PBM 對於阿茲海默症的療效
1. 作用機制： PBM利用紅光或近紅外光刺激細胞，主要透過活化粒線體內的細胞色素c氧化酶 (CCO)，促進ATP生成，增強細胞活力。
2. 病理改善： PBM能有效減少阿茲海默症主要病理特徵—β-澱粉樣蛋白斑塊和tau蛋白纏結的形成。
3. 神經保護與修復： PBM已被證實能提供神經保護，減少神經元死亡，促進突觸連接，並透過調節細胞信號通路支持神經元存活和生長。
4. 改善認知功能： 臨床前和初步臨床研究皆顯示PBM能改善學習、記憶及整體認知功能。
5. 安全性與非侵入性： PBM是一種安全的非侵入性治療方式，副作用輕微且暫時。
6. 未來展望與挑戰： 儘管PBM潛力巨大，但仍缺乏標準化方案和大規模臨床試驗來確鑿證明其療效和安全性。
光生物調節治療阿茲海默症
一種有前景的非侵入性治療方法的互動式回顧
阿茲海默症 (AD) 影響全球數百萬人，預計人數將大幅增加。目前的治療方法只能有限地緩解症狀。本回顧探討了光生物調節 (PBM) 這種基於光的療法，作為 AD 的潛在替代方案。
阿茲海默症的挑戰
阿茲海默症的特徵是β-澱粉樣蛋白斑塊和tau 蛋白纏結，導致進行性神經元死亡、突觸喪失和認知能力下降。它是最普遍的失智症形式。
全球：目前受影響人數約5500 萬，預計到 2050 年將達到1.39 億。
光生物調節的潛力
PBM 利用紅光或近紅外光刺激細胞修復和再生。它針對 AD 的潛在機制，旨在改善細胞健康和認知功能，且無嚴重副作用。
PBM 如何運作：作用機制
PBM 利用光促進組織生長和癒合。它能增強 ATP 合成、減少氧化應激並調節炎症。本節詳細介紹了 PBM 影響的關鍵生物過程，特別是與 AD 相關的方面。
圖 1. PBM 的機制。此示意圖顯示了 PBM 對 AD 關鍵病理特徵的影響。PBM 增強 ATP 產生，可以改善神經元能量平衡。PBM 還顯示可以減少 tau 蛋白纏結、β-澱粉樣蛋白斑塊、活性氧 (ROS) 和炎症的形成，所有這些都是神經退化的促成因素。此外，PBM 增強線粒體功能以減少神經元死亡。向下指向的紅色箭頭表示減少，向上指向的綠色箭頭表示增加。
PBM 對 AD 病理學的核心影響
1. 發色團的光吸收
光子必須被發色團吸收。細胞色素 C 氧化酶 (CCO) 在線粒體中是紅光/近紅外光的主要光受體。CCO 吸收光可以導致 ATP 產生增加和一氧化氮 (NO) 的光解離，NO 是一種 CCO 抑制劑，從而恢復線粒體呼吸。
2. 線粒體活化
AD 涉及線粒體功能障礙（ATP 減少，ROS 增加）。PBM 靶向線粒體，增強 ATP 產生並調節 ROS 水平。它可以增加線粒體膜電位 (MMP) 並影響 NF-κB 等通路，潛在地減少氧化應激和炎症。
3. 細胞信號傳導的調控
PBM 激活促進神經修復的通路。例如 AKT/GSK3β/β-catenin 通路（減少細胞死亡）和增加腦源性神經營養因子 (BDNF) 水平（促進神經元生長、存活和突觸健康），這也可以減少澱粉樣蛋白負荷。
證據：臨床前研究
許多使用 AD 動物模型的臨床前研究都調查了 PBM。這些研究通常顯示出有前景的結果，包括神經保護、AD 病理標誌物的減少和認知能力的改善。本節重點介紹了主要發現。
圖 2. PBM 療法的當前臨床前和臨床研究總結。
Oxana 等人 (2023)
模型：小鼠 | PBM：635nm, 15 J/cm² (+5-ALA)
發現： PBM 在睡眠期間的功效增強，可能通過腦淋巴管。解決了 AD 病理學。
局限性：5-ALA 的效果可能無法轉化為人類。
Cho 等人 (2018)
模型：5XFAD 小鼠 | PBM：610nm, 2 J/cm²
發現： 在早期治療組中，記憶和學習能力增強，β-澱粉樣蛋白斑塊和神經元變性減少。
Purushothuman 等人 (2014)
模型：K3 & APP/PS1 小鼠 | PBM：近紅外光
發現： 減少了過度磷酸化 tau 蛋白、纏結、氧化應激。恢復了線粒體功能。減少了 β-澱粉樣蛋白斑塊的大小/數量。
Tao 等人 (2021)
模型：APP/PS1 小鼠 | PBM：1070nm (10Hz 脈衝)
發現： 激活了小膠質細胞，清除了腦部 β-澱粉樣蛋白斑塊，改善了早期階段小鼠的記憶和認知功能。
Lu 等人 (2017)
模型：大鼠 (Aβ 輸注) | PBM：808nm
發現： 減少了氧化損傷，抑制了 tau 蛋白纏結和 β-澱粉樣蛋白斑塊。
一般局限性
將這些發現轉化為人類的關鍵挑戰是小型動物模型與較大、較厚的人類顱骨和大腦之間光穿透深度的差異。
證據：臨床研究
PBM 治療 AD 的臨床研究較少，但正在增長。早期試點研究表明，對於人類患者的認知功能和其他 AD 相關症狀，PBM 具有潛在益處。需要更嚴謹、大規模的試驗。
Chao L.L. (2019)
參與者：8 名失智症患者 | PBM：810nm 近紅外光（家用設備），經顱和鼻內
發現： 認知能力顯著改善 (ADAS-cog, NPI)。腦灌注和預設模式網絡連接增強。功能能力、睡眠品質改善，負面情緒爆發減少。未報告不良反應。
局限性：樣本量小，無假治療對照組。
Berman M.H. 等人 (2017)
參與者：11 名患者 | PBM：1070nm，每天 6 分鐘，持續 28 天
發現： 執行功能、記憶回憶和腦電圖振幅測量均有改善。
局限性：研究持續時間短，患者人數相對較少。
兩項研究均表明潛在療效，但大規模、長期、安慰劑對照試驗對於驗證這些發現至關重要。
PBM 光參數
PBM 的有效性高度依賴於特定的光參數。「雙相劑量反應」（Arndt-Schultz 定律）經常被觀察到，這意味著光量太少或太多都可能不理想甚至有害。關鍵參數包括波長、功率密度（輻照度）和能量密度（能量）。
PBM 雙相劑量反應曲線的概念性圖示。
關鍵參數與定義
- 波長 (nm)： 決定穿透深度和與發色團的相互作用。人類腦組織的最佳波長通常為 800-900 nm。
- 輻照度 (mW/cm²)： 每單位面積的功率。
- 能量 (J/cm²)： 每單位面積傳遞的能量。
研究參數範例
- Huang 等人 (2013, 體外)： 810nm, 20 mW/cm², 3 J/cm²。減少氧化應激。
- Sharma 等人 (2011, 體外)： 810nm, 25 mW/cm²。較低能量 (0.03-3 J/cm²) ↑ATP/MMP；較高能量 (10-30 J/cm²) ↓ATP/MMP。
- Sommer 等人 (2012, 體外)： 670nm。減少 Aβ42 聚集體。
對於人類頭皮應用，估計需要高達 60 J/cm² 的能量，功率密度小於 250 mW/cm² 以避免熱損傷。
PBM 的挑戰與風險
儘管 PBM 顯示出潛力，但仍有幾個挑戰和潛在風險需要解決，以實現其在 AD 治療中的標準化和安全臨床應用。
挑戰
- 缺乏標準協議： 研究中參數（波長、劑量、持續時間、傳遞模式）的變異性使得比較困難，阻礙了優化。
- 轉譯困難： 動物模型發現可能無法直接轉譯為人類，因為大腦大小、顱骨厚度和疾病複雜性存在差異。
- 臨床證據有限： 需要更多大規模、嚴謹的臨床試驗來最終確認療效和安全性。
- 機制理解： 雖然主要機制已知，但 PBM 在複雜 AD 大腦中的全部作用仍需進一步闡明。
潛在風險
- 組織過熱： 高頻率或過度功率暴露可能導致局部熱損傷，儘管 PBM 通常使用低能量光。
- 劑量不正確： 由於雙相反應，不正確的劑量（太低或太高）可能無效，如果線粒體活化過度，甚至可能誘發氧化應激。
- 長期影響： PBM 長期使用對神經元健康的影響尚未完全了解。
- 個體差異： 患者反應可能因疾病階段、遺傳和其他因素而異。
結論與未來展望
光生物調節療法作為阿茲海默症的一種有前景的非侵入性治療途徑。
潛在益處： 初步證據表明 PBM 可以提供神經保護、改善認知功能並提高 AD 患者的整體生活品質。它針對 AD 神經病理學的多個方面，包括 β-澱粉樣蛋白和 tau 蛋白病理學、突觸喪失和炎症。
安全概況： PBM 通常被認為是安全的，報告的副作用輕微且暫時（例如頭痛、頭皮發癢）。然而，可能需要長期或無限期治療才能維持益處。
關鍵下一步： 全面了解 PBM 在 AD 背景下的機制至關重要。嚴謹、隨機、雙盲臨床試驗對於最終驗證療效和安全性至關重要。
未來方向： 將 PBM 與其他治療策略整合，並根據個別患者需求完善治療方案，可能會為管理這種毀滅性疾病開闢新的有效選擇。從實驗研究到既定臨床實踐的過渡是關鍵的下一個階段。
論文資訊
本報告的內容主要基於以下文獻。如果您希望深入閱讀原始研究，可以參考這些資訊。
論文名稱：Therapeutic Potential of Photobiomodulation In Alzheimer’s Disease: A Systematic Review
作者：Fabrízio dos Santos Cardoso, Rodrigo Álvaro Brandão Lopes Martins, Sérgio Gomes da Silva
期刊：J Lasers Med Sci. 2020 Dec 30;11(Suppl 1):S16–S22.
PMID：33995964
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