综述：光生物调节增强口腔和脂肪来源的间充质干细胞的成骨作用：体外证据的系统性回顾

《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》：Photobiomodulation Enhances Osteogenesis in Oral and Adipose-Derived Mesenchymal Stem cells: A Systematic Review of In Vitro Evidence

该系统综述评估了光生物调节（PBM）对口腔和脂肪来源间充质干细胞（MSCs）成骨分化的影响，纳入19项符合标准的体外研究。结果显示，波长660-1064 nm、能量密度2-6 J/cm2的PBM显著促进MSCs增殖和成骨分化，通过激活Wnt/β-catenin、BMP/Smad和PI3K/Akt信号通路，上调RUNX2、ALP、OCN等标志物，并增强矿化。其中，hPDLSCs对PBM响应最显著，但研究存在方法学异质性和样本量不足问题，需进一步优化参数并开展转化研究。

　　在现代医学与牙科领域，骨组织缺陷的修复始终是研究的重点之一。这类缺陷通常由创伤、先天畸形、感染或肿瘤切除等造成，其治疗需求日益增长。传统的治疗方式，如骨移植和合成材料，虽有其应用价值，但也伴随着诸如成本高、来源有限、供体部位并发症及免疫反应和感染风险等局限性。因此，开发更有效、基于生物学机制的再生疗法成为迫切需求。

近年来，组织工程的发展为骨再生提供了新的可能性。其中，间充质干细胞（MSCs）因其自我更新能力以及向多种细胞谱系分化的能力，成为研究的热点。MSCs在骨生成中的潜力使其成为再生医学和牙科修复的重要研究对象。然而，MSCs的来源对临床应用至关重要。骨髓来源的MSCs虽然在研究中被广泛使用，但其获取过程通常较为侵入性，且存在供体部位的并发症。相比之下，来源于口腔和脂肪组织的MSCs则具有微创性、患者友好性和临床可及性等优势，因此成为研究的新兴领域。

本系统综述旨在评估光生物调节（PBM）在体外对口腔和脂肪来源的MSCs的骨生成分化的影响，并确定有效的照射参数。PBM是一种非侵入性的光疗技术，通过低功率的激光或光发射二极管（LEDs）在可见光和近红外光谱范围内，刺激生物组织中的光化学反应。与高功率激光不同，PBM不产生热效应或电离辐射，因此适用于治疗应用。PBM已被广泛用于促进伤口愈合、减轻炎症和疼痛，以及增强组织再生，包括骨再生。在临床实践中，已应用多种照射协议来处理口腔黏膜炎、术后并发症和刺激牙科及颌面骨再生。值得注意的是，PBM与光动力疗法（PDT）存在本质区别，后者需要光敏剂并可能引发细胞毒性，而PBM则是通过非热剂量直接激活光受体，以刺激细胞代谢。

PBM的主要光受体被认为是线粒体，尤其是细胞色素c氧化酶（CCO）。当细胞暴露于光线下，PBM可以将抑制性的氮氧化物从CCO上移除，恢复电子传递链的活性，提高线粒体膜电位，并增强ATP的产生。这些生化变化激活下游的信号通路，从而促进骨生成分化。例如，PBM可以上调Runt相关转录因子2（RUNX2）、碱性磷酸酶（ALP）、骨钙素（OCN）等基因的表达，并调节包括Wnt/β-catenin、骨形态发生蛋白/SMAD（BMP/Smad）和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）在内的信号通路。此外，PBM还被报道能够减少氧化应激并调节炎症细胞因子，进一步为骨生成创造有利环境。

尽管许多研究指出PBM对骨生成分化的积极作用，但文献中的结果仍存在高度异质性。一些研究显示PBM在促进骨生成分化方面效果显著，而另一些研究则显示效果有限或不一致。这种不一致性可能源于PBM参数的多样性，如波长、功率输出、能量密度和照射时间等。因此，本系统综述不仅评估了PBM对MSCs的骨生成分化影响，还试图确定哪些参数最为有效，以促进该技术在再生牙科和颌面外科中的应用。

系统综述采用了系统的方法，在PubMed、Scopus、Web of Science和Google Scholar中进行了全面的文献检索，筛选出符合纳入标准的19项研究。研究的质量评估使用了QUIN工具，该工具评估了12项标准，包括明确的研究目标、样本量计算、操作人员和结果评估者的描述、随机化、盲法、统计分析和结果呈现的清晰度。结果显示，大多数研究具有低偏倚风险，尽管少数研究因样本量计算不完整或未报告盲法而被归类为中等偏倚风险。这些研究提供了充足的信息，确保了研究结果的透明性和基于证据的解释，从而支持未来关于PBM和骨生成分化的研究。

在纳入的研究中，研究者使用了多种激光光源，包括二极管激光器和Nd:YAG激光器，以及蓝光LEDs。波长范围从445纳米到1064纳米，其中大多数研究使用连续模式照射，而只有两项研究采用脉冲模式。能量密度范围广泛，从0.1 J/cm2到60 J/cm2。这些参数的多样性表明，PBM的效应不仅取决于单一因素，而是与多种参数的组合密切相关。为了确定最有效的参数，研究者分析了不同MSC类型对PBM的反应，发现波长在660至1064纳米之间，能量密度在2至6 J/cm2之间，通常能产生最一致的骨生成反应。这些结果与经典的Arndt-Schulz曲线相一致，该曲线描述了生物剂量反应的双相性，即低剂量刺激生物活性，中等剂量产生最佳治疗效果，而高剂量可能抑制功能。

研究者还分析了不同MSC类型对PBM的反应，包括牙周膜干细胞（hPDLSCs）、牙髓干细胞（DPSCs）、脂肪来源的干细胞（ADSCs）、牙乳头干细胞（SCAPs）、颊脂肪垫来源的干细胞（BFPdSCs）和牙龈间充质干细胞（GMSCs）。结果表明，这些MSCs在PBM照射下均表现出不同程度的骨生成促进作用。例如，hPDLSCs在多个研究中显示出显著的骨生成分化，而SHEDs（来源于脱落乳牙的干细胞）在某些能量密度下也表现出增强的骨生成能力。ADSCs在低能量密度下同样表现出积极的骨生成反应，而SCAPs和GMSCs则在不同条件下显示出一定的潜力。

此外，研究者还探讨了PBM对骨生成分化的影响机制。线粒体的激活被认为是PBM促进骨生成的关键。具体来说，PBM通过增强ATP的产生，调节细胞内的氧化还原状态，并激活多个信号通路，如Wnt/β-catenin、BMP/Smad、MAPK和PI3K/Akt等。这些信号通路的激活有助于上调骨生成相关基因的表达，并促进矿化。然而，目前大多数研究仍集中在基因表达层面，缺乏对这些信号通路中关键蛋白的表达或磷酸化状态的直接分析。因此，未来的研究应系统地探索这些信号通路的激活情况，以加强PBM在骨组织工程中的机制基础。

尽管本系统综述的总体结果表明PBM在促进MSCs的骨生成分化方面具有潜力，但研究中仍存在一些局限性。首先，PBM参数的异质性是主要问题之一，包括波长、能量密度、照射时间和频率等，这使得直接比较和制定统一的PBM协议变得困难。其次，研究中的结果评估方法不一致，从基因表达分析到矿化检测，这些差异限制了结果的综合分析和进行元分析的能力。此外，由于某些方法如Western blotting、ELISA和免疫细胞化学的高技术复杂性和资源需求，这些研究未能广泛评估PBM对细胞内信号通路的直接影响。同时，许多研究未能报告盲法或随机化，这可能引入偏倚，从而高估治疗效果。

为了推动PBM从实验室研究向临床应用的转化，未来的研究应优先考虑体内动物实验和人类临床试验。这些研究应重点标准化PBM参数，并评估其长期疗效和安全性。此外，应使用更先进的3D培养模型、类器官系统和转录组学或蛋白质组学分析，以深入理解PBM在骨生成分化中的分子机制。同时，应开发针对特定缺陷类型的临床协议，如牙周骨再生和种植体周围骨丢失，以实现更精确的应用。

总的来说，本系统综述的结果表明，PBM在促进口腔和脂肪来源的MSCs的骨生成分化方面具有显著潜力。然而，要将其应用于临床实践，仍需进一步的研究来确认其在生物环境中的有效性。这包括对PBM参数的优化、对不同MSC来源的直接比较，以及对体内和体外研究结果的进一步验证。未来的研究应注重透明报告和公开所有关键参数，以确保研究的可重复性和跨研究的比较。此外，应加强对PBM在体内环境中的作用机制和生物效应的探索，以全面评估其在再生牙科和颌面外科中的潜力。