趙美一 王煥玲 劉金鋒

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院疼痛科，哈爾濱 150000）

臭氧由三個氧原子組成，是氧氣的同素異構(gòu)體，在常溫、常壓下為無色、有特殊刺激性氣味的氣體。臭氧具有強(qiáng)氧化性，可消毒殺菌、氧化分解有機(jī)物。適當(dāng)濃度和劑量的臭氧可與脂質(zhì)等相互作用，產(chǎn)生可控的氧化應(yīng)激作用，從而增加內(nèi)源性抗氧化劑，增強(qiáng)局部血流灌注和氧供，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)，有助于治療多種疾病[1]。臭氧具有禁忌證少、價格低廉、感染等并發(fā)癥少見及可替代或減少激素使用等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于多種疾病的治療。然而目前臨床治療中使用臭氧的濃度、劑量、療程等缺少規(guī)范。由于臭氧的分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、氧化性強(qiáng)，可迅速與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并使機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)激等原因，臭氧使用不當(dāng)會導(dǎo)致治療無效甚至產(chǎn)生毒副作用。近年國內(nèi)外的一些學(xué)者對臭氧治療濃度，尤其是針對不同部位和組織的合理臭氧治療濃度與劑量進(jìn)行了較為深入的研究。本文就臭氧的理化性質(zhì)、治療作用、毒性作用及五種常用的治療方法進(jìn)行綜述，期望為臭氧治療的安全性和有效性提供借鑒和幫助。

一、臭氧的理化性質(zhì)

臭氧結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，常溫下易分解為氧氣，半衰期為16分鐘。臭氧常與自身或水發(fā)生短暫反應(yīng)，對有機(jī)物具有很強(qiáng)的氧化能力。

1.臭氧的合成

天然臭氧主要存在于大氣平流層中，由大氣中的氧分子受太陽輻射形成。有研究發(fā)現(xiàn)，人的中性粒細(xì)胞可以結(jié)合胞內(nèi)抗體催化生成三氧化二氫和臭氧等氧化劑，進(jìn)而破壞微生物的細(xì)胞膜和殺死入侵的微生物[2]。臨床治療用臭氧是在特制的臭氧發(fā)生器中將純醫(yī)用氧氣通過高壓梯度（5～13 兆伏特）生成氧氣和臭氧的混合氣。

2.臭氧的分解

臭氧具有高水溶性，可被人體組織吸收并作為一種強(qiáng)氧化劑與其他物質(zhì)迅速發(fā)生反應(yīng)，使機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)。以在人體血漿組織中的分解代謝為例，臭氧可誘導(dǎo)短暫、緩和的氧化應(yīng)激反應(yīng)，激活相應(yīng)的內(nèi)源性級聯(lián)反應(yīng)并釋放具有生物活性的底物。臭氧與多不飽和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acids,PUFA) 和水反應(yīng)產(chǎn)生過氧化氫 (hydrogen peroxide,H2O2) 等活性氧 (reactive oxygen species,ROS)，同時生成脂質(zhì)臭氧氧化物(lipid ozonation products,LOPs)，包括脂氧自由基、氫過氧化物、丙二酰二酸、異脯氨酸、臭氧化烯類化合物以及4-羥基非烯醇等[2]。

二、臭氧的雙重作用

臭氧與NO、CO、H2S以及O2等氣體類似，可因其使用濃度、劑量、途徑和作用部位等不同而產(chǎn)生不同的生物作用，它既可以產(chǎn)生治療作用也可能引發(fā)毒副反應(yīng)。新的研究發(fā)現(xiàn)早期接觸臭氧可降低缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)，使缺血性腦卒中發(fā)病率和死亡率下降[3]。但如果肺部、眼睛、鼻腔、皮膚與臭氧長期接觸也會產(chǎn)生損害。

1.臭氧的治療作用及其作用機(jī)制

臭氧可以氧化生物因子，包括氧化細(xì)胞因子和細(xì)胞因子受體使其失活；氧化炎癥和疼痛介質(zhì)使其失活；氧化微生物而消毒殺菌。氧化產(chǎn)生的某些生物因子的副產(chǎn)物還可以作為信使作用于靶細(xì)胞，產(chǎn)生一系列反應(yīng)。臭氧反應(yīng)產(chǎn)生的ROS作用于紅細(xì)胞可增加氧氣釋放、改善氧供；作用于白細(xì)胞可調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、抑制炎癥反應(yīng)、抗炎鎮(zhèn)痛；作用于血小板可促進(jìn)內(nèi)分泌因子和生長因子的釋放。臭氧反應(yīng)產(chǎn)生的LOPs作用于內(nèi)皮細(xì)胞可提高NO釋放、舒張血管、改善血液循環(huán)，作用于骨髓可促進(jìn)超優(yōu)紅細(xì)胞合成、促進(jìn)干細(xì)胞釋放，還可廣泛作用于其他器官提高這些器官的抗氧化酶活性、加速其清除氧自由基能力[4]。高濃度、過量的臭氧可以將糖類、酶、DNA和RNA等氧化和分解，可破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁、病毒衣殼等結(jié)構(gòu)[5]。因此，臭氧具有消毒殺菌、抗炎鎮(zhèn)痛、增強(qiáng)氧供及改善微循環(huán)等治療作用，目前已被廣泛應(yīng)用于口腔疾病、慢性退行性疾病、慢性疼痛性疾病、創(chuàng)傷和燒傷等[6]。

2.臭氧的毒性作用及其作用機(jī)制

臭氧可以使機(jī)體合成有毒化合物，如過氧亞硝酸鹽、羥基自由基、次氯酸根?？諝庵谐粞鯘舛炔煌a(chǎn)生的毒性效應(yīng)也不同：例如當(dāng)空氣中臭氧濃度為0.1百萬分體積比(parts per million by volume,ppmv)時會刺激人體上呼吸道和泌尿道；濃度為1.0～2.0 ppmv時可導(dǎo)致鼻炎、咳嗽、惡心、干嘔、哮喘；濃度為2.0～5.0 ppmv吸入10～20分鐘時會導(dǎo)致呼吸困難、支氣管痙攣、胸骨后疼痛；而臭氧濃度為10.0 ppmv時吸入4小時可致人死亡， 濃度為50.0 ppmv時吸入數(shù)分鐘即可致死[5]。Costanzo[7]指出臭氧氣體濃度、細(xì)胞骨架組織結(jié)構(gòu)、線粒體活性和核轉(zhuǎn)錄水平等都會影響臭氧的治療效果，因此開始臭氧治療前應(yīng)首先考慮不同組織的細(xì)胞學(xué)和細(xì)胞動力學(xué)特征。Hernandez-Zimbron等[8]發(fā)現(xiàn)臭氧不當(dāng)使用（如不恰當(dāng)?shù)慕佑|臭氧）可誘導(dǎo)NF-κB、NADPH氧化酶等，增多炎性介質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞功能喪失、凋亡、自噬和壞死。Francis 等[9]提出長期接觸臭氧可導(dǎo)致慢性炎癥性疾病。最近的一項(xiàng)研究表明，臭氧有可能誘導(dǎo)DNA突變，從而使細(xì)胞癌變[10]。

綜上，臭氧的合理使用可誘導(dǎo)溫和的氧化應(yīng)激反應(yīng)，提高機(jī)體抗氧化能力，滅活炎癥因子、疼痛介質(zhì)等有害物質(zhì)，對機(jī)體有治療作用。而臭氧的不當(dāng)使用會誘發(fā)過度的氧化反應(yīng)，將靶細(xì)胞內(nèi)原有的抗氧化酶消耗殆盡，產(chǎn)生有毒物質(zhì)甚至誘導(dǎo)細(xì)胞壞死，對機(jī)體產(chǎn)生毒性作用。因此在使用臭氧治療時，臭氧的濃度、劑量、給藥途徑和作用部位應(yīng)與靶細(xì)胞及機(jī)體抗氧化能力相適應(yīng)。

三、常見的臭氧療法

根據(jù)濃度、劑量、給藥途徑和作用部位不同，臭氧可以產(chǎn)生治療作用或毒性作用。為提高臭氧治療的安全性和有效性，我們對臭氧自血療法、臭氧肌肉注射、臭氧局部骨關(guān)節(jié)腔注射、臭氧椎間孔及椎間盤內(nèi)注射、臭氧皮下及皮內(nèi)注射五種常用的臭氧治療進(jìn)行了文獻(xiàn)總結(jié)。

1.臭氧自血療法

臭氧自血療法包括臭氧大自血療法和臭氧小自血療法。小自血療法應(yīng)用于大自血療法發(fā)展成熟之前，即抽取靜脈血液5 ml 注入10 ml的注射器內(nèi)，加入劑量為0.4 mg、體積為4 ml的臭氧氣體快速混合和后再肌肉注射，每周2次，可提高機(jī)體抗氧化能力，還可作為自身疫苗防治帶狀皰疹復(fù)發(fā)[4]。臭氧大自血療法一般取一定量(100～225 ml)的靜脈血，用3.8%檸檬酸鈉或20 IU/ml肝素處理后注入無菌的耐臭氧容器中，使靜脈血與同等體積的臭氧氣體接觸，輕柔混合5 min，再將臭氧化的血液緩慢（約15 min）回輸。臭氧的生理推薦劑量為每毫升血液10～80 μg，最常用的范圍是20～40 μg[4]。由于人體氧化還原系統(tǒng)效率高，生理劑量的臭氧僅使血漿等組織液的有效抗氧化能力輕度下降(不超過25%)并在20 min內(nèi)完全恢復(fù)，紅細(xì)胞幾乎不會受到損害。溶血可忽略不計(jì)(0.4%～1.2%)，高鐵血紅蛋白仍保持正常，其他血細(xì)胞也未發(fā)現(xiàn)受損[5]。臭氧化的紅細(xì)胞內(nèi)ATP和 2,3-DPG的水平增加，HbO2的解離曲線右移，可改善糖酵解作用，增加外周阻塞性動脈疾病的氧輸送，激活各種生物功能，抑制慢性氧化應(yīng)激，改善血管功能和恢復(fù)胰島素及其他重要激素的分泌。還可以恢復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞中NO和氧氣循環(huán)平衡，維持正常的血供和氧供，減少炎性細(xì)胞因子的釋放?？芍委煱ㄌ悄虿〖捌洳l(fā)癥、晚期缺血性疾病、多發(fā)性硬化和與年齡相關(guān)性黃斑變性等多種慢性退行性疾病[1]。

2.臭氧肌肉注射

Bocci等[11]提出在突出椎間盤的椎旁肌肉注入濃度高于18 μg/ml的臭氧可緩解疼痛，濃度過低時無效，若初次使用濃度超過20 μg/ml會導(dǎo)致一過性的劇烈疼痛。經(jīng)4～7次處理后，隨著疼痛閾值升高，臭氧濃度可謹(jǐn)慎增加，但不應(yīng)超過30 μg/ml。近年來臭氧肌肉注射在國內(nèi)廣泛應(yīng)用，所用臭氧濃度較國外高。一篇關(guān)于大鼠骨骼肌機(jī)械性損傷的實(shí)驗(yàn)研究顯示，分別使用不同濃度（20 μg/ml、40 μg/ml和60 μg/ml）的臭氧治療急性軟組織損傷，其中40 μg/ml臭氧能夠顯著抑制創(chuàng)傷產(chǎn)生的無菌性炎癥反應(yīng)，對橫紋肌等急性損傷的修復(fù)效果最好[12]。通過比較兔骨骼肌損傷后骨骼肌病理形態(tài)學(xué)和血漿IL-6含量的變化，寇久社[13]發(fā)現(xiàn)臭氧濃度為30 μg/ml時修復(fù)受損骨骼肌的效果最好，濃度為50 μg/ml時可出現(xiàn)較重的繼發(fā)性損傷和炎癥反應(yīng)。因此建議臭氧肌肉注射的最佳濃度為30～40 μg /ml。

3.臭氧骨關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射

目前國內(nèi)外多在關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸鈉(hyaluronic acid,HA)或臭氧來治療膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎。國外常使用臭氧濃度為20 μg/ml，每膝關(guān)節(jié)臭氧體積為10 ml，每周1 ～ 2次，注射3～8周不等[14,15]。研究表明腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸和臭氧都能有效地改善關(guān)節(jié)功能和減輕局部疼痛，且兩種治療后效果相當(dāng)，病人VAS和WOMAC評分在6個月長期隨訪中沒有明顯差異[16]。國內(nèi)動物實(shí)驗(yàn)指出醫(yī)用臭氧在治療犬骨性關(guān)節(jié)炎時，20 μg/ml時有治療作用，而30 μg/ml時可加重軟骨組織結(jié)構(gòu)破壞[17]，臨床研究表明連續(xù)6周在膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注入臭氧氣體（每周2次，體積為20 ml，濃度為20 μg/ml）聯(lián)合口服塞來昔布（每日1次，每次200 mg）和氨基葡萄糖（每日3次，每次240 mg）能顯著降低輕中度膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎病人的疼痛程度[18]。因此建議臭氧膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射的最佳濃度為20 μg/ml，體積為 10 ml，每周1～2次，每療程3周以上。

4.臭氧椎間孔及椎間盤內(nèi)注射

在影像學(xué)引導(dǎo)下椎間盤內(nèi)注射或椎間孔注射臭氧治療頸椎間盤突出癥和腰椎間盤突出癥取得了較好的療效。Kieran等[6]通過比較不同重量百分比(Weight Percent,wt%)的臭氧椎間盤內(nèi)注射后間盤內(nèi)組織學(xué)表現(xiàn)和抗炎反應(yīng)，證實(shí)治療椎間盤突出癥理想的臭氧濃度為2 wt%（相當(dāng)于30 μg/ml）。Braidy等[19]也證實(shí)臭氧盤內(nèi)注射適宜濃度為30 μg/mL，劑量為3～10 ml。王家雙等[20]在CT引導(dǎo)下向椎間孔內(nèi)每節(jié)段注入濃度為20 μg/ml的臭氧6 ml，使臭氧分布在硬膜外間隙、背根神經(jīng)節(jié)和交感神經(jīng)節(jié)區(qū)，有顯著鎮(zhèn)痛作用。但胡永勝等[21]通過比較在椎間盤（每節(jié)段10～15 ml）和神徑根旁（10～25 ml）注射不同濃度的臭氧治療椎間盤源性腰痛，推薦濃度為60 μg/ml。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超過60 μg/ml的高濃度臭氧鞘內(nèi)注射可明顯損傷星形膠質(zhì)細(xì)胞[22]，影響脊髓Bax、Bcl-2表達(dá)和損傷大鼠運(yùn)動功能[23]。有病例報(bào)道臭氧椎間孔及椎間盤內(nèi)注射術(shù)后病人出現(xiàn)頭痛和惡心，CT掃描證實(shí)顱內(nèi)積氣[24]。因此為預(yù)防臭氧進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下隙對人體造成中樞毒性，建議使用臭氧濃度低于60 μg/ml（20～40 μg/ml較好），體積小于10 ml，并注意注射速度不宜過快。

5.臭氧皮下及皮內(nèi)注射

Lamberto等[25]臨床研究表明肩胛背部慢性疼痛病人皮下注射臭氧具有抗痛覺過敏和鎮(zhèn)痛的作用，使用臭氧濃度為8～12 μg/ml，劑量為每點(diǎn)3～5 ml，總量為25～50 ml。有研究表明在皰疹皮損區(qū)痛點(diǎn)每周兩次皮下注射臭氧（濃度30 μg/ml，每點(diǎn)注射1～2 ml，總量低于20 ml）能增強(qiáng)神經(jīng)阻滯治療皰疹后神經(jīng)痛的療效，并減少阿片類藥物用量和治療費(fèi)用[26]。國外動物實(shí)驗(yàn)中皮下注射不同濃度的臭氧（10 μg/ml，20 μg/ml和30 μg/ml）來治療辣椒素誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)濃度為20 μg/ml時抗炎消腫效果最好，其主要機(jī)制為臭氧的反應(yīng)產(chǎn)物ROS和LOPs分別作用于白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，增強(qiáng)抗炎作用、改善血液循環(huán)、消除水腫[27]。另有動物實(shí)驗(yàn)證明小鼠單次皮下注射臭氧可減少小鼠痛覺超敏，減弱額葉皮質(zhì)星形膠質(zhì)細(xì)胞促炎半胱天冬酶和IL-1β的過度表達(dá)，有助于治療神經(jīng)病理性疼痛，但臭氧具體的濃度、劑量不詳[28]。綜上，臭氧皮下或皮內(nèi)注射可治療軟組織炎性疼痛和神經(jīng)病理性疼痛，治療軟組織疼痛時使用臭氧濃度應(yīng)不超過20 μg/ml，每點(diǎn)注射3～5 ml；治療神經(jīng)病理性疼痛時使用臭氧濃度30～35 μg/ml，每點(diǎn)注射1～2 ml。

四、總結(jié)與展望

由于臭氧具有價格低廉、操作簡便、感染等并發(fā)癥少和適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，近年來臭氧在國內(nèi)外的研究和應(yīng)用越來越廣，其給藥途徑、劑量、濃度等尚不統(tǒng)一。由于不同個體、不同組織本身的抗氧化能力存在差異，不恰當(dāng)?shù)某粞鯌?yīng)用會產(chǎn)生毒性作用，因此有必要對臭氧療法進(jìn)行更細(xì)致、更深入的研究，增加和完善系統(tǒng)性、規(guī)范化的指南，以確保臭氧療法的安全性和有效性。