臭氧治疗糖尿病足溃疡的机制与临床应用

向科蓉 肖丽玲 陈芷菁 廖选（暨南大学附属第一医院整形外科）

关键词：臭氧；糖尿病足溃疡；修复；创面，慢性

糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，糖尿病足溃疡（DFU）是糖尿病最常见和最严重的并发症之一，是糖尿病致残与死亡的主要原因。DFU是糖尿病患者因长期糖尿病病史、持续高血糖状态、合并外周血管病变、外周神经病变等危险因素，因足趾小创口、截肢、既往溃疡等局部因素导致的难愈性创面。目前临床针对DFU的常规治疗有彻底清创、创面减压、控制感染和血糖等，但由于DFU的难愈性，疗效通常不佳，因而还常联合使用其他治疗方法如高压氧治疗、负压封闭引流技术、皮肤移植、干细胞移植、光动力疗法、重组人生长因子治疗甚至外科截肢等。但总体来说，这些治疗存在操作繁琐、耗时长或者外科治疗创伤大等问题，需要探索更加简便有效的预防与治疗DFU的方法。臭氧具有调节免疫系统、破坏包括细菌和病毒在内的微生物繁殖等作用，最早在第一次世界大战期间被用来治疗坏疽；随着医学的发展，臭氧在DFU等慢性难愈性创面治疗中的应用价值获得了有效的证明。现将医用臭氧近年来在DFU中的相关应用综述如下。

引起糖尿病慢性创面难愈合的因素主要有：(1)炎症反应不平衡，中性粒细胞、巨噬细胞和促炎因子的过度募集导致过度炎症反应；(2)高于抗氧化酶活性的活性氧（ROS）水平导致氧化和抗氧化作用不平衡；(3)持续的高血糖水平导致周围神经受损，使组织失营养，足趾轻微的创伤可诱发慢性溃疡；(4)缺乏血管生成，新血管网络的过早退化可能会导致伤口缺乏氧气和营养物质；(5)病原菌入侵后在伤口上定植导致创面感染，还可能形成细菌生物膜，使伤口感染治疗难度加大。因此，调节炎症反应、抑制ROS过度产生、抗病原菌感染都有助于慢性创面愈合。

臭氧即三原子氧(O₃)，是氧气的一种同素异形体。它是自然界中发现的最强大的氧化剂，由闪电和太阳紫外线辐射产生。臭氧分子的寿命与温度直接相关。温度越高，臭氧的寿命越短，其作用效果越低下。例如，0℃时臭氧半衰期为140 min，而在20℃时仅为40 min。臭氧与含有双键的有机化合物（多不饱和脂肪酸）反应，并将3个氧原子加到不饱和键上，形成臭氧化物。在血液中，臭氧化物可转化为稳定的氢过氧化物，在pH升高或缺血条件下，氢过氧化物可以释放氧气。

臭氧疗法有益于DFU的愈合，其可能的作用机制包括抗氧化、改善缺氧及微循环、杀灭病原体、激活免疫系统、调节内源性生长因子及伤口愈合信号通路等。

3.1 抗氧化作用

包括恶性肿瘤、糖尿病和阿尔茨海默病在内的多种疾病都与氧化应激反应有关。臭氧暴露对组织氧化应激的影响是剂量依赖性的：高剂量会刺激严重的氧化应激，导致炎症反应和组织损伤，而低浓度会抑制ROS大量产生,诱导适度的氧化应激，激活抗氧化途径。核因子E2相关因子2(Nrf2）是一种转录因子，用以调节细胞氧化还原稳态。其转录上调能对抗氧化应激，适度的氧化应激反应可以增加Nrf2的激活,这也是细胞的一种自我保护途径。臭氧能够以剂量依赖性方式激活Nrf2,Nrf2通过抗氧化酶的转录来预防氧化应激，抗氧化酶包括谷氨酸半胱氨酸连接酶（GCL）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX2和GPX4）、谷胱甘肽还原酶（GSR）、过氧化物酶（PRDX1和PRDX6）等，这些抗氧化酶可以减少细胞中蛋白质氧化、稳定线粒体功能。糖尿病并发症的发生也可归因于氧化应激，臭氧可以调整机体氧化应激途径，加速创面愈合，增强机体抗氧化、抗感染能力。

3.2 改善缺氧及微循环

臭氧可引起血管内皮生长因子（VEGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）等的激活，促进特定的生物过程，如红细胞生成、血管生成和无氧葡萄糖代谢；抑制炎症反应，减少炎性因子释放；扩张血管，改善静脉回流。此外，臭氧通过激活抗氧化酶来纠正慢性氧化应激，增加红细胞数量改善组织内氧的运输和利用，增加重要组织器官或者身体局部的氧气供应，提高全身或者局部的血氧饱和度，从而改善糖尿病创面缺氧情况。

3.3 杀灭病原体

臭氧的体外杀菌能力已被研究者们证实。臭氧的强氧化性可以氧化细胞膜上的磷脂和糖蛋白，破坏细菌细胞膜，使细菌失去保护自我的功能。此时，细菌膜通透性发生变化，臭氧可渗透进微生物体内，使病原体酶的功能丧失，微生物新陈代谢发生障碍，导致其死亡和溶解。臭氧的杀菌谱包括常见于慢性感染创面的细菌、真菌。据报道，臭氧对细菌、细菌芽孢、病毒、真菌、原虫等多种病原体都有较强的灭活能力。并且，臭氧在烧伤、腿部溃疡、褥疮等创面中对抗细菌能力也较强，使用臭氧消毒不会产生耐药菌株，从而更加安全。糖尿病足溃疡创面菌群复杂，臭氧在杀灭DFU创面病原体方面也极有潜力。

3.4 激活免疫系统

臭氧溶解在血浆的水性成分中，可与机体的多不饱和脂肪酸和水性成分反应，产生过氧化氢（H₂O₂），这是一种ROS。H₂O₂很容易扩散到免疫细胞中，可作为信号转导的调节步骤并促进免疫反应。臭氧疗法中，干扰素、肿瘤坏死因子和白细胞介素（IL-2）等细胞因子明显增加，机体免疫机制启动，上调机体组织重塑功能，从而促进伤口愈合。

4 臭氧在临床上的应用

臭氧在临床领域应用广泛，可应用于多种疾病的治疗，包含心血管内科疾病、骨科疾病、胃肠道和泌尿生殖系统疾病、纤维肌痛症、皮肤病、伤口、糖尿病溃疡、传染病和肺部疾病等。臭氧气体的稳定性差，因此目前多为临时制备使用，这在一定程度上限制了其临床应用。为解决这个问题，在临床上有多种形式的臭氧治疗方法，主要有自血疗法、臭氧缓释水凝胶、涂抹臭氧油、皮下注射臭氧-氧气混合气体、直肠疗法等。

4.1 自血疗法

自血疗法是指将适宜浓度的臭氧气体与自身静脉抽出的血液充分均匀混合后再回输回人体内，是臭氧治疗的主要方法之一。具体方法为：采集患者肘正中静脉血100～150 mL，与一定浓度的臭氧（25～40μg/L）按照1:1比例混合，经过5～7 min的摇匀混合后回输入人体内。近几年来臭氧自血疗法可用于治疗神经系统疾病（如脑卒中）、中毒性疾病（如一氧化碳迟发性中毒性脑病）、糖尿病足、风湿免疫性疾病、带状疱疹神经痛、疲劳综合征等。

4.2臭氧缓释水凝胶

近年来，水凝胶因其高分子多孔结构、良好的生物相容性、吸水性、可降解性、可均匀承载药物并连续释放等优点被临床研究者们热衷应用。同理，臭氧缓释水凝胶将臭氧负载在水凝胶网络结构中，将其涂抹于压疮、糖尿病足等创面，不仅可以帮助稳定臭氧不易被分解，还可以延长臭氧的止血及促伤口愈合作用。

4.3 涂抹臭氧油

臭氧油是将臭氧气体通入植物油中制备而成，植物油中的不饱和脂肪酸可以固化臭氧，从而使臭氧在常温保持更长时间的有效活性与浓度，有研究报道可以达到2年左右。研究表明，臭氧油的杀菌、改善组织缺氧等功能对于糖尿病足的治疗有着积极的作用。臭氧油操作简单，患者可自行使用，局部抗感染效果佳，适用范围并不局限于DFU创面，可应用于多种难愈性创面。

4.4 皮下注射臭氧-氧气混合气体

Soares等研究显示，皮下注射臭氧治疗大鼠全层皮肤切除伤口后，伤口有肉芽组织生长，炎症细胞数量减少，真皮细胞增多，胶原蛋白明显沉积；臭氧处理过的伤口中的微血管密度和肌成纤维细胞数量较空白对照组显著升高。臭氧-氧气混合气体皮下注射能加速DFU创面愈合，从而降低糖尿病足的致残率。

4.5 直肠疗法

直肠疗法指通过导管将臭氧水或者臭氧气体注入肠道内治疗相关疾病，比如纤维肌痛、溃疡性结肠炎、肛门手术后组织感染等。有研究中将60例20～69岁患有慢性直肠旁瘘的患者术后早期予臭氧直肠疗法治疗，结果显示，臭氧直肠疗法加速了术后的康复，减轻了患者的疼痛，降低感染概率，改善了患者的术后生活质量。

5.1 臭氧气体治疗糖尿病足

世界卫生组织报告显示全球有超过4.2亿糖尿病患者，其中DFU的患病率为2%～10%，截肢率高达22%。Dhamnaskar等将160例糖尿病足患者分为两组：伤口常规治疗组和臭氧气体局部治疗+常规治疗组。臭氧气体治疗方法是将伤口暴露在储存臭氧的袋子中，每5d 1次，总疗程1个月。结果显示，臭氧治疗患者的住院时间、所需的翻修手术次数和病死率明显低于伤口常规治疗组。姜丽娟等将臭氧气浴与解毒生肌膏分别应用于26例糖尿病足溃疡创面，结果显示，涂抹解毒生肌膏组的患者血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子（TGF-β）两项指标均高于臭氧气浴组，且前者创面面积缩小更明显；但臭氧气浴组患者的细菌培养阳性率明显低于涂抹解毒生肌膏组。由此可知，糖尿病足患者需要综合治疗，在应用抗生素、降压降脂等常规药物的基础上联合创面臭氧气浴治疗，可更有效地抑制创面细菌生长、预防感染的发生。

5.2臭氧油涂抹糖尿病足创面

因为DFU患者全身情况较差、免疫力较低，常容易感染耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。有研究表明，臭氧油中的臭氧气体具有抗菌抗氧化特性，臭氧通过氧化细菌细胞膜的磷脂和脂蛋白进入细菌内部，阻断其酶促功能，并能去除MRSA菌株生物膜，使其失去致病能力。同时，臭氧可促进血小板大量释放出血小板源性生长因子、TGF-β、VEGF等生长因子，使伤口愈合时间缩短，减轻患者的痛苦和生活负担。臭氧油使用方便，不容易分解，抗细菌生物膜作用强，应用前景广阔。

5.3臭氧自血疗法治疗糖尿病足

臭氧自血疗法能降低血液中血栓素水平，增加血供，提高血氧饱和度，改善下肢供血状态，加速糖尿病足创面愈合。临床研究显示，臭氧自血疗法的第8天，患者的DFU病灶逐步结痂、愈合，足背部坏死组织肉芽生长较前明显，伤口无脓性分泌物，治疗效果良好；由于肉眼可见的临床效果，患者还要求继续臭氧自血治疗。

5.4 臭氧水冲洗治疗糖尿病足

糖尿病足常伴有末梢神经损伤和周围血管病变，末梢神经病变使患者足部皮肤感觉阈值升高，在轻微的压力、损伤等作用下即可引起足趾部溃疡、感染、坏疽，导致糖尿病足；而周围血管病变会导致患者肢体末端血管壁逐渐硬化、狭窄甚至堵塞，使下肢严重缺血、缺氧。有研究者将臭氧发生器中产生的臭氧与生理盐水混合后形成臭氧水冲洗糖尿病足创面，用臭氧水纱布填塞窦道和腔洞，显示臭氧可杀灭病原体，清除体内自由基，激活和调节免疫系统，促进肉芽组织形成，促进DFU创面愈合。

5.5 负压封闭引流（VSD）联合臭氧和生理盐水冲洗糖尿病足创面

VSD可以防止创面的死腔形成，有助于减轻DFU创面的肉芽组织肿胀情况，改善创面供血，促进肉芽组织生长。袁云川等[38]的研究显示，臭氧可以为糖尿病足创面局部提供比较充足的氧气，而且臭氧可以作用于病原体的遗传物质，使病原体失去活性。生理盐水的渗透压与细胞外相同，可以避免正常细胞发生脱水或者过度吸水破裂。用VSD联合臭氧气体混合于生理盐水冲洗糖尿病足创面，其治疗效果优于单独使用VSD联合生理盐水冲洗创面，可以降低糖尿病足患者不良反应，促进创面愈合。

医用臭氧治疗作为一种近年来研究广泛的新兴生物疗法，通过其强氧化作用、刺激免疫系统、杀灭病原体、改善组织微循环、促进肉芽组织生长、增强创面供氧等机制加快伤口愈合，缩短创面愈合时间，逐渐成为DFU治疗的新热点。将来需要对臭氧治疗DFU的作用机制进行更深层次的探索和开展更高质量的临床研究。

----本文摘自《感染、炎症、修复》2021年第22卷第04期

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