沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染的認(rèn)識(shí)及防治思考

史清海,馬鑫鑫,2,陸紅祥

1.新疆軍區(qū)總醫(yī)院全軍臨床檢驗(yàn)中心,烏魯木齊 830000; 2.新疆醫(yī)科大學(xué)研究生院,烏魯木齊 830000; 3.新疆軍區(qū)總醫(yī)院創(chuàng)傷骨科,烏魯木齊 830000

隨著聯(lián)合戰(zhàn)區(qū)創(chuàng)傷系統(tǒng)的實(shí)施、戰(zhàn)創(chuàng)傷防護(hù)裝備以及戰(zhàn)斗傷亡護(hù)理的完善,由顱腦、主要血管及臟器的嚴(yán)重?fù)p傷造成的病死率大幅下降[1]。戰(zhàn)創(chuàng)傷感染是戰(zhàn)斗相關(guān)損傷的一種常見(jiàn)急性/慢性并發(fā)癥,其發(fā)生發(fā)展是由環(huán)境、機(jī)制、部位及炎癥免疫等多因素共同作用的結(jié)果,本質(zhì)為細(xì)菌侵襲傷員傷口/創(chuàng)面致機(jī)體抵抗力下降所造成[2-3]。部分戰(zhàn)創(chuàng)傷患者在救治后期遭受感染進(jìn)而發(fā)展為膿毒性休克和多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS),嚴(yán)重危及戰(zhàn)創(chuàng)傷患者的生命。如何有效預(yù)防戰(zhàn)創(chuàng)傷感染的發(fā)生,成為各國(guó)衛(wèi)勤保障面臨的重要挑戰(zhàn)。

我國(guó)西北地區(qū)沙漠眾多,約占全國(guó)土地面積的13.7%,在維護(hù)國(guó)家安全形勢(shì)和利益中扮演重要角色。目前研究表明,氣候條件、環(huán)境因素、受傷時(shí)所處的地理環(huán)境等對(duì)病原菌有很大影響[2]。沙漠干熱環(huán)境具有氣溫高、干燥、晝夜溫差大、紫外線輻射強(qiáng)、降水少等氣候特點(diǎn)[4]。這些氣候特點(diǎn)本身就可以導(dǎo)致體液流失,從而導(dǎo)致水鹽代謝失衡及體液的重新分布。在該環(huán)境下機(jī)體更易出現(xiàn)熱應(yīng)激和熱損傷,對(duì)沖擊波和各種創(chuàng)傷、失血的耐受能力及代償能力急劇下降[5]。因此,在沙漠干熱環(huán)境條件下戰(zhàn)創(chuàng)傷患者更容易遭受感染、器官損傷和死亡,這對(duì)沙漠干熱環(huán)境條件下戰(zhàn)創(chuàng)傷患者感染的預(yù)防和救治提出了更高要求。

1 沙漠干熱環(huán)境對(duì)機(jī)體的影響

1.1沙漠干熱環(huán)境對(duì)腎功能的影響 現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)表明,在極端高溫事件中腎損傷的風(fēng)險(xiǎn)升高。熱休克可直接引起腎臟的腎前性損傷,在高強(qiáng)度的熱負(fù)荷及勞動(dòng)負(fù)荷作用下,暴露于沙漠干熱環(huán)境中的機(jī)體出現(xiàn)腎小球?yàn)V過(guò)功能減退,尿鉀顯著增高。通過(guò)直腸測(cè)量取決于環(huán)境氣候和體內(nèi)代謝功能的核心體溫發(fā)現(xiàn),當(dāng)環(huán)境溫度在25～30℃變化時(shí),核心溫度僅變化1℃,但直腸溫度升高至41～42℃ 時(shí)則會(huì)加重腎小管損傷甚至壞死,且經(jīng)降溫后不可逆轉(zhuǎn)[6]。作為創(chuàng)傷后嚴(yán)重并發(fā)癥之一的急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)[7],當(dāng)干熱環(huán)境合并創(chuàng)傷失血性休克(traumatic hemorrhagic shock,TSH)時(shí),熱組織損傷和溫度誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激進(jìn)一步加重?fù)p傷腎小管的毛細(xì)血管,腎臟組織釋放更多的炎癥因子,加速腎臟疾病的發(fā)展。在豬腸管火器穿透?jìng)Ｐ椭?沙漠干熱環(huán)境組腎臟病變?cè)缬诔亟M,且持續(xù)進(jìn)行性加重,出現(xiàn)腎小球腎炎、腎小管急性壞死等病變,或進(jìn)展為腎功能衰竭。

1.2沙漠干熱環(huán)境對(duì)肝功能的影響 肝損傷是創(chuàng)傷患者中為最常見(jiàn)的危及生命的損傷之一。研究證明,肝臟在熱損傷中通過(guò)調(diào)節(jié)免疫功能、炎癥過(guò)程和急性期反應(yīng)發(fā)揮關(guān)鍵作用[8]。劉江偉等[9]建立大鼠TSH模型研究發(fā)現(xiàn),在常溫環(huán)境和沙漠干熱環(huán)境下分別放置大鼠,由于機(jī)體創(chuàng)傷后對(duì)肝臟可能造成急性損傷,導(dǎo)致大鼠體內(nèi)谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase,ALT)水平升高,血清ALT水平均在0.5h出現(xiàn)第一高峰;沙漠干熱環(huán)境組的第二高峰出現(xiàn)在1.5h,比常溫環(huán)境組早0.5h,谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase,AST)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)與ALT一致,提示沙漠干熱環(huán)境組肝損傷更為嚴(yán)重,環(huán)境的高溫及干燥可能是介導(dǎo)肝功能受損的重要因素。沙漠干熱環(huán)境腹部腸管火器傷動(dòng)物模型研究結(jié)果表明,創(chuàng)傷后沙漠干熱環(huán)境組肝組織環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、核因子(nuclear factor kappa B,NF-κB)的表達(dá)水平明顯高于常溫組,其表達(dá)與肝細(xì)胞凋亡的變化趨勢(shì)一致,且密切相關(guān),這為在沙漠干熱環(huán)境戰(zhàn)創(chuàng)傷救治中COX-2抑制劑的選擇性使用及靶向NF-κB的干預(yù)治療提供了理論依據(jù),有待進(jìn)一步研究證實(shí)。以上研究表明,當(dāng)機(jī)體受到創(chuàng)傷后,加之身處沙漠干熱環(huán)境下,肝臟功能的損傷會(huì)出現(xiàn)得更早、更嚴(yán)重。

1.3沙漠干熱環(huán)境對(duì)肺功能的影響 高溫、干燥等因素在沙漠干熱環(huán)境中通過(guò)呼吸道對(duì)肺造成直接損傷。肺臟作為在極端惡劣環(huán)境或戰(zhàn)創(chuàng)傷情況下最易受累的器官之一[5],在沙漠干熱環(huán)境創(chuàng)傷失血性休克時(shí),繼發(fā)的肺損傷將會(huì)引起炎性因子的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng),這可能會(huì)使免疫系統(tǒng)對(duì)隨后的“第二次打擊”產(chǎn)生過(guò)度應(yīng)答反應(yīng),從而導(dǎo)致遲發(fā)性膿毒癥、MODS,甚至死亡[10]。一氧化氮(nitric oxide,NO)、前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)等炎癥介質(zhì)參與并介導(dǎo)上述級(jí)聯(lián)反應(yīng),最終使肺組織損傷加快[5]。此外,來(lái)自沙漠干熱環(huán)境下TSH豬及TSH大鼠模型的研究表明,其肺功能損傷相對(duì)于其他組較早出現(xiàn)且程度更重;同樣,類似繼發(fā)性肺損傷的表現(xiàn)在沙漠干熱環(huán)境豬腸管火器傷模型中也可觀察到,并隨時(shí)間的延長(zhǎng)而進(jìn)行性加重[5,11]。以上研究提示,相對(duì)于正常環(huán)境條件而言,干熱是在沙漠干熱環(huán)境下創(chuàng)傷失血性休克后繼發(fā)肺損傷,并使病情發(fā)展迅速的重要危險(xiǎn)因素。

1.4沙漠干熱環(huán)境對(duì)凝血功能的影響 在干熱環(huán)境的影響下,經(jīng)歷創(chuàng)傷和出血的個(gè)體,由于高熱、脫水、低血容量及體力消耗等因素的結(jié)合,使機(jī)體發(fā)生明顯的熱應(yīng)激反應(yīng),凝血功能紊亂很常見(jiàn),并與創(chuàng)傷的嚴(yán)重程度有關(guān)[12]。從世界范圍來(lái)看,戰(zhàn)創(chuàng)傷患者出血性死亡與凝血功能障礙的發(fā)生有很大關(guān)系[13]。由創(chuàng)傷后組織損傷引起的凝血功能障礙稱創(chuàng)傷性凝血病(trauma-induced coagulopathy,TIC),發(fā)生率可達(dá)85.1%[14]。目前認(rèn)為,當(dāng)組織灌注不足和創(chuàng)傷性損傷嚴(yán)重時(shí),機(jī)體主要表現(xiàn)為抗凝作用和纖維蛋白溶解作用增強(qiáng),早期血液處于低凝狀態(tài),而在受傷后的幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi),由于持續(xù)性的內(nèi)皮損傷、免疫細(xì)胞的激活及循環(huán)中損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular patterns,DAMPs)共同作用致TIC轉(zhuǎn)為高凝狀態(tài)[13, 15]。有動(dòng)物研究表明,在干熱環(huán)境并創(chuàng)傷失血性休克的初期,血液狀態(tài)呈現(xiàn)為高凝,原因?yàn)闄C(jī)體于熱應(yīng)激狀態(tài)下使內(nèi)皮細(xì)胞損傷加重和抗凝系統(tǒng)及纖溶系統(tǒng)功能受損,同時(shí),干熱環(huán)境使得機(jī)體丟失大量水分致血液濃縮。伴隨休克持續(xù)存在,凝血底物大量消耗合并纖溶亢進(jìn)從而發(fā)生消耗性低凝,即使在創(chuàng)傷失血性休克后3h,其凝血功能也可處于彌散性血管內(nèi)凝血(disseminated intravascular coagulation,DIC)階段[13],提示在干熱環(huán)境中創(chuàng)傷失血性休克凝血紊亂的發(fā)生較常溫環(huán)境復(fù)雜,環(huán)境的高溫與干燥會(huì)使休克程度與疾病進(jìn)程加重。需要進(jìn)一步的工作來(lái)充分描述沙漠干熱環(huán)境如何影響創(chuàng)傷后的凝血功能障礙。

1.5沙漠干熱環(huán)境對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的影響 極端高溫與神經(jīng)系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)增加之間存在顯著關(guān)聯(lián),暴露在沙漠干熱環(huán)境中的人群,由于受到極端及持續(xù)熱應(yīng)力影響,中暑的發(fā)生率較高[16]。中暑是一種以高體溫(核心溫度>40℃)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)功能障礙為特征的全身性疾病。CNS紊亂表現(xiàn),如抽搐、共濟(jì)失調(diào)、譫妄或昏迷等在機(jī)體中暑后的早期階段有所體現(xiàn),且與熱誘導(dǎo)的下丘腦神經(jīng)元損傷有關(guān),若未能及時(shí)加以干預(yù)或治療,隨后可誘發(fā)包括腎臟、肺臟、肝臟、心血管和肌肉骨骼等在內(nèi)的多器官損傷,以及導(dǎo)致體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)及凝血功能障礙,引發(fā)全身性的炎癥反應(yīng)綜合征[17]。此外,極端熱負(fù)荷可抑制/減弱大腦皮質(zhì)的興奮性,使機(jī)體條件反射潛伏期延長(zhǎng)從而出現(xiàn)反應(yīng)速度下降、感知覺(jué)減退、易疲勞嗜睡等一系列負(fù)誘導(dǎo)效應(yīng);沙漠本身具有的獨(dú)特氣候環(huán)境對(duì)中樞神經(jīng)也存在著一定影響,焦慮、失眠、情緒低落、易怒等表現(xiàn)將不可避免地影響需要在該環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)人員的能力。在極端干熱環(huán)境下發(fā)生中暑時(shí),及時(shí)識(shí)別和治療是維護(hù)生命和健康的必要條件,一旦出現(xiàn)癥狀,采取冷卻降溫和補(bǔ)水仍然是最基本且有效的治療策略,必要時(shí)選擇使用血漿擴(kuò)張劑和補(bǔ)充血容量等抗休克療法及抗炎抗凝治療;另外,通過(guò)間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)移植可改善該環(huán)境下的神經(jīng)功能[18]。目前,在干熱環(huán)境下早期識(shí)別和治療中暑仍具有局限性,未來(lái)需要更多的研究來(lái)更好地了解并建立診斷及治療標(biāo)準(zhǔn)。

2 沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷后機(jī)體免疫炎癥變化及并發(fā)感染特點(diǎn)

機(jī)體在最初受到創(chuàng)傷的幾分鐘內(nèi)就會(huì)對(duì)出血和組織損傷做出直接反應(yīng),表現(xiàn)為白細(xì)胞的立即增多,伴隨著中性粒細(xì)胞的抗菌功能、單核細(xì)胞的表型和循環(huán)淋巴細(xì)胞的絕對(duì)數(shù)量也出現(xiàn)顯著變化[3, 19]。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)表明,NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)、NLRP1和黑素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2,AIM2)等炎癥小體通過(guò)促進(jìn)/放大炎癥反應(yīng),參與創(chuàng)傷后組織損傷和免疫功能障礙的產(chǎn)生[20-21]。目前關(guān)于沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷后機(jī)體免疫炎癥變化研究較少。Shen等[4,22]成功建立沙漠干熱環(huán)境TSH豬模型,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),該模型豬血清中炎癥因子白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、IL-10、IL-1β及腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α) 的水平升高較常溫環(huán)境早,且增長(zhǎng)速度更快。另外,當(dāng)核心體溫>41.5℃時(shí),腸上皮發(fā)生損傷,從而導(dǎo)致通透性明顯增加,形成“滲漏”,腸腔內(nèi)細(xì)菌、病原體、內(nèi)毒素大量進(jìn)入血液和淋巴,從而應(yīng)激性地引發(fā)一系列炎癥免疫反應(yīng)。結(jié)合前文,特別是沙漠干熱環(huán)境條件下的機(jī)體免疫炎癥反應(yīng),在創(chuàng)傷后機(jī)體繼發(fā)性損傷過(guò)程中起著舉足輕重的作用。

細(xì)菌繁殖和感染速度在不同地區(qū)和氣候條件下各有特點(diǎn)和規(guī)律。針對(duì)特殊環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染已有研究,但多是關(guān)于高原、水下、濕熱及寒冷等環(huán)境條件。關(guān)于沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷并發(fā)感染特點(diǎn)的研究鮮有涉及。目前已知,高溫地區(qū)比常溫常濕、寒冷地區(qū)發(fā)生戰(zhàn)創(chuàng)傷感染時(shí)間早,且感染率較高。在暴露于沙漠干熱環(huán)境中的戰(zhàn)創(chuàng)傷動(dòng)物模型研究中,沙漠干熱組傷道細(xì)菌在創(chuàng)傷后比常溫組提前2h入血;在損傷后4h達(dá)到感染臨界值,比常溫組提前4h,且血漿內(nèi)毒素的峰值顯著高于常溫組。與常溫環(huán)境下的戰(zhàn)創(chuàng)傷相比,傷道細(xì)菌在沙漠干熱環(huán)境條件下繁殖速度快,在一定時(shí)間內(nèi)細(xì)菌的數(shù)量更多,使感染提前發(fā)生。綜上,筆者考慮在沙漠干熱環(huán)境條件下,戰(zhàn)創(chuàng)傷患者的免疫功能明顯下降,從而更容易發(fā)生上述病原菌的感染。

現(xiàn)針對(duì)沙漠干熱環(huán)境下特殊病原菌感染,如氣性壞疽、破傷風(fēng)等的研究尚未見(jiàn)報(bào)道,沙漠干熱環(huán)境下的病原菌感染分布特點(diǎn)未見(jiàn)報(bào)道。極端干熱條件下,深入了解關(guān)于傷口微生物將有助于認(rèn)識(shí)傷口的復(fù)雜性和感染負(fù)擔(dān),通過(guò)改進(jìn)創(chuàng)傷感染控制策略從而改善未來(lái)沖突中的戰(zhàn)創(chuàng)傷傷口管理和感染結(jié)果。但值得注意的是,目前的研究結(jié)果表明在干熱環(huán)境下進(jìn)行清創(chuàng)和抗感染的時(shí)機(jī)與方法不能等同于正常環(huán)境情況,及時(shí)且正確地選擇抗菌藥物是預(yù)防與戰(zhàn)斗有關(guān)的創(chuàng)傷性損傷后感染并發(fā)癥的重要干預(yù)手段。因此,關(guān)于沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷免疫炎癥及感染特點(diǎn)方面的研究,未來(lái)尚需進(jìn)一步完善,以為后續(xù)沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷救治提供理論依據(jù)。

3 沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染防治思考

當(dāng)今,感染仍影響著戰(zhàn)創(chuàng)傷中傷員的發(fā)病率和病死率。自傷口感染到與感染有關(guān)的并發(fā)癥及死亡,是與戰(zhàn)斗有關(guān)的受傷患者延遲死亡的主要原因[23]。在沙漠干熱環(huán)境下,如何預(yù)防和減少戰(zhàn)創(chuàng)傷感染的發(fā)生,感染發(fā)生后如何有效就診,是提高特殊戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下衛(wèi)勤保障的重要課題。針對(duì)沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染防治筆者初步有以下幾點(diǎn)思考。

(1)針對(duì)沙漠干熱環(huán)境的適應(yīng)性訓(xùn)練:沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷并發(fā)感染面臨的主要問(wèn)題是機(jī)體免疫力下降,尤其傷后各系統(tǒng)功能下降也會(huì)導(dǎo)致機(jī)體更易遭受病原微生物的攻擊,極大增加救治困難。在戰(zhàn)前要加強(qiáng)沙漠干熱環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練,對(duì)進(jìn)駐沙漠干熱環(huán)境部隊(duì)進(jìn)行沙漠干熱環(huán)境行軍、作戰(zhàn)訓(xùn)練,提高沙漠干熱環(huán)境下的適應(yīng)能力。

(2)早期徹底清創(chuàng),廣譜抗生素預(yù)防:“早期清創(chuàng)、延期縫合”是野戰(zhàn)外科的基本原則。在沙漠干熱環(huán)境下的傷員后送難度增加,細(xì)菌繁殖增快,早期徹底清創(chuàng)仍是防治沙漠干熱環(huán)境戰(zhàn)創(chuàng)傷感染最重要的措施,清創(chuàng)將徹底清除異物、失活組織,切斷感染來(lái)源,消除病原菌生長(zhǎng)環(huán)境。在早期清創(chuàng)的基礎(chǔ)上,還應(yīng)根據(jù)階梯救治原則,采用廣譜抗菌藥物預(yù)防感染,更早開(kāi)始使用廣譜抗生素將有助于延長(zhǎng)初期外科處理時(shí)限,為醫(yī)院救治爭(zhēng)取時(shí)間。

(3)強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的聯(lián)合救治:現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中作戰(zhàn)損傷模式復(fù)雜,戰(zhàn)創(chuàng)傷通常由多種損傷復(fù)合而成,包括大面積燒傷、多發(fā)創(chuàng)傷、出血、感染等。針對(duì)單一臟器損傷在沙漠干熱環(huán)境下的救治目前仍缺乏足夠的臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)于復(fù)合多種嚴(yán)重創(chuàng)傷的傷員救治更強(qiáng)調(diào)多學(xué)科聯(lián)合處置,才能在沙漠干熱環(huán)境下遏制多重創(chuàng)傷后感染的發(fā)生。

(4)注重支持治療:在沙漠干熱環(huán)境下機(jī)體的各系統(tǒng)更脆弱,在戰(zhàn)創(chuàng)傷的“二次打擊”下,機(jī)體更容易產(chǎn)生級(jí)聯(lián)放大效應(yīng),讓病原菌更加有機(jī)可乘。因此,針對(duì)戰(zhàn)創(chuàng)傷感染患者治療過(guò)程中應(yīng)注意加強(qiáng)全身性的支持治療,維持水、電解質(zhì)平衡,及時(shí)糾正代謝紊亂、貧血和低蛋白血癥等,維護(hù)重要臟器功能。

4 總結(jié)與展望

當(dāng)人體處于沙漠干熱環(huán)境中時(shí),機(jī)體各生理系統(tǒng)都會(huì)受到很大的影響,重視和加強(qiáng)沙漠干熱地區(qū)的戰(zhàn)創(chuàng)傷感染救治是當(dāng)前我國(guó)衛(wèi)勤保障領(lǐng)域亟待深入研究的重大課題。沙漠干熱環(huán)境并發(fā)感染相關(guān)研究較少,現(xiàn)有的研究成果只是個(gè)別研究機(jī)構(gòu)針對(duì)沙漠干熱感染防治的初步探索,部分理論目前尚未得到臨床實(shí)踐驗(yàn)證,更與戰(zhàn)時(shí)實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)。未來(lái)需要更好地了解并繼續(xù)研究制定出減少沙漠干熱環(huán)境戰(zhàn)創(chuàng)傷感染的方案,打造從理論、技術(shù)、裝備/器材/藥物到標(biāo)準(zhǔn)方案、訓(xùn)練應(yīng)用的完整創(chuàng)新鏈條,以對(duì)沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染患者盡可能早期識(shí)別,從而開(kāi)展最佳治療。因此,沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染防治措施的建立和實(shí)踐的路還任重而道遠(yuǎn)。

作者貢獻(xiàn)聲明:史清海:資料收集、文獻(xiàn)檢索、文章撰寫(xiě)及修改;馬鑫鑫、陸紅祥:資料收集、文章撰寫(xiě)及修改