低能量激光治疗对种植体周围组织愈合的研究进展

    随着口腔种植学的不断发展，种植修复已成为临床修复缺失牙的主流选择，被广泛普及。复杂术式的进步也使得种植适应证范围越来越广泛，但随之而来的是术后并发症的日益增多。种植体周炎、种植体周黏膜炎等都使得种植成功率受到严重威胁。因此，近年来临床医生关注的焦点也从以往的追求高精尖技术，向如何获得更好的组织愈合转变。
    自20世纪90年代，激光开始在口腔医学领域飞速发展，近年来激光已在口腔多领域广泛应用。低能量激光疗法（low level laser therapy，LLLT） 是指一种不产热的且对组织无破坏性的光生物过程。低能量激光一般是指波长范围在380~1 070 nm （红光至近红外光） 内，输出功率250~500 mW或低于250 mW的激光。
    目前，许多基础研究表明，LLLT在促进组织愈合、抗炎、镇痛等方面效果显著，在口腔种植领域展现出了巨大潜力；但关于该方法的作用机制和临床疗效仍缺少系统全面的认识。因此，本文就LLLT对种植体周围软硬组织的作用机制及相关临床应用作一综述。
    1. LLLT 分子机制
    LLLT对机体主要产生光生物调节作用，但其分子机制目前并不明确。在亚细胞层面，LLLT主要作用于细胞线粒体，其中细胞色素氧化酶（cytochromec oxidase，CCO） 作为主要的光感受器和信号传递位点具有重要作用。LLLT增强CCO活性，激发了线粒体膜电位变化，促进三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP） 产生及细胞色素C向分子氧转移，进而促进细胞代谢。但研究发现，也许LLLT对细胞代谢的作用并不一定需要CCO参与。
    Lima等通过对缺乏CCO的细胞模型进行LLLT （660 nm），数据显示三羧酸循环、柠檬酸合成酶、ATP均增加，2组细胞较对照组均有明显增殖。这些都说明LLLT （660 nm） 即使不依赖于CCO也可通过1个或多个分子靶点改变细胞代谢，但不能排除其他波长激光可能通过刺激CCO活性来促进细胞生长的可能性。
    有学者进一步研究发现，低能量光还可通过将CCO与一氧化氮（nitric oxide，NO）分离，促进线粒体呼吸作用，使ATP、活性氧（reactive oxygen，ROS） 增加，并促进激活蛋白-1 （activator protein-1，AP-1）、核因子-κB （nuclear factor-κB，NF-κB）、p53基因、激活转录因子/环磷腺苷效应元件结合蛋白（activating transcription factor/cyclic adenosine monophosphate effector binding protein， ATF/CREB）、缺氧诱导因子-1α （hypoxia inducible factor，HIF-1α） 和类HIF-1α因子蛋白激酶B的激活，使mRNA活力增强、DNA复制和蛋白质合成增加从而提高细胞活性、代谢状态和增殖。
    2. LLLT 对种植体周围组织作用的基础研究
    近年来，种植体周围软硬组织愈合越来越受到关注。基础研究发现，LLLT对种植体周围组织愈合相关细胞增殖及细胞因子分泌具有调节作用，从而促进软组织愈合、促进成骨、抗炎、减轻术后反应。研究发现波长600~1 070 nm的红光至近红外光范围对细胞增殖有最大影响。
    2.1 LLLT 对人牙龈成纤维细胞（gingival fibroblasts，HGFs）的作用
    成纤维细胞是结缔组织的重要组成部分，在抗炎、纤维增生、伤口收缩和组织重建中起着至关重要的作用，其增殖、迁移、分泌各种生长因子和细胞因子，并产生新的细胞外基质（extracellular matrix，ECM） 和胶原结构，与伤口愈合或再生有关。HGFs为种植体周围软组织中含量最丰富的细胞，与软组织愈合密切相关。
    Ladiz等用810 nm及940 nm二极管激光低能量照射HGFs，台盼蓝染色检测发现，细胞增殖较对照组明显。有学者总结大量文献后发现，低能量激光可以促进HGFs的增殖、迁移进而促进软组织愈合。LLLT除了对健康的HGFs有积极作用，对于被炎症刺激的HGFs也有调节作用。Papadelli等用半导体（810 nm）或掺钕钇铝石榴石（neodymium-doped yttrium aluminium garnet， Nd: YAG）激光（1 064 nm）低能量照射用牙龈卟啉单胞菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激的HGFs，发现LPS刺激后HGFs分泌炎症因子白细胞介素（interleukin， IL）-6、IL-8 增加，LLLT 后IL-6、IL-8分泌明显被抑制。
    除了传统体外培养HGFs，为了进一步模拟细胞体内生长环境，Cardoso等通过HGFs的三维培养模型研究LLLT对于炎症细胞因子的调节作用，发现LLLT能穿透胶原基质正向刺激暴露于IL-6和IL-8的HGFs的增殖及血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF） 的分泌、Ⅰ型胶原基因的表达，同时减少肿瘤坏死因子-α （tumor necrosis factor-α，TNF-α）的合成。
    2.2 LLLT 对成骨细胞（osteoblast，OB） 及破骨细胞（osteoclast，OC） 的作用
LLLT促进OB的增殖、钙化并且增强了成骨相关基因和蛋白的表达，从而促进了骨的形成。有学者研究LLLT （630 nm和810 nm） 对小鼠胚胎成骨细胞（MC3T3-E1） 的影响，发现辐照后细胞增殖明显增加，凋亡明显减少，碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP） 染色强度和活动也显著增加，矿化水平明显提高，骨钙素（osteocalcin，OCN）和骨保护素（osteoprotegerin，OPG）的mRNA表达也显著增加。除了刺激OB，LLLT对于OC也有作用。
    Ribeiro等研究LLLT对大鼠拔牙后牙槽窝OC信号转导的影响，结果显示，LLLT对OC形成及骨重建过程中重要的核因子受体活化因子配体、核因子受体活化因子和OPG基因的表达有正向影响。
    2.3 LLLT 对骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs） 的作用
    BMSCs具有多向分化潜能，能够向成骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、内皮细胞等分化，并且对骨髓中的造血干细胞有积极作用，对种植体周围软硬组织愈合有帮助。LLLT对BMSCs增殖和分化也有促进作用。Wang等对健康和炎症状态下的BMSCs进行LLLT后，通过检测发现在2、4、8 J·cm-2密度下，能显著促进BMSCs增殖和成骨，16 J·cm-2密度下则抑制其增殖分化，并且对于炎症环境下的BMSCs可明显抑制TNF-α的表达，起到抗炎效果。
    2.4 LLLT 对人血管内皮细胞（human vascular endothelial cells，HECVs） 的作用
    LLLT既可通过促进HECVs增殖，也可通过增强细胞活性来促进伤口愈合。Winter 等研究635 nm发光二极管对血管生成的潜在影响，发现HECVs增殖，血管连接数量显著增加。一些研究人员发现，HECVs在低能量激光照射后，细胞增殖能力增强，并且发现其机制可能是激光刺激了HECVs线粒体耗氧量和ATP合成。
    研究表明，红光（660 nm） 可以从照射后第2天开始增加人脐静脉内皮细胞的活力和总蛋白浓度。
    2.5 LLLT对巨噬细胞的作用
    巨噬细胞属于免疫细胞，当组织受到损伤、感染或抗原特异性免疫细胞的刺激时，巨噬细胞被迅速激活成不同表型（常见为M1、M2型），在组织修复和炎症过程中起到重要作用。有学者研究了LLLT （660 nm和780 nm） 对极化为M1或M2表型的巨噬细胞分泌的相关生物标记物mRNA表达的影响，结果显示，LLLT抑制了M1/M2型巨噬细胞炎症蛋白和促炎因子的分泌，促进了M2巨噬细胞转化生长因子β-1的表达。
    3. LLLT 在种植领域的临床研究
    3.1 促进软组织愈合
    种植体周围良好的软组织愈合可以使植体周围产生良好的生物学封闭，与外界环境隔绝，保护下方骨组织，并且对于美学具有积极作用。临床方面主要研究LLLT在常规术后使用和软组织增量术后使用对软组织愈合的促进作用。Palled等研究在种植术后使用LLLT照射后，在随访2周和3个月时，实验组植体周围软组织参数（探诊深度、改良沟内出血指数） 均低于对照组，表明LLLT可使植体周围获得更好的软组织愈合。
    Ercan等研究LLLT对游离龈移植供区伤口愈合的影响，第14天LLLT组伤口完全上皮化发生率高于对照组，前2天LLLT组出血量低于对照组，LLLT组的伤口愈合指数评分高于对照组，说明LLLT促进了游离龈移植物供区的愈合。
    3.2 促进种植体骨结合
    骨结合是种植体成功与否的决定性因素。在人体试验前，大量的动物实验都显示LLLT可提高种植体稳定性与植体周围新生骨组织体积，对骨结合有积极作用。然而，缺乏临床证据来佐证这一结论。
    种植体稳定性是确定种植体骨结合的最重要的临床指标之一。在临床中，通过共振频率测量得到的种植体稳定系数（implant stability quotient，ISQ） 是最常被用作衡量种植体稳定性的指标，并被认为具有预测临床结果的能力，较高的ISQ意味着较高的种植体稳定性，代表更好的骨结合。有学者对种植体术后进行LLLT照射连续10 d，随访过程中，LLLT组植体稳定性均高于对照组。
    Karaca等研究LLLT对即刻负载植体骨结合的影响，显示LLLT组植体稳定性明显高于对照组。但相关系统综述表明，LLLT对人体种植体稳定性的影响仍存在争议。Matys等研究LLLT对种植体周围骨密度和稳定性的影响，随访12周后显示，LLLT对植体稳定性无明显影响。
Lobato等研究即刻种植术后进行GaAlAs激光低能量照射，结果对照组与LLLT组种植体稳定性无显著差异。出现这种情况可能是由于人体复杂环境影响，也可能与治疗方案与参数不统一有关。由于目前研究的局限性，仍需要额外的高质量人体临床试验来验证数据，在方法上保持一致，以得出更有说服力的结论。
    3.3 促进骨组织愈合
    有学者将LLLT作为单独及辅助方法刺激大鼠骨缺损模型，结果显示，无论单独还是辅助使用，LLLT都能有效的改善VEGF、增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen， PCNA）、Runx-2、骨形态发生蛋白-2 （bone morphogeneticprotein-2，BMP-2）、骨桥素（osteopontin，OPN）和OCN的表达，从而促进骨缺损愈合。
    Culati等研究LLLT对种植体冠方周围骨水平的影响，负重后1年显示，LLLT组种植体冠方骨平面变化最少，证明LLLT可减少种植体周围骨吸收。这样的结果表明LLLT可促进骨组织愈合，可能还与LLLT可促进种植体周围软组织愈合，形成更好的“生物封闭”有关。虽然自体骨依然是最佳的骨移植材料，但由于数量有限、开辟第二术区并发症等原因，目前口腔种植骨增量手术多采用同种异体骨或骨替代材料。
    研究表明，使用LLLT在同种异体骨移植的骨缺损中有积极作用，胶原纤维数量、成骨细胞活性和骨小梁形成显著增加。有学者利用GaA-lAs激光低能量（808 nm，100 mW） 照射大鼠植入骨替代材料的骨缺损区域，发现BMP-2和OCN高度表达，证明LLLT诱导了更高程度的骨整合。研究表明，对已进行同种异体骨移植的患者使用LLLT，组织学切片显示胶原纤维数量、成骨细胞活性和骨小梁形成显著增加，对促进骨愈合有积极作用。
    3.4 辅助治疗种植体周炎
    许多实验室研究显示，LLLT对于炎症的控制有很好的作用。在临床中，近年来种植体周炎及种植体周黏膜炎患者逐渐增多。任刚等研究了LLLT辅助基础治疗种植体周炎，结果显示激光组治疗2周和8周临床牙周指数（探诊深度、牙龈指数、菌斑指数、龈沟出血指数） 明显低于对照组。
    除了临床指标，赵燕娟等研究LLLT联合牙周基础治疗对种植体周炎患牙龈沟液中炎症因子的影响，结果显示：实验组IL-1β、IL-8明显低于对照组，碱性成纤维细胞生长因子高于对照组，证明LLLT可影响种植体周炎患牙龈沟液中的细胞因子水平。因此，LLLT可在临床上作为辅助手段帮助更好地治疗种植体周炎。
    3.5 减少术后并发症
    研究显示，LLLT的生物效应对于减少术后疼痛、肿胀有一定的疗效。复杂种植术式，例如上颌窦提升、骨增量、软组织移植等，术后并发症一般较多。有学者采用LLLT （Nd: YAG） 对于行上颌窦提升术后患者进行照射，在术后第3天肿胀及口腔健康相关生活质量较对照组明显改善，但疼痛无明显影响。Ercan等发现，LLLT对游离龈移植供区伤口照射，随访7 d视觉模拟疼痛评分明显降低。
    4.总结与展望
    LLLT对种植体周围组织具有抗炎、镇痛、促进愈合的作用，操作简单，不良反应小，在临床可作为种植术后常规干预方式，但有研究表明LLLT在有限的能量密度范围内是具有生物刺激效应，其遵循弱刺激增强生理活动，强刺激抑制生理活动的双相剂量定律。这提示，临床操作时对参数的选择要谨慎。
    LLLT仍存在不确定性，尚未完全清楚的作用机制、多样的激光种类、难以统一的参数选择都迫切需要开展大样本、多中心临床研究对LLLT疗效的影响因素进行探索与研究，进而建立LLLT在口腔种植方面的治疗规范，使LLLT成为临床种植医生手中的“利剑”。