李春林 曾泳 李旭 趙霄凈
暨南大學(xué)體育學(xué)院(廣州 510032)
低強(qiáng)度激光(low level laser,LLL)通常是指波長(zhǎng)在600~1000nm 的單色光,具有低輸出能量、低光熱等效應(yīng),可產(chǎn)生某種類似超聲波、針灸等物理因子的光生物調(diào)節(jié)作用,可緩解疼痛、消除炎癥、促進(jìn)愈合[1-4]。低強(qiáng)度激光治療已應(yīng)用于鼻竇炎、高脂血癥、冠心病、慢性阻塞支氣管、肺結(jié)核等疾病的臨床治療[5-9]。其產(chǎn)生的光子沒有靜止質(zhì)量,光生物調(diào)節(jié)作用不存在代謝問題,因此不會(huì)引起肝或腎的不良反應(yīng),且低強(qiáng)度激光不影響處于內(nèi)穩(wěn)態(tài)的生物系統(tǒng)[1]。近些年來低強(qiáng)度激光療法(low level laser therapy,LLLT)已成為一種具有發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)能力、緩解疲勞、促進(jìn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病康復(fù)和大眾人群健康促進(jìn)的新方法。但是,關(guān)于該方法的干預(yù)效果和作用機(jī)制仍缺少客觀、全面的認(rèn)識(shí)。鑒于此,本文對(duì)LLLT 在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與健康促進(jìn)領(lǐng)域中的應(yīng)用效果及其作用機(jī)制進(jìn)行綜述,旨在為科學(xué)認(rèn)識(shí)和應(yīng)用該方法提供理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)。
低強(qiáng)度激光治療分為激光理療、激光針刺和激光血液輻照治療三種。激光理療是應(yīng)用不同波長(zhǎng)的激光,選擇不同的輸出功率和照射方法作用于人體,有針對(duì)性地治療不同疾病,達(dá)到保健、預(yù)防、治療和康復(fù)的目的[2]。激光針灸是指低強(qiáng)度激光光束直接聚焦或擴(kuò)束照射穴位,以達(dá)到疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)節(jié)肺腑、行氣活血的作用,從而扶正祛邪、治療疾病[3]。激光血液輻照起源于美國(guó)和俄羅斯,是將患者200~300ml 血液抽出體外,經(jīng)過照射后再回輸入體內(nèi),雖然這種療法效果顯著,但面臨污染、專業(yè)技術(shù)要求高等問題,因而我國(guó)學(xué)者首創(chuàng)了無損傷的激光血管外輻射方法,已成為激光血液療法的主流[4]。激光進(jìn)入到血液內(nèi),引起血液內(nèi)一些成分吸收激光的能量而發(fā)生變化,這種變化有利于身體健康,促進(jìn)疾患的康復(fù)。研究表明激光血液輻照可通過血液這一媒介,實(shí)現(xiàn)機(jī)體由局部炎癥治療到全身免疫功能調(diào)理[10,11]。目前,激光鼻腔內(nèi)照射、激光橈動(dòng)脈照射、內(nèi)關(guān)穴照射是常見方法。其中,鑒于鼻腔內(nèi)有豐富的血管網(wǎng),如動(dòng)脈的黎氏叢、靜脈的克氏叢和吳氏叢,鼻甲組織的血流量比肝、腦和肌肉等組織相對(duì)要多[1];鼻腔中含有豐富的自主神經(jīng),鼻腔內(nèi)感受器的任何刺激都可以反射性改變內(nèi)臟(心、肺、胃腸道等)的活動(dòng);鼻黏膜固有層和黏膜下層含有很多重要的免疫細(xì)胞和免疫組織,低強(qiáng)度激光照射后可更好地實(shí)現(xiàn)血液介導(dǎo)的局部炎癥治療和全身免疫功能的光生物學(xué)調(diào)節(jié)效應(yīng)[5],因此,鼻腔內(nèi)照射被廣泛推廣應(yīng)用。
低強(qiáng)度激光治療存在以下特點(diǎn):1)激光照射對(duì)正常細(xì)胞生理功能干預(yù)效果不顯著,而對(duì)病理狀態(tài)或機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡的狀態(tài)可起到干預(yù)作用[12]。2)激光照射具有雙向調(diào)節(jié)作用,對(duì)疾病和內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡狀態(tài)下的亢進(jìn)功能具有下調(diào)作用,對(duì)低下的功能則產(chǎn)生上調(diào)效應(yīng),有利于重建內(nèi)穩(wěn)態(tài)[12]。3)激光照射存在一個(gè)最佳照射強(qiáng)度范圍,在此范圍內(nèi)激光照射效果最佳,若大于某一強(qiáng)度則產(chǎn)生相反的抑制作用[13]。4)激光照射的累積效應(yīng):多次小劑量照射與一次大劑量照射效果一致,但機(jī)體有修復(fù)能力,受刺激后在一定時(shí)間內(nèi)可恢復(fù)到原先的狀態(tài)。因此,若下一次照射出現(xiàn)在機(jī)體修復(fù)過程中則累積有效,若出現(xiàn)在機(jī)體修復(fù)后,則無累積作用[2]。5)激光照射的拋物線效應(yīng):在激光治療過程中,隨著療程的增加(照射次數(shù)增多),組織的反應(yīng)效果不斷增加直到達(dá)到最高值,若繼續(xù)增加療程(激光照射次數(shù)),反應(yīng)效果不再增加反而下降,甚至產(chǎn)生抑制效應(yīng)[2]。
近些年來,LLLT 在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面:①LLLT 對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)損傷及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病的治療作用(肌肉、韌帶、關(guān)節(jié)和骨骼等的運(yùn)動(dòng)性損傷及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)慢性疾?。?;② LLLT 對(duì)運(yùn)動(dòng)人群免疫系統(tǒng)的干預(yù)作用(運(yùn)動(dòng)性免疫抑制、慢性低度炎癥);③ LLLT 對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)能力和疲勞恢復(fù)的調(diào)控作用。此類研究主要通過細(xì)胞水平[14]、動(dòng)物模型[15]、人群實(shí)驗(yàn)[16,17]進(jìn)行效果驗(yàn)證。治療部位集中在骨骼肌、鼻黏膜、橈動(dòng)脈等。已有研究表明,局部照射后,機(jī)體可通過光生物效應(yīng)產(chǎn)生全身性調(diào)節(jié)作用,改善機(jī)體整體健康狀態(tài)[5,18,19]。
低強(qiáng)度激光治療在緩解肌肉、骨骼、筋膜或神經(jīng)疼痛和提高生活質(zhì)量方面有一定療效。在治療關(guān)節(jié)相關(guān)疾病方面,LLLT 已應(yīng)用于對(duì)顳下顎關(guān)節(jié)紊亂[20-22]、肩峰下撞擊綜合癥[23,24]、肱骨外上髁炎[25]、手部關(guān)節(jié)炎[26]和膝關(guān)節(jié)炎[27-29]等的治療,LLLT 在改善患者關(guān)節(jié)受限程度、疼痛感、生活質(zhì)量等方面均有較好效果。此外,已有報(bào)道指出,LLLT 被應(yīng)用于治療頸部肌筋膜疼痛綜合征[25,30]、上斜方肌筋膜疼痛綜合征[31]、肩部肌腱炎[32]、肘外側(cè)肌腱炎[33]、腱鞘炎[34]、跟腱炎[35,36]等,可有效改善患者功能,降低疼痛感,改善肌肉力量。
近些年關(guān)于低強(qiáng)度激光對(duì)慢性頸痛[37]、慢性肩背痛[38-40]、慢性腰痛[38]和纖維肌痛[21,41-43]等慢性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病的相關(guān)臨床研究較多。Yeh 對(duì)9 項(xiàng)關(guān)于低強(qiáng)度激光治療纖維肌痛綜合征的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行薈萃分析發(fā)現(xiàn),LLLT 可有效減輕疼痛,改善患者抑郁、焦慮情緒,是一種有效、安全、耐受性好的治療方法[43]。美國(guó)醫(yī)師學(xué)會(huì)指出,對(duì)比多種無創(chuàng)治療腰痛的方法,LLLT可有效緩解慢性腰痛患者的疼痛和活動(dòng)受限問題[38]。
關(guān)于LLLT 對(duì)慢性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病干預(yù)的相關(guān)機(jī)制,涉及光化學(xué)反應(yīng),LLLT 可改變細(xì)胞膜通透性,增加信使RNA 的積累,并導(dǎo)致細(xì)胞增殖。光生物效應(yīng)產(chǎn)生的細(xì)胞色素C 氧化酶與線粒體中的呼吸酶反應(yīng),并增加三磷酸腺苷(ATP)的產(chǎn)生并降低活性氧水平;這有助于減少細(xì)胞炎癥和死亡[44],進(jìn)而消除腫脹,緩解疼痛。關(guān)于運(yùn)動(dòng)后肌肉損傷治療的相關(guān)研究,目前多集中于動(dòng)物模型和細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)研究[45,46]。研究表明,弱光調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)及促進(jìn)肌肉再生依賴于對(duì)機(jī)體過度的炎癥反應(yīng)及促炎癥因子過度表達(dá)的抑制;同時(shí)也依賴于對(duì)肌肉營(yíng)養(yǎng)因子的調(diào)節(jié),如胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(in?sulin-like growth factor-I,IGF-I )、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor,F(xiàn)GF )、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)等[47]。也有較少人群實(shí)驗(yàn)研究指出,運(yùn)動(dòng)參與者肌肉損傷后接受單次半導(dǎo)體激光(808 nm)干預(yù),可在一定程度上改善肌肉損傷產(chǎn)生的腫脹、疼痛,而更多治療建議的提出仍需進(jìn)一步臨床實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證[48]。
運(yùn)動(dòng)過程中,免疫屏障是保障運(yùn)動(dòng)參與者機(jī)體健康的關(guān)鍵因素。流行病學(xué)研究表明運(yùn)動(dòng)應(yīng)激導(dǎo)致的感染性(感冒、消化道感染)及過敏性(哮喘等)疾病均與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)性免疫抑制有關(guān)[49]。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)損傷、局部組織出血、腫脹或病原體感染等刺激所引起的生理反應(yīng),均是免疫細(xì)胞及炎癥因子參與的生物體先天性免疫防御性反應(yīng)[49]。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)負(fù)荷引發(fā)的機(jī)體損傷與疾病直接影響運(yùn)動(dòng)參與者健康狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。因此,LLLT 受到運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)工作者的關(guān)注。郝選明研究團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),對(duì)運(yùn)動(dòng)性免疫抑制大鼠運(yùn)動(dòng)后進(jìn)行為期6 周的氦氖激光(632.8 nm)鼻腔外照射治療(輻射功率1mw,能量密度6.8J/cm2,功率密度0.06mw/cm2),大鼠循環(huán)血中免疫細(xì)胞數(shù)目、炎性細(xì)胞因子、T淋巴細(xì)胞增殖能力明顯改善,鼻、肺灌洗液中sIgA 分泌水平顯著升高,肺部炎癥明顯改善[18,19,50]。此外,研究表明,激光降低損傷肌肉的C-反應(yīng)蛋白(C-reactive pro?tein,CRP),白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)含量,改善損傷肌肉局部炎癥和水腫程度[46,51-53]。關(guān)于LLLT 對(duì)運(yùn)動(dòng)性免疫抑制和運(yùn)動(dòng)損傷導(dǎo)致的局部炎癥的治療效應(yīng),目前尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段,動(dòng)物相關(guān)研究較多且效果良好,人群驗(yàn)證較少,照射部位、照射強(qiáng)度和療程仍需更多研究進(jìn)一步驗(yàn)證。但基于LLLT 無創(chuàng)、環(huán)保、節(jié)能等諸多優(yōu)勢(shì)性能及其產(chǎn)生的光生物化學(xué)效應(yīng),可避免營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑、藥物治療對(duì)運(yùn)動(dòng)參與者產(chǎn)生的興奮劑風(fēng)險(xiǎn),是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)性免疫相關(guān)疾病的干預(yù)手段。
LLLT 對(duì)機(jī)體各種炎癥反應(yīng)影響的相關(guān)研究,目前已有一些基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用。Alves 等用780 nm激光輻照患有風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的大鼠,組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)該波長(zhǎng)激光在關(guān)節(jié)炎早期以及后期都能夠減少單核炎癥細(xì)胞、改善成軟骨細(xì)胞和造骨細(xì)胞功能、緩解關(guān)節(jié)充血和壞死等,顯示該波長(zhǎng)激光具有很好的抗炎效果[54]。Albertini 研究發(fā)現(xiàn) 660 nm 和 684 nm 紅 光波長(zhǎng)均可減少大鼠足部水腫和炎性細(xì)胞的遷移[55]。一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),LLLT 結(jié)合運(yùn)動(dòng)改善炎癥促進(jìn)肌肉再生的良好效應(yīng)也出現(xiàn)于增齡大鼠[56,57],這也為激光聯(lián)合運(yùn)動(dòng)治療老年肌少癥提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論支持。此外,慢性低度炎癥已成為誘發(fā)多種慢性疾?。ǜ哐獕?、胰島素抵抗、肥胖、抑郁癥)的主要誘因,其發(fā)病機(jī)制與脂肪細(xì)胞堆積和脂肪細(xì)胞炎性浸潤(rùn)有關(guān)[58]。有研究表明,LLLT 可有效減少脂肪,減低脂肪細(xì)胞周圍炎性浸潤(rùn),促進(jìn)脂肪組織褐變,有助于臨床控制肥胖及相關(guān)并發(fā)癥[59,60]。
關(guān)于LLLT 對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的抗炎作用的相關(guān)機(jī)制,目前研究主要集中在以下幾個(gè)方面:①LLLT 能抑制炎性細(xì)胞分泌的在炎癥反應(yīng)中扮演重要角色的促炎癥因子。研究表明LLLT 后,促炎癥因子IL-1β、TNF-α基因表達(dá)受到抑制,這說明低強(qiáng)度激光可能通過抑制炎癥因子的表達(dá)達(dá)到抗炎作用[61,62];②LLLT 可阻斷轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)介導(dǎo)的炎癥通路。Wu應(yīng)用激光照射間充質(zhì)干細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn),激光照射能顯著抑制脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的促炎性細(xì)胞因子的表達(dá),并下調(diào)核因子NF-κB,這可能是低強(qiáng)度激光抗炎的重要通路[63];③ LLLT能通過抑制凋亡因子的表達(dá)抑制凋亡,進(jìn)而達(dá)到抗炎的作用。Chen 發(fā)現(xiàn),LLLT不僅可提高線粒體的呼吸功能,抑制NF-κB信號(hào)通路,還可抑制凋亡基因生成[64]。
隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光生物療法可改善運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力[65],低強(qiáng)度激光療法(LLLT)和發(fā)光二極管療法(LEDT)的光生物調(diào)節(jié)療法已被應(yīng)用于提高運(yùn)動(dòng)員肌肉性能和緩解機(jī)體疲勞等(見表1)。一些研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)前LLL 光生物療法可有效增加運(yùn)動(dòng)參與者肌肉體積,增強(qiáng)肌肉力量,并降低力量訓(xùn)練后肌肉的酸痛與不適感[16,66]。這種LLL 光生物療法可對(duì)肌肉力量產(chǎn)生良好調(diào)控效應(yīng),不僅應(yīng)用于高水平運(yùn)動(dòng)員、運(yùn)動(dòng)愛好者,也被應(yīng)用于慢性腎炎[67]、心衰病人[68]、老年肌少癥[69]的治療和康復(fù)中。Miranda 研究發(fā)現(xiàn),LLLT 參與的光生物療法,可增加慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstruc?tive pulmonary disease,COPD)患者運(yùn)動(dòng)能力,降低呼吸困難和下肢疲勞感[70]。近年來,也有一些研究發(fā)現(xiàn),光生物療法可有效提高運(yùn)動(dòng)參與者的有氧耐力,改善運(yùn)動(dòng)參與者的攝氧能力和氧耐受[71,72]。
血液中的肌酸激酶(creatine kinase,CK)通常被看作是預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)狀態(tài)的重要指標(biāo)。Machado 研究團(tuán)隊(duì)篩選14 篇文獻(xiàn)進(jìn)行薈萃分析,結(jié)果表明光療對(duì)運(yùn)動(dòng)后CK 活性產(chǎn)生有益調(diào)節(jié)作用[73]。一些臨床報(bào)道指出,運(yùn)動(dòng)前光生物療法可有效改善肌肉疲勞程度、緩解延遲性肌肉酸痛,促進(jìn)肌肉微損傷的恢復(fù)[74-76]。
目前雖然LLL 光生物療法已被廣泛應(yīng)用于治療運(yùn)動(dòng)性疾病、促進(jìn)大眾健康等多個(gè)領(lǐng)域,且已有大量研究證明LLLT 對(duì)于改善骨骼肌的收縮機(jī)能、提高機(jī)體有氧工作能力、促進(jìn)運(yùn)動(dòng)性疲勞消除和改善延遲性肌肉酸痛等具有積極作用[77,78],但激光類型、照射劑量、照射功率、照射波長(zhǎng),照射最佳時(shí)間、照射時(shí)長(zhǎng)、照射方式仍是影響光子產(chǎn)生最佳光生物效應(yīng)的主要因素。李方暉等研究發(fā)現(xiàn),力竭性疲勞后LLLT 照射股直肌對(duì)機(jī)體疲勞恢復(fù)有積極作用,其中LLLT 光照劑量0.18 J/cm2促進(jìn)疲勞恢復(fù)的效果最佳[79]。Antonialli 等觀察到905nm激光、875nm 紅外光和670 nm 紅光并聯(lián)成多極管照射系統(tǒng),光照劑量30 J/cm2促進(jìn)運(yùn)動(dòng)疲勞恢復(fù)效果最明顯[80]。結(jié)合已發(fā)表的薈萃分析,運(yùn)動(dòng)前使用LLLT 和LEDT 或兩種光源組合的光照治療可有效改善骨骼肌機(jī)能,緩解疲勞狀態(tài)。波長(zhǎng)范圍在655~950 nm,能量劑量范圍為20~60 J(小肌群)和60~300 J(大肌群),最大輸出功率為每個(gè)二極管50~200 mW 時(shí),光生物效應(yīng)的治療干預(yù)效果最佳[81]。根據(jù)相關(guān)研究[82,83],激光提高骨骼肌機(jī)能及緩解運(yùn)動(dòng)后疲勞的最佳劑量-效應(yīng)治療方案如表2 所示,可為運(yùn)動(dòng)后疲勞恢復(fù)的LLLT 干預(yù)方案的建立提出參考依據(jù)。但此方案僅適用于健康成年人[82],而對(duì)于不同年齡和身體狀態(tài)個(gè)性化方案的建立,仍需更多研究加以支撐。因此,綜合考慮研究對(duì)象、項(xiàng)目特征與LLLT 劑量、強(qiáng)度和波長(zhǎng)等因素之間的最佳量效關(guān)系,將是未來很有意義的研究選題。
表1 低強(qiáng)度激光療法對(duì)運(yùn)動(dòng)能力和疲勞恢復(fù)的調(diào)控作用
(續(xù)表1)
表2 低強(qiáng)度激光療法對(duì)運(yùn)動(dòng)能力和疲勞恢復(fù)的調(diào)控治療方案[82,83]
(續(xù)表2)
低強(qiáng)度激光療法以安全、方便、綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì),在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已有較為廣泛的應(yīng)用。在競(jìng)技體育方面,低強(qiáng)度激光療法可有效引起肌肉肥大和肌力增長(zhǎng),提升機(jī)體有氧能力。運(yùn)動(dòng)前使用低強(qiáng)度激光療法可有效改善肌肉疲勞程度、緩解延遲性肌肉酸痛,促進(jìn)肌肉微損傷的恢復(fù)。波長(zhǎng)范圍在655~950 nm,能量劑量范圍為20~60 J(小肌群)和60~300 J(大肌群),最大輸出功率為每個(gè)二極管50~200 mW 時(shí),光生物效應(yīng)的治療干預(yù)效果最佳。此外,低強(qiáng)度激光局部照射后產(chǎn)生的全身光生物調(diào)節(jié)效應(yīng),可有效調(diào)節(jié)大強(qiáng)度訓(xùn)練后產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)性免疫抑制,但此類研究尚停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究層面,仍需進(jìn)一步臨床實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在健康促進(jìn)方面,低強(qiáng)度激光療法可有效緩解骨關(guān)節(jié)病、韌帶與筋膜慢性損傷導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)受限和腫脹酸痛。此外,低強(qiáng)度激光療法可有效減少脂肪,減低脂肪細(xì)胞周圍炎性浸潤(rùn),促進(jìn)脂肪組織褐變,有助于臨床控制肥胖及相關(guān)并發(fā)癥。
低強(qiáng)度激光療法的作用具有雙向調(diào)理、累及效應(yīng)和拋物線效應(yīng)等特征,且治療效果受激光類型、照射強(qiáng)度、照射部位、照射時(shí)間、照射療程,以及被照射靶器官/組織自身的特性等多種因素的影響,因此,低強(qiáng)度激光療法的實(shí)踐應(yīng)用效果及其作用機(jī)制的驗(yàn)證與闡明,仍需研究。后續(xù)研究中,綜合考慮研究對(duì)象、項(xiàng)目特征與低強(qiáng)度激光劑量、強(qiáng)度和波長(zhǎng)等因素十分重要。
中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志2020年5期