(tài)氧再與特定的生物分子發(fā)生反應(yīng)，攻擊真菌的胞漿和細(xì)胞內(nèi)膜，使真菌菌落數(shù)目減少，直徑變小，從而能有效地抑制紅色毛癬菌的生長(zhǎng)。真菌體內(nèi)PpIX的生成水平?jīng)Q定了PDT抗真菌化學(xué)療法的療效，在真菌體內(nèi)亦存在調(diào)節(jié)合成PpIX的反饋系統(tǒng)，當(dāng)ALA用量過(guò)多時(shí)，真菌細(xì)胞會(huì)合成過(guò)量的PpIX，如果此時(shí)不發(fā)生光動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，光活性的PpIX在真菌體內(nèi)亞鐵螯合酶的作用下與Fe3+結(jié)合生成血紅素[23]，導(dǎo)致真菌體內(nèi)PpIX的水平降低從而減弱/失去其抑制/殺滅真菌的作用。另外體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)5-ALA-PDT通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的ROS和硝基化產(chǎn)物能有效抑制/殺滅紅色毛癬菌[24]。但是由于體外培養(yǎng)條件下的紅色毛癬菌、白念珠菌的增殖及感染的程度與人體受感染甲的實(shí)際情況存在一定的差別，因此進(jìn)一步研究5-ALA-PDT抗菌的作用機(jī)制仍需要大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，從而為臨床治療甲真菌病奠定理論基礎(chǔ)。

2 展望及小結(jié)

雖然激光治療甲真菌病結(jié)果類似，但不同的激光器在作用機(jī)制及使用方法上存在一定差異。因此，臨床醫(yī)生應(yīng)熟悉不同種類激光儀器的作用原理，設(shè)置最佳的治療參數(shù)和療程。

目前國(guó)外批準(zhǔn)上市的激光治療器用于甲真菌病的治療已在臨床上逐漸推廣使用，它高效、安全、無(wú)明顯副作用[25]，給不適合口服藥物治療甲真菌病的患者帶來(lái)新的希望，但激光治療甲真菌病引起的疼痛亦較常見(jiàn)。國(guó)內(nèi)外有研究報(bào)道局部外用表面麻醉劑復(fù)方利多卡因軟膏可有效減輕病人的疼痛感，且較安全，患者對(duì)治療的滿意度較高[26-27]。目前激光治療甲真菌病的作用機(jī)制國(guó)內(nèi)、外研究甚少，我們?nèi)孕柽M(jìn)一步明確激光治療甲真菌病的作用機(jī)制，以便更好地治療甲真菌病。

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[本文編輯] 王 飛

·綜述·

Advances on the mechanism of laser therapy for onychomycosis

LU Xiang-ting,Arun Karki,HUANG Xin,ZHAO Jing-jun

(DepartmentofDermatology,ShanghaiTongjiHospital,AffiliatedTongjiHospitalofTongjiUniversity,Shanghai200065,China)

Onychomycosis is the most common nail disease in Department of Dermatology.It refers to the fungal infection of nail plate or nail bed with higher incidence in the general population.There is little safe,effective and alternative medicine for onychomycosis due to the side effects of drugs and the fewer kinds of antifungal drugs,especially in patients with impaired liver and kidney function.In recent years,domestic and foreign scholars pay close attention to laser as the main and auxiliary means for treatment of onychomycosis.The research progress on the mechanism of laser treatment of onychomycosis is addressed in this review.

laser;onychomycosis;therapy;mechanism

上海市科委自然科學(xué)基金 (17ZR1426300,13ZR1437900)；促進(jìn)市級(jí)醫(yī)院臨床技能與臨床創(chuàng)新三年行動(dòng)計(jì)劃 (16CR4034A)

盧祥婷，女 (漢族)，碩士研究生在讀.E-mail:lxtns15@163.com；Arun Karki,男 (尼泊爾)，碩士研究生在讀.E-mail:karki_arun@rocketmail.com

黃欣,E-mail:alida_huang@163.com

R 756.4

A

1673-3827(2017)12-0171-04

2017-02-22