综述：发光二极管光生物调节在类风湿性关节炎和骨关节炎中的应用：体外和体内研究

《Photochemistry and Photobiology》：Light-emitting diode photobiomodulation on rheumatoid arthritis and osteoarthritis: In vitro and in vivo studies

本文系统综述LED光生物调节治疗RA和OA的研究进展，通过分析体外/体内实验证实红光（630nm）与红外LED（840-940nm）能显著降低TNF-α、IL-1β等促炎因子，抑制MMP-3/9表达并促进软骨修复。研究凸显LED疗法具有非侵入性、低成本等优势，为关节炎治疗提供新思路。

　　

LED光生物调节技术概述

发光二极管（LED）作为非电离辐射光源，通过半导体介质产生准单色非相干光。与激光相比，LED光束具有发散角大、能量密度低（辐照度＜0.3W/cm²）、功率密度小等特点。自美国宇航局（NASA）开发出高输出功率的"NASA LED"后，LED在关节炎治疗中的生物调节作用逐渐被重视，其红光（630nm）与红外光谱（840-940nm）可穿透组织产生光生物效应。

RA与OA的病理特征

类风湿性关节炎（RA）作为自身免疫性疾病，以对称性小关节滑膜炎为主要特征，伴随进行性软骨破坏和骨质侵蚀。骨关节炎（OA）则表现为"磨损性"关节退变，涉及急慢性炎症反应。两种疾病均导致疼痛、功能障碍和生活质量下降，现有药物治疗仅能缓解症状，无法逆转病理进程。

LED治疗参数与实验设计

研究采用的LED参数显示：波长集中于570-940nm，能量密度2-39.6J/cm²，单次照射时间30秒至10分钟，疗程2-8周。在胶原诱导性关节炎（CIA）大鼠模型中，630nmLED照射（14.76J/cm²，每日2次）能显著抑制关节肿胀。前交叉韧带切断术构建的OA兔模型经870nmLED干预后，关节软骨厚度增加且炎症细胞浸润减少。

分子机制研究证据

在mRNA水平，LED照射可下调核因子κB（NF-κB）通路中p65亚基磷酸化，减少单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）表达。特别值得注意的是，630nmLED能通过调控TRPV4/PI3K/AKT/mTOR信号轴，使RA患者滑膜成纤维细胞中IL-6表达降低47.2%，IL-1β下降38.5%。在氧化应激方面，LED治疗使超氧化物歧化酶（SOD）活性提升2.1倍，丙二醛（MDA）含量降低至对照组57%。

细胞水平调控作用

人滑膜细胞MH7A系实验显示，LED照射不仅抑制细胞迁移能力（迁移率减少62%），还通过上调热休克蛋白（HSP70）表达维持细胞稳态。在THP-1源性巨噬细胞中，LED处理使TNF-αmRNA表达量下降至对照组的31%，同时IL-10抗炎因子分泌增加3.8倍。但值得注意的是，850nmLED对正常人软骨细胞增殖无显著影响，提示其生物效应具有细胞类型特异性。

动物实验疗效验证

在体实验证实，LED治疗使CIA小鼠关节肿胀指数降低42.3%，组织学评分改善57.8%。显微CT显示LED组骨侵蚀体积减少35.6%，软骨下骨小梁数量增加29.4%。在OA模型兔中，LED联合甲氨蝶呤治疗组WOMAC疼痛评分改善率达73.5%，显著优于单药治疗组（51.2%）。

临床转化潜力与局限

虽然LED在安全性（无需眼部防护）、治疗面积（可组建成阵列）和成本效益方面优于激光，但其能量穿透深度有限（约2-3cm），对深部关节病变效果受限。目前尚缺乏多中心临床试验数据，且照射参数标准化方案仍需完善。

未来研究方向

需进一步探索LED与药物（如JAK抑制剂）的协同效应，开发可穿戴式LED设备实现长期动态治疗。通过转录组学分析光生物调节的时序性基因表达变化，将有助于精准定位最佳治疗窗口。