LED红光通过调控STAT3通路抑制银屑病模型角质形成细胞增殖及表皮增厚

《Scientific Reports》：Light-emitting diode red light attenuates epidermal thickening and keratinocyte proliferation in psoriasis models

　　本研究针对银屑病现有疗法存在副作用大、可及性差等问题，开展了LED红光（LED-RL）治疗银屑病的机制研究。通过体外角质形成细胞、三维皮肤模型和小鼠模型，发现LED-RL能显著抑制角质形成细胞增殖并减少表皮厚度，其作用机制与细胞周期G1期阻滞和STAT3磷酸化下调相关，且不诱导细胞凋亡。该研究为银屑病的光疗提供了新策略，具有重要转化价值。

　　

在皮肤疾病治疗领域，银屑病始终是困扰全球约3%人口的顽固性难题。这种免疫介导的慢性炎症性皮肤病不仅给患者带来功能性损害和美观问题，更导致沉重的经济负担——2013年数据显示美国银屑病的医疗支出高达352亿美元。当前治疗方法包括外用药物、光疗、口服免疫抑制剂和生物制剂等，其中窄谱中波紫外线（NB-UVB）是中重度银屑病的标准疗法。然而，这些疗法存在明显局限性：UV-B光疗可能引起光老化、色素沉着等不良反应，同时患者还面临交通不便、家庭光疗设备费用高昂等可及性障碍。

近年来，随着对皮肤作为神经-免疫-内分泌器官认识的深入，研究人员开始探索不同波长光线对皮肤生理的调控作用。特别是可见光疗法，因其安全性高、穿透性良好而备受关注。在银屑病治疗领域，蓝光（BL）疗法虽显示出一定疗效，但其穿透深度有限，难以作用于较厚的银屑病斑块。相比之下，红光（RL，633±15 nm）具有更深组织穿透能力，且与线粒体光生物调节机制密切相关，成为极具潜力的替代方案。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，Evan Austin、Eugene Koo等研究人员系统探讨了LED红光（LED-RL）对银屑病关键病理特征的干预作用。团队通过多层次实验模型揭示：LED-RL能够显著抑制角质形成细胞过度增殖并减轻表皮增厚，且这一过程不引发细胞凋亡，而是通过调控细胞周期进程和STAT3信号通路实现。这些发现为银屑病的红光治疗提供了坚实的科学依据，也为开发新型光疗方案开辟了道路。

研究团队运用了多项关键技术方法：采用HaCaT细胞系和原代角质形成细胞进行体外实验，使用商业化的Omnilux LED设备（633±30 nm）进行照射；通过细胞计数、流式细胞术（细胞周期和凋亡分析）、蛋白质印迹（Western blot）评估STAT3磷酸化等蛋白表达；建立IL-22刺激的三维（3D）皮肤模型和小鼠银屑病模型（BALB/c小鼠，使用咪喹莫特诱导），通过组织学分析评估表皮厚度变化。原代角质形成细胞来源于新生儿包皮，经机构审查委员会批准。

LED-RL通过非凋亡途径抑制角质形成细胞增殖

研究人员首先在HaCaT细胞和原代角质形成细胞中验证LED-RL的抗增殖效果。结果显示，照射48小时后，320 J/cm²和640 J/cm²剂量的LED-RL均能显著降低细胞数量，且呈现剂量依赖性。为模拟银屑病病理状态，团队使用IL-22刺激角质形成细胞诱导过度增殖表型，发现640 J/cm²的LED-RL能够有效逆转IL-22介导的增殖效应。

进一步机制探讨发现，LED-RL并不诱导细胞凋亡——Annexin-V流式细胞术和cleaved caspase 3检测均未发现凋亡增加。细胞周期分析显示，640 J/cm²LED-RL处理24小时后，S期细胞比例下降6.18%，G1期细胞比例相应增加6.98%，表明LED-RL可能通过阻滞细胞周期进程抑制增殖。在信号通路层面，LED-RL显著降低了IL-22刺激的角质形成细胞中STAT3的磷酸化水平，这为解释其抗增殖效应提供了分子机制依据。

LED-RL减轻三维和小鼠皮肤模型的表皮厚度

在更接近人体皮肤结构的三维表皮模型中，研究人员观察到了类似效果。经过9天的IL-22刺激和LED-RL处理，640 J/cm²照射显著降低了表皮厚度，证实LED-RL在复杂皮肤结构中仍能发挥抗增殖作用。

在咪喹莫特诱导的小鼠银屑病模型中，团队设计了治疗和预防两种方案。治疗模式下（先给予4天咪喹莫特，后给予4天LED-RL），每日1280 J/cm²的照射显著降低表皮厚度（39.46 μm vs 51.51 μm）；预防模式下（咪喹莫特与LED-RL同时给予），同样剂量也能有效抑制表皮增厚（71.63 μm vs 89.36 μm）。值得注意的是，LED-RL对正常小鼠皮肤厚度无影响，且未引起明显角化不良细胞（"晒伤细胞"）增加，表明其安全性良好。

研究结论与意义

本研究通过多层次实验证实，LED-RL能有效抑制银屑病特征性的角质形成细胞过度增殖和表皮增厚，其机制涉及细胞周期调控和STAT3信号通路抑制，而非细胞毒性作用。这些发现将LED-RL的作用机制从单纯的光生物调节扩展到了特定的分子通路层面，为临床应用提供了深入的理论基础。

特别值得关注的是，研究采用了与临床更为接近的商业化LED设备，增加了结果的转化价值。与传统UV-B光疗相比，LED-RL不引起DNA损伤，安全性更高；与蓝光相比，其更深组织穿透力更适合银屑病斑块治疗。尽管研究未直接评估免疫调节效应，但考虑到银屑病是免疫介导疾病，未来研究可进一步探索LED-RL对皮肤神经-免疫-内分泌网络的调控作用。

在银屑病治疗领域，即使生物制剂时代已经来临，仍有许多患者无法获得完全皮肤清除或不能耐受现有疗法。LED-RL作为一种成本效益高、可及性强、安全性好的治疗选择，有望成为轻中度银屑病的辅助或替代方案。这项研究为推进红光治疗的临床转化迈出了关键一步，也为银屑病患者带来了新的希望。