高原環(huán)境對腹部創(chuàng)傷部位細菌性感染的影響及特點綜述

申麗文，黃 瓊，李 楠，蔡 琳，范瑞芳，許淑梅，閻 龍

1 聯(lián)勤保障部隊第940醫(yī)院醫(yī)療保障中心，甘肅蘭州 730000；2 聯(lián)勤保障部隊第940醫(yī)院醫(yī)學信息數(shù)據(jù)室，甘肅蘭州 730000；3 聯(lián)勤保障部隊第940醫(yī)院普通外科，甘肅蘭州 730000

我國高原面積(海拔＞500 m)占國土總面積的26%，其中醫(yī)學高原(＞3 000 m)面積占國土面積的1/6，其中青藏高原是中國面積最大、世界海拔最高的高原[1]。高原環(huán)境下創(chuàng)傷的發(fā)生、發(fā)展和救治與低海拔地區(qū)有著相似的規(guī)律，但由于高原特殊的自然地理環(huán)境，如大氣壓和氧分壓低(海拔4 000 m氧分壓約為海平面的61%)、氣候干燥寒冷、紫外線強等，對居住高原的人群生理造成極大的影響[2]。腹部創(chuàng)傷是平戰(zhàn)時較為嚴重的疾病，即使救治及時也常發(fā)生并發(fā)癥，病死率高[3]。腹部創(chuàng)傷早期并發(fā)癥主要包括失血性休克、腹壁及腹腔感染、腹腔間隙綜合征等，遠期并發(fā)癥主要包括消化道瘺、腸梗阻、腹壁缺損及腹壁疝等[4]。其中，腹壁開放性傷口感染及手術切口感染是腹部創(chuàng)傷后及治療過程中常見的并發(fā)癥[5]。細菌類型和數(shù)量等信息在創(chuàng)傷感染治療中起重要作用，是指導傷口縫合、預測感染防治成敗的一個客觀指標[6]。所以分析高原地區(qū)腹部戰(zhàn)創(chuàng)傷后創(chuàng)傷部位感染的細菌譜，并篩選出其中的耐藥菌，對于高原地區(qū)腹部戰(zhàn)創(chuàng)傷的治療，挽救我國戰(zhàn)創(chuàng)傷傷員生命具有重要的意義。

1 高原環(huán)境下創(chuàng)傷部位細菌性感染特點

我國高原地區(qū)氧分壓、溫度、濕度等顯著異于平原地區(qū)，因而戰(zhàn)創(chuàng)傷所致感染的細菌類型、繁殖速度及數(shù)量與平原地區(qū)有較大差異[7]。平原環(huán)境下，創(chuàng)傷部位通常在10 ~ 12 h后細菌繁殖數(shù)量可達感染的臨界值，而在高原環(huán)境下，創(chuàng)傷部位細菌繁殖數(shù)量達到感染臨界值的時間顯著延長，且達到感染臨界值時細菌數(shù)量是平原的1 000倍[8]。但研究發(fā)現(xiàn)，高原環(huán)境下創(chuàng)傷后傷口感染率可能較平原高。高原低氧、干燥、低溫的特殊環(huán)境，使人體儲備功能降低，免疫力低下，對創(chuàng)傷及失血的耐受力下降，另外致傷原因如火器沖擊傷，因高原環(huán)境低氣壓，造成的損傷較平原更嚴重，便于細菌在損傷部位種植，從而造成高原環(huán)境下傷員創(chuàng)傷部位細菌感染的高發(fā)生率和嚴重程度增加[9]。同時研究發(fā)現(xiàn)，在高原環(huán)境下實驗機體應激反應增強，創(chuàng)傷后機體炎癥反應強而持久，過度的炎癥反應使機體的抵抗力下降，易加重機體感染，誘發(fā)機體發(fā)生膿毒癥和感染性休克[10-11]。

高原環(huán)境下創(chuàng)傷所致感染的菌種較平原有顯著差異。研究人員通過對比幼豬在高原與內(nèi)地環(huán)境下槍彈傷后傷口細菌感染的研究發(fā)現(xiàn)，高原環(huán)境可以使部分細菌脫水，造成蛋白變性、濃縮而死亡，這使得皮膚表面革蘭陽性球菌占比增加且更容易定植，高原地區(qū)幼豬皮膚表面細菌以革蘭陽性球菌為主(占85%)，主要是金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌；革蘭陰性桿菌占10%，主要是大腸埃希菌，另有5%為革蘭陽性桿菌；而平原幼豬皮膚表面金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌占45%；革蘭陰性桿菌占54%，主要為大腸埃希菌和聚團腸桿菌等[12]。

2 高原環(huán)境下腹部創(chuàng)傷部位細菌性感染特點

創(chuàng)傷感染為平戰(zhàn)時創(chuàng)傷傷員常見且嚴重的并發(fā)癥，是傷員創(chuàng)傷部位細菌污染所致，包括內(nèi)源性感染和外源性感染，是導致戰(zhàn)創(chuàng)傷傷員死亡的一個重要原因[13]。美軍在阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中，約1/3人員傷亡與戰(zhàn)創(chuàng)傷感染相關，感染導致的膿毒癥在戰(zhàn)創(chuàng)傷可預防的死亡原因中處于第4位，其在傷員中的發(fā)病率為2% ~ 9%[14]。腹部創(chuàng)傷并發(fā)感染的發(fā)生率為2% ~ 9%，主要來源于外來的污染，如塵土、泥石、鐵片、木屑、衣服碎片和子彈、彈片等異物的存留，以及腹腔內(nèi)源性污染，主要是空腔臟器的穿孔或破裂，消化道內(nèi)容物進入腹腔內(nèi)引起腹膜炎或腹腔膿腫，嚴重者甚至導致膿毒癥、膿毒性休克，繼而可導致多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)，嚴重時導致患者死亡。

2.1 細菌譜 平原環(huán)境下，人體皮膚表面存在一定量的表皮葡萄球菌，特別是皮膚松弛的褶皺部位，出現(xiàn)皮膚損傷時，容易導致傷口表皮葡萄球菌感染，所以腹部創(chuàng)傷部位表皮葡萄球菌感染發(fā)生率高[15]。高原環(huán)境下，傷員體表創(chuàng)傷后感染細菌與平原有些差異。通過高原慢性難愈性創(chuàng)面患者的創(chuàng)面細菌培養(yǎng)分離致病菌，分析發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)面感染主要以革蘭陽性球菌為主(63.04%)，革蘭陽性球菌由高到低依次為金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、屎腸球菌等，革蘭陰性桿菌由高到低依次為大腸埃希菌、肺炎克雷桿菌、銅綠假單胞菌等[16]。國內(nèi)一項高原研究中，通過對200例腹部開放性損傷傷員的傷口進行觀察和檢測，感染菌株以革蘭陽性菌為主，主要為表皮葡萄球菌及金黃色葡萄球菌，其次是革蘭陰性菌，主要包括肺炎克雷伯菌、糞腸球菌等[17]。另一項研究中，腹部創(chuàng)傷后手術切口感染以革蘭陰性菌為主(62.50%)，革蘭陽性菌和真菌只占一小部分(25%和12.5%)，革蘭陰性菌以銅綠假單胞菌和大腸埃希菌為主，革蘭陽性菌以金黃色葡萄球菌為主[18]。

腹部創(chuàng)傷部位感染的細菌除了來源于皮膚和外界，腸道菌群也是重要來源，所以腹部開放性損傷后手術切口感染細菌譜可能異于傷口感染細菌譜。高原環(huán)境下，機體的腸道菌群會發(fā)生改變。研究發(fā)現(xiàn)，高原低氧環(huán)境會導致實驗小鼠腸道菌群中益生菌的相對豐度降低，而致病菌相對豐度上升(如艾克曼菌、普雷沃菌和梭狀芽孢桿菌XVⅢ的菌屬相對豐度顯著升高)[19]。這幾種菌屬豐度上升可引起腸道炎癥，導致腹瀉和結腸炎，嚴重者甚至引發(fā)死亡[20]。

2.2 耐藥性 腹部開放性創(chuàng)傷的救治過程中長時間大劑量應用廣譜抗生素，可導致一些細菌呈現(xiàn)多重耐藥和交叉耐藥，甚至出現(xiàn)廣泛耐藥和全耐藥。據(jù)2016年中國CHINET細菌耐藥性監(jiān)測表明，細菌的耐藥性一直呈增長趨勢[21]。耐藥菌對腹部創(chuàng)傷部位感染帶來了嚴重威脅。高原環(huán)境下，由于低氧分壓導致創(chuàng)傷后傷口愈合時間延長，感染發(fā)生概率較高，抗生素使用時間較長，可能更易造成耐藥的發(fā)生[22]。高原細菌耐藥性特點也與平原有差異，一項針對燒傷創(chuàng)面感染的研究結果顯示，高原環(huán)境下，革蘭陽性菌中的金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌對青霉素和紅霉素耐藥率較高，革蘭陰性菌中大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和肺炎克雷伯菌對頭孢唑啉的耐藥率最高，這些體表創(chuàng)面感染細菌的耐藥性分析與平原地區(qū)的結果有一些差異[23]。

3 高原環(huán)境下腹部創(chuàng)傷部位細菌感染特點可能機制

高原環(huán)境對創(chuàng)傷部位細菌性感染影響的特殊性來源于其低氧分壓和低溫環(huán)境特點，所以我們從低氧分壓及低溫對創(chuàng)傷部位愈合及細菌感染的影響來討論高原環(huán)境下腹部創(chuàng)傷部位細菌感染特點的可能機制。

3.1 低氧分壓對創(chuàng)傷部位愈合及細菌感染的影響突發(fā)性損傷后，創(chuàng)傷部位的血管系統(tǒng)受損會阻礙氧氣輸送至傷口，從而在傷口周圍形成缺氧環(huán)境[24]。炎癥細胞的募集也是一個耗氧量高過程，更加劇了這種局部缺氧狀態(tài)[25]。盡管急性缺氧會促進細胞增殖并啟動組織修復，但長期組織局部缺氧狀態(tài)會抑制血管生成、再上皮化和細胞外基質(zhì)合成[26]。在修復過程中分泌細胞因子和趨化因子也都是氧依賴過程，會受到缺氧狀態(tài)的不利影響[27]。高原低氣壓和低氧分壓狀態(tài)，無疑加重了創(chuàng)傷部位的缺氧。局部組織供氧不足，同時加上皮膚破損，防御屏障破壞，為細菌定植創(chuàng)造了條件[28]。所以，從已有的研究我們可以推測，高原發(fā)生的創(chuàng)傷，其特殊環(huán)境會加重創(chuàng)傷部位組織的缺氧狀態(tài)，延緩創(chuàng)傷部位愈合，為創(chuàng)傷部位細菌的定植和生長繁殖提供理想的局部環(huán)境，可能導致創(chuàng)傷部位感染發(fā)生率升高。

線粒體是對缺氧最為敏感的細胞器之一，研究表明缺氧狀態(tài)引起的氧化應激可導致線粒體受損和碎片化，影響線粒體功能[29]。線粒體可通過增強Toll樣受體介導的炎癥反應發(fā)揮抗菌效應，在固有免疫中發(fā)揮重要作用，且廣泛參與抗菌過程[30-31]。所以高原缺氧環(huán)境導致創(chuàng)傷部位細胞內(nèi)線粒體功能受損，影響其在抗菌過程中發(fā)揮作用，使創(chuàng)傷部位易發(fā)生感染，這可能是高原環(huán)境創(chuàng)傷部位容易發(fā)生感染的機制之一，但需要進一步研究來證實。另外，線粒體還與創(chuàng)傷部位的愈合過程密切相關[32]。研究發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷部位巨噬細胞亞群以線粒體活性氧的產(chǎn)生和缺氧誘導因子α的穩(wěn)定為標志，驅(qū)動了創(chuàng)傷部位的促血管生成程序，對創(chuàng)傷部位的愈合至關重要，所以線粒體代謝狀態(tài)是創(chuàng)傷部位愈合過程中一個關鍵控制機制[33]。還有研究證明，血小板來源的線粒體能通過代謝促進間充質(zhì)干細胞的促血管生成活性，加快創(chuàng)傷部位的愈合，從而增強間充質(zhì)干細胞的傷口愈合活性[34]。由于線粒體在創(chuàng)傷部位的愈合過程中發(fā)揮了重要的作用，所以高原缺氧環(huán)境對線粒體的影響可能進一步導致高原環(huán)境下創(chuàng)傷部位愈合時間的遷延，增加創(chuàng)傷部位發(fā)生感染的概率。

3.2 低溫對創(chuàng)傷部位細菌感染的影響 高原低溫環(huán)境下細菌生長繁殖慢，創(chuàng)傷部位感染相對靜止期延長，感染時限可推遲[35]。有研究在動物爆炸傷模型中發(fā)現(xiàn)，當環(huán)境溫度降至-20 ~ -35℃，環(huán)境濕度為40% ~ 50%時，爆炸傷部位的細菌增殖在24 h內(nèi)仍處于靜止期，遠遠長于常溫環(huán)境下爆炸傷部位的細菌增殖相對靜止期，常溫下靜止期一般不超過6 h[36]。但濕潤的微環(huán)境、創(chuàng)面部位正常溫度狀態(tài)可以促進創(chuàng)面愈合，而高原低溫和干燥環(huán)境對創(chuàng)傷部位愈合會造成不利影響。在創(chuàng)面愈合過程中，局部溫度對各種修復相關效應細胞有重要影響，當早期創(chuàng)面溫度低于核心體溫時，膠原沉積受阻，后期炎性細胞、纖維蛋白原減少，從而導致創(chuàng)傷部位愈合延遲[37]。創(chuàng)傷部位修復愈合不良，會增加其發(fā)生感染的概率。但高原低溫和干燥環(huán)境對于腹部創(chuàng)傷部位發(fā)生細菌性感染的具體影響仍不太清楚。

4 結語

高原環(huán)境具有氧分壓低、氣候干燥寒冷等特點，故高原環(huán)境下發(fā)生的腹部創(chuàng)傷和腹部創(chuàng)傷部位感染有異于平原，現(xiàn)有研究并未完全明確這種影響的具體表現(xiàn)和機制。高原環(huán)境與平原環(huán)境的差異使得腹部創(chuàng)傷感染診治方案有所差異，但我國目前高原地區(qū)腹部創(chuàng)傷的診治原則和策略均基于平原地區(qū)的流行病學特點，所以我們亟須研究不同海拔高原地區(qū)環(huán)境對腹部創(chuàng)傷部位感染的影響，總結不同海拔高原地區(qū)腹部創(chuàng)傷部位感染的特點，并收集感染細菌譜等資料，指導高原地區(qū)創(chuàng)傷的治療，提升對高原地區(qū)腹部戰(zhàn)創(chuàng)傷傷病員的救治能力。

作者貢獻申麗文：撰寫初稿；黃瓊：指導修訂；李楠、蔡琳：文獻搜集及處理；范瑞芳、許淑梅：臨床分析指導；閻龍：總體思路設計，文章修訂。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突。