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目的:本项研究通过体内实验,旨在探索810nm半导体激光照射对小鼠背部皮肤结构重塑、胶原蛋白的合成和分解的影响,并揭示S100a8-IKBa-核转录因子kappa B(NF-κB)信号通路和TGF-β/Smad信号通路在激光诱导的皮肤胶原蛋白更新中的作用机制,从分子学水平为810nm半导体激光用于治疗皮肤老化提供理论依据。材料与方法:利用12只ICR小鼠作为实验对象,随机分两笼喂养,所有小鼠实验前背部剃毛后分六个区,左侧为分别为各照射组的空白对照组,对应的右侧(从头部到尾部)分别为20J/cm2激光照射组、40J/cm2激光照射组和60 J/cm 2激光照射组。小鼠分别在1、3、5、7天接受810nm半导体激光照射后,于30天后随机取一笼小鼠观察其皮肤外观和生活状态,进行真皮厚度的测量,真皮厚度的测量是由独立的组织学家采用Image-Pro Plus 6.0软件,每个样本随机选取六个位点,测量平均值除于显微镜的放大倍数作为该样本的真皮厚度,单位是μm。并观察组织学改变和利用免疫组化技术对I型胶原进行检测。对胶原改变较明显的40J/cm2激光照射组进行扫描电子显微镜观察其电镜下形态学的变化。对另一笼小鼠于照射后0、1、3、7、30天取皮肤样本进行病理和分子生物学检测。采用HE染色观察各个时间皮肤组织学和结构的变化;采用RT-PCR和western检测proclla2和procola1、MMP-2、IL-6、IL-8、TNF-a、TGF-β、IL-1β、TIMP-1、IKBa和S100a8、S100a9的表达。结果:照射后30天观察小鼠照射区皮肤,可见照射区皮肤较对照区更具有光泽,触感较为细腻而弹性,小鼠活跃如常。在20 J/cm2照射区和40 J/cm2照射区皮肤未见损伤,但在60 J/cm2照射区可见部分皮肤损伤。12h组织学显示照射区表皮出现炎症反应,可见水肿,部分核大深染,可见60 J/cm2照射区部分弹性纤维变性。24h组织学提示照射区炎症反应明显减轻,细胞数目减少,弹性纤维变性较明显,可见部分胶原增生。30天后照射区胶原增生较为明显,尤以40 J/cm2照射区胶原增生更为显著;对照射后30天40 J/cm2照射区进行免疫组化检测发现I型胶原明显增多;进一步的扫描电子显微镜提示40 J/cm2照射区胶原排列整齐,胶原走向有序,胶原束完整;真皮厚度测量结果显示各激光照射组和其相应的空白对照组相比都具有统计学意义(P<0.05 n=36),并且40 J/cm2照射组和其它照射组比较发现也具有统计学显著差异(F=10.407,P<0.01);PCR12h检测IL-1β在60J/cm2激光照射区有表达,而s100a8则在各能量照射区域表达都有增加;24h检测结果Ⅲ型前胶原在40J/cm2激光照射区和60J/cm2激光照射区域表达均有增加;炎症因子TNF-α,IL-8,IL-6照射后在照射组与对照组相比,均可见表达增加,以IL-8,IL-6在较高能量区增加更为明显;第7天见IL-1β在60J/cm2激光照射区域表达减少,而在20J/cm2激光照射区,40J/cm2激光照射区域表达微有上升;Ⅲ型前胶原可见在照射区和空白对照区均有增加,30天后更为明显。12h Western blot结果也显示I型前胶原蛋白表达增加;MMP-2在40J/cm2激光照射区和60J/cm2激光照射区域表达均有增加而TIMP-1表达变化不明显;IKBa可见在各照射组表达增加;24h Western blot结果也显示Ⅰ型前胶原抗体a1和a2在40J/cm2激光照射区有较明显表达,而在其它照射组未见明显表达。结论:810nm半导体激光选择合适的能量并不会引起表皮的损伤,在我们的实验中40J/cm2激光照射组对胶原增生作用最为明显而且没有发现损伤,因此810nm半导体激光用于治疗皮肤老化是可行的;从长期结果来看,810nm半导体激光照射有效增加了小鼠背部皮肤厚度,胶原纤维排列致密,染色较深,皮肤结构得到了明显改善。从分子机制上,810nm半导体激光照射能够启动皮肤真皮的炎症反应,激活IL-6、IL-8、TNF-a、TIL-1β、S100a8、S100a9等炎症因子,进而激活NF-κB、TGF-β/Smad信号通路和RAGE,并通过MMP2降解老化的细胞外基质蛋白,它们共同作用从而促进了皮肤胶原蛋白的合成和更新。因此,810nm半导体激光能够直接作用于真皮层,刺激真皮的自我更新发挥抗老化作用,在光嫩肤方面具有良好的应用前景。