低能量光療（LLLT）對腦部疾病的機制-1
【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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#參考資料：低能量光療（LLLT）對腦部疾病的機制
憂鬱症和阿茲海默症(AD)患者逐年增加，已逐漸演變成全球流行病的程度，對大腦健康的關注已成為多數人的重要大事。從藥物到冥想，人們正在尋找改善大腦並使其保持一輩子健康的方法。而低能量光療法(Low-Level Laser/Light Therapy; LLLT)可能是你甚至你的醫生都不知道的一種改善你大腦疾病的有效療法。
LLLT使用於醫療已經半個多世紀，目前已在物理療法和康復療法中確立了完善的地位，現在光的治療用途擴大到包括中風、心肌梗塞、某些腦部疾病和頭部外傷(TBI)。並且有望用於治療其他大腦問題的研究正在進行中，例如憂鬱症、焦慮症、自閉症、成癮、帕金森氏症和阿茲海默症。
LLLT經過廣泛且深度的研究後，發現是安全有效、且不具有害副作用的治療方式。與使用於手術的高強度雷射不同，LLLT不會切割或燃燒人體組織，而且LLLT可以促進細胞發揮最佳的功能而達到疾病的治療。本文即針對已被研究證實的LLLT對大腦疾病治療的各種機制進行系統化整理。
#細胞色素c氧化酶（cytochrome c oxidase ; CCO）
對LLLT作用機制最深入研究的重點就是細胞色素c氧化酶（cytochrome c oxidase ; CCO），它是線粒體呼吸鏈的第四個單元(如圖一)，負責利用葡萄糖代謝所產生的電子將氧氣還原為水[1]。從理論上講，一氧化氮（NO）可能會抑制CCO酶的活性（尤其是在缺氧或受損的細胞中）。這種具抑制性的NO可以被CCO（包含兩個血紅素和兩個擁有不同吸收光譜的銅中心CuA和CuB）所吸收的光子從CCO解離[2]。這些吸收峰主要在紅色（600-700 nm）和近紅外線（760-940 nm）光譜區域。當NO被光離解釋放出時，線粒體膜電位會增加，使更多的氧氣被消耗、更多葡萄糖被代謝，而線粒體會產生更多的ATP。
代謝功能改善是LLLT最容易被察覺的作用之一，而增加的細胞內ATP產生則是最受支持的作用機制之一[3]。此外，一些臨床前研究表明，由於各種腦部疾病，接受LLLT的實驗動物（小鼠或大鼠）的大腦ATP含量明顯增加了[4, 5]。普遍認為線粒體功能障礙、ATP供應不足和氧化壓力是幾乎所有形式的腦疾病的促成因素[6]。據研究報導，這涉及神經系統疾病，例如重度憂鬱症、腦外傷、帕金森氏病和AD [7-10]。
#活性氧(Reactive oxygen species; ROS)、一氧化氮、血流
研究顯示當線粒體吸收LLLT期間傳遞的光子時，線粒體中產生的活性氧（ROS）會瞬間增加。ROS的爆發可能觸發線粒體信號傳導途徑，從而導致細胞中的細胞保護、抗氧化和抗凋亡(anti-apoptotic)作用[11]。通過光解離作用釋放的NO既可作為血管擴張劑，也可作為淋巴液的擴張劑。此外，NO也是有效的信號分子，可以激發許多有益的細胞途徑[12]，圖二說明了這些機制。
LLLT光照後最容易測量的變化之一是腦血流量和氧合的變化。以1064 nm近紅外線來照射志願者的前臂[13]，發現隨著時間的推移、光能量劑量的累積，LLLT引起照射部位的CCO濃度（Delta [CCO]）和氧化血紅蛋白濃度（Delta [HbO]）明顯增加。有人提出，由於LLLT導致的NO釋放是使腦血流量增加的原因[14]。 NO是主要的神經元信號分子，具有觸發血管舒張的能力。
為此，它首先刺激可溶性鳥苷酸環化酶(guanylate cyclase)形成環磷酸鳥苷（cyclic GMP; cGMP），然後cGMP激發蛋白激酶G，導致鈣離子的再攝取和鈣激發鉀通道的開放。隨後鈣離子濃度下降可防止肌球蛋白輕鏈激酶(myosin light-chain kinase)被磷酸化成肌球蛋白分子，進而使血管和淋巴管內壁的平滑肌細胞鬆弛[15]。然後，這種血管舒張促進了血液循環的改善，也改善了大腦氧合。而腦血流量(cerebral blood flow ; CBF)疾病、神經血管功能障礙和較低的大腦氧合水平已被認為是AD的重要特徵[16]。
#光敏離子通道和鈣
除了CCO以外，還必須有其他類型的光感受器，因為某些研究明顯證明即使比上述紅光/近紅外線更長的波長也會產生有益的影響。據報導，諸如980 nm [17]、1064 nm雷射[18]和1072 nm LED [19]等波長，甚至寬帶IR光[20]都具有光生物調變類型的效應。
儘管尚未確定這些波長的光感受器，但目前主要的論點認為是位於熱敏感或光敏感離子通道中的水（或許是奈米結構水）。藉由光介導的鈣離子通道的打開可以用來解釋觀察到的細胞內鈣明顯變化，例如瞬間受器電位（transient receptor potential ; TRP）超家族的成員[21]。TRP描述了一個以瞬間受器電位陽離子通道 (transient receptor potential cation channel, subfamily V, member 1 ;TRPV1為典型的大離子通道家族，最近被確定為是辣椒素（辣椒中的活性成分）的生物受體[22]。TRP通道的生物學作用是多種多樣的，但是許多TRP通道涉及到熱感測和溫度調節[23]。
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