不同照射剂量低强度激光血管内照射治疗对脑梗死患者相关分子标志物的影响
作者：霍晓丽 张颖冬 狄晴 吴旭峰 方群 胡正荣
单位：霍晓丽(南京医科大学附属脑科医院，210029)；张颖冬(南京医科大学附属脑科医院，210029)；狄晴(南京医科大学附属脑科医院，210029)；吴旭峰(东南大学电子工程系)；方群(南京医科大学附属脑科医院，210029)；胡正荣(东南大学电子工程系)
关键词：脑梗死；激光；膜蛋白类；超氧化物歧化酶；内皮素-1
中华激光医学杂志000204摘要 目的 探讨激光波长、照射强度及疗程长短对低强度激光血管内照射(ILLLI)疗法治疗脑梗死疗效的影响。方法 121例经、中型急性脑梗死病人随机分入A、B、C、D、E 5组。A组为对照组，给予常规药物(尼莫地平、肠溶阿司匹林)治疗；B、C、D组在常规药物治疗的同时分别加用相同功率(1.5 mW)、不同波长(依次为632.8、650、532 nm)的ILLLI；E组在常规药物治疗的同时加用功率3 mW、波长632.8 nm的ILLLI。ILLLI每天1次，每次60 min，共治疗10次。每次照射总能量B、C、D组为5.4 J，E组为10.8 J。治疗前和治疗开始后第4、6或11天测定病人血浆血小板颗粒膜蛋白-140(GMP-140)、内皮素-1(ET-1)和血清铜-锌超氧化物歧化酶(Cu-ZnSOD)含量。结果 治疗10次，照射总能量为54 J(每天照射强度为1.72×104 J/cm2)时，632.8、650、532 nm三种波长ILLLI治疗后病人血浆GMP-140含量均下降，但与对照组比较差异无统计学意义；三种波长ILLLI均可降低血浆ET-含量，但三者比较差异无显著意义；三种波长ILLLI均可明显升高血清Cu-ZnSOD含量，其中532 nm ILLLI效果更显著，632.8 nm ILLLI总能量为108 J时疗效优于照射总能量为54 J的疗效。每天照射能量为5.4 J时，治疗10天(总能量54 J)疗效优于治疗5天(总能量27 J)的疗效。结论 不同波长ILLLI分子生物学效应不同，相同波长ILLLI在适当范围内增大照射强度、增加治疗次数可提高疗效。
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中图分类号： TN249；R743.31 文献标识码： A
文章编号： 1003-9430(2000)02-0080-05
Effect of the Intravascular Low Level Laser Irradiation with Different Doses
of Different Lasers on the Blood Biomarkers in Patients with Cerebral Infarction
HUO Xiaoli, ZHANG Yingdong, DI Qing,FANG Qun
(Brain Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China)
, 百拇医药
WU Xufeng,HU Zhengrong
(Department of Electricity Engeering, Southeast University, Nanjing 210018)
ABSTRACT Objective This study is to investigate the effect of intravascular low level laser irradiation (ILLLI) with different doses of different lasers on the blood biomarkers in patients with cerebral infarction.Methods 121 patients with acute cerebral infarction of mild or intemediate severity were divided into 5 groups, among which group A was treated with nimodipine and aspirin as control, while group B, C and D were provided with ILLLI of same power (1.5 mW) and different wavelength (632.8, 650, 532 nm) in addition to nimodipine and aspirin treatment. Group E was treated with nimodipine and aspirin as well as 632.8 nm ILLLI of 3 mW. The serum concentration of GMP-140, Cu-ZnSOD, ET-1 were investigated before and after ILLLI by means of radioimmune assay.Results After irradiation with laser of 532, 632.8, and 650 nm while total irradiation energy was 54 J(daliy energy intencity 1.72×104 J/cm2), the serum concentration of GMP-140 was found decreased in all the patients of each group but this decreasing is not significant enough compared with control group; The serum concentration of ET-1 was decreased but revealed no significant difference among the effects of ILLLI with different wavelength; The serum concentration of Cu-ZnSOD was enhanced and the index increased significantly after irradiation with laser of 532 nm at the same energy dose. Irradiated with 632.8 nm ILLLI at the dose as much as two times of 54 J(daliy energy intencity 1.72×104 J/cm2), the serum concentration of Cu-ZnSOD may increase more significantly. Increasing the course of treatment from 5 days(total irradiation energy 27 J) to 10 days(total irradiation energy 54 J), the index may elevate more prominently at the dose of 1.72×104 J/cm2/day.Conclusions It is suggested that the photobiological stimulating effects may depend on the wavelength of the laser. The effect of ILLLI may be increased by increasing the light dose and the course of treatment in certain range.
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Key words Infarction, cerebral; Lasers; Membrane protein; Superoxide dismutase; Endothelin-1
低强度激光血管内照射(ILLLI)疗法自90年代初从前苏联引进后，已应用于临床。在神经病学领域，有报道ILLLI用于治疗脑梗死取得较满意的临床疗效。但目前各医院临床使用的激光波长单一，照射强度、时间及疗程长短不尽相同。有关光学剂量的临床研究甚少，尚未取得最佳照射剂量的实用性结论。本研究旨在以血浆血小板颗粒膜蛋白-140(GMP-140)、血清铜-锌超氧化物歧化酶(Cu-ZnSOD)、血浆内皮素-1(ET-1)为指标，观察不同波长、不同照射强度、不同疗程的ILLLI对脑梗死患者的治疗作用，从而寻求最佳临床光学剂量。
资料和方法
一、病例选择及分组
, 百拇医药
121例研究对象均为发病7天以内的轻、中型急性脑梗死病人，临床诊断符合1995年全国第四届脑血管病学术会议通过的《各类脑血管疾病诊断要点》及《脑卒中患者临床功能缺损程度评分标准》，并经头颅CT或磁共振成像(MRI)证实。121例病人随机分入A、B、C、D、E 5组。A组为对照组，给予常规药物治疗(尼莫地平每次20 mg 、每天3次，肠溶阿斯匹林75 mg 每晚1次)。B、C、D、E组为ILLLI组，其中B、C、D 3个组在常规药物治疗的同时分别加用相同功率(1.5 mW )、不同波长(依次为632.8、650、532 nm)的ILLLI；E组在常规药物治疗的同时加用3.0 mW、632.8 nm波长的ILLLI。A组20例，其中男12例，女8例，年龄47～79(66±5)岁；B组25例，其中男20例，女5例，年龄46～80(65±9)岁；C组24例，其中男16例，女8例，年龄47～80(65±9)岁；D组26例，其中男18例，女8例，年龄46～83(67±10)岁；E组26例，其中男15例，女11例，年龄51～82(66±7)岁。
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二、ILLLI治疗仪及照射剂量
532 nm二极管泵浦绿光(DPGL)ILLLI治疗仪、632.8 nm He-Ne ILLLI治疗仪、650 nm半导体(LD)
ILLLI治疗仪均由东南大学电子工程系提供，一次性使用光纤针由南京玻璃纤维研究院三所提供，光纤针光纤芯径为200 μm。各治疗组病人每天照射1次，每次60 min，共照射10次。B、C、D组光纤针激光输出功率为1.5 mW，E组光纤针激光输出功率为3.0 mW。设定光纤针光纤输出端面处为照射面积，B、C、D组每天照射能量均为5.4 J，E组每天照射能量为10.8 J。每次治疗后均立即检测光纤针激光输出功率，以确保达到各组设定的照射强度。
三、观察指标及检测
A、B组病人分别在治疗前、治疗3、5、10次后，C、D、E组病人分别在治疗前、治疗10次后清晨空腹肘静脉采血，按试剂盒要求处理，分离血浆、血清样本，放置-70℃冰箱冷藏待检。采用放射免疫法检测血浆GMP-140、ET-1及血清Cu-ZnSOD含量，试剂盒分别由苏州医学院止血与血栓研究室、天津洁瑞公司及上海长征医学科学有限公司提供。操作过程严格按照试剂盒说明书。
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四、统计学处理
研究数据以
±s表示，采用t检验、方差分析及两两比较q检验进行统计学分析。
结 果
一、不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血浆GMP-140、ET-1及血清Cu-ZnSOD含量的影响
治疗前，A、B、C、D 4组病人上述3项指标组间比较差异均无显著意义(表1～3)。治疗10次后，4组病人血浆GMP-140和ET-1含量均明显下降，与治疗前比较差异均有非常显著意义(P<0.01)，但血浆GMP-140含量4组之间比较差异无统计学意义(表1)，而血浆ET-1含量4组之间比较，B、C、D组比A组降低更明显(P<0.01)，B、C、D 3组之间差异无显著意义(表2)。4组病人的血清Cu-ZnSOD含量则在治疗10次后均升高，与治疗前比较，差异均有非常显著意义(P<0.01)；4组之间比较，B、C、D 组病人血清Cu-ZnSOD含量治疗前后差均高于A组(P<0.01)，D组高于B组(P<0.05)和C组(P<0.01)，B组与C组之间差异无显著意义(表3)。
, 百拇医药
二、不同照射强度ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响
治疗前，A、B、E 3组病人血清Cu-ZnSOD含量组间差异无显著意义；治疗10天后，3组病人血清
Cu-ZnSOD含量均较治疗前有明显升高(P<0.01)，3组之间比较，B、E组病人血清Cu-ZnSOD含量高于A组(P<0.01)，E组病人血清Cu-ZnSOD含量高于B组(P<0.01)(表4)。
三、不同照射次数ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响
表1 不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血浆GMP-140含量的影响(mg/L,±s)
, 百拇医药
Tab.1 Effects of ILLLI at different wavelengths on serum concentration of GMP-140 in patients with acute cerebral infarction(mg/L,±s) 组别
Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
, 百拇医药
Post-treatment
前-后差
Pre-post difference
t值
t value
P值
P value
A(对照 Control)
20
19.8±4.1
13.7±3.2
6.1±2.8
, 百拇医药
9.851 4
<0.01
B(632.8 nm)
25
23.3±7.7
14.2±6.3
9.1±4.6
9.957 8
<0.01
C(650 nm)
24
20.8±9.4
, 百拇医药
11.7±4.5
9.0±7.2
6.149 6
<0.01
D(532 nm)
26
21.2±3.6
11.7±3.3
9.5±2.8
17.468 6
<0.01
F值 F value
, 百拇医药
1.142 5
0.797 8
P值 P value
>0.05
>0.05
表2 不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血浆ET-1含量的影响(ng/L,±s)
Tab.2 Effects of the ILLLI at different wavelengths on serum concentration of ET-1 in patients with acute cerebral infarction(mg/L,±s) 组别
, http://www.100md.com
Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
Post-treatment
前-后差
Pre-post difference
t值
t value
P值
, 百拇医药
P value
A(对照 Control)
20
81.0±6.6
70.8±8.8
10.2± 3.7
12.196 4
<0.01
B(632.8 nm)
25
78.4±7.4
58.4±9.0
, http://www.100md.com
20.1±10.9
9.162 9
<0.01
C(650 nm)
24
81.6±7.5
61.4±8.6
20.3± 9.4
10.563 6
<0.01
D(532 nm)
26
, http://www.100md.com
79.0±7.0
56.4±7.8
22.6± 9.3
12.386 1
<0.01
F值 F value
0.952 3
8.056 8
P值 P value
>0.05
<0.01
A vs B
, http://www.100md.com
A vs C
A vs D
B vs C
B vs D
C vs D
q值 q value
5.170 3
5.232 5
6.574 9
0.115 7
1.444 8
1.312 9
, 百拇医药
P值 P value
<0.01
<0.01
<0.01
>0.05
>0.05
>0.05
表3 不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响(ng/ml，±s)
Tab.3 Effects of the ILLLI at different wavelengths on serum Cu-ZnSOD concentration
, 百拇医药
in patients with acute cerebral infarction(mg/L,±s) 组别
Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
Post-treatment
后-前差
, 百拇医药
Post-pre difference
t值
t value
P值
P value
A(对照 Control)
20
165±36
211±36
46±20
10.179 7
<0.01
, 百拇医药
B(632.8 nm)
25
177±58
267±76
90±79
5.712 6
<0.01
C(650 nm)
24
182±47
271±56
89±18
, 百拇医药 24.108 5
<0.01
D(532 nm)
26
170±54
297±71
127±39
16.508 3
<0.01
F值 F value
0.536 8
11.1421
, 百拇医药
P值 P value
>0.05
<0.01
A vs B
A vs C
A vs D
B vs C
B vs D
C vs D
q值 q value
4.387 0
4.240 6
, 百拇医药
8.111 5
0.109 1
3.979 4
4.048 7
P值 P value
<0.01
<0.01
<0.01
>0.05
<0.05
<0.01
表4 不同照射强度ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响(μg/L,±s)
, http://www.100md.com
Tab.4 Effects of the ILLLI at different energy intensities on the serum Cu-ZnSOD concentration in patients with acute cerebral infarction(μg/L,±s) 组别
Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
Post-treatment
前-后差
, 百拇医药
Pre-post difference
t值
t value
P值
P value
A(对照 Control)
20
165±36
211±36
46±20
10.179 7
<0.01
, 百拇医药
B(1.5 mW)
25
177±58
267±76
90±79
5.172 8
<0.01
E(3.0 mW)
26
165±37
299±68
133±46
, 百拇医药 14.903 9
<0.01
F值 F value
0.620 9
14.161 0
P值 P value
>0.05
<0.01
A vs B
A vs E
B vs E
q值 q value
, http://www.100md.com
3.733 6
7.503 0
3.969 0
P值 P value
<0.01
<0.01
<0.01
表5 不同照射次数ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响(μg/L,±s)
Tab.5 Effects of the ILLLI at different courses of treatment on serum concentration of Cu-ZnSOD in patients with acute cerebral infarction(μg/L,±s) 组别
, 百拇医药
Groups
例数
Cases
治疗前(a)
Pre-treatment
3次(b)
3 times treatment
5次(c)
5 times treatment
10次(d)
10 times treatment
F值
, 百拇医药
F value
P值
P value
A(对照 Control)
20
165±36
173±39
183±39
211±36
74.72
<0.01
B(632.8 nm)
, http://www.100md.com
25
177±58
192±59
225±62
267±76
10.55
<0.01
t值 t value
0.865 8
1.222 1
2.637 0
2.291 6
, http://www.100md.com
P值 P value
>0.05
>0.05
<0.05
<0.05
a vs b
a vs c
a vs d
b vs c
b vs d
c vs d
A(对照 Control)
, 百拇医药
B(632.8 nm)
q值 q value
1.969 0
4.128 0
10.302 0
2.158 8
8.333 0
6.174 5
P值 P value
>0.05
<0.05
<0.01
, 百拇医药
>0.05
<0.01
<0.01
q值 q value
1.199 6
3.856 6
7.331 7
2.656 9
6.151 6
3.475 1
P值 P value
>0.05
, http://www.100md.com
<0.05
<0.01
>0.05
<0.01
<0.05
治疗前，A、B 2组病人血清Cu-ZnSOD含量比较，差异无显著意义；治疗3次后，2组病人血清Cu-ZnSOD含量均呈升高趋势，但治疗前后比较及组间比较，差异均无显著意义；随治疗次数增加，2组病人血清Cu-ZnSOD含量均进一步升高，治疗5次与治疗前比较，差异均有显著意义(P<0.05)，治疗5次与治疗10次比较，A组差异有显著意义(P<0.01)，B组差异有非常显著意义(P<0.05)，而组间比较，B组病人治疗5次和10次后血清Cu-ZnSOD含量均高于A组(P<0.05)(表5)。讨 论
血管闭塞导致的脑损伤可分为两个阶段：(1)血管和血液方面的因素引起的血供减少及局部脑血流的一系列变化。(2)缺血引起细胞内化学反应异常，发生神经元、神经胶质及其他支持细胞的坏死[1]。血小板活化在脑血栓形成的启动及扩大过程中具有重要意义，目前认为GMP-140是最敏感、最具特异性的血小板活化分子标志物[2]。ET-1是目前已知最强的血管收缩多肽，它引起的血管收缩可使梗死灶局部血流量进一步减少，从而加重梗死区脑组织的缺血与神经元损伤，形成恶性循环，使病情加重。血浆ET-1含量与疾病严重程度呈正相关，血浆ET-1含量越高，神经系统损害越严重[3]。正常状态下机体自由基产生与消除处于动态平衡，脑缺血时自由基产生增加而消除不足，是导致神经细胞损害的重要原因。Cu-ZnSOD分布在红细胞及体细胞胞质中，是机体防御自由基损害的重要酶系统之一。本研究结果表明，ILLLI可通过降低血浆ET-1含量、升高血清Cu-ZnSOD含量，提高机体清除自由基的能力而对脑梗死起到积极的治疗作用。
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ILLLI疗法通过直接照射血液成分产生光生物学效应。本研究表明，632.8、650、532 nm 3种波长ILLLI照射总能量为54 J时均可降低血浆ET-1含量、升高血清Cu-ZnSOD含量，其中532 nm ILLLI在升高血清Cu-ZnSOD含量方面疗效优于632.8 nm及650 nm ILLLI的疗效；632.8 nm ILLLI照射总能量为108 J时的疗效优于照射总能量为54 J时的疗效。提示同一波长的激光作用于不同的血液成分产生不同的生物学效应，不同波长的激光作用于相同的血液成分产生的生物学效应也不同。光的生物学效应与生物组织对光的吸收量有直接关系。血液不同成分的吸收光谱不同。血小板对光的吸收峰在200～300 nm的紫外波段[4]，用532、632.8、650 nm ILLLI治疗时，血小板吸收光子能量很少，本研究中治疗后病人血浆GMP-140含量下降，主要与阿司匹林对血小板活化的抑制作用有关。红细胞在416、578 nm处有明显的吸收峰[4]，用532、 632.8、650 nm ILLLI治疗，波长与578 nm相近，红细胞吸收光子能量较多，其中532 nm波长更接近578 nm吸收峰的波长，而且处在416、578 nm两个吸收峰之间，激光生物学效应更显著。本组临床观察结果证实，绿光(532 nm)ILLLI在升高血清Cu-ZnSOD含量方面的疗效优于红光(632.8和650 nm)ILLLI的疗效。
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低强度激光是指能对机体产生刺激、激活作用但不引起组织细胞损伤的小剂量激光。大量研究表明，大剂量激光照射生物体会产生抑制作用，小剂量激光照射则产生刺激和促进作用[5]。有研究发现，用能量密度为1～4 J/cm2的He-Ne激光照射体外培养巨噬细胞，可观察到细胞吞噬异物的作用显著增强。用功率11.3 mW、能量密度为103.6 J/cm2的He-Ne激光照射离体胸腺细胞，可引起离体胸腺细胞凋亡[6]。故建议每次激光照射能量密度应控制在1～4 J/cm2[7]。与体外激光持续照射不同，由于
ILLLI通过微小光针端面照射处于循环状态的血液成分而起作用，单位血液成分只接受被散射的瞬间的激光直接照射，单位血液成分所接受的实际照射强度远远小于ILLLI的换算强度，故临床使用的
ILLLI治疗强度大于上述实验推荐的照射强度是有一定科学依据的。本研究结果表明532、632.8、650 nm ILLLI总能量为54 J及108 J(每天照射强度为1.72×104 J/cm2及3.44×104 J/cm2)时均产生积极的治疗作用，并且每天照射强度3.44×104 J/cm2(总能量108 J，照射时间为60 min，光纤针输出功率为3 mW)的疗效优于1.72×104 J/cm2(总能量54 J，照射时间为60 min，光纤针输出功率为1.5 mW)的疗效。
, 百拇医药
低强度激光作用于机体，可由于直接照射产生生物学效应。光量子可作为触发因素启动细胞内第二信使Ca2+，激活相关酶，从而引发一系列新陈代谢变化及生理反应[8]。在适当范围内增加照射剂量(延长照射时间、增加照射次数)，被激活的细胞数可随之增加，但超过一定的照射剂量则会产生抑制作用。本研究结果表明，632.8 nm ILLLI 每次照射能量为5.4 J时，治疗5次方有明显疗效，治疗10次的疗效优于治疗5次的疗效。提示ILLLI治疗作用有累加起始效应，故认为临床上ILLLI治疗宜每天照射1次，10次为1个疗程。但在此基础上增加每疗程治疗次数能否进一步增加疗效或产生抑制作用，尚有待于进一步研究。
本文报告的ILLLI治疗后血浆GMP-140、ET-1及血清Cu-ZnSOD 的不同变化及相应结论，是在特定波长、特定照射强度及特定疗程条件下取得的结果，如果改变ILLLI治疗参数，以上指标的变化及结论可能不同。ILLLI疗效与激光波长、照射强度、照射时间及疗程密切相关，ILLLI的临床光学剂量尚有待于进一步深入研究。
, 百拇医药
基金项目：国家自然科学基金资助项目(69578004)
作者简介：霍晓丽(1963-)，女，天津人，南京医科大学附属脑科医院神经内科主治医师，讲师，医学学士，从事神经内科临床工作，主要研究方向为脑血管病的基础与临床。
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(收稿日期：1999-10-21), 百拇医药
单位：霍晓丽(南京医科大学附属脑科医院，210029)；张颖冬(南京医科大学附属脑科医院，210029)；狄晴(南京医科大学附属脑科医院，210029)；吴旭峰(东南大学电子工程系)；方群(南京医科大学附属脑科医院，210029)；胡正荣(东南大学电子工程系)
关键词：脑梗死；激光；膜蛋白类；超氧化物歧化酶；内皮素-1
中华激光医学杂志000204摘要 目的 探讨激光波长、照射强度及疗程长短对低强度激光血管内照射(ILLLI)疗法治疗脑梗死疗效的影响。方法 121例经、中型急性脑梗死病人随机分入A、B、C、D、E 5组。A组为对照组，给予常规药物(尼莫地平、肠溶阿司匹林)治疗；B、C、D组在常规药物治疗的同时分别加用相同功率(1.5 mW)、不同波长(依次为632.8、650、532 nm)的ILLLI；E组在常规药物治疗的同时加用功率3 mW、波长632.8 nm的ILLLI。ILLLI每天1次，每次60 min，共治疗10次。每次照射总能量B、C、D组为5.4 J，E组为10.8 J。治疗前和治疗开始后第4、6或11天测定病人血浆血小板颗粒膜蛋白-140(GMP-140)、内皮素-1(ET-1)和血清铜-锌超氧化物歧化酶(Cu-ZnSOD)含量。结果 治疗10次，照射总能量为54 J(每天照射强度为1.72×104 J/cm2)时，632.8、650、532 nm三种波长ILLLI治疗后病人血浆GMP-140含量均下降，但与对照组比较差异无统计学意义；三种波长ILLLI均可降低血浆ET-含量，但三者比较差异无显著意义；三种波长ILLLI均可明显升高血清Cu-ZnSOD含量，其中532 nm ILLLI效果更显著，632.8 nm ILLLI总能量为108 J时疗效优于照射总能量为54 J的疗效。每天照射能量为5.4 J时，治疗10天(总能量54 J)疗效优于治疗5天(总能量27 J)的疗效。结论 不同波长ILLLI分子生物学效应不同，相同波长ILLLI在适当范围内增大照射强度、增加治疗次数可提高疗效。
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中图分类号： TN249；R743.31 文献标识码： A
文章编号： 1003-9430(2000)02-0080-05
Effect of the Intravascular Low Level Laser Irradiation with Different Doses
of Different Lasers on the Blood Biomarkers in Patients with Cerebral Infarction
HUO Xiaoli, ZHANG Yingdong, DI Qing,FANG Qun
(Brain Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China)
, 百拇医药
WU Xufeng,HU Zhengrong
(Department of Electricity Engeering, Southeast University, Nanjing 210018)
ABSTRACT Objective This study is to investigate the effect of intravascular low level laser irradiation (ILLLI) with different doses of different lasers on the blood biomarkers in patients with cerebral infarction.Methods 121 patients with acute cerebral infarction of mild or intemediate severity were divided into 5 groups, among which group A was treated with nimodipine and aspirin as control, while group B, C and D were provided with ILLLI of same power (1.5 mW) and different wavelength (632.8, 650, 532 nm) in addition to nimodipine and aspirin treatment. Group E was treated with nimodipine and aspirin as well as 632.8 nm ILLLI of 3 mW. The serum concentration of GMP-140, Cu-ZnSOD, ET-1 were investigated before and after ILLLI by means of radioimmune assay.Results After irradiation with laser of 532, 632.8, and 650 nm while total irradiation energy was 54 J(daliy energy intencity 1.72×104 J/cm2), the serum concentration of GMP-140 was found decreased in all the patients of each group but this decreasing is not significant enough compared with control group; The serum concentration of ET-1 was decreased but revealed no significant difference among the effects of ILLLI with different wavelength; The serum concentration of Cu-ZnSOD was enhanced and the index increased significantly after irradiation with laser of 532 nm at the same energy dose. Irradiated with 632.8 nm ILLLI at the dose as much as two times of 54 J(daliy energy intencity 1.72×104 J/cm2), the serum concentration of Cu-ZnSOD may increase more significantly. Increasing the course of treatment from 5 days(total irradiation energy 27 J) to 10 days(total irradiation energy 54 J), the index may elevate more prominently at the dose of 1.72×104 J/cm2/day.Conclusions It is suggested that the photobiological stimulating effects may depend on the wavelength of the laser. The effect of ILLLI may be increased by increasing the light dose and the course of treatment in certain range.
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Key words Infarction, cerebral; Lasers; Membrane protein; Superoxide dismutase; Endothelin-1
低强度激光血管内照射(ILLLI)疗法自90年代初从前苏联引进后，已应用于临床。在神经病学领域，有报道ILLLI用于治疗脑梗死取得较满意的临床疗效。但目前各医院临床使用的激光波长单一，照射强度、时间及疗程长短不尽相同。有关光学剂量的临床研究甚少，尚未取得最佳照射剂量的实用性结论。本研究旨在以血浆血小板颗粒膜蛋白-140(GMP-140)、血清铜-锌超氧化物歧化酶(Cu-ZnSOD)、血浆内皮素-1(ET-1)为指标，观察不同波长、不同照射强度、不同疗程的ILLLI对脑梗死患者的治疗作用，从而寻求最佳临床光学剂量。
资料和方法
一、病例选择及分组
, 百拇医药
121例研究对象均为发病7天以内的轻、中型急性脑梗死病人，临床诊断符合1995年全国第四届脑血管病学术会议通过的《各类脑血管疾病诊断要点》及《脑卒中患者临床功能缺损程度评分标准》，并经头颅CT或磁共振成像(MRI)证实。121例病人随机分入A、B、C、D、E 5组。A组为对照组，给予常规药物治疗(尼莫地平每次20 mg 、每天3次，肠溶阿斯匹林75 mg 每晚1次)。B、C、D、E组为ILLLI组，其中B、C、D 3个组在常规药物治疗的同时分别加用相同功率(1.5 mW )、不同波长(依次为632.8、650、532 nm)的ILLLI；E组在常规药物治疗的同时加用3.0 mW、632.8 nm波长的ILLLI。A组20例，其中男12例，女8例，年龄47～79(66±5)岁；B组25例，其中男20例，女5例，年龄46～80(65±9)岁；C组24例，其中男16例，女8例，年龄47～80(65±9)岁；D组26例，其中男18例，女8例，年龄46～83(67±10)岁；E组26例，其中男15例，女11例，年龄51～82(66±7)岁。
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二、ILLLI治疗仪及照射剂量
532 nm二极管泵浦绿光(DPGL)ILLLI治疗仪、632.8 nm He-Ne ILLLI治疗仪、650 nm半导体(LD)
ILLLI治疗仪均由东南大学电子工程系提供，一次性使用光纤针由南京玻璃纤维研究院三所提供，光纤针光纤芯径为200 μm。各治疗组病人每天照射1次，每次60 min，共照射10次。B、C、D组光纤针激光输出功率为1.5 mW，E组光纤针激光输出功率为3.0 mW。设定光纤针光纤输出端面处为照射面积，B、C、D组每天照射能量均为5.4 J，E组每天照射能量为10.8 J。每次治疗后均立即检测光纤针激光输出功率，以确保达到各组设定的照射强度。
三、观察指标及检测
A、B组病人分别在治疗前、治疗3、5、10次后，C、D、E组病人分别在治疗前、治疗10次后清晨空腹肘静脉采血，按试剂盒要求处理，分离血浆、血清样本，放置-70℃冰箱冷藏待检。采用放射免疫法检测血浆GMP-140、ET-1及血清Cu-ZnSOD含量，试剂盒分别由苏州医学院止血与血栓研究室、天津洁瑞公司及上海长征医学科学有限公司提供。操作过程严格按照试剂盒说明书。
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四、统计学处理
研究数据以
±s表示，采用t检验、方差分析及两两比较q检验进行统计学分析。结 果
一、不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血浆GMP-140、ET-1及血清Cu-ZnSOD含量的影响
治疗前，A、B、C、D 4组病人上述3项指标组间比较差异均无显著意义(表1～3)。治疗10次后，4组病人血浆GMP-140和ET-1含量均明显下降，与治疗前比较差异均有非常显著意义(P<0.01)，但血浆GMP-140含量4组之间比较差异无统计学意义(表1)，而血浆ET-1含量4组之间比较，B、C、D组比A组降低更明显(P<0.01)，B、C、D 3组之间差异无显著意义(表2)。4组病人的血清Cu-ZnSOD含量则在治疗10次后均升高，与治疗前比较，差异均有非常显著意义(P<0.01)；4组之间比较，B、C、D 组病人血清Cu-ZnSOD含量治疗前后差均高于A组(P<0.01)，D组高于B组(P<0.05)和C组(P<0.01)，B组与C组之间差异无显著意义(表3)。
, 百拇医药
二、不同照射强度ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响
治疗前，A、B、E 3组病人血清Cu-ZnSOD含量组间差异无显著意义；治疗10天后，3组病人血清
Cu-ZnSOD含量均较治疗前有明显升高(P<0.01)，3组之间比较，B、E组病人血清Cu-ZnSOD含量高于A组(P<0.01)，E组病人血清Cu-ZnSOD含量高于B组(P<0.01)(表4)。
三、不同照射次数ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响
表1 不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血浆GMP-140含量的影响(mg/L,
±s), 百拇医药
Tab.1 Effects of ILLLI at different wavelengths on serum concentration of GMP-140 in patients with acute cerebral infarction(mg/L,
±s) 组别Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
, 百拇医药
Post-treatment
前-后差
Pre-post difference
t值
t value
P值
P value
A(对照 Control)
20
19.8±4.1
13.7±3.2
6.1±2.8
, 百拇医药
9.851 4
<0.01
B(632.8 nm)
25
23.3±7.7
14.2±6.3
9.1±4.6
9.957 8
<0.01
C(650 nm)
24
20.8±9.4
, 百拇医药
11.7±4.5
9.0±7.2
6.149 6
<0.01
D(532 nm)
26
21.2±3.6
11.7±3.3
9.5±2.8
17.468 6
<0.01
F值 F value
, 百拇医药
1.142 5
0.797 8
P值 P value
>0.05
>0.05
表2 不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血浆ET-1含量的影响(ng/L,
±s)Tab.2 Effects of the ILLLI at different wavelengths on serum concentration of ET-1 in patients with acute cerebral infarction(mg/L,
±s) 组别, http://www.100md.com
Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
Post-treatment
前-后差
Pre-post difference
t值
t value
P值
, 百拇医药
P value
A(对照 Control)
20
81.0±6.6
70.8±8.8
10.2± 3.7
12.196 4
<0.01
B(632.8 nm)
25
78.4±7.4
58.4±9.0
, http://www.100md.com
20.1±10.9
9.162 9
<0.01
C(650 nm)
24
81.6±7.5
61.4±8.6
20.3± 9.4
10.563 6
<0.01
D(532 nm)
26
, http://www.100md.com
79.0±7.0
56.4±7.8
22.6± 9.3
12.386 1
<0.01
F值 F value
0.952 3
8.056 8
P值 P value
>0.05
<0.01
A vs B
, http://www.100md.com
A vs C
A vs D
B vs C
B vs D
C vs D
q值 q value
5.170 3
5.232 5
6.574 9
0.115 7
1.444 8
1.312 9
, 百拇医药
P值 P value
<0.01
<0.01
<0.01
>0.05
>0.05
>0.05
表3 不同波长ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响(ng/ml，
±s)Tab.3 Effects of the ILLLI at different wavelengths on serum Cu-ZnSOD concentration
, 百拇医药
in patients with acute cerebral infarction(mg/L,
±s) 组别Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
Post-treatment
后-前差
, 百拇医药
Post-pre difference
t值
t value
P值
P value
A(对照 Control)
20
165±36
211±36
46±20
10.179 7
<0.01
, 百拇医药
B(632.8 nm)
25
177±58
267±76
90±79
5.712 6
<0.01
C(650 nm)
24
182±47
271±56
89±18
, 百拇医药 24.108 5
<0.01
D(532 nm)
26
170±54
297±71
127±39
16.508 3
<0.01
F值 F value
0.536 8
11.1421
, 百拇医药
P值 P value
>0.05
<0.01
A vs B
A vs C
A vs D
B vs C
B vs D
C vs D
q值 q value
4.387 0
4.240 6
, 百拇医药
8.111 5
0.109 1
3.979 4
4.048 7
P值 P value
<0.01
<0.01
<0.01
>0.05
<0.05
<0.01
表4 不同照射强度ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响(μg/L,±s)
, http://www.100md.com
Tab.4 Effects of the ILLLI at different energy intensities on the serum Cu-ZnSOD concentration in patients with acute cerebral infarction(μg/L,±s) 组别
Groups
例数
Cases
治疗前
Pre-treatment
治疗后
Post-treatment
前-后差
, 百拇医药
Pre-post difference
t值
t value
P值
P value
A(对照 Control)
20
165±36
211±36
46±20
10.179 7
<0.01
, 百拇医药
B(1.5 mW)
25
177±58
267±76
90±79
5.172 8
<0.01
E(3.0 mW)
26
165±37
299±68
133±46
, 百拇医药 14.903 9
<0.01
F值 F value
0.620 9
14.161 0
P值 P value
>0.05
<0.01
A vs B
A vs E
B vs E
q值 q value
, http://www.100md.com
3.733 6
7.503 0
3.969 0
P值 P value
<0.01
<0.01
<0.01
表5 不同照射次数ILLLI对急性脑梗死病人血清Cu-ZnSOD含量的影响(μg/L,
±s)Tab.5 Effects of the ILLLI at different courses of treatment on serum concentration of Cu-ZnSOD in patients with acute cerebral infarction(μg/L,
±s) 组别, 百拇医药
Groups
例数
Cases
治疗前(a)
Pre-treatment
3次(b)
3 times treatment
5次(c)
5 times treatment
10次(d)
10 times treatment
F值
, 百拇医药
F value
P值
P value
A(对照 Control)
20
165±36
173±39
183±39
211±36
74.72
<0.01
B(632.8 nm)
, http://www.100md.com
25
177±58
192±59
225±62
267±76
10.55
<0.01
t值 t value
0.865 8
1.222 1
2.637 0
2.291 6
, http://www.100md.com
P值 P value
>0.05
>0.05
<0.05
<0.05
a vs b
a vs c
a vs d
b vs c
b vs d
c vs d
A(对照 Control)
, 百拇医药
B(632.8 nm)
q值 q value
1.969 0
4.128 0
10.302 0
2.158 8
8.333 0
6.174 5
P值 P value
>0.05
<0.05
<0.01
, 百拇医药
>0.05
<0.01
<0.01
q值 q value
1.199 6
3.856 6
7.331 7
2.656 9
6.151 6
3.475 1
P值 P value
>0.05
, http://www.100md.com
<0.05
<0.01
>0.05
<0.01
<0.05
治疗前，A、B 2组病人血清Cu-ZnSOD含量比较，差异无显著意义；治疗3次后，2组病人血清Cu-ZnSOD含量均呈升高趋势，但治疗前后比较及组间比较，差异均无显著意义；随治疗次数增加，2组病人血清Cu-ZnSOD含量均进一步升高，治疗5次与治疗前比较，差异均有显著意义(P<0.05)，治疗5次与治疗10次比较，A组差异有显著意义(P<0.01)，B组差异有非常显著意义(P<0.05)，而组间比较，B组病人治疗5次和10次后血清Cu-ZnSOD含量均高于A组(P<0.05)(表5)。讨 论
血管闭塞导致的脑损伤可分为两个阶段：(1)血管和血液方面的因素引起的血供减少及局部脑血流的一系列变化。(2)缺血引起细胞内化学反应异常，发生神经元、神经胶质及其他支持细胞的坏死[1]。血小板活化在脑血栓形成的启动及扩大过程中具有重要意义，目前认为GMP-140是最敏感、最具特异性的血小板活化分子标志物[2]。ET-1是目前已知最强的血管收缩多肽，它引起的血管收缩可使梗死灶局部血流量进一步减少，从而加重梗死区脑组织的缺血与神经元损伤，形成恶性循环，使病情加重。血浆ET-1含量与疾病严重程度呈正相关，血浆ET-1含量越高，神经系统损害越严重[3]。正常状态下机体自由基产生与消除处于动态平衡，脑缺血时自由基产生增加而消除不足，是导致神经细胞损害的重要原因。Cu-ZnSOD分布在红细胞及体细胞胞质中，是机体防御自由基损害的重要酶系统之一。本研究结果表明，ILLLI可通过降低血浆ET-1含量、升高血清Cu-ZnSOD含量，提高机体清除自由基的能力而对脑梗死起到积极的治疗作用。
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ILLLI疗法通过直接照射血液成分产生光生物学效应。本研究表明，632.8、650、532 nm 3种波长ILLLI照射总能量为54 J时均可降低血浆ET-1含量、升高血清Cu-ZnSOD含量，其中532 nm ILLLI在升高血清Cu-ZnSOD含量方面疗效优于632.8 nm及650 nm ILLLI的疗效；632.8 nm ILLLI照射总能量为108 J时的疗效优于照射总能量为54 J时的疗效。提示同一波长的激光作用于不同的血液成分产生不同的生物学效应，不同波长的激光作用于相同的血液成分产生的生物学效应也不同。光的生物学效应与生物组织对光的吸收量有直接关系。血液不同成分的吸收光谱不同。血小板对光的吸收峰在200～300 nm的紫外波段[4]，用532、632.8、650 nm ILLLI治疗时，血小板吸收光子能量很少，本研究中治疗后病人血浆GMP-140含量下降，主要与阿司匹林对血小板活化的抑制作用有关。红细胞在416、578 nm处有明显的吸收峰[4]，用532、 632.8、650 nm ILLLI治疗，波长与578 nm相近，红细胞吸收光子能量较多，其中532 nm波长更接近578 nm吸收峰的波长，而且处在416、578 nm两个吸收峰之间，激光生物学效应更显著。本组临床观察结果证实，绿光(532 nm)ILLLI在升高血清Cu-ZnSOD含量方面的疗效优于红光(632.8和650 nm)ILLLI的疗效。
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低强度激光是指能对机体产生刺激、激活作用但不引起组织细胞损伤的小剂量激光。大量研究表明，大剂量激光照射生物体会产生抑制作用，小剂量激光照射则产生刺激和促进作用[5]。有研究发现，用能量密度为1～4 J/cm2的He-Ne激光照射体外培养巨噬细胞，可观察到细胞吞噬异物的作用显著增强。用功率11.3 mW、能量密度为103.6 J/cm2的He-Ne激光照射离体胸腺细胞，可引起离体胸腺细胞凋亡[6]。故建议每次激光照射能量密度应控制在1～4 J/cm2[7]。与体外激光持续照射不同，由于
ILLLI通过微小光针端面照射处于循环状态的血液成分而起作用，单位血液成分只接受被散射的瞬间的激光直接照射，单位血液成分所接受的实际照射强度远远小于ILLLI的换算强度，故临床使用的
ILLLI治疗强度大于上述实验推荐的照射强度是有一定科学依据的。本研究结果表明532、632.8、650 nm ILLLI总能量为54 J及108 J(每天照射强度为1.72×104 J/cm2及3.44×104 J/cm2)时均产生积极的治疗作用，并且每天照射强度3.44×104 J/cm2(总能量108 J，照射时间为60 min，光纤针输出功率为3 mW)的疗效优于1.72×104 J/cm2(总能量54 J，照射时间为60 min，光纤针输出功率为1.5 mW)的疗效。
, 百拇医药
低强度激光作用于机体，可由于直接照射产生生物学效应。光量子可作为触发因素启动细胞内第二信使Ca2+，激活相关酶，从而引发一系列新陈代谢变化及生理反应[8]。在适当范围内增加照射剂量(延长照射时间、增加照射次数)，被激活的细胞数可随之增加，但超过一定的照射剂量则会产生抑制作用。本研究结果表明，632.8 nm ILLLI 每次照射能量为5.4 J时，治疗5次方有明显疗效，治疗10次的疗效优于治疗5次的疗效。提示ILLLI治疗作用有累加起始效应，故认为临床上ILLLI治疗宜每天照射1次，10次为1个疗程。但在此基础上增加每疗程治疗次数能否进一步增加疗效或产生抑制作用，尚有待于进一步研究。
本文报告的ILLLI治疗后血浆GMP-140、ET-1及血清Cu-ZnSOD 的不同变化及相应结论，是在特定波长、特定照射强度及特定疗程条件下取得的结果，如果改变ILLLI治疗参数，以上指标的变化及结论可能不同。ILLLI疗效与激光波长、照射强度、照射时间及疗程密切相关，ILLLI的临床光学剂量尚有待于进一步深入研究。
, 百拇医药
基金项目：国家自然科学基金资助项目(69578004)
作者简介：霍晓丽(1963-)，女，天津人，南京医科大学附属脑科医院神经内科主治医师，讲师，医学学士，从事神经内科临床工作，主要研究方向为脑血管病的基础与临床。
参考文献
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(收稿日期：1999-10-21), 百拇医药