2025年8月18日 星期一

經顱近紅外光 (tNIR) 治療阿茲海默症、帕金森氏症與創傷性腦損傷的潛力與機制

經顱近紅外光(tNIR)透過粒線體活化、血流改善與抗發炎作用,展現了對阿茲海默症、帕金森氏症與創傷性腦損傷等神經退化性疾病的治療潛力。


什麼是近紅外光(NIR)?

近紅外光(NIR)的波長範圍為 800 至 2,500 nm,屬於人眼不可見光譜,能夠穿透軟組織甚至部分硬組織,進入人體深層結構。
它能根據不同波長與強度觸發細胞生化反應,產生局部與長期的正向作用。這些特性被應用於 光生物調節(Photobiomodulation, PBM)療法,特別受到腦部疾病研究的關注。

研究證實,特定波長的光可穿透顱骨到達 大腦皮質,而且 不會產生過多熱能,因此具有安全性。


近紅外光的細胞作用機制

目前已知的核心機制包括:

  1. 粒線體活化:細胞色素 c 氧化酶吸收光子,促進 ATP 產生。

  2. 一氧化氮釋放:引起血管擴張,改善血液與淋巴循環。

  3. 血管新生:內皮細胞釋放 VEGF,促進毛細血管形成。

  4. 突觸與神經新生:促進突觸修復與幹細胞活化,支持神經生成。

  5. 抗發炎與免疫調控:透過抑制 COX-2NF-kB 路徑,降低慢性發炎。

  6. 神經保護訊息傳遞:活化 AKT / ERK 路徑,抑制神經細胞凋亡。


動物研究的突破

  • 阿茲海默症模型:tNIR 減少 β-澱粉樣蛋白沉積tau 蛋白磷酸化,並改善記憶與認知。

  • 帕金森氏症模型:tNIR 改善 精細運動技能,減少 α-突觸核蛋白帶來的神經毒性。

  • 創傷性腦損傷(TBI)模型

    • 808 nm 光在受傷後 4 小時內照射,改善神經功能,降低腦皮質組織損失。

    • 有效波長:665 nm 與 810 nm(因細胞色素 c 氧化酶吸收峰值),而 730 nm 與 980 nm 無效

    • PBM 治療後可提升 BDNF 表現,增加神經祖細胞,改善學習記憶。


人體臨床研究進展

疾病

研究設計

光源/波長

療程

結果

慢性輕度 TBI

11 名患者,開放試驗

810 nm LED

多週

睡眠改善、焦慮下降、執行功能提升

中度 TBI

18 次 tNIR

810 nm

6 週

憂鬱、記憶、執行功能改善

阿茲海默症與失智症

隨機雙盲安慰劑對照

1,060–1,080 nm

每日 2 次,8 週

MMSE、專注力、記憶改善

帕金森氏症

概念驗證研究

經顱+遠距 tNIR

12 週以上

認知與運動功能顯著提升

這些數據顯示 tNIR 在臨床上具體改善 記憶力、專注力、運動表現與情緒狀態


tNIR 對腦部循環與淋巴系統的影響

研究指出,tNIR 能:

  • 擴張腦膜淋巴管,減少局部水腫。

  • 促進 β-澱粉樣蛋白(Aβ)與紅血球代謝物的 清除率

  • 32 J/cm² 劑量 下最有效,能顯著降低斑塊堆積。

這些作用顯示 tNIR 不僅可改善能量代謝,也能 清除病理性蛋白質聚集,為退化性疾病提供潛在治療途徑。


阿茲海默症治療潛力

  • 基因小鼠模型:顯著降低斑塊與神經發炎。

  • 分子機制:透過 JNK3 與 MKP7 路徑,調控細胞訊號,保護神經突觸。

  • 臨床研究

    • tNIR 改善患者的 MMSE、記憶力與專注力

    • 降低焦慮,延緩疾病進程。


帕金森氏症的應用

  • 動物實驗:減少 tau 蛋白過度磷酸化,改善自主活動。

  • 靈長類研究:改善 PD 獼猴的姿勢與表情。

  • 臨床應用

    • 2 週療程可改善 PD 患者的 運動功能與認知

    • 12 週以上治療,效果顯著增強。


安全性與挑戰

雖然市面上有許多非處方光療設備,但仍需注意:

  • 劑量過高 可能引發腦水腫。

  • 未經醫療驗證的裝置存在 效果不確定與安全疑慮

  • 仍需更多 大規模、長期隨訪的臨床試驗


常見問題(FAQ)

Q1:tNIR 是否能逆轉阿茲海默症?
A:目前證據顯示可延緩病程並改善記憶功能,但不能稱為「逆轉」。

Q2:哪些波長最有效?
A:研究指出 665 nm 與 810 nm 在細胞色素 c 氧化酶的吸收帶最有效。

Q3:tNIR 與藥物治療能否併用?
A:初步研究支持結合傳統藥物與 tNIR,有協同效果,但需醫師監督。

Q4:治療多久能見效?
A:急性損傷可在數日改善,慢性疾病如 AD 或 PD 通常需 4–12 週以上療程


結論與未來展望

經顱近紅外光(tNIR)透過 粒線體活化、血流改善、突觸修復與抗發炎作用,展現了在阿茲海默症、帕金森氏症與創傷性腦損傷等神經退化疾病中的治療潛力。

未來的研究應聚焦於:

  • 最佳化劑量與波長(特別是 665–810 nm 與 1,060–1,080 nm)。

  • 結合影像學(如 fMRI 與 PET)追蹤治療效果。

  • 可穿戴裝置開發,實現長期家庭治療。

若能跨越臨床驗證與規範化的挑戰,tNIR 有望成為 安全、非侵入性且有效 的神經退化疾病新治療模式。


參考資料:

Nizamutdinov D, Ezeudu C, Wu E, Huang JH, Yi SS. Transcranial near-infrared light in treatment of neurodegenerative diseases. Front Pharmacol. 2022 Aug 8;13:965788. doi: 10.3389/fphar.2022.965788. PMID: 36034819; PMCID: PMC9400541.