温泉泥的理化特性及其治疗作用

胡新宇，田雯雯，王灵俐，刘博武，曲亚荣，吉佳佳

自古以来，泥疗就作为温热疗法存在于人们的生活中，如今的保健及医疗机构采用的浴疗法和海滨疗法均包含了泥疗。治疗泥的定义为：具有治疗或者美容功能的发酵泥或者泥浆悬浮液或分散液，包含了地质和/或生物来源的细粒颗粒混合物、矿泉或者海水，和由某些微生物代谢生成的各种有机化合物。而公认治疗泥的主要特性是其在热疗中的应用，具体包括生物效应：促进代谢和酶活性、扩张血管、提高神经肌肉兴奋性、提高疼痛阈值镇痛、以及增加组织延展性；同时治疗泥具备的消炎、保护软骨组织和提高免疫作用可归因于其中的化学成分和有机物含量。

1 温泉泥的理化特性

在物理化学术语中，治疗泥可被视为多相系统，固相由有机和/或无机固体的混合物组成，液相由无机和有机来源的离子和分子溶液组成，其溶剂为水。在使用治疗用泥进行治疗时，热量是具备治疗作用的重要因素。这种热量可以按照预定的释放速率缓和应用于非常特定的治疗区域。在热力学方面，热传递是一种不可逆现象，即由于不同物理量的梯度，系统的某个区域之间存在某种物理量的传递；这种过程被称为传递现象，可以通过现象学定律来表示。总的来说，泥疗需要具备三个特性：冷却速度慢，易于应用，以及涂抹在皮肤上时感觉舒适。可全身也可局部皮肤上使用，通常情况下，采用的治疗温度42～45 ℃，治疗泥厚度1～5 cm，治疗时间20～30 min。

1.1 温泉泥的物理特性 最新一项研究比较了温泉水浸泡的泥和缺少有机物构成的黏土之间的热力学特性[1]。不同来源地点的温泉泥，相同重量，不同的固体和液体组成成分，同样都是从45 ℃降低至36 ℃，每15 s测量一次，绘制温泉泥的冷却曲线，得到不同泥的弛豫时间(1/e＝0.37)，即从初始45 ℃降低至39.3 ℃(36＋9/e)所用的时间，和从39.3 ℃降低至37.2 ℃(36＋9/e2)所用的时间，以及从37.2 ℃降低至36.4 ℃(36＋9/e3)所用的时间相同。而第3个弛豫时间之后泥温降低和体温接近，温热的治疗效果则消失。结果说明，含水量百分比越大的温泉泥，其比热容即蕴含的热量越大，弛豫时间越长即治疗温度维持时间越长，但水比重越大其黏性越低，不易定型或者难以固定于患者体表，仅可作为涂抹方式进行治疗适合于面部美容，不适用于需要长时间温热效应的治疗需求。而单位重量水的比热容是4.178 8 J/(kg·K)，弛豫时间230 s，热量23 819 J，导热率103.56 J/s，见表1。通过这项研究说明，不同地区的治疗泥物理特性不同，主要进行的治疗方式也随之有所区分。

表1 不同成分治疗泥的物理学特性

1.2 生物学特性 从微观角度来看，我们的皮肤是一个复杂的环境，由数万亿种不同的微生物组成，构成所谓的皮肤微生物组。而皮肤微生物组在影响感染、炎症性疾病、自身免疫性疾病和肿瘤方面发挥作用[2]。在实际应用中，不同地区的温泉泥具备不同温度和成分，孕育不同微生物包括节螺藻属、蓝藻、硅藻、颤藻、热厌氧杆菌等，以及代谢产生各种生化产物如脂肪酸、羟基酸、二羧酸、酮酸和醇、酰基甘油酯等等，通过接触人体皮肤作用或者吸收，从而产生各类治疗效果。而在人工制备类治疗用泥时，生物组分(微藻和蓝藻)通常来自医用天然矿泉水，而对于制备海洋淤泥时，则主要采用微藻培养；成熟时间1～18个月，但通常不超过3个月[3]。

1.2.1 环境差异孕育不同的生物种群 Bigagli等人[4]分析了萨图尼亚泰尔梅地区泥浆中存在的生物油脂成分及其抗氧化能力，证实了治疗泥孵育过程中脂质分布增加。而抗氧化能力的试验表明，底部的治疗泥浆提取物比表面泥浆中的提取物更具活性，亲水性提取物比脂质提取物更具活性。而叶绿素A在泥浆成熟和回收循环过程中的转化一定程度上影响了矿物质和其他成分参数变化。一项研究对象是阿巴诺地区29个地点的650多个泥浆样本[5]，发现治疗泥在接触空气发酵孵育过程中，泥浆中的叶绿素A含量被微生物分解代谢，以确保藻类维持代谢水平以维持光合过程，从而保证各类生物代谢产物生成和转化。Gris等人[6]对Euganian地区的温泉泥进行研究证实，形成泥中有机物的主要物种为席藻属，而当泥温度为37～47 ℃时，有机物多样性更丰富。而在较低和较高的温度下，微生物种群失去稳定性，严重影响有机物的物种组成，导致生物多样性和蓝藻丰度均明显下降。

1.2.2 温泉泥成熟不同阶段孕育不同的生物种群 一项针对意大利锡尔苗内泰尔梅区域泥浆早期(2个月)、中期(4个月)和成熟期(6个月)的微生物多样性的研究，通过测序技术的试验结果表明，3个微生物种群占优势：暗杆菌属、脱硫念珠菌属和嗜硫杆菌属，暗杆菌属水平在成熟过程中增加，而脱硫念珠菌属和嗜硫杆菌属水平降低，且成熟泥浆中暗杆菌属代谢生成的磷脂和磺基糖脂水平增加[7]。

1.2.3 温泉泥中的生物活性成分不同 例如欧加尼亚盆地热泉中蓝藻，代谢生成酰基甘油脂，赋予了泥浆治疗和美容作用。从巴拉鲁克热泥浆中分离出来的9种蓝藻菌株进行生物测试以确定抗氧化、抗炎和伤口愈合特性。结果显示藻胆蛋白的生物合成途径中类胡萝卜素、藻胆素、类支原体素氨基酸、绿脓杆菌素等生物活性物质以及微珠蛋白、微虹膜蛋白等代谢物具有抗氧化或抗炎特性。而念珠藻和假古氏隐球菌提取物抑制促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α、白介素-6和白介素-8生成。蓝藻提取物可能具有抗炎治疗作用在不伤害身体细胞的情况下发挥潜力[8]。阿扎尔地区的不同湖泊泥浆，通过分光光度法和重量分析法确定，阿尔达加尼湖(1.22%)、Niphi湖(1.72%)和Gasaliani湖(1.33%)的硫化物粉土类治疗泥中腐殖酸含量相对较高。通过气相色谱-质谱分析方法，确定了治疗泥中有机酸的复杂醚含量：硬脂酸、棕榈酸、辛酸、肉豆蔻酸、戊酸、月桂酸、草酸、邻苯二甲酸和富马酸[9]。Dolmaa等人[10]研究了来自蒙古诺贡湖的含硫化物粉质泥，发现可溶性有机物中含有高比例的碳氢化合物及其衍生物(33.68%)，类脂群中含有脂溶性维生素，包括维生素A、D、E及其衍生物，以及与治疗和美容性能相关的类固醇。Bigovic等人[11]研究了黑山的新海尔采格附近温泉泥中的有机成分，发现它们主要含有饱和和不饱和脂肪酸以及必需氨基酸，其中许多具有重要的生理、医用和药物特性。

1.3 无机物成分特性 温泉泥中的各类矿物质通过在皮肤表面或者从皮肤吸收入人体发挥治疗作用。天然矿泉水孕育的温泉泥，具有特定的物理化学特性，如含有以下一种或多种富含亚铁的伴生相的黏土，如黄铁矿(FeS2)、马卡西矿(FeS2)、磁铁矿(FeFe2O4)等，这些物质可以作为抑菌剂抑制微生物的生长，或者作为杀菌剂破坏细菌细胞膜。此外，除还原铁外，某些金属离子的其他还原价矿物，如银、铜、锌和金，当与某些黏土或黏土矿物结合时，可作为抑菌剂/杀菌剂。大约60%的慢性皮肤感染具有传染性，病原体对免疫反应、抗生素以及消毒剂具有一定的耐药性。消除这种细菌，必须使生物膜稳定存在以使抗生素或者黏土基杀菌成分起作用。由黏土/水/还原剂组成的治疗泥药剂，可以抑制细菌生长[12]。

1.3.1 镁和钙 镁离子可以增强皮肤锁住水份的能力，是天然润肤剂，同时对细胞代谢具有重要作用，促进角质细胞的成熟和分化。所以对于血清或者鳞屑中镁离子含量低的银屑病患者来说，温泉水中的镁离子对此类患者的治疗效果比较显著。镁离子对人体的健康和寿命具有重要的支持作用，作为细胞内含量仅次于钾离子的矿物质离子，其参与了能量代谢和蛋白质合成中近600多种酶的活性反应。蛋白质合成很大程度上依赖于细胞内部的镁离子浓度水平，增加镁离子浓度可以在60 min内加快蛋白质的合成，同时可在10 h后加快DNA合成。离子可以通过皮肤吸收进人体，有研究显示，使用含镁离子的润肤露，可以使试验受试人员的血清镁离子浓度增加8.54%，尿液中的镁离子含量增加9.1%[13-14]。镁离子和钙离子因其对皮肤修复的能力而不同于其他矿物质元素。在皮肤最外层，内源性的钙离子和镁离子浓度通常较高，其分布浓度通常在皮肤中从基底层到颗粒层呈阶梯增大。当皮肤受到外伤后，离子浓度梯度改变，板层小体进行脂质胞外分泌，从而开启了皮肤屏障的修复。有研究显示，通过应用离子霉素，即钙离子载体，在体外培养的角质细胞中，可以增加钙离子向细胞内流，从而减缓了伤口的愈合[14]。钙元素则主要起到了皮肤清洁的作用。而钙、镁、铝元素可以有效地防止皮肤暴露于氢氟酸后对于氟化物的吸收，而另外有研究显示，制成的温泉水脂质体乳液，在水包油形式下，镁离子和钙离子通过皮肤吸收量最大[15]。

1.3.2 其他元素 钠离子可以有效锁住皮肤水份，保持皮肤的柔韧度，除了同样对银屑病和鱼鳞癣有良好效果外，还对过角化皮损的脱屑症状有良好帮助[16]。钾离子同样是天然润肤剂，同时还对皮肤具有一定的收敛和抗菌作用。而溴元素则对皮肤具有明显的放松和舒缓作用，也具有抗菌和对抗炎症的作用，因此在各类炎性和干性皮肤病变如银屑病、湿疹、鱼鳞癣有非常良好的治疗作用。氯元素的杀菌效果较强，而硫元素有助于胶原蛋白形成以及促进皮肤细胞呼吸。锌元素除了具有一定抗炎症作用外，还同样对蛋白质和胶原蛋白合成具有重要促进作用，因此锌元素对于痤疮、酒渣鼻和伤口愈合有良好的帮助[17]。铁离子除了组成血红蛋白活性中心，其参与了细胞代谢，细胞呼吸，DNA合成，细胞周期调控，启动细胞凋亡。在皮肤伤口愈合时候，相比较于健康的皮肤，皮肤细胞内铁离子浓度是增加的，原因可能是伤口出血后细胞吞噬和清理血凝块里的血细胞所导致的。

2 温泉泥的治疗作用

温泉泥疗在各类疾病治疗以及美容保健中均有非常广泛的应用，在皮肤类、骨关节类等多种疾病均有不错的治疗效果。

2.1 皮肤类疾病

2.1.1 痤疮 长时间以来，人们通常经验性的运用泥疗进行美容，这与其改善皮肤水合作用、去除剥落细胞和防止衰老作用有关。用于皮肤涂片和医疗治疗的温泉泥特点是其在矿物质和微量元素中的组成不同。一般情况下，这类含治疗泥的化妆品中，最常用的胶状物类型是火山岩、硫化物和氯化溴碘，也包括泥炭中含有黄腐酸和亚硫酸。而死海泥浆具有抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和痤疮杆菌的抗菌特性，这归因于其高盐和硫化物浓度以及低pH值。这些世界范围内销售的泥浆包用于治疗(风湿性疾病)和美容目的(治疗皮肤疾病，尤其是痤疮的泥浆面膜)。研究发现，抗菌活性可能是由于泥浆的高盐浓度及其特殊的离子起作用的[18]。

2.1.2 银屑病 还有证据表明，死海的黑泥配合死海的海水浴、光疗时，在皮肤病(如银屑病和其他皮肤疾病)治疗中起到一定的作用，可以减少该疾病的所有皮肤症状，即PASI评分明显改善[19]。死海泥浆的保湿、舒缓和再生特性归因于高镁含量，其抗炎和消炎作用以及抑制银屑病发病机制中涉及的多胺类物质的能力是众所周知的[20]。而死海泥浆中的微生物种群同样对治疗银屑病具有一定功效。该治疗泥是高盐度泥浆，其中已鉴定出9种极端耐盐的芽孢杆菌，其中一种是副地衣芽孢杆菌，具有很强的抗菌作用。而波斯芽孢杆菌对不同革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的也具备一定的抗菌性能[21-22]。

2.1.3 伤口愈合 近期的研究发现[23]，巴拉吕克莱班的泥疗因其抗炎和愈合特性而被应用。研究人员对泥浆进行了分析，以研究具有抗氧化、抗炎和愈合特性的生物成分。通过对9个菌株进行了分析，虽然未检测到抗氧化活性，但观察到念珠菌和假古氏隐球菌具有较强的抗炎潜力，并且在蓝藻菌属的提取物中检测到轻微的伤口愈合功能。治疗泥中的锌离子可诱导角质细胞分化，而镁离子可帮助角质细胞连接至层黏连蛋白上，铁离子和铜离子诱导纤维原细胞表达基质金属蛋白酶-1，而基质金属蛋白酶-1是胶原降解的关键酶，这些因素都是促进皮肤伤口愈合，防止瘢痕形成的重要因素。锌和酶素的活力密切相关，而且是300多种酶或者化学反应的辅助因子，包括了基质金属蛋白酶家族和转录因子。锌离子在皮肤伤口愈合初期相比其他离子显著减少，可能是细胞外基质成分在炎症反应中非特异性酶解消耗过多。伤口愈合初期，临时性细胞外基质分泌、组装成临时屏障保护机体皮肤，而8 h至3 d后皮肤伤口增殖期由蛋白分泌、合成替代细胞外基质，这个时期细胞外基质为特异性酶解，从胶原蛋白Ⅲ替代纤维连接蛋白，同时锌离子含量增多，诱导角化细胞增殖分化。

2.2 调节免疫

2.2.1 抗炎 Spilioti等人[24]研究了希腊温泉度假村13个泥浆样本的抗炎特性，评估了它们对内皮细胞表达黏附分子的影响，以及对单核细胞黏附、内皮细胞活化功能的影响。研究发现，大多数泥浆提取物抑制肿瘤坏死因子-α诱导的内皮细胞血管细胞黏附分子-1的表达。值得注意的是，大多数被检测的泥浆提取物显著降低了单核细胞与活化内皮细胞的黏附，表明其具有强大的抗炎活性。Zampieri等人[25]同样注意到了阿巴诺治疗用泥中存在的席藻生成的胞外多糖的抗炎活性。

2.2.2 抗肿瘤 除了抗炎作用外，治疗泥中存在的皮肤微生物组生成的副产物也可能具有直接抗肿瘤作用。在小鼠模型中，研究表明[26]，表皮葡萄球菌菌株产生6- 羟基氨基嘌呤(6-HAP)在皮肤定植可以降低紫外线诱导的皮肤肿瘤的发病率。在健康人受试者的皮肤微生物组中也发现了这些产生HAP-6的菌株，表皮葡萄球菌产生的葡萄球菌脂磷壁酸(toll样受体-2配体)可能通过诱导负性调节因子-人肿瘤坏死因子受体相关因子抑制皮肤炎症，减少toll样受体-3激活的角质形成细胞释放细胞因子。皮肤微生物群介导的免疫调节机制表明它们可能在抗人类肿瘤发生中发挥作用。在白化大鼠氧化应激条件下，研究了治疗泥腐殖物质的单个组分对自由基氧化过程的影响。在实验的第3天和第10天，使用一般抗氧化活性、活性超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等参数来测定类胡萝卜素的生物活性。结果表明，氧化应激状态可以在实验的第3天得到纠正。腐殖酸不仅能恢复正常的生理氧化还原系统，而且能在第10天提高抗氧化酶的活性[27]。

2.3 骨关节疾病

2.3.1 骨关节炎(OA) OA是最常见的慢性疾病之一，是全世界疼痛和残疾的主要原因。其患病率随着年龄的增长而增加，产生巨大的社会和经济负担。OA的主要特征是软骨破坏，软骨下骨重塑与滑膜炎症。在西班牙El Raposo水疗中心研究发现[28]，通过泥疗治疗配合西药治疗疼痛、僵硬和身体功能，结果显示骨关节炎患者的膝关节屈曲活动度得到改善，疼痛、僵硬和身体功能以及生活质量得到改善。血清学检测结果显示肿瘤坏死因子-α、白介素-8、白介素-6和肿瘤坏死因子-β和热休克蛋白-72显著降低。此外，全身皮质醇水平显著升高。研究证实了泥浆疗法很可能至少部分地通过其全身抗炎作用和神经内分泌免疫调节进行治疗作用。而秘鲁黑泥对膝骨关节炎患者的临床参数和生活质量同样有较好的帮助作用。一项研究探讨了秘鲁黑泥的治疗作用，以及比较了在海水中自然成熟的秘鲁黑泥样品和伽马辐射灭菌的秘鲁黑泥样品的效果。该试验对41名患者进行了一项双盲对照试验，将其分为两个治疗组，分别由20名和21名患者组成：一组用自然成熟的秘鲁黑泥治疗，另一组用无菌秘鲁黑泥治疗。使用WOMAC和SF-36问卷以及炎症生物标志物血清水平的量化进行评估。两组患者的疼痛、身体功能和生活质量均有改善。9名患者的影像学评分显示病情缓解，但治疗前后血清炎症介质水平差异无统计学意义。证明秘鲁黑泥是一种辅助治疗膝骨关节炎的有效工具[29]。另外有研究显示，通过温泉泥疗治疗骨性关节炎，可以帮助患者减少相关药物服用剂量，减少经济花费以及药物产生的副作用[30]。我国学者对于膝关节骨性关节炎的Meta分析结果显示，短期的泥疗治疗就可以有效的缓解患者的疼痛症状以及膝关节的活动功能[31]。而我国的中成药联合泥灸的方法同样针对中早期的膝关节骨性关节炎具有很好的效果[32]。

2.3.2 慢性下腰痛 温泉泥疗治疗慢性下腰痛同样效果显著。最新的研究通过泥疗配合家庭锻炼治疗的慢性下腰痛患者，在疼痛、功能、生活质量和抑郁方面，比较单纯采用家庭锻炼的治疗效果。泥疗治疗按照5 d/周，持续3周，45 ℃，30 min/d配合家庭锻炼进行。对照组只接受家庭锻炼。评估两组患者治疗前、治疗后第3周和治疗结束后1个月视觉模拟疼痛量表(VAS疼痛)、功能状态的修订Oswestry Disability指数(rODI)、生活质量简表-36(SF-36)和贝克抑郁自评量表(BDI)。治疗后第3周的评估显示，与对照组相比，泥疗治疗组的rODI、VAS疼痛有显著改善。治疗后1个月泥疗组与对照组相比，rODI、VAS疼痛和SF-36量表结果在统计学上有显著改善。说明在改善慢性下腰痛患者的疼痛和功能方面，泥疗配合家庭锻炼可以起到良好的效果[33]。配合核心肌群的训练以及泥疗、手法推拿，针对慢性下腰痛的治疗也可达到比较显著的效果[34]。

2.3.3 下肢静脉曲张 下肢静脉曲张主要指下肢静脉伸长，迂曲，产生患肢酸胀，乏力，沉重等症状，严重者常伴有小腿溃疡或浅静脉炎等并发症。通过水疗或者泥疗的温热、抗炎、压力等作用，通过增加组织密度来改善血液流动压力和改善局部淋巴引流，降低静脉血压，减轻炎症，改善生活质量和疼痛以及减少皮肤色素沉着变化[35]。

2.3.4 类风湿性关节炎 一项研究显示，持续2周的全身泥疗治疗，20 min/d，或者硫磺浴20 min/d，均能够使类风湿性关节炎患者的晨僵症状、行走能力、日常生活能力、近端手指关节肿胀程度不同程度得到明显的改善[36]。

3 讨论

温泉泥疗作为一项安全、有效的物理治疗或者保健美容的方法，目前已在全世界广泛应用。众多对于采用温泉泥疗针对各项疾病治疗效果的研究结果都显示除了其存在的治疗潜力和作用。在未来的应用和临床工作中，需要更加严谨的根据温泉泥的特性设计针对性的方案和对照，以满足不同疾病患者的治疗需求和科研结果信度的要求。