高壓氧輔助治療創(chuàng)面愈合的研究進展

李 婧 綜述，王懷明 審校

（山東省濰坊市第八十九醫(yī)院骨科實驗室 261021）

正常創(chuàng)面愈合經(jīng)歷抗感染、消除炎癥、結締組織基質(zhì)再生、血管生成和重新覆蓋的有序過程，其中一些步驟依賴于足夠的血液灌注和氧供給，任何一步出現(xiàn)問題，將形成難愈合創(chuàng)面，最終影響機體解剖學與功能完整性的恢復。低氧是導致難愈合創(chuàng)面形成的一個重要因素。成纖維細胞復制、膠原沉積、血管生成、抗感染和細胞內(nèi)白細胞殺菌作用都是正常創(chuàng)面愈合時必需的反應，都需要氧的參與。從外周血到低氧創(chuàng)面中心的深度氧梯度支持正常創(chuàng)面愈合反應［1］。

高壓氧治療（hyper baric oxygen therapy，HBOT）以一個大氣壓以上的壓力轉運100%氧氣，通過增加皮膚和周圍組織的氧量促進創(chuàng)面愈合，已用于治療各種慢性和急性創(chuàng)面［2-5］。糖尿病足潰瘍是主要研究領域［6-8］，也適用于感染性骨髓炎和創(chuàng)傷、不易愈合的皮膚移植物和皮瓣等［9-11］。大量動物實驗支持HBOT用于難治性皮瓣和移植物輔助治療，但臨床研究證據(jù)不足。皮膚移植物和皮瓣在循環(huán)不佳患者中不易成活，低氧是主要原因。氧對創(chuàng)面愈合過程中能量產(chǎn)生十分重要，包括代謝、基質(zhì)合成、細胞遷移和增殖［12］。HBOT可通過提高氧濃度和改善微循環(huán)提高皮瓣存活率。HBOT還能促進血管生成，增強白細胞功能和抗微生物作用，為改善皮瓣和移植物的存活提供前提條件。臨床已有應用HBOT治療復雜創(chuàng)面愈合的報道［10-13］，但仍缺乏高質(zhì)量隨機對照實驗。目前，HBOT的作用機制仍未完全闡明，研究者們力圖從細胞和分子水平探討高壓氧的治療機制［14-22］。本文就高壓氧輔助治療創(chuàng)面愈合的最新病例和作用機制研究綜述如下。

1 臨床病例研究

1．1 HBOT乳房切除術后皮膚皮瓣壞死［10］乳房切除術后由于皮瓣部分丟失會出現(xiàn)15%～20%的乳腺重建并發(fā)癥，盡量減少皮膚丟失對治療有益。本例報道了用HBOT處理BRCA2突變基因攜帶者的成功經(jīng)驗。治療中沒有直接選擇清創(chuàng)術，而是用HBOT挽救一些已經(jīng)缺血的皮膚組織，同時預防了任何可能的感染。HBOT對缺乏抵抗力的皮瓣主要有3種效應：（1）改善缺血后組織存活。通過可控的短期增加的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和 活 性 氮（reactive nitrogen species，RNS）抑制B2整合素，并破壞單核-巨噬細胞產(chǎn)生致炎性細胞因子，導致炎性反應降低，從而改善缺血后組織存活；HBOT也可通過增加損傷部位血氧水平，重新分配血流至低氧區(qū)來改善缺血后組織存活。（2）HBOT有助于恢復白細胞氧化殺傷機制所需的組織氧壓力，從而增強內(nèi)源抗微生物活性，尤其是厭氧菌感染。（3）氧在傷口愈合的不同階段發(fā)揮作用。炎性階段：氧控制成纖維細胞的遷移和增殖；增殖階段：血管生成需要氧；重塑階段：成纖維細胞產(chǎn)生膠原也是氧依賴性的。因此，選擇應用HBOT的時間點十分重要。

1．2 負壓和高壓氧聯(lián)合治療膝關節(jié)成形術后壞疽性膿皮癥 壞疽性膿皮癥是一種罕見的自身免疫性失調(diào)導致皮膚潰瘍和壞死疾病。Hill等［11］報道了1例干燥綜合征患者在膝關節(jié)成形術后發(fā)生化膿性壞疽性膿皮癥的病例。在膝關節(jié)成形術后6 d創(chuàng)面破裂，行抗感染治療，同時給予負壓治療（negative pressure therapy，NPT）5 d，創(chuàng)面破裂繼續(xù)加重。經(jīng)內(nèi)分泌專家確診壞疽性膿皮癥后，給予免疫抑制治療。術后27 d開始腓腸肌肌肉皮瓣覆蓋重建。重建后19 d創(chuàng)面再次破裂，NPT未見成功，進行HBOT。HBOT聯(lián)合NPT治療30 d后，創(chuàng)面愈合，肉芽組織生成，收縮良好。這是首次將NPT與HBOT聯(lián)合藥物控制疾病進展、感染和復發(fā)的治療模式用于膝部壞疽性膿皮癥治療。本例中在創(chuàng)面破裂急性期使用NPT導致明顯的皮膚浸軟，連續(xù)5 d治療后及組織重建12 d后，創(chuàng)面仍未實現(xiàn)愈合。HBOT通過增加組織氧，減少水腫，增加成纖維細胞活性，新生血管化和抑菌作用促進愈合。本例的經(jīng)驗在于對免疫抑制患者長期HBOT聯(lián)合NPT能縮小創(chuàng)面面積，增加肉芽形成，促進上皮再生，明顯減輕疼痛。

1．3 高壓氧輔助治療對遠端肢體手術重建的短期并發(fā)癥的影響 Roje等［13］回顧性分析1991～1995年一所醫(yī)院中GustiloⅢ型肢體戰(zhàn)傷進行重建手術的388例男性患者資料，以應用HBOT作為風險因素分析了住院期間主要傷口并發(fā)癥（深部感染、骨髓炎、移植皮膚溶解和皮瓣壞死）的發(fā)生率和傷口形成肉芽組織的時間。結果表明HBOT減少GustiloⅢ型傷口患者中傷口并發(fā)癥的發(fā)生，縮短肉芽形成時間，這是早期手術重建的前提。在預防深部軟組織感染中HBOT對未得到及時救治的患者效果更佳。早期使用HBOT，有利于移植物和皮瓣存活。皮瓣壞死盡管存在個體化問題，但組織缺氧是重要因素。HBOT不僅改善組織氧生成，而且通過增強成纖維細胞膠原合成，新生血管形成和動靜脈分路的閉合有利于皮瓣存活，也有利于微循環(huán)。未及時有效處置可能導致皮瓣壞死，隨后側支循環(huán)栓塞，易形成深部組織感染，可能導致部分的肌肉壞死。手術后立即應用HBOT并持續(xù)一定時間能增加缺血性隨機皮瓣中存活組織的數(shù)量。

2 作用機制研究

2．1 高壓氧與成纖維細胞 填補組織缺陷并支持新生血管的膠原沉積過程需要在適宜的組織氧水平下進行。氧加速糖胺聚糖的合成，充足的氧是成纖維細胞膠原釋放過程中羥基化的必備條件。高氧條件能增強膠原和糖胺聚糖的合成。周期性暴露于高壓氧可以直接作用于成纖維細胞膠原合成和血管生長。Kang等［17］研究了高壓氧對體外無血清狀況下成纖維細胞的直接效應。分別以1．0、1．5、2．0、2．5和3．0 at m的壓力每天90 min高壓氧處理無血清介質(zhì)中人皮膚成纖維細胞，并測定不同時間點細胞增殖和生長因子分泌情況。結果表明當以一定壓力高壓氧處理后能刺激成纖維細胞的增殖和調(diào)節(jié)部分生長因子的產(chǎn)生。揭示高壓氧可以通過調(diào)節(jié)成纖維細胞增殖和生長因子產(chǎn)生發(fā)揮作用。創(chuàng)面愈合中的氧不只是一種養(yǎng)料，成纖維細胞能通過特定細胞信號通路對高氧狀態(tài)產(chǎn)生應答。

2．2 高壓氧與細胞凋亡 廣泛應用皮瓣彌補手術缺陷是進行重建的主要方法，但缺血組織壞死仍是皮瓣手術的主要并發(fā)癥。高壓氧能增加血漿中可溶解氧并轉運至低氧組織，通過組織間質(zhì)液促進氧擴散進入間隙空間，減少細胞凋亡，這是高壓氧產(chǎn)生正向結果的決定因素。da Rocha等［18］用免疫組織化學法測定了高壓氧處理對大鼠隨機皮瓣中Caspase-3和VEGF表達的作用。結果表明高壓氧對缺血皮瓣的保護作用與降低凋亡表達相關。Zhang等［19］通過制備缺血皮瓣，研究高壓氧改善缺血創(chuàng)面愈合中凋亡相關蛋白表達情況。發(fā)現(xiàn)高壓氧能在處理第7天顯著降低缺血導致的低氧誘導因子1α（hypoxiainducible factor-1α，HIF-1α）表達，并減少肉芽組織中中性粒細胞數(shù)量和炎性標志物COX-2表達。與對照組相比，高壓氧處理能降低愈合創(chuàng)面中p53和BNip3表達，增加抗凋亡蛋白Bcl-2表達，同時降低裂解的Caspase-3。這些結果表明高壓氧通過下調(diào)HIF-1α及其調(diào)節(jié)的靶基因表達，減少細胞凋亡和炎性反應來改善創(chuàng)面愈合。Al mzaiel等［23］以分化的HL-60細胞為模型研究了HBOT對抗微生物功能和凋亡的影響。一次90 min HBO暴露導致中性粒細胞樣HL-60細胞呼吸爆發(fā)活性增加，吞噬金黃色葡萄球菌作用增強。HBO預處理增加Caspase 3／7活性，產(chǎn)生凋亡相關形態(tài)學改變。中性粒細胞凋亡對清除難愈合創(chuàng)面的炎癥十分重要。高壓氧通過增強抗微生物活性促進創(chuàng)面愈合的重要作用可以通過增強中性粒細胞凋亡實現(xiàn)。單獨高氧和壓力處理似乎有利于HBO誘導的抗微生物活性和凋亡，這是解釋HBO有效治療難愈合創(chuàng)面的另一種凋亡機制。

2．3 高壓氧與血管生成 血管生成是一個復雜過程，盡管一些非血管內(nèi)皮特異性生長因子和轉錄因子參與血管形成，但血管內(nèi)皮特異性生長因子是主要調(diào)節(jié)者，包括VEGF和血管生成素（angiopoietins）。血管生成能恢復氧和養(yǎng)料供給，是創(chuàng)面愈合的重要過程。血管生成素是與VEGF共同作用促進血管形成的因子，其中血管生成素-1（Ang1）與Tie2相互作用是維持成人血管的完整性的重要因素。血管生成素-2（Ang2）是Ang1／Tie2相互作用的天然拮抗劑。Lin等［20］分別從蛋白和基因水平研究了高壓氧處理后人臍靜脈內(nèi)皮細胞中Ang1、Ang2、Tie2和VEGF表達情況。結果顯示高壓氧能增加Ang2細胞表達水平，可能Ang2與Ang1競爭數(shù)量有限的Tie2受體，干擾Ang1與Tie2的結合。特異性誘導內(nèi)皮Ang2表達可能是高壓氧誘導血管生成的一個重要機制。動物模型研究也證明了高壓氧促進創(chuàng)面血管生成和上皮形成的體內(nèi)效應，能有效逆轉巨噬細胞減少帶來的對傷口上皮形成和新血管生成產(chǎn)生的負面效應［21］。創(chuàng)面周圍的氧環(huán)境對愈合過程中血管生成也有不同影響。有報道認為系統(tǒng)和局部氧供促進創(chuàng)面愈合；也有報道認為組織低氧刺激創(chuàng)面愈合中的血管生成，低氧能增加血管生成相關細胞因子。Sano等［22］通過建立一個不同氧滲透膜閉合創(chuàng)面動物模型，評估不同氧環(huán)境對創(chuàng)面愈合的影響。結果表明正常氧壓組相對于低氧壓組創(chuàng)面大小降低百分數(shù)顯著增高，肉芽組織顯著增厚；相反，低氧壓組血管密度顯著增加。表明充足的氧能保證上皮和肉芽形成，而低氧增強新生血管形成可能是組織對低氧狀況的一種代償反應。

2．4 高壓氧與核轉錄因子κB 不同刺激下轉錄因子的調(diào)節(jié)是免疫應答的一個重要步驟。重要的信號分子核轉錄因子κB（nuclear transcription factor kappa B，NF-κB）廣泛表達，調(diào)控多種可誘導基因和蛋白的表達。NF-κB從細胞質(zhì)轉位至細胞核，激活一系列應答反應途徑，在炎性反應過程中發(fā)揮重要作用。NF-κB誘導參與氧化應激基因的表達是其作用的常見特點。高壓狀態(tài)下吸入100%氧氣能增加游離氧自由基濃度，導致氧化爆發(fā)而改變氧化還原狀態(tài)。氧化還原信號通過減少抗氧化劑容量誘導NF-κB活化。Madden等［24］通過測定接受HBO治療后健康志愿者外周血單核細胞中NF-κB的表達情況，發(fā)現(xiàn)HBO治療后NF-κB表達水平立即顯著增加，從而證明HBO誘導人外周血單核細胞中NF-κB的活化可能是HBOT治療機制中一個重要步驟。NF-κB調(diào)節(jié)可以作為細胞水平的一種氧感應器。

2．5 高壓氧與一氧化氮（NO）信號通路 缺血再灌注損傷是再植、游離組織移植、心肌梗死、腦缺血中風等干擾血流的疾病發(fā)生后的嚴重后果?；謴腿毖M織的血流又啟動炎性反應增加損傷程度。因此，預防、診斷和治療缺血再灌注損傷對改善受損組織的存活和功能十分重要。高壓氧對于組織存活有正向作用，但缺乏對其詳細作用機制的認知阻礙了HBOT在缺血再灌注損傷中的廣泛認可。缺血再灌注中骨骼肌形態(tài)分析顯示與非缺血對照相比，黏附于毛細血管后微靜脈內(nèi)皮的中性粒細胞數(shù)量增加。中性粒細胞黏附于微靜脈內(nèi)皮依賴于CD18蛋白復合物。HBOT能減少缺血骨骼肌的水腫和壞死。微循環(huán)研究顯示缺血后的HBOT將減少白細胞黏附于微靜脈內(nèi)皮。缺血再灌注中重要的細胞信號轉導分子NO能減少中性粒細胞與內(nèi)皮的黏附，當將NO前體注入缺血的股直肌和股薄肌后能改善存活率。而當注入一氧化氮合酶抑制劑時，則不改變?nèi)毖獙е碌膲乃缆?。Jones等［25］通過夾緊股薄肌動脈和靜脈4 h誘導全面缺血損傷模型，比較HBOT治療缺血損傷中各種一氧化氮合酶抑制劑和NO清除劑對中性粒細胞CD18極化的影響。證明了高壓氧減少缺血再灌注誘導的中性粒細胞CD18極化，中性粒細胞與細胞間黏附分子（ICAM）的黏附由一氧化氮合酶參與的一氧化氮機制介導。

綜上所述，氧參與了創(chuàng)面愈合的每個階段，能成為協(xié)調(diào)創(chuàng)面愈合中眾多生化反應事件的中心。氧作為啟動生化反應和細胞功能的能量來源，是膠原合成和交聯(lián)必需的養(yǎng)料，參與某些信號分子的作用，產(chǎn)生活性氧底物，對抗感染，作為氧化還原調(diào)節(jié)的重要組成成分控制編碼愈合級聯(lián)反應中重要蛋白基因的表達等。HBOT通過增加血漿和組織中細胞氧濃度，以其特有的作用方式，對不同類型創(chuàng)面的治療具有廣闊前景。當然，未來仍需要更多高質(zhì)量的基礎和臨床研究支持高壓氧的輔助治療應用，并且HBOT也不是萬能藥，也存在近視、耳氣壓傷、氣胸、氧中毒等并發(fā)癥的可能。目前，尚不能準確預測哪些患者能從HBOT中獲益。每個人具有編碼抗氧化分子的內(nèi)源基因，保護機體免受氧化應激損傷，但這些基因的表達可能存在個體差異，造成不同患者對氧負荷耐受不同。而在常規(guī)實踐中，幾乎所有患者接受相同劑量HBOT，因此，需要進一步探討不同創(chuàng)面下HBOT的作用機制，為個體化治療提供依據(jù)。

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