醫用臭氧治療肌肉骨骼疾病的研究進展

唐賽清 寇久社 騫 童 阮 珍 馬阿雪

臭氧是一種帶有刺激性氣味、氧化性極強的藍色氣體，臭氧的性質不太穩定，在20℃下能夠自行分解，其半衰期約為40 min[1]。醫用臭氧是由專門的臭氧發生器產生的臭氧與氧氣的氣體混合物，具有良好的抗炎、鎮痛、抗氧化應激、免疫調節功能，現已廣泛應用于骨關節炎、腰椎間盤突出、類風濕性關節炎、粘連性肩關節囊炎等肌肉骨骼疾病的臨床治療，并取得了顯著的療效[2-3]。本文對醫用臭氧在肌肉骨骼疾病中抗炎、鎮痛、抗氧化應激等方面的應用及研究進展進行回顧，以期為今后的臨床研究提供參考。

1 醫用臭氧的作用機制

醫用臭氧可增加粒細胞的吞噬能力、促進單核細胞的形成和T細胞的激活以抵抗外來病原體的入侵。T細胞抗原受體識別各種病原體后,可激活磷脂酶Cγ1 (phospholipase Cγ1 ，PLCγ1)。PLCγ1可使肌醇三磷酸水平升高，從而使胞漿中鈣離子增加,進而激活鈣調磷酸酶，后者將核因子激活的T細胞(nuclear factor activated T-cells ，NFAT)去磷酸化，并將其運輸到細胞核。NFAT隨后誘導細胞因子如白細胞介素2(interleukin-2，IL-2)、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)和干擾素-γ (interferon-γ，IFN-γ)的轉錄，參與機體的免疫反應。此外，PLCγ1還可激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)信號通路，促進細胞核內活化蛋白-1 (activated protein-1，AP-1)的易位并激活免疫反應[4]。研究[4]表明，醫用臭氧能與多種不飽和脂肪酸發生反應,生成脂質過氧化物(lipid peroxides, LOPs)和過氧化氫。過氧化氫作為醫用臭氧的重要信使，能夠誘導NFAT或AP-1的激活，刺激機體的免疫系統，促進各種免疫反應，從而起到免疫調節作用。醫用臭氧能夠激活紅系衍生核轉錄因子2-相關因子2 (nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, Nrf2)，Nrf2隨后進入細胞核與抗氧化反應元件(an-tioxidant response element，ARE)結合并誘導合成超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶、血紅素加氧酶1(heme oxygenase 1，HO-1)等抗氧化酶，以清除多余的自由基，以維持機體正常功能[5]。此外，HO-1可催化血紅素產生一氧化碳以降低核因子κB (nuclear factor-κB,NF-κB)的活性，從而抑制白介素、腫瘤壞死因子、前列腺素、緩激肽等炎癥介質的釋放，以發揮抗炎作用[6]。醫用臭氧的鎮痛作用可能與它能迅速滅活神經末梢釋放的P物質、磷酸酶A2等炎性化學物質有關[7]。

2 醫用臭氧在肌肉骨骼疾病中的應用

2.1 骨關節炎 骨關節炎(osteoarthritis ，OA)是一種常見的關節退行性疾病，常表現為關節疼痛腫脹、關節功能減退及活動受限等，嚴重影響患者生活質量[8]。研究[2]證實，醫用臭氧已在OA的治療上取得了確切的療效。Xu等[9]在大鼠OA模型實驗中通過測定大鼠機械刺激縮足反應閾值(mechanical withdrawal threshold ，MWT) 和熱刺激縮足潛伏期(paw withdrawal latency ，PWL)來評估OA大鼠的疼痛程度發現，與模型組相比，醫用臭氧治療組大鼠的MWT和PWL明顯增加，說明醫用臭氧可有效減輕OA大鼠的疼痛癥狀。此研究同時發現，醫用臭氧干預可下調軟骨基質金屬蛋白酶13(matrix metalloproteinase，MMP-13)的表達水平及促進Ⅱ型膠原蛋白的分泌，提示醫用臭氧可抑制軟骨細胞外基質的分解和促進基質的合成，從而延緩關節軟骨的破壞。與模型組相比，醫用臭氧治療組大鼠軟骨中自噬相關蛋白LC3Ⅱ的表達明顯增加，p62蛋白的表達明顯下降，說明醫用臭氧可通過增加軟骨細胞的自噬來抑制關節軟骨的變性。此外，醫用臭氧干預后，大鼠血清中IL-6和TNF-α的濃度明顯下降，提示醫用臭氧能夠有效地抑制炎癥反應，延緩OA進展。Babaei-Ghazani等[10]將 68例膝骨關節炎患者隨機分為兩組，分別給予曲安奈德40 mg(1 mL)和10 mL濃度為15 μg/mL的醫用臭氧在超聲引導下行關節腔內注射,并在治療后1周及1、3個月進行評估，發現曲安奈德組在治療1周、1個月后視覺模擬評分法(visual analogue scale, VAS)和西安大略和麥克馬斯特大學骨性關節炎指數(Western Ontario And Mcmaster Universities osteoarthritis index, WOMAC)評分低于醫用臭氧組，而治療3個月后VAS和WOMAC評分高于醫用臭氧組，說明醫用臭氧治療對膝關節炎的影響比曲安奈德治療的持續時間更長。

2.2 腰椎間盤突出癥 腰椎間盤突出癥(lumbar disc herniation ，LDH)是由多種因素引起的髓核從破裂的纖維環中突出，刺激或壓迫椎間盤周圍神經而引起的一種臨床綜合征。此病主要臨床癥狀為腰腿痛、活動范圍受限等[3]。研究[11]表明，醫用臭氧能夠直接氧化髓核中的蛋白多糖，導致基質細胞降解、基質的水分丟失，椎間盤的體積減小，從而減輕椎間盤對神經根的壓迫癥狀，改善周圍組織的血液循環，緩解患者的疼痛癥狀。Niu等[3]選擇了80例LDH患者進行不同濃度醫用臭氧的療效研究，結果提示20 μg/mL和40 μg/mL濃度的醫用臭氧均能減輕患者炎癥反應，緩解患者疼痛癥狀，且40 μg/mL濃度的醫用臭氧治療效果更好；而60 μg/mL濃度的醫用臭氧治療卻會加劇炎癥反應和疼痛癥狀。Zhang等[6]應用醫用臭氧進行椎間盤內、椎間孔內注射治療LDH患者與醫用臭氧聯合類固醇對比，治療后3周及6、12個月，兩組VAS評分均降低，日本骨科協會評估治療分數(Japanese orthopaedic association scores，JOA)評分均升高，治療3周后聯合用藥組JOA治愈率更高，但治療6、12個月后兩組JOA無明顯差別，這可能是因為類固醇的治療作用是短暫的，同時也提示筆者在術前或術中不需要應用硬膜外類固醇浸潤治療時，可選擇醫用臭氧治療LDH，這樣也能收獲比較滿意的療效。

2.3 類風濕性關節炎 類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種以滑膜炎癥為主要病理特征的自身免疫性疾病，可導致關節軟骨破壞、關節變形等[12]。醫用臭氧具有抗炎、鎮痛、免疫抑制等作用，近年來成為RA的一種新興療法。Tartari等[12]采用醫用臭氧干預RA大鼠模型后，發現大鼠滑液中促炎因子TNF-α、IL-12的表達水平明顯降低，抑炎因子IL-10的表達量顯著升高，說明醫用臭氧通過減輕炎癥反應刺激，起到了治療RA的作用。Vaillant等[13]通過RA大鼠模型實驗發現，醫用臭氧能夠減少促炎因子TNF-α、IL-1β的分泌，減輕炎性反應和關節腫脹，維持細胞氧化還原平衡，從而在RA的治療上取得顯著的療效。León Fernández等[14]對60例RA患者進行了臨床研究，發現醫用臭氧聯合甲氨蝶呤治療不僅明顯改善了患者的疼痛癥狀和炎癥反應，還降低了患者的自體免疫和氧化應激反應，聯合用藥比單獨應用甲氨蝶呤的療效更好，說明醫用臭氧與甲氨蝶呤在RA的治療上具有一定的協同作用。

2.4 粘連性肩關節囊炎 粘連性肩關節囊炎又稱為肩周炎，是由多種原因引起的肩關節囊及周圍軟組織的慢性無菌性炎癥。該病具有自限性，但病程持續時間長，如果不加以重視、予以治療，嚴重者可喪失肩關節活動能力[15]。醫用臭氧的關節腔注射為一種微創的介入治療手段，在肩周炎的治療上療效確切。李莉等[16]將60例肩周炎患者隨機分為兩組，分別用2.5 mL玻璃酸鈉和2.5 mL玻璃酸鈉聯合10 mL濃度為40 μg/mL的醫用臭氧進行肩關節腔內注射，發現兩種方法都能減輕患者疼痛癥狀，改善肩關節的活動范圍，但是玻璃酸鈉聯合醫用臭氧治療組調整的肩關節功能評分(constant-murley score，CMS)高于單獨應用玻璃酸鈉組，說明玻璃酸鈉聯合醫用臭氧的治療效果更好。周友龍等[17]應用濃度為20 μg/mL的醫用臭氧進行肩關節腔及穴位注射治療60例肩周炎患者，發現治療前后患者的疼痛癥狀明顯減輕，總有效率高達96.67%；治療前后患者肩關節的功能活動也明顯改善，有效率為88.33%，證明醫用臭氧在肩周炎的治療上頗有成效。

2.5 骨骼肌損傷 骨骼肌損傷常發生于日常運動和體育訓練中，會導致患者出現疼痛不適、活動受限等癥狀，如不加以正確處理，還可能會造成終身殘疾。醫用臭氧因抗炎鎮痛效果好、成本低、安全性高等優點，逐步推廣應用于骨骼肌損傷的臨床治療。寇久社等[18]在制備兔骨骼肌損傷模型后，分別用不同濃度的醫用臭氧進行干預，發現20 μg/mL、30 μg/mL、50 μg/mL濃度的臭氧均可下調骨骼肌組織與血漿中IL-1α的分泌，且治療效果隨著臭氧濃度的增加而增強，證實醫用臭氧能夠抑制炎癥反應，在受損的骨骼肌修復過程中發揮重要作用。賈雅蕊等[19]在急性骨骼肌鈍挫傷大鼠模型實驗中發現，濃度為40 μg/mL的醫用臭氧治療后能顯著降低血漿中炎癥因子TNF-α、IL-6及前列腺素 E2的表達量，說明 40 μg/mL濃度的醫用臭氧能夠有效地抑制炎癥反應，促進受損骨骼肌的修復。目前關于醫用臭氧治療骨骼肌損傷的基礎和臨床研究較少，應加強這方面的研究以促進這一項技術在臨床上的應用與推廣。

2.6 纖維肌痛綜合征 纖維肌痛綜合征(fibromyalgia syndrome，FMS)是一種常見的風濕性疾病，常常表現為全身廣泛性肌肉疼痛，并經常伴有疲勞乏力、頭痛、睡眠障礙、焦慮、抑郁等癥狀。FMS的發病機制尚不明確，可能與氧化應激反應增強有關[20]。醫用臭氧具有顯著的鎮痛、抗氧化應激等作用，在臨床上可應用于FMS的治療。Moreno-Fernández等[20]應用醫用臭氧自血療法治療20名FMS患者，發現治療后患者的睡眠質量、乏力癥狀、精神狀態明顯改善，頭痛的發作次數和強度明顯降低，氧化應激水平也明顯降低，血清中5-羥色胺的水平也明顯提高，證明醫用臭氧自血療法可能通過上調5-羥色胺的表達水平，維持體內氧化還原水平穩定，起到治療FMS的作用。

3 小結與展望

醫用臭氧療法因操作簡單、成本低、易于患者接受，且抗炎鎮痛、抗氧化應激、免疫調節等作用顯著，值得在臨床上加以推廣。醫用臭氧在肌肉骨骼疾病的治療上取得了確切的療效，但具體的作用機制還不太明確，需廣大學者進行更深入的研究。此外，醫用臭氧具有毒性和治療雙重作用，其治療的適應癥和安全劑量范圍也有待進一步的探究。期望隨著國內外學者的基礎及臨床研究的不斷深入，醫用臭氧的應用范圍不斷擴大，讓更多的患者從中受益。