臭氧治疗脑梗死的研究现状

胥丽霞 杨改清 李彩霞 刘 举 张东亚 李晓昶 吴孟娇

郑州大学附属郑州中心医院 郑州 450007

臭氧是大气层中一种含有3个氧原子的气体，其无色、气味辛辣，自然界的臭氧层分布于离地面20～50kg 的高空，主要作用是吸收短波紫外线，避免紫外线对人体的伤害，因此，臭氧是对人体有保护作用，但直接接触臭氧和长时间接触臭氧却对肺、皮肤等组织有损伤，甚至会增加人群的病死率［1］，因此，臭氧是把双刃剑，这主要和臭氧治疗的浓度有关。和氧气一样，臭氧具有极强的氧化性，而且能为缺血组织携带氧气，因此臭氧可以用来治疗缺血性疾病。众所周知，脑卒中具有高发病率、高致残率及高病死率三高特点，而脑梗死占脑卒中的85%，已严重威胁人类的生命和健康，造成沉重的社会负担，因此探索脑梗死的有效治疗手段势在必行。目前，已经有大量的研究发现，臭氧大自血疗法可有效改善缺血性疾病的临床症状及肢端血液循环，如肢端缺血性疾病［2］、间歇性跛行及周围动脉闭塞症［3］、冠心病、脑梗死等，因此，臭氧可以被用来治疗血管性疾病［4］。

1 臭氧的生物学效应

臭氧含有3个氧原子，基本生理效应为氧化性，氧化性位居第3，仅次于氟和羟基。臭氧的氧化性主要是由于其自身的亲水性、产生的脂质过氧化物的亲脂性和能促进细胞内能量代谢的合成酶［5-6］，臭氧在水中的溶解度是氧气的10倍，很快分解为氧气和1个氧原子，因此可以推测，臭氧能加速电子传递和能量合成［7］，溶解到血液中臭氧一少部分迅速被血液中的亲水性抗氧化物质消耗掉，如尿酸、抗坏血酸、谷胱甘肽等，而这一过程在5 min内即可完成，在这个过程中约78%的抗坏血酸被氧化为脱氢抗坏血酸、约20%的尿酸被氧化为尿囊素［8］，但上述反应需要在适应的臭氧浓度下才可完成，已有研究证实该反应需要的臭氧浓度为40μg／mg［7］。另外的大部分臭氧主要与不饱和脂肪酸结合生成醛类（aldehydic molecules）和活性氧（reactive oxygen species，ROS），活性氧即过氧化氢；醛类主要包括丙二醛、4-羟基壬烯醛（4-hydroxynonenal，4-HNE），是主要的脂质氧化产物（lipid oxidation products，LOP），这一过程一般约在几秒钟内完成。若为臭氧大自血疗法，如抽取200 mL 的血液与200 mL氧气-臭氧混合气体（5%的臭氧与95%的氧气）混合，其上述反应也只是在5 min内即可完成，因此，臭氧作用是迅速而高效的，而且可以避免长时间接触对人体造成的危害。

被氧化后的血液氧化能力即刻高达400mmHg，血红蛋白完全被饱和为碳氧血红蛋白［9］，因此回输到自体内的血液具有强氧化性。血液中迅速升高的活性氧约只有不到10%转移到细胞内［10］，之后催化一系列的生化反应，可以依据细胞类型的不同将其归纳为三个方面：（1）红细胞：糖酵解活化，三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）和2，3-二磷酸甘油酸升高，2，3-二磷酸甘油酸使氧化血红氧解离曲线右移，促进血红蛋白向组织释放氧气，另外，降低6-磷酸葡萄糖脱氢酶的还原能力，从而促进糖酵解，生成的过氧化氢很快将还原型谷胱甘肽氧化为氧化型谷胱甘肽，而细胞内的硫氧化还原蛋白、抗坏血酸或谷胱甘肽还原酶等可使上述反应可逆，这样不仅能保持细胞内氧化还原反应的平衡，而且可以为细胞内的生化反应提供二硫键，促进能量代谢；（2）白细胞：增加中性粒细胞吞噬活性、促使单核细胞和淋巴细胞内的核转录［11］、增加细胞因子和蛋白酶的合成［5］；（3）血小板：促进血小板源性生长因子、转化生长因子和白介素-8 的生成［13］；另外，生长因子的水平较前增高，研究发现［14］，生长因子的升高和周外动脉疾病所致溃疡愈合有密切关系。过氧化氢是细胞内生物反应的重要物质，但其半衰期不到1min，很快被过氧化氢酶、过氧化氢氧化还原酶和谷胱甘肽转化酶等降解。丙二醛和4-羟基壬烯醛是过氧化反应的结果，但二者都是重要的细胞内信使，且二者的毒性可以被其解毒作用、快速被血液稀释和快速排泄等特点抵消［15-16］。因此溶解到血液中的臭氧不仅可以具有强氧化性和携带氧气的作用，而且可以促进细胞因子、蛋白酶和细胞信使的合成，促进细胞内代谢的活化。臭氧具有复杂、多样的作用，许多临床和基础试验已经证实，臭氧用来治疗血管性疾病是安全、经济和有效的，其具体的作用主要体现在以下几个方面［7］：促进血液循环和为缺血组织提供氧气、激活免疫反应和促进血小板内细胞因子释放、增加能量代谢和促进氧气向缺血组织转移、上调细胞内的抗氧化酶、刺激神经内分泌系统的激活等。

2 脑梗死

臭氧用于净化水与食物、消毒与杀菌亦有一百多年的历史了，但臭氧治疗一直是备受争议的治疗手段［17］。150年前由德国化学家先贝因Schonebein首先提出臭氧治可用于临床治疗。1936年，法国医生P．Aubourg最早提倡将臭氧注入直肠治疗结肠炎［18］，1982 年，德国心脑血管学者Dr．Wasser．Gerd应用臭氧大自体血回输疗法治疗急性脑麻风，取得良好的效果，之后臭氧治疗缺血性疾病逐渐收到关注。

脑梗死是由于供应脑组织的动脉被血栓阻塞造成的神经功能缺损，其病理过程包括：细胞凋亡坏死、缺血半暗带的细胞水肿、细胞内钙离子超载、氧自由基过度生成以及兴奋性氨基酸细胞毒性等，其最根本的原因是脑组织缺血和脑细胞缺氧，而臭氧治疗不仅可以为缺血组织携带和促进细胞能量代谢，而且能减少氧自由基和兴奋性氨基酸毒性作用，从而挽救濒死的神经细胞，臭氧具有抗缺血及恢复神经损伤的作用。但是长久以来，臭氧被当作一种毒性气体，被当成污染的空气一部分。美国的一些研究者调查了美国几个污染严重的城市脑卒中住院率与空气污染的关系［19］，结果发现长期暴露于臭氧环境中使卒中住院率增加1．9%，而且研究还发现，这一结果对于男性更为显著。但是Bocci等［4］研究团队却提出臭氧治疗可以作为血管性疾病一种新的治疗方法，发现遭受肢端、脑及心脏缺血的患者可以从臭氧治疗中获益。Frosini等［20］利用小鼠的海马和边缘系统观察发现，含有臭氧的混合气体被输送到氧糖剥夺区后，氧糖剥夺得到明显改善，因此推测能臭氧治疗能减少卒中后的脑损伤。而另一项研究发现臭氧治疗还具有调制植物神经的功能，该研究纳入了48例慢性脑血管病和植物神经功能障碍的患者，结果发现，臭氧对植物神经平衡和自身免疫调节起着重要作用［21］；西班牙的一项研究［22］记录了1例脑膜瘤患者接受放射14个月后，仍具有严重的神经功能缺损症状，对其进行臭氧治疗，并将臭氧治疗前后的头MRI、CT、SPECT、PET 检查对比结果发现，治疗前后临床症状及生活能力评分无明显变化，但SPECT 和PET 均提示缺血的脑组织较前减少，而且脑细胞基础代谢减退得到改善。国内很多临床观察同样也发现臭氧治疗脑梗死可以得到明显的临床效益，目前关于臭氧治疗脑梗死的机制可总结如下：为缺血组织携带氧、减轻脑水肿、改善血液循环、激活红细胞、恢复缺血半暗带的细胞功能、降低红细胞通透性及渗透性、降低血黏度、改善血液中血小板的聚集方式、抑制血栓形成、氧化血管壁的脂质及增加血管弹性等［23-24］。目前，国内外的很多医院已将臭氧治疗作为脑梗死常规治疗之外的辅助治疗方法。

臭氧治疗不仅对脑梗死有效，对肢端缺血性疾病、肾缺血、心脏缺血均有保护作用。一项小鼠肾缺血实验发现［25］，臭氧治疗可减少缺血肾脏的损伤；Ahmed等［26］发现，从生物化学和组织学上均可观察到，臭氧治疗可以为缺血性心脏病提供保护作用，减少缺血再灌注损伤；目前，臭氧治疗缺血性肢端溃疡已经成为一种成熟的技术，而且收到很好的临床效益［2-3，27］。而这些疾病和脑梗死有共同的特点之一就是缺血缺氧。此外，臭氧治疗作具有无不良反应、价格低廉、创伤小等优点，但臭氧作用的多样性及某些条件可产生毒性作用，限制了其在临床的广泛开展，目前研究发现，臭氧治疗的好与坏主要取决其浓度［7］，因此掌握好臭氧治疗的剂量及浓度是治疗的关键。综上所述，我们有理由相信，臭氧治疗脑梗死具有广阔的应用前景。

［1］Jerrett M，Burnett RT，Pope CA，et al．Long-term ozone expo-sure and mortality［J］．N Engl J Med，2009，360（11）：1 085-1 095．

［2］Tylicki L，Nieweglowski T，Biedunkiewicz B，et al．The influence of ozonated autohemotherapy on oxidative stress in hemodialyzed patients with atherosclerotic ischemia of lower limbs［J］．Int J Artif Organs，2003，26（4）：297-303．

［3］Biedunkiewicz B，Tylicki L，Nieweglowski T，et al．Clinical efficacy of ozonated autohemotherapy in hemodialyzed patients with intermittent claudication：an oxygen-controlled study［J］．Int J Artif Organs，2004，27（1）：29-34．

［4］Bocci V，Zanardi I，Travagli V．Ozone：a new therapeutic agent in vascular diseases［J］．Am J Cardiovasc Drugs，2011，11（2）：73-82．

［5］Bocci V，Borrelli E，Travagli V，et al．The ozone paradox：ozone is a strong oxidant as well as a medical drug［J］．Med Res Rev，2009，29（4）：646-682．

［6］Bocci V，Zanardi I，Michaeli D，et al．Mechanisms of action and chemical-biological interactions between ozone and body compartments：a critical appraisal of the different administration routes［J］．Curr Drug Ther，2009，4：159-173．

［7］Bocci VA，Zanardi I，Travagli V．Ozone acting on human blood yields a hormetic dose-response relationship［J］．J Transl Med，2011，9：66．

［8］Shinriki N，Suzuki T，Takama K，et al．Susceptibilities of plasma antioxidants and erythrocyte constituents to low levels of ozone［J］．Haematologia（Budap），1998，29（3）：229-239．

［9］Bocci V．Scientific and medical aspects of ozone therapy．State of the art［J］．Arch Med Res，2006，37（4）：425-435．

［10］Valacchi G，Bocci V．Studies on the biological effects of ozone：11．Release of factors from human endothelial cells［J］．Mediat Inflamm，2000，9（6）：271-276．

［11］Sen R，Baltimore D．Inducibility of kappa immunoglobulin enhancer-binding protein Nf-kappa B by a posttranslational mechanism［J］．Cell，1986，47（6）：921-928．

［12］Baeuerle PA，Henkel T．Function and activation of NFkappa B in the immune system［J］．Annu Rev Immunol，1994，12：141-179．

［13］Valacchi G，Bocci V．Studies on the biological effects of ozone：10．Release of factors from ozonated human platelets［J］．Mediat Inflamm，1999，8（4／5）：205-209．

［14］Velio Bocci，Iacopo Zanardi，Valter Travagli．Oxygen／ozone as a medical gas mixture．A critical evaluation of the various methods clarifies positive and negative aspects［J］．Medical Gas Research，2011，1（1）：1-9．

［15］Aldini G，Vistoli G，Regazzoni L，et al．Albumin is the main nucleophilic target of human plasma：aprotective role against proatherogenic electrophilic reactive carbonyl species？［J］．Chem Res Toxicol，2008，21（4）：824-835．

［16］Aldini G，Gamberoni L，Orioli M，et al．Mass spectrometric characterization of covalent modification of human serum albumin by 4-hydroxy-trans-2-nonenal［J］．J Mass Spectrom，2006，41（9）：1 149-1 161．

［17］Velio Bocci．Ozone as Janus：this controversial gas can be either toxic or medically useful［J］．Mediators of Inflammation，2004，13（1）：3-11．

［18］何晓峰．臭氧治疗：历史、现状与未来［J］．中国介入影像与治疗学，2005，2（5）：389-391．

［19］Xu X，Sun Y，Ha S，et al．Association between ozone exposure and onset of stroke in Allegheny County，Pennsylvania，USA，1994-2000［J］．Neuroepidemiology，2013，41（1）：2-6．

［20］Frosini M，Contartese A，Zanardi I，et al．Selective ozone concentrations may reduce the ischemic damage after a stroke［J］．Free Radic Res，2012，46（5）：612-618．

［21］Kuz＇mina VIu，Khokhlov IuK，Savin AA．The effect of ozone therapy on the activity of the autonomic nervous system［J］．Zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova，2012，112（10）：18-23．

［22］Clavo B，Suarez G，Aguilar Y，et al．Brain ischemia and hypometabolism treated by ozone therapy［J］．Forsch Komplementmed，2011，18（5）：283-287．

［23］于艳杰．臭氧治疗脑梗死200例疗效观察［J］．中国实用医药，2012，7（36）：133-133．

［24］张兰．臭氧自体血回输治疗超急性脑梗死的临床及影像学观察［J］．中国社区医师（医学专业），2011，13（292）：198-199．

［25］Oztosun M，Akgul EO，Cakir E，et al．The effects of medical ozone therapy on renal ischemia／reperfusion injury［J］．Ren Fail，2012，34（7）：921-5．

［26］Ahmed LA，Salem HA，Mawsouf MN，et al．Cardioprotective effects of ozone oxidative preconditioning in an in vivo model of ischemia／reperfusion injury in rats［J］．Scand J Clin Lab Invest，2012，72（5）：345-354．

［27］Drozhzhin EV，Sidorkina ON．Ozone therapy and phototherapy with polarized polychromatic light in treatment of patients suffering from lower limb critical ischaemia［J］．Angiol Sosud Khir，2012，18（4）：23-27．