低能量激光治疗雄激素性秃发的作用机制及研究进展
叶亚琦 杨凯 林尽染
[摘要]雄激素性秃发（Androgenetic alopecia，AGA）是一种雄激素依赖的遗传性疾病，对患者身心健康均造成严重影响。传统的治疗方法包括口服非那雄胺、外用米诺地尔及毛发移植等，但均存在一定的副作用或治疗成本过高。低能量激光技术（Low-level laser therapy，LLLT）是用于治疗AGA的新型技术，本文总结低能量激光治疗的临床研究背景、作用机制，以及近年来相关的动物实验、临床研究文献及其结果，旨在为LLLT治疗雄激素性秃发寻找最佳的治疗方案，为未来研究更加标准化的主客观评价指标和测量方法提供参考。
[关键词]雄激素性秃发;激光治疗;低能量激光;动物实验;临床研究
[中图分类号]R758.71? ? [文献标志码]A? ? [文章编号]1008-6455（2019）08-0151-04
雄激素性秃发（Androgenetic alopecia，AGA）是一种雄激素依赖的遗传性疾病，发病率较高，在50岁以前有50%成年男性发病，80岁以前有50%的成年女性发病[1]，严重影响秃发患者的心理生理健康，并进一步影响了患者的生活质量。雄激素性秃发传统的治疗方法包括口服激素调节剂，外用药物和手术治疗。男性AGA患者最常用的口服药物为非那雄胺。临床研究表明连续12月每日口服1mg非那雄胺，65%男性AGA患者头发再生，但是非那雄胺有一定副作用，包括勃起功能障碍，性欲下降和体毛增长[2]。米诺地尔外用治疗男性型和女性型AGA可以减缓或阻止脱发，使用12个月56%的患者脱发得到改善[3]。米诺地尔最常见的不良反应是仅限于头皮上的刺激性和过敏性接触性皮炎。可供选择的治疗方法还包括进行毛发移植手术，植发手术需要经过严格的术前筛查，同时需要对手术患者进行包括供区切取毛囊单位量在内等多个方面进行详细评估[4]。传统的治疗方法有一定副作用，患者依从性较差，而手术治疗受供区局限，可能遗留瘢痕，且价格昂贵[4]。低能量激光治疗技术（Low Level Laser Therapy，LLLT）是用于治療AGA的新型技术。2007年和2011年，低能量激光仪器HairMax 激光梳?分别被FDA批准作为男性型秃发和女性型秃发的安全治疗。欧洲和日本2017版雄激素性秃发诊疗指南将低能量激光治疗纳入AGA推荐治疗方法[5-6]。
1? LLLT的临床研究背景
低能量激光（Low level laser，LLL）是指一种低功率密度或低能量辐射的激光，又被称为“冷激光”、“软激光”，对生物的作用被称为“光生物调节”[7]。与其他类型激光不同，LLL通过诱导光在细胞内发生化学反应而不产生热效应或造成不可逆转的损伤。低能量激光的促毛发生长作用被发现于20世纪60年代。匈牙利医生Endre Mester在进行激光照射诱导小鼠癌变的实验中研究激光免疫时，偶然发现接受低功率694nm红宝石激光照射后的剃毛小鼠的毛发比未处理组的毛发生长更快[8]。
低能量激光大多数治疗波长范围为500～1 100nm，功率密度范围为3～90mW/cm2，能量范围为1～10J/cm2。通常认为LLLT采用波长范围650～900nm，功率密度为5mW的光源能够有效治疗雄激素性秃发[9]，但缺乏确切的数据证实。Kim Tae-Hoon在Sprague-Dawley大鼠背部使用波长分别为632、670、785和830nm的激光二极管研究了毛发生长的波长依赖性效应。研究结果表明，830nm波长比其他波长更能明显地刺激毛发生长[10]。Yanliang Xu等肯定了这一结论[11]，他们根据含氧血红素和脱氧血红素电荷分布的计算结果，并基于光受体分子中的电子激发理论和血红蛋白的吸收光谱，发现波长范围内的低能级激光约为800～1 060nm可以促进氧合血红蛋白中氧的释放，并改善毛细血管向周围组织的氧供应。当波长较短时，血红素分子可从一个光子吸收更多能量，水的吸收曲线在约830nm处具有最小值，光的能量损失较小。因此，在刺激毛发生长的治疗中，与低于800nm的其他波长相比，830nm的波长具有深远的影响[11]。但这些基于理论和既往实验论文的结论仍需进一步详细的实验证实。
2? LLLT的作用机制及动物实验
低能量激光能产生多种生物学效应，包括抑制炎症、缓解疼痛、愈合伤口、消除肿胀、抵抗细菌、调节免疫以及改善局部微循环[12]。目前低能量激光治疗的具体作用机制尚不明确，存在以下几种假说。
2.1 调节毛发生长周期：有学者认为LLLT可以促使休止期毛囊重新进入生长期，延长生长期持续时间，增加活跃的生长期毛囊增殖速度，防止毛囊过早进入休止期[13]。Shukla等研究了氦氖（He-Ne）激光（632nm，剂量为1J/cm2和5J/cm2，24h间隔，5d）对睾酮处理和未处理的瑞士白化病小鼠皮肤的毛囊生长周期的影响[14]。结果显示1J/cm2组睾酮处理小鼠生长期毛囊数量显著增加，而5J/cm2组生长期毛囊数量减少，休止期毛囊数量显着增加。这与LLLT的双相效应是一致的，其中低剂量会产生生物刺激，而高照射剂量可能会抑制[14-15]。Yi-Shuan Sheen等[16]研究了不同波长LLL（3mW红光，630nm， 1J/cm2;2mW绿光，522nm， 1J/cm2;2mW蓝光，463nm， 1J/cm2）照射3周对C57BL/6小鼠休止期毛囊的影响。结果显示红光可以促使休止期毛囊更快地进入生长期，并进一步研究了红光对外毛根鞘角质形成细胞和真皮乳头细胞增殖的光生物学效应，发现红光通过这两种细胞的细胞外信号调节激酶磷酸化以剂量依赖的方式刺激细胞增殖，并间接增强上皮-间充质相互作用促使休止期毛囊转变为生长期[16]。进一步证实了LLLT对毛发生长周期的调节作用。
2.2 影响细胞色素C氧化酶：通过对近红外光波长范围有光生物学效应的作用光谱与线粒体内膜上的四个呼吸链膜蛋白复合物相匹配发现，复合物IV（线粒体呼吸链的第Ⅳ单元），也被称为细胞色素C氧化酶（cytochrome c oxidase，CCO），是细胞对LLL作用反应的关键发色团[17]。CCO是大型跨膜蛋白复合物，有助于形成跨膜的质子电化学势能差，从而产生ATP。线粒体NO合成酶可以产生一氧化氮（NO），NO取代CCO中的氧气，抑制细胞呼吸，从而减少ATP的产生。通过LLLT作用期间对细胞一氧化氮的释放观察发现，LLLT通过两种途径影响一氧化氮释放：①CCO成为亚硝酸盐还原酶;②光解离CCO中的一氧化氮[15]。同时LLLT增加NO的生物利用度，舒张血管，增加组织细胞对氧气的利用。LLLT对线粒体的影响可以调节活性氧以及诱导转录因子如核因子κB和低氧诱导因子-1，这些转录因子会引起蛋白质合成，从而引发下游的进一步效应，如细胞增殖和迁移增加，细胞因子水平改变，生长因子和炎症介质水平改变以及组织氧合增加[15]，从而增加新陈代谢和毛发生长。
2.3 调节炎症产生及免疫反应：LLLT可以调节炎症过程和免疫反应，这也可能对毛发再生有影响[15]。 Wikramanayake等[13]对C3H/HeJ小鼠模型进行的研究支持这一假设，其中用激光梳处理的小鼠炎性浸润减少。炎性浸润影响多种细胞因子，如IFN-g，IL-1a和IL-1b，TNF-α，MHC和Fas-抗原以及巨噬细胞迁移抑制因子，这些细胞因子均高度干扰毛发生长并且已被证实在AGA的发病机制中发挥作用。此外，有实验表明LLLT可以降低炎症因子前列腺素E2（PGE2）水平，升高抗炎细胞因子IL-10和TGF-β1的水平，调控VEGF基因的表达，从而促进毛发生长[18-19]。Le Han等在相关研究中用不同强度的655nm红光+ 发光二极管（LED）和21h7（一种β-连环蛋白抑制剂）以及两者结合处理毛囊的体外培养物，进行免疫荧光染色以评估Wnt/β-连环蛋白信号传导中的β-连环蛋白，GSK3β，p-GSK3β和Lef1的表达，结果显示655nm红光+LED可以通过激活Wnt/β-连环蛋白信号来促进毛发生长[20]。
3? LLLT的臨床应用进展
3.1 单独治疗：Satino等[21]早在2003年就研究了LLLT治疗AGA的效果。研究纳入7名女性和28名男性，使用HairMax 激光梳?655nm隔日治疗5～10min，持续6个月。这项研究比较了头发强度和数量与每个患者的基线水平[21]。结果显示头发总数有所改善，与基线相比增加了93.5%。头发拉伸强度总体上比基线增加了78.9%，但该试验没有进行随机化和控制，且样本量较小，缺乏对照[21]。2013年，Lanzafame等[22]报道的RCT研究纳入44名年龄18～48岁的Norwood HamiltonⅡa～Ⅴ级男性。试验组每隔一天使用655nm Tophat头盔16周，对照组使用含有白炽灯的假装置。主要终点是使用全局照相测量与基线相比的毛发数量改变。结果显示试验组毛囊数量增加17.3 FUs/cm2，对照组减少0.06FUs/cm2，试验组比对照组增加35%。本研究患者数量适中，并得到很好的控制。它具有明显的数值，显示头发数量的增加，并显示了毛发生长的总体改善[22]。2014年，Lanzafame等[23]又纳入了47名年龄18～60岁的LudwigⅠ～Ⅱ级女性型AGA进行RCT研究，试验组毛囊数量增加35.2FUs/cm2，比对照组增加37%，并且没有发现不良事件，证实了LLLT对于女性型AGA的疗效[23]。2014年，Jimenez等[24]报道了纳入128例MPHL和141例FPHL患者的多中心RCT研究。患者随机分配到假装置或带有7、9或12个激光束的HairMax激光梳?。研究终点是毛发密度（FUs/cm2）的变化，结果所有LLLT处理组的毛发密度均有统计学显着改善，且患者主体评价改善。研究中的不良事件包括皮肤干燥、瘙痒及头皮压痛，并在局部温热感。本研究的优势在于其样本量大，同时纳入男性和女性受试者入选，采用了随机双盲，假装置设计，结合了客观和主观观测指标。
国内应用LLLT技术治疗雄激素性秃发经验较少，2016年，林尽染等[25]报道了使用650nm激光生发帽治疗AGA的38例患者（男15例，女23例），结果显示LLLT对于男性型和女性型AGA都有一定疗效，且随着疗程的延长有效率逐渐升高，6个月时有效率达79.3%，毛囊镜显示密度增加了（17.1±11.2）FUs/cm2。该研究虽然随访时间较长，但是缺乏随机化和控制。2018年，Mai-Yi Fan等[26]收录了100例AGA患者进行了为期24周的随机、双盲、自身对照、假装置对照试验，探讨LLLT治疗AGA的有效性和安全性，结果显示LLLT组头皮的毛发覆盖率明显高于假装置组，毛发厚度、毛发数量、毛发覆盖率和研究者对毛发再生的整体评估（IGA）也有显著改善，未观察到严重不良反应。该研究是采用自身对照的RCT研究，采用了较多评价指标，证据等级较高。
3.2 联合药物治疗：2014年，Munck等[27]报道了使用655nm HairMax Laser Comb?治疗32例AGA患者（男11例，女21例）的回顾性观察研究，发现LLLT单独治疗或者联合非那雄胺、米诺地尔治疗均可促进毛发生长。该研究缺乏对照组，样本量很小，有选择偏倚，但本研究显示了LLLT可以联合传统药物治疗。2017年，Esmat等[28]报道的RCT研究采用iGrow?头盔比较了LLLT和米诺地尔单独和联合使用治疗45例女性型AGA的效果。评估指标包括超声生物显微镜（UBM）评估患者的毛发计数，临床评估，皮肤镜、毛囊镜检查和患者满意度[28]。治疗4个月后，UBM显示LLLT组和联合治疗组的毛发计数显着增加，联合治疗组毛囊在皮肤中位置更深;皮肤镜检查显示各组患者头发直径差异均较小;毛囊镜显示三组所有的毛发密度均有统计学显著增加;根据研究者评估联合治疗组Ludwig分级显着改善，患者满意度显著高于其他治疗组。米诺地尔组的副作用包括头皮刺激和头发脱落增加。LLLT组报道罕见的头皮压痛和温热感，联合治疗组报道头皮刺激，压痛，温热感和头发脱落的初始增加。这项研究值得注意的对比了单独使用米诺地尔、LLLT或联合治疗的疗效，并采用了多种评估毛发生长的方法，这些方法均显示LLLT和联合组的头发生长得到改善。
4? 低能量激光治疗的安全性与不良反应
低能量激光治疗自20世纪60年代发现具有促进毛发生长作用以来，在临床上应用已超过50年，不良事件报道非常低，无严重不良事件发生，可能出现的不良反应为：头皮压痛、瘙痒、红斑、烧灼、刺痛、干燥、温热感等[9，23]。使用LLLT联合米诺地尔治疗雄激素性秃发时，有报道显示初始治疗时的毛发脱落增加，但较单独使用米诺地尔组发生率低[28]。
5? 小结与展望
综上，近年来相关的动物实验、临床研究文献及其结果评估了LLLT治疗AGA的安全性及有效性，大部分的动物实验及临床研究支持LLLT的促毛发生长作用，但其在毛发再生中的生理学和作用机制需要更充分地研究。越来越多的临床试验表明，低能量激光确实可以有效促进毛发生长，增加毛发计数、毛囊密度，提高患者满意度，改善AGA患者的外观。在样本量最大的RCT研究中，Jimenez等[24]测试了HairMax 激光梳?不同激光束数量的设备，与假装置相比，所有LLLT处理组包括男性和女性的毛发密度均有统计学显着改善。另外，Munck等[27]和Esmat等[28]肯定了LLLT在辅助或联合非那雄胺或米诺地尔时的治疗效果。此外，LLLT家用设备安全易用，不会在头皮上留下任何残留物，提高患者依从性，为那些口服及外用药物无效或者担忧药物使用副作用的并且不想接受毛发移植的AGA患者提供了一个很好的选择。然而，当前的临床研究中使用了各种不同的激光仪器，功率密度、能量参数、使用时间和治疗频率也不尽相同，大部分采用波长范围为630～670nm，而Kim Tae-Hoon等[10]和Yanliang Xu等[11]认为830nm波长的低能量激光对毛发生长的刺激作用最好，Barikbin等[29]2017年探讨了一种含808nm红外激光的新型激光仪器，认为联合808nm红外激光AGA的疗效更佳，这使得评价不同仪器难以标准化，所以仍需要对LLLT进行更多的研究，确定作为治疗雄激素性秃发的最佳波长和功率。此外，毛发数量和密度测量没有黄金标准，因此，在研究中采用了各式各样的方法和仪器。未来的研究需要采用更加标准化的主观和客观评价指标和测量方法，这有益于评估LLLT仪器和不同治疗方案的有效性。
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[收稿日期]2019-03-07
本文引用格式：葉亚琦，杨凯，林尽染，等.低能量激光治疗雄激素性秃发的作用机制及研究进展[J].中国美容医学，2019，28（8）：151-154.
