臭氧治療糖尿病足潰瘍的機(jī)制與臨床應(yīng)用

向科蓉 肖麗玲 陳芷菁 廖 選

（暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院整形外科，廣東 廣州 510632）

糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，糖尿病足潰瘍（DFU）是糖尿病最常見(jiàn)和最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，是糖尿病致殘與死亡的主要原因[1-2]。DFU是糖尿病患者因長(zhǎng)期糖尿病病史、持續(xù)高血糖狀態(tài)、合并外周血管病變、外周神經(jīng)病變等危險(xiǎn)因素，因足趾小創(chuàng)口、截肢、既往潰瘍等局部因素導(dǎo)致的難愈性創(chuàng)面。目前臨床針對(duì)DFU的常規(guī)治療有徹底清創(chuàng)、創(chuàng)面減壓、控制感染和血糖等，但由于DFU的難愈性，療效通常不佳，因而還常聯(lián)合使用其他治療方法如高壓氧治療、負(fù)壓封閉引流技術(shù)、皮膚移植、干細(xì)胞移植、光動(dòng)力療法、重組人生長(zhǎng)因子治療甚至外科截肢等[3]。但總體來(lái)說(shuō)，這些治療存在操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)或者外科治療創(chuàng)傷大等問(wèn)題，需要探索更加簡(jiǎn)便有效的預(yù)防與治療DFU的方法[4]。臭氧具有調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、破壞包括細(xì)菌和病毒在內(nèi)的微生物繁殖等作用，最早在第一次世界大戰(zhàn)期間被用來(lái)治療壞疽；隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，臭氧在DFU等慢性難愈性創(chuàng)面治療中的應(yīng)用價(jià)值獲得了有效的證明[5]。現(xiàn)將醫(yī)用臭氧近年來(lái)在DFU中的相關(guān)應(yīng)用綜述如下。

1 糖尿病創(chuàng)面不易愈合的因素

引起糖尿病慢性創(chuàng)面難愈合的因素主要有：①炎癥反應(yīng)不平衡，中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和促炎因子的過(guò)度募集導(dǎo)致過(guò)度炎癥反應(yīng)；②高于抗氧化酶活性的活性氧（ROS）水平導(dǎo)致氧化和抗氧化作用不平衡；③持續(xù)的高血糖水平導(dǎo)致周圍神經(jīng)受損，使組織失營(yíng)養(yǎng)，足趾輕微的創(chuàng)傷可誘發(fā)慢性潰瘍[6]；④缺乏血管生成，新血管網(wǎng)絡(luò)的過(guò)早退化可能會(huì)導(dǎo)致傷口缺乏氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；⑤病原菌入侵后在傷口上定植導(dǎo)致創(chuàng)面感染，還可能形成細(xì)菌生物膜，使傷口感染治療難度加大。因此，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、抑制ROS過(guò)度產(chǎn)生、抗病原菌感染都有助于慢性創(chuàng)面愈合[7]。

2 臭氧的理化性質(zhì)

臭氧即三原子氧(O3)，是氧氣的一種同素異形體。它是自然界中發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)大的氧化劑，由閃電和太陽(yáng)紫外線輻射產(chǎn)生。臭氧分子的壽命與溫度直接相關(guān)。溫度越高，臭氧的壽命越短，其作用效果越低下。例如，0 ℃時(shí)臭氧半衰期為140 min，而在20℃時(shí)僅為40 min。臭氧與含有雙鍵的有機(jī)化合物（多不飽和脂肪酸）反應(yīng)，并將3個(gè)氧原子加到不飽和鍵上，形成臭氧化物。在血液中，臭氧化物可轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氫過(guò)氧化物，在pH升高或缺血條件下，氫過(guò)氧化物可以釋放氧氣[8]。

3 臭氧用于DFU治療的作用機(jī)制

臭氧療法有益于DFU的愈合，其可能的作用機(jī)制包括抗氧化、改善缺氧及微循環(huán)、殺滅病原體、激活免疫系統(tǒng)、調(diào)節(jié)內(nèi)源性生長(zhǎng)因子及傷口愈合信號(hào)通路等[9]。

3.1 抗氧化作用 包括惡性腫瘤、糖尿病和阿爾茨海默病在內(nèi)的多種疾病都與氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)[10]。臭氧暴露對(duì)組織氧化應(yīng)激的影響是劑量依賴性的：高劑量會(huì)刺激嚴(yán)重的氧化應(yīng)激，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和組織損傷，而低濃度會(huì)抑制ROS大量產(chǎn)生,誘導(dǎo)適度的氧化應(yīng)激，激活抗氧化途徑[11]。核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）是一種轉(zhuǎn)錄因子，用以調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)[12]。其轉(zhuǎn)錄上調(diào)能對(duì)抗氧化應(yīng)激，適度的氧化應(yīng)激反應(yīng)可以增加Nrf2的激活,這也是細(xì)胞的一種自我保護(hù)途徑[13]。臭氧能夠以劑量依賴性方式激活Nrf2，Nrf2通過(guò)抗氧化酶的轉(zhuǎn)錄來(lái)預(yù)防氧化應(yīng)激，抗氧化酶包括谷氨酸半胱氨酸連接酶（GCL）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPX2和GPX4）、谷胱甘肽還原酶（GSR）、過(guò)氧化物酶（PRDX1和PRDX6）等，這些抗氧化酶可以減少細(xì)胞中蛋白質(zhì)氧化、穩(wěn)定線粒體功能[11]。糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生也可歸因于氧化應(yīng)激，臭氧可以調(diào)整機(jī)體氧化應(yīng)激途徑，加速創(chuàng)面愈合，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化、抗感染能力。

3.2 改善缺氧及微循環(huán) 臭氧可引起血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）等的激活，促進(jìn)特定的生物過(guò)程，如紅細(xì)胞生成、血管生成和無(wú)氧葡萄糖代謝；抑制炎癥反應(yīng)，減少炎性因子釋放；擴(kuò)張血管，改善靜脈回流[14]。此外，臭氧通過(guò)激活抗氧化酶來(lái)糾正慢性氧化應(yīng)激，增加紅細(xì)胞數(shù)量改善組織內(nèi)氧的運(yùn)輸和利用，增加重要組織器官或者身體局部的氧氣供應(yīng)，提高全身或者局部的血氧飽和度，從而改善糖尿病創(chuàng)面缺氧情況[15]。

3.3 殺滅病原體 臭氧的體外殺菌能力已被研究者們證實(shí)[16]。臭氧的強(qiáng)氧化性可以氧化細(xì)胞膜上的磷脂和糖蛋白，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，使細(xì)菌失去保護(hù)自我的功能。此時(shí)，細(xì)菌膜通透性發(fā)生變化，臭氧可滲透進(jìn)微生物體內(nèi)，使病原體酶的功能喪失，微生物新陳代謝發(fā)生障礙，導(dǎo)致其死亡和溶解[17]。臭氧的殺菌譜包括常見(jiàn)于慢性感染創(chuàng)面的細(xì)菌、真菌。據(jù)報(bào)道，臭氧對(duì)細(xì)菌、細(xì)菌芽孢、病毒、真菌、原蟲(chóng)等多種病原體都有較強(qiáng)的滅活能力[18]。并且，臭氧在燒傷、腿部潰瘍、褥瘡等創(chuàng)面中對(duì)抗細(xì)菌能力也較強(qiáng)，使用臭氧消毒不會(huì)產(chǎn)生耐藥菌株，從而更加安全[19]。糖尿病足潰瘍創(chuàng)面菌群復(fù)雜，臭氧在殺滅DFU創(chuàng)面病原體方面也極有潛力。

3.4 激活免疫系統(tǒng) 臭氧溶解在血漿的水性成分中，可與機(jī)體的多不飽和脂肪酸和水性成分反應(yīng)，產(chǎn)生過(guò)氧化氫（H2O2），這是一種ROS[15]。H2O2很容易擴(kuò)散到免疫細(xì)胞中，可作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)節(jié)步驟并促進(jìn)免疫反應(yīng)。臭氧療法中，干擾素、腫瘤壞死因子和白細(xì)胞介素（IL-2）等細(xì)胞因子明顯增加，機(jī)體免疫機(jī)制啟動(dòng)，上調(diào)機(jī)體組織重塑功能，從而促進(jìn)傷口愈合[9]。

4 臭氧在臨床上的應(yīng)用

臭氧在臨床領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用于多種疾病的治療，包含心血管內(nèi)科疾病、骨科疾病、胃腸道和泌尿生殖系統(tǒng)疾病、纖維肌痛癥、皮膚病、傷口、糖尿病潰瘍、傳染病和肺部疾病等[20]。臭氧氣體的穩(wěn)定性差，因此目前多為臨時(shí)制備使用，這在一定程度上限制了其臨床應(yīng)用。為解決這個(gè)問(wèn)題，在臨床上有多種形式的臭氧治療方法，主要有自血療法、臭氧緩釋水凝膠、涂抹臭氧油、皮下注射臭氧-氧氣混合氣體、直腸療法等[21-24]。

4.1 自血療法 自血療法是指將適宜濃度的臭氧氣體與自身靜脈抽出的血液充分均勻混合后再回輸回人體內(nèi)，是臭氧治療的主要方法之一。具體方法為：采集患者肘正中靜脈血100～150 mL，與一定濃度的臭氧（25～40 μg/L）按照1:1比例混合，經(jīng)過(guò)5～7 min的搖勻混合后回輸入人體內(nèi)。近幾年來(lái)臭氧自血療法可用于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾?。ㄈ缒X卒中）、中毒性疾?。ㄈ缫谎趸歼t發(fā)性中毒性腦?。?、糖尿病足、風(fēng)濕免疫性疾病、帶狀皰疹神經(jīng)痛、疲勞綜合征等[25]。

4.2 臭氧緩釋水凝膠 近年來(lái)，水凝膠因其高分子多孔結(jié)構(gòu)、良好的生物相容性、吸水性、可降解性、可均勻承載藥物并連續(xù)釋放等優(yōu)點(diǎn)被臨床研究者們熱衷應(yīng)用。同理，臭氧緩釋水凝膠將臭氧負(fù)載在水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，將其涂抹于壓瘡、糖尿病足等創(chuàng)面，不僅可以幫助穩(wěn)定臭氧不易被分解，還可以延長(zhǎng)臭氧的止血及促傷口愈合作用[26]。

4.3 涂抹臭氧油 臭氧油是將臭氧氣體通入植物油中制備而成，植物油中的不飽和脂肪酸可以固化臭氧，從而使臭氧在常溫保持更長(zhǎng)時(shí)間的有效活性與濃度，有研究報(bào)道可以達(dá)到2年左右[27]。研究表明，臭氧油的殺菌、改善組織缺氧等功能對(duì)于糖尿病足的治療有著積極的作用。臭氧油操作簡(jiǎn)單，患者可自行使用，局部抗感染效果佳，適用范圍并不局限于DFU創(chuàng)面，可應(yīng)用于多種難愈性創(chuàng)面[28]。

4.4 皮下注射臭氧-氧氣混合氣體 Soares等[24]研究顯示，皮下注射臭氧治療大鼠全層皮膚切除傷口后，傷口有肉芽組織生長(zhǎng)，炎癥細(xì)胞數(shù)量減少，真皮細(xì)胞增多，膠原蛋白明顯沉積；臭氧處理過(guò)的傷口中的微血管密度和肌成纖維細(xì)胞數(shù)量較空白對(duì)照組顯著升高。臭氧-氧氣混合氣體皮下注射能加速DFU創(chuàng)面愈合，從而降低糖尿病足的致殘率。

4.5 直腸療法 直腸療法指通過(guò)導(dǎo)管將臭氧水或者臭氧氣體注入腸道內(nèi)治療相關(guān)疾病，比如纖維肌痛、潰瘍性結(jié)腸炎、肛門手術(shù)后組織感染等。有研究中將60例20～69歲患有慢性直腸旁瘺的患者術(shù)后早期予臭氧直腸療法治療，結(jié)果顯示，臭氧直腸療法加速了術(shù)后的康復(fù)，減輕了患者的疼痛，降低感染概率，改善了患者的術(shù)后生活質(zhì)量[29]。

5 臭氧在糖尿病足潰瘍創(chuàng)面治療中的臨床應(yīng)用

5.1 臭氧氣體治療糖尿病足 世界衛(wèi)生組織報(bào)告顯示全球有超過(guò)4.2億糖尿病患者，其中DFU的患病率為2%～10%，截肢率高達(dá)22%[30]。Dhamnaskar等[31]將160例糖尿病足患者分為兩組：傷口常規(guī)治療組和臭氧氣體局部治療+常規(guī)治療組。臭氧氣體治療方法是將傷口暴露在儲(chǔ)存臭氧的袋子中，每5 d 1次，總療程1個(gè)月。結(jié)果顯示，臭氧治療患者的住院時(shí)間、所需的翻修手術(shù)次數(shù)和病死率明顯低于傷口常規(guī)治療組。姜麗娟等[32]將臭氧氣浴與解毒生肌膏分別應(yīng)用于26例糖尿病足潰瘍創(chuàng)面，結(jié)果顯示，涂抹解毒生肌膏組的患者血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF-β）兩項(xiàng)指標(biāo)均高于臭氧氣浴組，且前者創(chuàng)面面積縮小更明顯；但臭氧氣浴組患者的細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性率明顯低于涂抹解毒生肌膏組。由此可知，糖尿病足患者需要綜合治療，在應(yīng)用抗生素、降壓降脂等常規(guī)藥物的基礎(chǔ)上聯(lián)合創(chuàng)面臭氧氣浴治療，可更有效地抑制創(chuàng)面細(xì)菌生長(zhǎng)、預(yù)防感染的發(fā)生。

5.2 臭氧油涂抹糖尿病足創(chuàng)面 因?yàn)镈FU患者全身情況較差、免疫力較低，常容易感染耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）。有研究表明，臭氧油中的臭氧氣體具有抗菌抗氧化特性，臭氧通過(guò)氧化細(xì)菌細(xì)胞膜的磷脂和脂蛋白進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，阻斷其酶促功能，并能去除MRSA菌株生物膜，使其失去致病能力。同時(shí)，臭氧可促進(jìn)血小板大量釋放出血小板源性生長(zhǎng)因子、TGF-β、VEGF等生長(zhǎng)因子，使傷口愈合時(shí)間縮短，減輕患者的痛苦和生活負(fù)擔(dān)[33]。臭氧油使用方便，不容易分解，抗細(xì)菌生物膜作用強(qiáng)，應(yīng)用前景廣闊。

5.3 臭氧自血療法治療糖尿病足 臭氧自血療法能降低血液中血栓素水平，增加血供，提高血氧飽和度，改善下肢供血狀態(tài)，加速糖尿病足創(chuàng)面愈合[34]。臨床研究顯示，臭氧自血療法的第8天，患者的DFU病灶逐步結(jié)痂、愈合，足背部壞死組織肉芽生長(zhǎng)較前明顯，傷口無(wú)膿性分泌物，治療效果良好；由于肉眼可見(jiàn)的臨床效果，患者還要求繼續(xù)臭氧自血治療[35]。

5.4 臭氧水沖洗治療糖尿病足 糖尿病足常伴有末梢神經(jīng)損傷和周圍血管病變，末梢神經(jīng)病變使患者足部皮膚感覺(jué)閾值升高，在輕微的壓力、損傷等作用下即可引起足趾部潰瘍、感染、壞疽，導(dǎo)致糖尿病足；而周圍血管病變會(huì)導(dǎo)致患者肢體末端血管壁逐漸硬化、狹窄甚至堵塞，使下肢嚴(yán)重缺血、缺氧[5]。有研究者將臭氧發(fā)生器中產(chǎn)生的臭氧與生理鹽水混合后形成臭氧水沖洗糖尿病足創(chuàng)面，用臭氧水紗布填塞竇道和腔洞，顯示臭氧可殺滅病原體，清除體內(nèi)自由基，激活和調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，促進(jìn)肉芽組織形成，促進(jìn)DFU創(chuàng)面愈合[36]。

5.5 負(fù)壓封閉引流（VSD）聯(lián)合臭氧和生理鹽水沖洗糖尿病足創(chuàng)面 VSD可以防止創(chuàng)面的死腔形成，有助于減輕DFU創(chuàng)面的肉芽組織腫脹情況，改善創(chuàng)面供血，促進(jìn)肉芽組織生長(zhǎng)[37]。袁云川等[38]的研究顯示，臭氧可以為糖尿病足創(chuàng)面局部提供比較充足的氧氣，而且臭氧可以作用于病原體的遺傳物質(zhì)，使病原體失去活性。生理鹽水的滲透壓與細(xì)胞外相同，可以避免正常細(xì)胞發(fā)生脫水或者過(guò)度吸水破裂。用VSD聯(lián)合臭氧氣體混合于生理鹽水沖洗糖尿病足創(chuàng)面，其治療效果優(yōu)于單獨(dú)使用VSD聯(lián)合生理鹽水沖洗創(chuàng)面，可以降低糖尿病足患者不良反應(yīng)，促進(jìn)創(chuàng)面愈合。

6 展 望

醫(yī)用臭氧治療作為一種近年來(lái)研究廣泛的新興生物療法，通過(guò)其強(qiáng)氧化作用、刺激免疫系統(tǒng)、殺滅病原體、改善組織微循環(huán)、促進(jìn)肉芽組織生長(zhǎng)、增強(qiáng)創(chuàng)面供氧等機(jī)制加快傷口愈合，縮短創(chuàng)面愈合時(shí)間，逐漸成為DFU治療的新熱點(diǎn)。將來(lái)需要對(duì)臭氧治療DFU的作用機(jī)制進(jìn)行更深層次的探索和開(kāi)展更高質(zhì)量的臨床研究。