聰財 楊的部落格

低能量光療（LLLT）對腦部疾病的機制-2

【楊聰財專欄】

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楊聰財精神科專科醫師履歷表小檔案

-美國杜蘭大學公共衛生醫學博士

-哈佛大學公共衛生學院博士後研究進修

-新北市家庭暴力暨性侵害防治委員會委員

-行政院院本部性騷擾申訴評議委員會委員

-衛生福利部公共衛生/精神醫學/心理健康/成癮障礙 專家顧問

-楊聰才身心診所暨心理衛生中心 院長

-專業社會心理學教授

-臨床教授

-敦安基金會執行長

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#信號傳導介質和轉錄因子激發

大多數研究團隊認為，LLLT對大腦的有益作用可以藉由腦血流量的增加、更多的氧氣供應、氧氣消耗、ATP產生和線粒體活性改善來解釋[24, 25]。有許多研究表明，短暫的光照（尤其是遭受某種急性損傷或外傷的實驗動物）的效果可能會持續數天、數週甚至數月[26]。光的這種長效作用只能藉由激發導致長時間蛋白質表達變化的信號傳導途徑和轉錄因子來解釋。LLLT對刺激線粒體活性和血流的影響本身無法解釋光照的長期影響。

最近的綜合研究列出了不低於十四種不同的轉錄因子和信號傳導介質，據報導它們在光曝照後會被激發[1]。圖二說明了吸收光子的腦部神經元細胞內兩個最重要的分子感光體或生色團（細胞色素c氧化酶和熱控離子通道）。信號傳導途徑和轉錄因子的激發導致LLLT在大腦中的最終作用。 

圖三說明了一些組織特定的機制，這些機制是由圖二中解釋的初始光子吸收效應所引起。緊接著可以發生各種流程效應，這些效應可以使相應範圍的腦部疾病受益。這些效應可分為短期刺激（ATP、血流、淋巴流、腦部氧合、水腫減少）。另一組流程效應則圍繞著神經保護（抗凋亡蛋白的上調、神經興奮毒性降低、抗氧化劑增加、發炎減少），其可以歸為“幫助大腦自我修復”的效應，包含神經營養蛋白(neurotrophins)、神經元生成(neurogenesis)和突觸生成(synaptogenesis）。

#神經保護

各種證據表明LLLT可以用於神經保護，他透過抑制糖原合酶激酶3β （Glycogen synthase kinase 3 beta ; GSK3β）的活性來保護細胞免受損傷，促進其存活和壽命以及逆轉凋亡信號傳導過程，防止細胞凋亡，凋亡是隨著生物體生長而發生的正常細胞死亡。據信GSK3β充當AKT和Bax凋亡基因之間的介體，Bax是一種在促凋亡刺激存在下易位至細胞核以觸發該過程開始的蛋白質。但是，當GSK3β受到抑制時，AKT與AKT之間的通信路徑被切斷。結果，無法表達Bax易位，因此被抑制[27]。 

LLLT還以防止衰老的形式表現出神經保護作用[28]。已顯示它可以激發細胞外信號相關激酶（extracellular signal-related kinase ; ERK）/前叉箱蛋白M1（forkhead box protein M1; FOXM1）途徑。FOXM1蛋白調節細胞週期從G1到S期，並且透過激發ERK / FOXM1途徑，LLLT導致ERK向細胞核的轉運更大、FOXM1在核中的積累更大。反過來，這會導致p21蛋白的表達降低以及G1期的有絲分裂停滯，從而減慢了細胞衰老的進程。 

LLLT也被證實可有效保護細胞免受毒素傷害[29]。在Eells團隊的研究裡[30]暴露於甲醇的囓齒動物模型中，用670 nm光照成功地使視網膜功能恢復並防止了組織損傷。這可能是由於以下事實：甲醇會生成有毒的代謝產物甲酸（CCO的抑制劑），而LLLT是CCO已知的刺激劑，LLLT的抗毒素作用可以追溯到其對CCO的刺激作用。 

此外，LLLT已證明可用不同的方式影響處於不同健康狀態的細胞，本質上是以促進其存活所必需的方式修飾細胞。例如，在正常細胞中，CCO對光的吸收會導致基質金屬蛋白酶(Matrix Metalloproteinase; MMP) 高於基線並導致ROS產生短暫增加。然而，在存在氧化壓力，興奮性毒性或抑制電子傳輸而導致MMP較低的細胞中，光吸收會導致MMP朝正常濃度增加，並降低ROS產生[31]。同樣，健康細胞對LLLT的典型反應是細胞內鈣離子的短暫增加[32]。然而，在已經含有過量鈣離子的細胞中（一種稱為興奮性毒性的現象），LLLT會引發相反的反應，換言之，它會降低細胞鈣的過量濃度，從而促進細胞存活、降低氧化壓力並使MMP恢復至正常水準 [33]。