臭氧（O3）療法防治新型冠狀病毒肺炎的可行性探討

喬姝 高娃 王露

摘要：? 新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情正在大流行并蔓延全球，人類健康正遭受巨大威脅，目前尚無治療的特效藥物。臨床上，冠狀病毒（SARS-CoV-2）感染可引起間質性病毒性肺炎和嚴重的“細胞因子風暴綜合征”，其特征是激活白細胞介素6 （IL-6）引起嚴重的、致命的、不能有效控制的全身炎癥反應，進而發展為內皮炎和全身性血栓，并導致器官衰竭和死亡。高危因素有高齡和慢性病如高血壓、糖尿病以及心血管疾病等。對此我國主要是采用中西醫聯合對癥治療，療效顯著，并對健康人群疫苗接種進行有效預防;但對臭氧（O3）治療的案例報道極少。本文通過查閱大部分外文文獻，對臭氧（O3）對組織細胞的保護機制以及目前在COVID-19并發癥治療方面的研究現狀做一綜述，為防治新冠肺炎提供重要參考。

關鍵詞：臭氧（O3）療法;新型冠狀病毒肺炎;可行性;探討

【中圖分類號】R563 【文獻標識碼】A 【文章編號】1673-9026（2021）15--03

Abstract：The COVID-19 pandemic is spreading around the world， posing a huge threat to human health with no specific drug to treat it. Clinically， novel coronavirus infection （SARS-COV-2） causes severe primary interstitial virulent pneumonia and ‘cytokine storm syndrome’， characterized by interleukin-6 （IL-6） activation triggering a severe and fatal uncontrolled systemic inflammatory response that progresses to endodermatitis and systemic thrombosis， leading to organ failure and death. Comorbidities such as advanced age， hypertension， diabetes and cardiovascular disease are high-risk factors. In this regard， China mainly uses the combination of traditional Chinese and western medicine for symptomatic treatment， with remarkable curative effect and effective prevention of healthy population vaccination; However， few cases of ozone （O3） therapy have been reported. This article reviews the mechanism of ozone （O3） protective effect in different tissues and current research status in the treatment of COVID-19 complications by reviewing most foreign literature， providing important reference for the prevention and treatment of COVID-19.

Keywords：Ozone （O3） therapy; COVID-19;Feasibility;Explore

一、COVID-19背景

COVID-19是冠狀病毒2（SARS-CoV-2）導致的嚴重急性呼吸綜合征;與SARS-CoV-2緊密相關的是兩種蝙蝠衍生的冠狀病毒，特別是與2002-2003年SARS流行病有關的SARS-CoV菌株類似[1]。表明具有較強的傳染性和快速進展性。SARS-CoV-2除了主要的呼吸道途徑傳播，但SARS-CoV-2也在感染者的腸道、腎臟和汗腺中被找到，因此通過糞便、尿液和汗液排泄傳播成為可能[2]。據估計，感染的平均潛伏期為6.4天，基本繁殖頻率為（2.24-3.58天）[3]。 在COVID-19患者中，發熱、咳嗽、咽痛是最常見的癥狀，重癥可繼續發展為呼吸窘迫，很少出現腎衰竭，提示以發熱為主，但不是感染的主要癥狀，還有少數感染者出現頭痛、咯血、腹瀉，甚至存在無癥狀感染[4]，還會出現一些較不常見易被忽視的癥狀，如感覺虛弱和疲勞、肌痛、寒戰、嘔吐和惡心[5]。說明SARS-CoV-2并不僅僅局限于呼吸道。還有中樞神經系統可能癥狀如頭痛、運動遲緩、共濟失調、癲癇、味覺或嗅覺減退、神經痛等周圍神經系統和骨骼肌系統也可能受到[6]的影響。此外，已被報道與SARS-CoV-2感染有關的病例還有腦炎、壞死性出血性腦病、中風、癲癇，也有格林巴利綜合征和橫紋肌溶解等[7]。因此，SARS-CoV-2的神經侵襲傾向已經在SARS和MERS研究[8]中被證明。心血管疾病似乎是covid-19病例死亡風險的因素，特別是在高血壓和糖尿病患者中，這些并發癥的風險更高，如心肌梗死、心力衰竭、心肌炎、心律失常等不良結局[9]。實驗室檢查結果顯示，大多數患者出現淋巴細胞減少、C-反應蛋白和紅細胞沉降率升高，氧合指數降低。此外，肝功能、腎功能和D-二聚體水平也升高（25.9%）。只有少數患者有白細胞增多和降鈣素原[8]升高。 SARS-CoV-2感染早期在胸部計算機斷層掃描（CT）圖像最常見的表現為雙肺受累與磨玻璃樣混濁改變，影像學CT圖像的表現也是觀察疾病進展的主要技術手段[10]。

二、COVID-19發病機制論述

SARS-CoV-2感染引起肺炎和肺間質性改變，其中氧自由基代謝紊亂是影響發病機制最重要因素[11]。正常情況下，活性氧（reactive oxygen species， ROS）體內維持著氧化—抗氧化的平衡。有研究顯示[10]，持續、可控、適當的氧化應激能夠正反饋抗氧化還原系統，使機體產生氧化應激適應性，抗氧化酶上調，減少 TNF-α、IL-6、IL-1β 等重要促炎細胞因子釋放，抑制炎癥反應失控而導致的“細胞因子風暴”，降低機體損傷程度。而醫用臭氧（O3）可使機體抗氧化酶的含量增加，增強機體抗氧化能力，更加有效的清除氧自由基[12]減少炎癥介質的釋放，通過破壞細菌結構發揮其抗炎抗感染作用[13]，這也間接說明醫用臭氧（O3）要比一般的抗氧化劑更適合纖維化性間質性肺炎的治療，從理論上可以認為醫用臭氧（O3）能針對過度炎癥誘導的氧化應激進行調節，可能減輕 COVID-19 患者的多器官損傷，機制可能是通過結合血管緊張素轉換酶2 （ACE2）受體調控NF-κB/Nrf2通路和IL-6和IL-1β細胞因子等實現。

三、臭氧（O3）作用機制

臭氧（O3）是氧原子異構體，其氧化性僅次于氟和過硫酸鹽，高于O2[14]。 臭氧（O3）在臨床常規使用濃度范圍為10-60μg/mL，在一定百分比的基礎上，O3（0.5-0.05%）和O2（95-99.5%）混合[15]。 O2/O3對人體生理的主要作用機制符合氧化預處理[16]的概念。 這一概念已經在蛋白質組學和基因組水平、體外研究和臨床試驗[17]中得到了證明。 通過O2/O3可以調節內源性抗氧化系統，并有助于控制不同的病理機制[18]。在Keap1/Nrf2/ARE通路上調節O2/O3，參與了減少IL-6和IL-1β的作用機制。 這意味著在O2/O3治療過程中觀察到的細胞保護作用可能會影響由SARS-CoV-2引起的臨床癥狀。 病毒引起的細胞毒性與氧化應激和促炎細胞因子的調節有關。O2/O3主要是通過調節NF-κB/Nrf2通路和IL-6和IL-1β細胞因子，在不同組織中發揮細胞保護作用[19]。

四、臭氧（O3）對SARS-COV-2管理的特性

根據臭氧對靶器官和功能修飾的影響，總結臭氧（O3）對SARS-COV-2治療有效的四種特性：

特性1 多種病毒可被臭氧（O3）直接滅活[20]。機制是臭氧（O3）能夠氧化病毒膜上的糖蛋白，轉化還原形式（R-S-H）為氧化形式（R-S-S-R）。病毒通常需要復制的形式進入細胞并感染它們。Mirazmi觀察到，巨細胞病毒（CMV）的巰基（R-S-H）如果被氧化（R-S-S-R-），就會失去傳染性。在冠狀病毒和埃博拉病毒膜上的S蛋白中有富含半胱氨酸和色氨酸的區域。Rowen和Eren假設臭氧（O3）會直接氧化半胱氨酸和色氨酸的“硫醇”（R-S-H）基團為R-S-S-H形式，使其失活并直接阻斷細胞融合。如果臭氧（O3）沒有直接到達，其信使ROS或LOPs（過氧化氫、超氧化物、一氧化氮等），仍然保持其氧化能力，使病毒失活。如果氧化過程中的臭氧破壞了衣殼，那么病毒的復制周期就會發生改變，即臭氧在早期感染的初始階段具有治療效果。

特性2? 臭氧作為第二信使（H2O2），通過NFAT （nuclear factor activated T cells）信號通路和AP-1 （activated protein-1）信號通路刺激細胞和體液免疫[21]。 這些途徑的轉錄因子至關重要，可誘導基因表達釋放炎性細胞因子IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α、IFN-γ， 臭氧（O3）可招募具有吞噬作用的中性粒細胞，淋巴細胞和巨噬細胞，殺死局部病原體將感染限制。

特性3? 治療劑量下的臭氧調節紅系核因子2型（Nrf2），NF-Кβ誘導抗氧化環境的再平衡[22]。Nrf2是一種關鍵的轉錄劑，它控制著與細胞穩態相關的各個方面，以應對有毒氧化劑。尤其是影響Nrf2介導II期抗氧化酶的轉錄（產生過氧化氫酶、谷胱甘肽、過氧化物酶和超氧化物歧化酶），也就是酶負責消除活性氧。在急性炎癥過程中，為了增加反應的幅度，NF-kB促進線粒體NADPH氧化酶活性的增加，這是內源性超氧陰離子自由基的主要來源。現在很清楚，兩種轉錄因子（NF-kB和Nrf2）的基因激活在細胞和組織水平上存在很強協調性，主要解決炎癥。NF-kB和Nrf2通路之間的失衡與大量疾病相關，正如covid-19并發癥[23]一樣。Fernández-Cuadros指出，臭氧能夠阻斷NF-Кβ通路，減少IL-1、IL-6、TNF-α等促炎細胞因子釋放，并增強抗炎細胞因子IL-4和IL-10釋放[24]。此外，在最近的一項研究中，Fernández-Cuadros觀察到臭氧能夠調節炎癥，減少炎癥標志物，如CRP（c反應蛋白）和ESR（紅細胞沉降率）[25]。由于這些特征，我們認為臭氧可以調節炎癥，并在超炎癥階段發揮治療作用，作用于“細胞因子風暴”

特性4 臭氧在缺氧狀態下可以改善肺和所有器官的循環和灌注[26]。臭氧可改善氧的代謝。臭氧化的紅細胞糖酵解會隨著ATP和2，3-DPG水平的增加而得到改善，動脈PaO2增加，靜脈PaO2降低，氧合血紅蛋白解離曲線向右移動，改善缺血組織的氧供應。臭氧的持續應用刺激骨髓，誘導其產生網織紅細胞;2，3-DPG含量增加，葡萄糖6-磷酸脫氫酶（G6PD）升高，可導致組織和器官恢復低氧血癥。SARS-CoV-2感染患者可能患有輕度非特異性肝炎、肺纖維化和腎功能衰竭[27]。臭氧治療穩定肝代謝，使血漿纖維蛋白原和凝血酶原水平趨于正常，提示肝蛋白的合成得到改善。對防止對心臟、肝、肺、腎組織的氧化損傷的保護作用[28]。基于此，我們認為臭氧在高炎癥和多器官衰竭的階段將是有用的。

五、臭氧（O3）使用方式

臭氧（O3）可以通過不同的治療途徑，包括自體血液治療、飽和鹽水溶液、直腸和陰道充氣法。目前有臨床試驗[29]，試圖評估自體血液治療對SARS-CoV-2的有效性。臭氧自體血液療法（ ozonated autohemotherapy，O3- AHT）是《三氧療法馬德里宣言》[30]推薦的全身應用方式之一。最早由德國Wolff教授定義，是將一定濃度醫用氧氣和三氧混合氣體與自體血等容量混勻，再回輸到體內的一種療法。從 21 世紀初開始在我國逐漸開展[31]。

直腸充氣法是一種全身應用臭氧（O3）的技術，與主要的自體血回輸治療途徑（100%輸送臭氧）相比，可提供95-96%的臭氧，但比靜脈氧吸收、靜脈氧合和再灌注方面風險和技術難度小。根據國際臭氧治療馬德里宣言，每次治療體積在100ml到300ml的直腸臭氧濃度為25μg/ml，濃度每3天增加一次，直到達到最大濃度35-39μg/ml，預計療程為10日[30]。

六、臭氧（O3）治療COVID-19的臨床研究：

1.Rowen用直腸臭氧充氣技術應用于5例埃博拉患者（死亡率為60%），報告的成功率為100%。Rowen指出，這一經驗可以擴展到SARS-Cov-2[32]的管理。

2.在意大利烏迪內大學醫院進行了一項病例-對照研究，涉及確診為COVID-19并伴有輕至中度肺炎的住院成年患者，使用臭氧（O3）自體血療法，有明顯的臨床改善，可輔助治療SARS-CoV-2引起的輕中度肺炎[33]。

3.另有研究[34]， 臭氧（O3）可通過直接（O3）或間接氧化（ROS和LOPs）滅活病毒，并可刺激細胞和體液免疫系統，在COVID-19感染早期（1期和2a期）有用。臭氧改善了氣體交換，減少了炎癥，并調節了抗氧化系統，因此它在高炎癥或“細胞因子風暴”階段，以及低氧血癥和/或多器官衰竭階段（2b階段和3階段）中是有用的。建議使用臭氧（O3）治療來對抗COVID-19對肺組織的破壞性影響，特別是在疾病早期使用，預防急性呼吸窘迫綜合征的發生[35]。

綜上所述

迄今為止，對新的SARSCoV-2大流行還沒有明確的治療方法。目前正在進行許多國際研究試驗，尋求有效治療SARS-CoV-2感染。其中，臭氧自體血液療法被他們認為是主要的替代療法。鑒于臭氧（O3）在埃博拉病毒治療中觀察到的良好結果，可以推介到SARS-CoV-2中使用。

臭氧（O3）具有四種已被證明的生物學特性，在SARS-CoV-2感染病程的不同階段可以作為一種替代治療方法使用。 臭氧（O3）可以通過直接（o3）或間接氧化（ROS和LOPs）使病毒失活，并可以刺激細胞和體液免疫系統，在SARS-CoV-2感染早期干預可以顯著緩解體征和癥狀，縮短病程，防止患者進入嚴重期，并降低病死率。臭氧改善氣體交換，減少炎癥，并調節抗氧化系統，因此它在高炎癥或細胞因子風暴期、低氧血癥和/或多器官衰竭期將是有用的。鑒于目前的大流行，迫切需要用大量的臨床試驗來驗證其是否為SARS-Cov-2感染的替代或輔助治療方法，為臨床患者和科研工作者提供幫助.

參考文獻：

[1] Li， X.; Zai， J.; Zhao， Q.; Nie， Q.; Li， Y.; Foley， B.T.; Chaillon， A. Evolutionary history， potential intermediate animal host， and cross-species analyses of SARS-CoV-2. J. Med. Virol. 2020， 92， 602–611.

[2] Ding， Y.; He， L.; Zhang， Q.; Huang， Z.; Che， X.; Hou， J.; Wang， H.; Shen， H.; Qiu， L.; Li， Z.; et al. Organ distribution of severe acute respiratory syndrome （SARS） associated coronavirus （SARS-CoV） in SARS patients： Implications for pathogenesis and virus transmission pathways. J. Pathol. 2004， 203， 622–630.

[3] Lai， C.C.; Shih， T.P.; Ko， W.C.; Tang， H.J.; Hsueh， P.R. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 （SARS-CoV-2） and coronavirus disease-2019 （COVID-19）： The epidemic and the challenges. Int. J. Antimicrob. Agents 2020， 55， 105924.

[4]Rothe， C.; Schunk， M.; Sothmann， P.; Gisela Bretzel， G.; Froeschl， G.; Wallrauch， C.; Zimmer， T.; Thiel， V.Transmission of 2019-nCoV infection from an asymptomatic contact in Germany. N. Engl. J. Med. 2020， 382，970–971. [CrossRef]

[5]Zhu， J.; Zhong， Z.; Ji， P.; Li， H.; Li， B.; Pang， J.; Zhang， J.; Zhao， C. Clinicopathological characteristics of 8697 patients with COVID-19 in China： A meta-analysis. Fam. Med. Community Health 2020， 8， e000488. [CrossRef]

[6]Huang， C.; Wang， Y.; Li， X.; Ren， L.; Zhao， J.; Hu， Y.; Zhang， L.; Fan， G.; Xu， J.; Gu， X.; et al. Clinical featuresof patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan， China. Lancet 2020， 395， 497–506. [CrossRef]

[7]Li， Y.C.; Bai， W.Z.; Hashikawa， T. The neuroinvasive potential of SARS-CoV2 may play a role in the respiratory failure of COVID-19 patients. J. Med. Virol. 2020， 92， 552–555. [CrossRef] [PubMed]

[8]Song， Z.; Xu， Y.; Bao， L.; Zhang， L.; Yu， P.; Qu， Y.; Zhu， H.; Zhao， W.; Han， Y.; Qin， C. From SARS to MERS，thrusting coronaviruses into the spotlight. Viruses 2019， 11， 59. [CrossRef]

[9]Clerkin， K.J.; Fried， J.A.; Raikhelkar， J.; Sayer， G.; Griffin， J.M.; Masoumi， A.; Jain， S.S.; Burkhoff， D.;Kumaraiah， D.; Rabbani， L.; et al. COVID-19 and Cardiovascular Disease. Circulation 2020， 141， 1648–1655.[CrossRef]

[10]蔡大升，于昉，裴凌.臭氧預處理對內毒素血癥大鼠急性肺損傷的影響及其機制探討[J].山東醫藥，2014，54（40）：25-27+112.

[11]黃霞，劉惠霞，孫為，等. 不同治則對肺間質纖維化大鼠氧自由基損傷的干預作用. 中國實驗方劑學雜志，2010，16： 188-191.

[12]Peralta C，Bulbena O，Xaus C Ischemic preconditioning： a defense mechanism against the reactive oxygen species generated after hepatic ischemia reperfusion. Transplantation，2002，73： 1203-1207.

[13]邱勤業，余斌. 醫用臭氧對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的殺滅作用. 南方醫科大學學報，2010，30： 929-930

[14] Bocci， V. Ozone. A New Medical Drug， 2nd ed.; Springer： Dordrecht， The Netherlands， 2011.

[15] Schwartz-Tapia， A.; Martínez-Sánchez， G.; Sabah， F.; Alvarado-Guémez， F.; Bazzano-Mastrelli， N.; Bikina， O.; Borroto-Rodrígez， V.， Cakir， R.; Clavo， B.; González-Sánchez， E.： et al. Madrid Declaration on Ozone Therapy. Madrid， Spain： ISCO3; 2015; pp 50.

[16]Leon， O.S.; Menendez， S.; Merino， N.; Castillo， R.; Sam， S.; Perez， L.; Cruz， E.; Bocci， V. Ozone oxidative preconditioning： A protection against cellular damage by free radicals. Mediat. Inflamm. 1998， 7， 289–294.

[17]Delgado-Roche， L.; Riera-Romo， M.; Mesta， F.; Hernandez-Matos， Y.; Barrios， J.M.; Martinez-Sanchez， G.; Al-Dalaien， S.M. Medical ozone promotes Nrf2 phosphorylation reducing oxidative stress and proinflammatory cytokines in multiple sclerosis patients. Eur. J. Pharmacol. 2017， 811， 148–154.

[18]Galie， M.; Covi， V.; Tabaracci， G.; Malatesta， M. The Role of Nrf2 in the Antioxidant Cellular Response to Medical Ozone Exposure. Int. J. Mol. Sci. 2019， 20， 4009.

[19]Clavo， B.; Santana-Rodríguez， N.; Llontop， P.; Gutiérrez， D.; Suárez， G.; López， L.; Rovira， G.; Martínez Sánchez， G.; González， E.; Jorge， I.J.; et al. Ozone Therapy as Adjuvant for Cancer Treatment： Is Further Research Warranted？ Evid.-Based Complement. Altern. Med. eCAM 2018， 2018， 7931849.

[20]Rowen RJ， Robins H. A plausible “penny” costing effective treatment for corona virus ozone therapy. J Infect Dis Epidemiol. 2020;6：113.

[21]Reth M. Hydrogen peroxide as second messenger in lymphocyteactivation. Nat Immunol. 2002;3：1129-34.

[22]Martinez-Sanchez G. Mechanisms of action of O3. Genomic pathways. Ozone Ther Glob J. 2019;9（1）：21-2.

[23]Bocci V， Valacchi G. Nrf2 activation as target to implement therapeutic treatments. Front Chem. 2015;3：4.

[24]Fernandez-Cuadros ME， Perez-Moro OS， Mirón-Canelo JA. Could ozone be used as a feasible future treatment in osteoarthritis of the knee. Divers Equal Health Care. 2016;13（3）：232-9.

[25]Fernández-Cuadros Marcos Edgar， Pérez-Moro Olga Susana， Albaladejo-Florin María Jesús， Alava-Rabasa Sandra. El ozono intraarticular modula la inflamación， mejora el dolor， la rigidez， la función y tiene un efecto anabólico sobre la artrosis de rodilla： estudio cuasi-experimental prospectivo tipo antes-después， 115 pacientes. Intra-articular Ozone modulates inflammation， ameliorates pain and rigidity， improves function and has anabolic effect on knee osteoarthritis： a prospective quasiexperimental before-andafter study， 115 patients. Rev Soc Esp Dolor 2020. doi： https：// doi.org/10.20986/resed.2020.3775/2019.

[26]Bocci V. Ozone： a new medical drug. 2nd ed. Dordrecht： Springer?Verlag; 2011.

[27] Fernandez-Cuadros ME， Perez-Moro OS， Albaladejo-Florin MJ. Ozone fundamentals and effectiveness in knee pain： chondromalacia and knee osteoarthritis. Saarbrücken： Lambert?Academic Publishing; 2016.

[28] Schwartz A， Martinez-Sánchez G. Uso potencial complementario y compasivo de la ozonoterapia sistemica en el COVI-19. AEPROMO， 2020， In Press.

[29]Babior BM， Takeuchi C， Ruedi J， Gutierrez A， Wentworth P. Investigating antibody-catalyzed ozone generation by human neutrophils. Proc Natl Acad Sci. 2003;100（6）：3031-4.

[30] WHO Coronavirus disease （COVID-2019） situation reports. 2020.

[31] Rowen RJ. Ozone and oxidation therapies as a solution to the emerging crisis in infectious disease management： a review of current knowledge and experience. Med Gas Res. 2019;9（4）：232.

[32]王永，錢曉焱.三氧自體血療法專家共識[J].轉化醫學雜志，2018，7（06）：326-328+345

[33]Tascini C， Sermann G， Pagotto A， Sozio E， De Carlo C， Giacinta A， Sbrana F， Ripoli A， Castaldo N， Merelli M， Cadeo B， Macor C， De Monte A. Blood ozonization in patients with mild to moderate COVID-19 pneumonia： a single centre experience. Intern Emerg Med. 2021 Apr;16（3）：669-675. doi： 10.1007/s11739-020-02542-6. Epub 2020 Nov 1. PMID： 33131033; PMCID： PMC7603641.

[34]Fernández-Cuadros ME， Albaladejo-Florín MJ， Pe?a-Lora D， álava-Rabasa S， Pérez-Moro OS. Ozone （O3） and SARS-CoV-2： Physiological Bases and Their Therapeutic Possibilities According to COVID-19 Evolutionary Stage. SN Compr Clin Med. 2020 Jul 7：1-9. doi： 10.1007/s42399-020-00328-7. Epub ahead of print. PMID： 32838159; PMCID： PMC7340747.

[35] Izadi M， Cegolon L， Javanbakht M， Sarafzadeh A， Abolghasemi H， Alishiri G， Zhao S， Einollahi B， Kashaki M， Jonaidi-Jafari N， Asadi M， Jafari R， Fathi S， Nikoueinejad H， Ebrahimi M， Imanizadeh S， Ghazale AH. Ozone therapy for the treatment of COVID-19 pneumonia： A scoping review. Int Immunopharmacol. 2021 Mar;92：107307. doi： 10.1016/j.intimp.2020.107307. Epub 2020 Dec 21. PMID： 33476982; PMCID： PMC7752030.

資助類別：內蒙古科技大學包頭醫學院新冠病毒防治科研攻關項目

項目編號：YJJ-XG（ZC）202026

喬姝，女， 出生于1969.6籍貫：內蒙古包頭市，學歷：本科，職稱：主任技師，工作單位：內蒙古科技大學包頭醫學院第一附屬醫院