醫(yī)用臭氧臨床應(yīng)用和安全性研究進(jìn)展*

趙 旭 傅志儉

(山東大學(xué)附屬省立醫(yī)院疼痛科，濟(jì)南250021)

臭氧醫(yī)學(xué)發(fā)源于十九世紀(jì)末，最早由Wolff報(bào)道臭氧應(yīng)用于戰(zhàn)斗創(chuàng)傷治療，發(fā)揮抗炎殺菌作用[1]。之后Bocci[2]對(duì)臭氧進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)醫(yī)用臭氧具有抗炎、鎮(zhèn)痛和促進(jìn)局部組織再生等作用。由于臭氧在臨床應(yīng)用中具有操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、創(chuàng)傷小等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于疼痛科、婦科、口腔科以及皮膚潰瘍損傷、病毒性肝炎等，其療效確切，逐步得到臨床醫(yī)生和病人的認(rèn)可。本文就醫(yī)用臭氧在臨床中的應(yīng)用和安全性予以綜述，以期對(duì)臭氧的安全應(yīng)用提供依據(jù)。

一、醫(yī)用臭氧理化性質(zhì)

臭氧 (ozone,O3) 是一種不穩(wěn)定氣體，淡藍(lán)色，具有特殊臭味。臭氧密度比氧氣高1.6倍，在水中溶解度是氧氣的10倍，0℃環(huán)境中100 ml水中可溶解O349 ml，由于O3的不穩(wěn)定性不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，因此，20℃條件下半衰期約為40分鐘[2]。O3是一種有爭(zhēng)議的氣體，具有強(qiáng)氧化性。而眼睛和肺抗氧化能力差，因此在應(yīng)用時(shí)要注意防護(hù)，避免接觸O3。

二、醫(yī)用O3作用機(jī)制

O3與機(jī)體發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生活性氧 (reactive oxygen species,ROS) 和脂質(zhì)過(guò)氧化物 (lipid peroxides,LOPs)。O3治療的作用機(jī)制可能是通過(guò)激活抗氧化保護(hù)系統(tǒng)，其中適度的氧化應(yīng)激可以誘導(dǎo)紅系衍生核轉(zhuǎn)錄因子2-相關(guān)因子2 (nuclear factor-erythroid 2-related factor 2,Nrf2)，低氧誘導(dǎo)因子-1a (hypoxia inducible factor-1a,HIF-1a)，活化T細(xì)胞核因子(nuclear factor of activated t-cells,NFAT)和活化蛋白 -1 (activated protein-1，AT-1)的激活[3]。O3與不飽和脂肪酸作用，在無(wú)水條件下產(chǎn)生LOPs，有水條件下產(chǎn)生醛類(lèi)和過(guò)氧化氫(H2O2)[4]。因此，O3無(wú)論作用于潮濕的皮膚還是直腸黏膜，O3立即溶解于覆蓋在上皮的水中，與皮脂，粘蛋白，糞便和液膜中存在的任何其他生物分子反應(yīng)，產(chǎn)生H2O2和LOPs[5]。LOPs通過(guò)淋巴管和靜脈毛細(xì)血管吸收，首先達(dá)到肝臟進(jìn)入大循環(huán)[6]。約5分鐘后O3和H2O2消耗殆盡，烯醛與白蛋白中的半胱氨酸和谷胱甘肽 (glutathione,GSH) 結(jié)合，生成一種穩(wěn)定的加成化合物，這種烯烴加合物可進(jìn)入到人體各種細(xì)胞中[7]，激活Nrf2-ARE信號(hào)通路，提高多種抗氧化蛋白的表達(dá)[8,9]。

三、醫(yī)用O3的臨床應(yīng)用

1.醫(yī)用O3的疼痛治療

我國(guó)從2000年開(kāi)始引入O3治療技術(shù)。O3在疼痛治療中具有操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用較少、創(chuàng)傷小等優(yōu)勢(shì)。目前廣泛應(yīng)用于椎間盤(pán)突出癥、骨性關(guān)節(jié)炎、軟組織疼痛及神經(jīng)病理性疼痛 (neuropathic pain,NP) 等治療，得到了一定的認(rèn)可。O3在疼痛治療中主要發(fā)揮抗炎、抗氧化以及鎮(zhèn)痛作用。

（1）O3發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛，氧化消融作用治療脊柱源性炎性疼痛

O3治療多種脊柱源性炎性痛，其中以治療椎間盤(pán)突出癥研究較多，效果確切，應(yīng)用較廣。腰椎間盤(pán)突出癥主要由突出物壓迫神經(jīng)以及突出物在椎管內(nèi)刺激產(chǎn)生無(wú)菌性炎癥誘發(fā)疼痛。Alexandre A等[10]研究觀察發(fā)現(xiàn)通過(guò)磁共振成像 (MRI) 評(píng)估統(tǒng)計(jì)顯示，約76%的正常人存在椎間盤(pán)突出而沒(méi)有任何癥狀。O3可分別對(duì)椎間盤(pán)內(nèi)和椎間盤(pán)外分別發(fā)揮作用。椎間盤(pán)內(nèi)注射的O3(40 μg/ml) 可直接氧化蛋白多糖，同時(shí)O3與髓核基質(zhì)內(nèi)的水分立即發(fā)生反應(yīng)生成ROS，破壞蛋白多糖和膠原蛋白Ⅰ、Ⅱ[11]，最終髓核因滲透壓不足，水分丟失，椎間盤(pán)的容量不斷減少，髓核體積不斷縮小，甚至于溶解消失，緩解了對(duì)神經(jīng)根的壓迫，減少組織淤血，從而改善周?chē)何⒀h(huán)，達(dá)到鎮(zhèn)痛、減輕水腫和抗炎的作用[12]。在椎間盤(pán)外，O3(30 μg/ml) 主要通過(guò)增加氧供、抑制炎癥因子釋放和誘導(dǎo)抗氧化酶生成等途徑發(fā)揮抗炎和鎮(zhèn)痛作用。

O3治療腰椎間盤(pán)突出癥相對(duì)于其他治療方式，更加經(jīng)濟(jì)安全，對(duì)于大部分病人容易接受，臨床觀察研究也逐漸深入。Yu等[13]觀察了262例腰椎間盤(pán)突出癥病人， 進(jìn)行CT引導(dǎo)下經(jīng)皮注射O3至腰椎間盤(pán)突出髓核 (40 μg/ml) 和同側(cè)側(cè)隱窩 (30 μg/ml)，觀察結(jié)果表明日本骨科協(xié)會(huì)評(píng)估治療 (Japanese Orthopaedic Association scores,JOA) 評(píng)分和視覺(jué)模擬(visual analogue score,VAS) 評(píng)分均較治療前均有明顯改善；改良Macnab療效評(píng)定結(jié)果顯示優(yōu)165例，良64例，可20例，差13例，優(yōu)良率87.4%。并且接受O3治療的病人沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。趙菲等[14]體外觀察了不同濃度的O3對(duì)椎間盤(pán)髓核的影響發(fā)現(xiàn)，20 μg/ml和 40 μg/ml的 O3可使髓核組織一氧化氮合酶 (inducible nitric oxide synthase,iNOS) 和IL-6表達(dá)下降，組織培養(yǎng)上清液中一氧化氮 (nitric oxide,NO) 和IL-6水平較對(duì)照組下降。因此，推測(cè)O3治療椎間盤(pán)突出癥腰腿痛的機(jī)制與降低椎間盤(pán)內(nèi)NO合成和局部炎性反應(yīng)有關(guān)。

（2）O3抑制炎癥因子，調(diào)節(jié)軟骨基質(zhì)合成和分解代謝治療骨關(guān)節(jié)炎

骨性關(guān)節(jié)炎 (osteoarthritis,OA) 是一種最常見(jiàn)的骨關(guān)節(jié)疾病，它是由衰老、創(chuàng)傷、炎癥等引起的關(guān)節(jié)退行性疾病。主要病理特征為關(guān)節(jié)軟骨退行性變和消失，關(guān)節(jié)邊緣和軟骨下骨質(zhì)反應(yīng)性增生。其中膝骨性關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)的發(fā)病率在所有骨性關(guān)節(jié)炎中居首位[15]，多表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛，多伴有腫脹，負(fù)重活動(dòng)后疼痛加重。O3的關(guān)節(jié)腔注射技術(shù)作為一種微創(chuàng)介入方法，已廣泛應(yīng)用于KOA的治療。于彥忠等[16]選擇180例KOA的病人，分別給予膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射20 μg/ml、30 μg/ml和40 μg/ml的O320 ml和玻璃酸鈉2 ml，每周1次，連續(xù)5周，觀察發(fā)現(xiàn)30 μg/ml的O3聯(lián)合玻璃酸鈉治療OA效果最佳。

O3對(duì)OA的治療效果確切，但具體作用機(jī)制目前尚未明確。目前體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究表明，低濃度的O3對(duì)OA具有抗氧化、抗炎和調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞代謝的作用。樊榮[17]等研究了O3對(duì)兔KOA的軟骨細(xì)胞的影響，實(shí)驗(yàn)表明 20 μg/ml和 40 μg/ml的 O3體外干預(yù)KOA軟骨細(xì)胞，細(xì)胞上清液丙二醛 (malondialdehyde,MDA)、腫瘤壞死因子 -α (TNF-α)和基質(zhì)金屬蛋白酶-3 (matrix metalloproteinase,MMP-3) 水平均較模型組降低；而60 μg/ml的O3對(duì)軟骨細(xì)胞有一定損傷，不僅細(xì)胞凋亡增加，MDA、TNF-α和MMP-3水平較模型組升高。由此推測(cè)O3(20、40 μg/ml) 抑制軟骨細(xì)胞促炎因子的釋放，提高軟骨細(xì)胞抗氧化能力，降低軟骨細(xì)胞的分解代謝，對(duì)OA軟骨細(xì)胞具有一定的保護(hù)作用；而較高濃度O3(60 μg/ml) 對(duì)軟骨細(xì)胞發(fā)生損傷，不利于OA的治療。為進(jìn)一步研究O3治療OA機(jī)制，姜鵬等[18]研究了關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射不同濃度O3對(duì)OA大鼠的影響，結(jié)果表明 25 μg/ml和50 μg/ml的 O3均能提高大鼠機(jī)械痛閾，但25 μg/ml的O3可改善關(guān)節(jié)軟骨表面光滑度，提高軟骨細(xì)胞的數(shù)量，降低MMP-13和βcatenin的表達(dá)，提示O3(25 μg/ml) 通過(guò)調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞代謝平衡，提高軟骨細(xì)胞活性治療OA，這種治療作用可能與O3抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路有關(guān)。

（3）O3在軟組織疼痛治療中主要發(fā)揮抗炎作用

軟組織疼痛主要由急性損傷或慢性勞損后所引起軟組織無(wú)菌性炎癥、纖維組織增生、炎性組織粘連、變性和攣縮，從而產(chǎn)生疼痛，臨床以頸肩腰腿痛為最多見(jiàn)。O3有著良好的抗炎、鎮(zhèn)痛效果，在臨床常應(yīng)用于軟組織疼痛的治療。馬賽等[19]觀察了60例腰部肌筋膜炎病人，分別采用O3穴位注射和口服氯唑沙宗，結(jié)果表明在疼痛及功能的改善方面，O3注射治療優(yōu)于口服氯唑沙宗。此外，O3在粘連性肩關(guān)節(jié)囊炎治療中也發(fā)揮重要作用，周有龍[20]臨床觀察報(bào)道，60例粘連性肩關(guān)節(jié)囊炎病人接受肩關(guān)節(jié)腔及穴位注射O3治療，每周1次，4周為一個(gè)療程，一個(gè)療程結(jié)束后鎮(zhèn)痛有效率為96.67%，肩關(guān)節(jié)功能活動(dòng)改善有效率達(dá)到88.33%，說(shuō)明在粘連性肩關(guān)節(jié)囊炎的治療中O3不僅發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛作用，在改善肩關(guān)節(jié)活動(dòng)中同樣發(fā)揮作用，值得臨床推廣。

賈雅蕊等[21]報(bào)道了O3對(duì)急性軟組織損傷的治療機(jī)制的研究，分別采用20 μg/ml，40 μg/ml和60 μg/ml的O3局部注射治療急性軟組織損傷大鼠，檢測(cè)大鼠血漿中TNFα和IL-6水平和損傷部位的HE染色，結(jié)果表明40 μg/ml臭氧注射治療能夠明顯的抑制創(chuàng)傷后產(chǎn)生的無(wú)菌性炎癥反應(yīng)，促進(jìn)損傷軟組織的修復(fù)。提示低濃度(30～40 μg/ml)的O3通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)損傷修復(fù)，緩解軟組織疼痛。

（4）O3輔助治療神經(jīng)病理性疼痛，減少鎮(zhèn)痛藥物的應(yīng)用

神經(jīng)病理性疼痛 (neuropathic pain,NP) 是指軀體感覺(jué)系統(tǒng)的損害或疾病導(dǎo)致的疼痛，分為周?chē)院椭袠行陨窠?jīng)病理性疼痛。NP是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，病情反復(fù)，需要長(zhǎng)期治療，嚴(yán)重影響病人生活質(zhì)量。帶狀皰疹后神經(jīng)痛 (postherpetic neuralgia,PHN) 好發(fā)于老年人，60歲以上帶狀皰疹病人 PHN 發(fā)生率高達(dá)50%～75%[22]。有臨床研究報(bào)道了采用選擇性神經(jīng)根阻滯聯(lián)合局部皮內(nèi)O3注射，輔以常規(guī)藥物，能夠迅速緩解疼痛，是治療帶狀皰疹后遺神經(jīng)痛的有效方法[23]。此外，O3自體血回輸結(jié)合藥物治療的方法較單純應(yīng)用藥物疼痛緩解更顯著[24]。LI[25]臨床觀察發(fā)現(xiàn)，牛痘疫苗接種家兔炎癥皮膚提取物（神經(jīng)妥樂(lè)平）聯(lián)合O3自體血回輸治療糖尿病周?chē)窠?jīng)病變與常規(guī)應(yīng)用改善循環(huán)、營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)藥物、神經(jīng)妥樂(lè)平及鎮(zhèn)痛藥物治療相比，疼痛緩解更顯著，疼痛藥物用量降低，病人生活質(zhì)量顯著提高，提高治療有效率。同時(shí)，由于減少了疼痛藥物的應(yīng)用，病人的惡心嘔吐、便秘及頭暈發(fā)生率明顯降低。說(shuō)明神經(jīng)妥樂(lè)平聯(lián)合O3自體血回輸治療糖尿病周?chē)窠?jīng)病效果明顯，不良反應(yīng)少，提高了治療的安全性。

2.O3的其他臨床應(yīng)用

O3不僅在疼痛治療中得到應(yīng)用，婦科、消化內(nèi)科、皮膚科等臨床科室利用O3獨(dú)特的理化性質(zhì)，逐漸應(yīng)用O3治療相關(guān)疾病，得到良好的治療效果。孫妞妞等[26]臨床報(bào)道了臭氧水在輸卵管再通術(shù)中應(yīng)用，其治愈率 (36.7%) 和有效率 (86.7%) 均高于應(yīng)用常規(guī)消炎及防粘連藥物 (24.3%，54.5%)。提示臭氧水對(duì)輸卵管及宮腔炎癥的殺菌效果顯著。O3在治療乙肝同樣具有良好的效果，O3自血療法治療慢性乙肝病人的有效率為76.3%，高于常規(guī)治療法 (44.7%)；此外，O3自血療法病人的血清膽紅素 (serum bilirubin,SB )、丙氨酸氨基移酶 (alanine aminotransferase,ALT) 均低于常規(guī)治療法病人[27]。

O3的基礎(chǔ)研究也有一定進(jìn)展，趙超莉等[28]分別用O3氣浴和微波照射進(jìn)行殺菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明O3氣浴10分鐘時(shí)，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌的平均殺菌率為(68.51 ±10.48) % ，微波照射組的平均殺菌率 (50.65± 13.28)%；O3氣浴30分鐘和60分鐘時(shí)，細(xì)菌平均殺菌率均為100%，微波照射30分鐘和60分鐘時(shí)的平均殺菌率為 (84.25 ± 6.06) % 、(90.50 ± 4.55)%，顯示了O3強(qiáng)大的殺菌作用。

四、醫(yī)用O3治療的安全性

O3是一種強(qiáng)氧化劑，具有潛在的細(xì)胞毒性，因此臨床應(yīng)用時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎考慮O3的濃度和機(jī)體的抗氧化能力等安全問(wèn)題。Bocci[29]提出臨床治療的O3濃度分為三類(lèi)，高濃度 (50～80 μg/ml)、中等濃度(30 ～ 50 μg/ml)和低濃度 (10 ～ 30 μg/ml)。目前 O3的臨床應(yīng)用主要采用濃度范圍30～40 μg/ml，但應(yīng)用時(shí)仍需考慮不同組織細(xì)胞對(duì)O3的敏感程度的差異性。

對(duì)于關(guān)節(jié)腔、硬膜外腔、肌筋膜等軟組織時(shí)，30～40 μg/ml的O3主要發(fā)揮消炎鎮(zhèn)痛作用。椎間盤(pán)內(nèi)O3注射，雖然很少發(fā)生嚴(yán)重并發(fā)癥，但O3硬膜外腔注射過(guò)程中可能會(huì)誤入或滲入蛛網(wǎng)膜下腔[30]，與腦脊液迅速反應(yīng)[31]，生成的物質(zhì)可能對(duì)中樞神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生損傷[32]。最近有臨床報(bào)道硬膜外注射O3后病人出現(xiàn)霹靂性頭痛[33]、椎間盤(pán)的O3注射后出現(xiàn)過(guò)敏性休克[34]和嚴(yán)重?cái)⊙Y[35]。目前臨床上推薦椎間盤(pán)內(nèi)O3注射濃度為40 μg/ml，發(fā)揮氧化消融效果，腰椎間盤(pán)內(nèi)注射體積為6～10 ml，頸椎間盤(pán)內(nèi)注射體積為3～5 ml。

綜上所述，O3具有操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，易于病人接受，發(fā)揮殺菌抗炎、抗氧化、鎮(zhèn)痛等作用，效果確切，值得在臨床推廣應(yīng)用。但同時(shí)高濃度O3對(duì)人體組織細(xì)胞具有毒性作用，產(chǎn)生細(xì)胞損害甚至凋亡。因此，O3治療時(shí)強(qiáng)調(diào)個(gè)體化綜合治療，根據(jù)病人的不同病情選擇合適的治療方案、治療劑量及濃度，以避免O3毒性作用的發(fā)生。臨床醫(yī)生應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)范，減少不良反應(yīng)的發(fā)生，以達(dá)到最佳治療效果。