直腸三氧灌注療法研究進展

張文浩，錢曉焱，劉 輝，李 彤，王 永，安建雄

三氧療法在國內外應用廣泛，但目前相關基礎研究和嚴格的臨床研究較少。近年來，臨床工作者和基礎研究人員越來越重視這方面的工作，在三氧椎間盤內注射和三氧自體血療法(ozonated autohemotherapy，O3-AHT)方面做了很多工作[1]，但對直腸三氧灌注(ozone rectal insufflation，O3-RI)療法關注較少。O3-RI是將醫用三氧通過直腸注入作用于人體，以達到治療和預防疾病目的的一種治療方法。作者系統地介紹O3-RI發展歷史、作用機制、臨床應用、安全性等，有利于該療法的研究和應用。

1 直腸三氧灌注療法的發展歷史

1839年，德國化學家Schonbein把電解水過程中陽極的刺激性氣體命名為臭氧(ozone)[2]。1936年，法國醫生Aubourg首次將三氧與氧氣混合氣體注入直腸來治療慢性腸炎與腸瘺，早于O3-AHT的使用[2]。早年由于缺乏對三氧作用機制的科學闡釋，人們對三氧療法的有效性和安全性存在分歧，德國Joaquim Hansler在1958年發明了濃度劑量可調控的三氧發生器，為三氧的臨床應用奠定了基礎[2]。隨著精確控制三氧濃度設備的發明應用，以及越來越多的基礎研究與臨床實踐，其安全性與有效性已被充分驗證[3]，O3-RI療法逐漸普及。于保法[2]在1999年率先在我國將三氧療法用于癌癥治療。近二十年來，包括直腸灌注在內的多種三氧療法在國內得以推廣。

2 直腸三氧灌注療法的作用機制

2.1 局部作用 O3-RI的局部作用首先體現為三氧對腸道的影響。

2.1.1 三氧的殺菌效應 三氧被認為是最好的局部消毒劑，因為細菌、病毒和真菌等很容易被三氧氧化，即使是對抗生素有耐藥性的病原體，也無法抵抗三氧的殺菌作用。三氧通過氧化作用破壞細菌細胞膜，使膜脂質和蛋白過氧化失去作用，甚至與胞質內物質以及DNA反應，從而殺滅病原體[4]。不同菌群對三氧的敏感度不同，即使低濃度的三氧水或者三氧氣體，也對常見病原微生物具有強效殺滅作用[5-6]，O3-RI對腸道局部細菌感染有良好的效果。三氧的間接抗病原體作用則體現為機體免疫功能的提高。

2.1.2 促進腸道傷口愈合 傷口愈合分為3個時期：急性炎癥期、細胞增生期和瘢痕形成期。抑制傷口愈合過程中的炎癥有利于傷口的愈合。Sahin等[7]的實驗表明，家兔直腸手術前進行預防性O3-RI處理，血液促炎細胞因子腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白介素6(interleukin 6,IL-6)降低，直腸創面愈合更好，提示三氧抗炎活性對創面愈合有促進作用。三氧可使一些受損的腸上皮細胞迅速脫離上皮層，刺激腸上皮細胞快速再生修復，這些反應都有利于腸道損傷部位的愈合[8]。

2.2 全身作用 O3-RI的全身作用體現在腸道三氧反應產物吸收進入血液循環后，可以起到改善微循環、促進代謝、調節免疫及提高全身抗氧化能力等作用。

2.2.1 三氧在腸道內的吸收 三氧可迅速溶解于腸道內容物中,與粘蛋白和其他有抗氧化活性的分泌物，以及未吸收的多不飽和脂肪酸殘留物發生反應，產生活性氧(reactive oxygen species,ROS)和脂質過氧化物(lipid oxidation products,LOPs)。這些反應產物一方面可以作用于腸道局部，另一方面部分反應產物可與氧氣一起穿過肌層黏膜，進入淋巴管和靜脈毛細血管，首先到達肝臟，然后進入全身循環系統[9]，這些反應產物在門靜脈中顯著增加，在頸靜脈中含量則低于門靜脈。與氧氣相反，結直腸黏膜不能直接吸收三氧，實際吸收的為三氧在腸道內的反應產物，所以在門靜脈中不存在氣態和溶解態三氧[10]。

2.2.2 調節機體免疫 腸道是人體最大的免疫器官，腸消化管內含有淋巴組織及淋巴細胞、巨噬細胞和漿細胞等，它們參與構成機體免疫防御的第一道防線。三氧在腸道中反應產物很容易擴散到免疫細胞中，激發和增強免疫系統功能，減輕炎癥損傷[11]。

2.2.3 改善微循環 三氧可促進氧氣的跨膜流動。O3-RI治療后門靜脈氧分壓和氧飽和度顯著高于治療前，可改善肝臟血液微循環，促進肝臟損傷的恢復[12]；促進內源性NO生成從而舒張血管，有利于缺血組織氧供[13]。O3-RI還可以使紅細胞變形性增強，聚集性下降，攜氧能力提高[14]。

2.2.4 激活機體抗氧化系統 三氧與腸道內容物反應產生的各種過氧化物，刺激細胞釋放核因子E2相關因子2(nuclear factor erythroid-2-related factor-2,Nrf2)，轉運到細胞核中，激活抗氧化酶基因轉錄，增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase from bovine liver,CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH)等的水平，減輕氧化應激損傷[15]。機體清除自由基能力增加，可降低肝臟解毒負擔[16]，有肝臟保護作用。器官缺血再灌注過程中產生的ROS是造成器官損傷的原因之一，O3-RI的抗氧化作用對肝[17]、腎[18]和腸[19]等缺血再灌注損傷具有保護作用，有望成為減少移植后臟器損害的治療方法。

2.2.5 腦腸軸 Kaelberer等[20]研究發現，在腸上皮細胞中分布有腸內分泌細胞，它能感知攝入的營養物質和微生物代謝產物。部分腸內分泌細胞表達突觸相關粘附蛋白，與迷走神經節神經元形成突觸，通過突觸信號將信息從腸道傳遞到大腦。右側迷走神經感覺神經節的激活，可以誘導中腦黑質釋放多巴胺，誘導積極情感狀態[21]。O3-RI是否通過腦腸軸對機體產生作用尚無報道，有待進一步研究。

3 直腸三氧灌注療法的臨床應用

3.1 治療濃度與劑量 腸腔內容物、腸胃氣體、未排泄的糞便會中和三氧，減少三氧的有效劑量；腸黏膜表面液體的組成、粘度、pH值和表面張力，也可能對三氧的生物利用度產生較大影響。實際研究也顯示，為達到同樣效果，O3-RI所需三氧劑量是O3-AHT劑量的3倍[22]，可能與上述機制有關。建議患者在治療前排便以及清洗腸道，標準化的臨床常規可減少三氧損耗，保證治療效果。直腸灌注所需三氧濃度取決于患者疾病類型，氧化應激狀態以及治療次數和時間。建議濃度10～35 μg/mL，濃度高于40 μg/mL可能會損害腸上皮細胞和腸桿菌。一般使用濃度為30 μg/mL、容量300 mL氣態三氧作為直腸灌注常規。

3.2 治療方法 囑患者前一晚素食流質軟食進餐，治療前空腹并且排空腸道，詢問患者是否有痔瘡，痔瘡可能使直腸置管有難度。按照無菌技術原則操作，潤滑劑潤滑導管前段7～10 cm處，夾子夾閉，將導管插入肛門7～10 cm。將盛有三氧的注射器與肛管連接，打開夾子將氣體緩慢注入，注入完畢將夾子迅速夾閉。由于注入三氧速度過快可能會出現腹痛和腹脹等不適，所以注氣速度不宜過快[23]，以5～7 min注完為宜。如患者不舒服或有排便感及時停止操作。治療結束平臥觀察10 min無異常方可離開，囑患者最好堅持20～30 min不排氣。建議治療頻率每天一次或隔天一次,每個療程10～20次。

3.3 適應證

3.3.1 肝膽疾病 如病毒性肝炎(乙型、丙型)[4]、肝硬化[12]、肝損傷、細菌性膽囊炎。

3.3.2 結(直)腸疾病 如感染性腸炎、克羅恩病、潰瘍性結(直)腸炎[24]。條件致病菌隱孢子蟲感染引起嚴重腹瀉的艾滋病患者，經O3-RI療法后癥狀獲得暫時改善[25]。臨床研究報道O3-RI療法也可阻止或延緩潰瘍和缺血病程，促進危重癥患者持續性潰瘍的恢復[26]。

3.3.3 感染性疾病 如帶狀皰疹、單純皰疹、尖銳濕疣[27]等。

3.3.4 腫瘤輔助治療 ①改善放化療不良反應，比如O3-RI可改善前列腺癌或宮頸癌患者放療后產生的放射性直腸炎[28]，降低化療藥物的胃腸道毒性、耳毒性[29]。②放化療增敏，放化療后腫瘤缺氧是導致腫瘤對放化療耐受的原因之一，三氧可改善腫瘤細胞的缺血缺氧，促進放化療敏感[30]。由于O3-RI無痛無創，非常適合身體條件欠佳的癌癥患者。

3.3.5 皮膚潰瘍和損傷 如褥瘡、Ⅱ型糖尿病并發糖尿病足。在糖尿病足患者隨機對照臨床研究中，對照組靜脈輸注抗生素聯合局部使用抗生素，治療組使用O3-RI配合三氧局部套袋治療。結果顯示，三氧治療組血糖水平改善比例較抗生素組高一倍，潰瘍面積和潰瘍周長顯著下降，愈合時間和住院時間均顯著縮短，同時，生化指標顯示三氧治療可改善氧化應激，顯著降低氫過氧化物、GSH水平及CAT/SOD比值[31]。

3.3.6 過敏性疾病 如哮喘和過敏性皮炎等。以哮喘為例，哮喘患者的氣道高反應性與氧化還原和免疫狀態密切相關，活性氧誘導支氣管收縮和氣道高反應性。因此，具有調節氧化應激和調節免疫系統功能的O3-RI可用于治療特發性哮喘[32]。

3.3.7 纖維肌痛癥 以往對纖維肌痛癥沒有有效控制手段。這類患者的氧化應激水平升高，其肌肉代謝和結構發生改變，這些結構損傷可能導致氧擴散不良，氧化磷酸化減少，ATP合成減少，從而進一步增加膜脂的氧化應激和過氧化。新近有研究顯示，O3-RI可有效緩解纖維肌痛癥患者癥狀[33]。

3.3.8 自身免疫性疾病 如類風濕關節炎、多發性硬化、系統性紅斑狼瘡、干燥綜合征及皮肌炎等。在類風濕關節炎患者中，O3-RI療法增加甲氨蝶呤的臨床效果，改善類風濕關節炎患者的細胞氧化還原平衡[34]。在多發性硬化患者中，O3-RI治療后降低患者的氧化應激，降低促炎細胞因子，這種抗氧化和抗炎作用可能與Nrf2磷酸化激活有關[35]。

3.3.9 亞健康狀態 如疲勞與失眠等。

3.4 禁忌證 與O3-AHT禁忌證相似。不適用于葡萄糖-6-磷酸脫氫酶缺乏癥(蠶豆病)、毒性彌漫性甲狀腺腫(Graves病)、不穩定性心血管病、癲癇發作、急性酒精中毒、嚴重的凝血障礙、妊娠和女性月經期患者等[1]。

3.5 不良反應 高濃度(高于40 μg/mL)或注入三氧速度過快可能會出現腹痛和腹脹等不適[23]。治療結束后可能出現腹脹、便秘、排氣、惡心和厭食等癥狀。

4 直腸三氧灌注與其他形式三氧療法的比較

O3-RI不僅對腸道局部治療有很好效果，也有全身治療作用，可以替代O3-AHT，用于未成年患者和老年患者，以及靜脈通道建立困難、凝血功能障礙、抗凝劑(枸櫞酸鈉)過敏等無法進行O3-AHT的患者。O3-AHT中三氧與血漿反應產物直接回輸入血，而O3-RI時三氧在腸道內反應產物間接吸收入血，可能在藥效上更為緩和。與口服三氧水療法相比，O3-RI用于潰瘍性結(直)腸炎等下消化道疾病，而口服三氧水主要用于治療胃炎、胃潰瘍及十二指腸潰瘍等上消化道局部疾病；另外，胃并不承擔吸收營養物質的功能，僅吸收少量水、酒精和無機鹽，對三氧反應產物的吸收不如腸道，所以口服三氧水一般不用于全身治療。全身三氧浴療法，三氧作用于人體皮膚表層，產生LOPs和ROS，可以經皮進入循環系統，但全身三氧浴療法顯著增加機體過氧化反應的水平，不適宜短期內反復使用[36]。有研究顯示，小鼠和人類皮膚暴露于三氧中會引起維生素C和E的損耗，對皮膚脂質造成損害[37]，所以認為O3-RI較全身三氧浴療法更安全。O3-RI也可以與其他局部三氧治療相結合，如肌肉、關節、椎旁、椎間盤內注射、套袋氣浴、陰道吹入和尿道吹入等。

5 安全性

至今未見關于O3-RI療法危險性的報道。雖然三氧對呼吸道黏膜和眼角膜有強烈快速的毒性作用，但腸道黏膜外有較厚蛋白粘液層覆蓋，可以保護大部分腸黏膜；安全范圍的三氧濃度不會造成持久性器官組織傷害。所以O3-RI是一種安全的治療方法。

綜上所述，O3-RI具有損傷輕微、風險小、成本低和操作簡單等優點[38]，有很高的推廣價值。