高原地区难愈合创面病理变化和特点

何斯，严辰媛，刚乔健，贾彩霞，哈小琴

(1.兰州大学 a.第二临床医学院，b.公共卫生学院，兰州 730000； 2.联勤保障部队第九四〇医院检验科，兰州 730050；3.甘肃省干细胞与基因药物重点实验室，兰州 730000)

近年来，随着疾病谱的改变和社会老龄化的加剧，难愈合创面成为困扰大部分患者的主要疾病。临床上出现的难愈合创面多指因各种原因形成的、正规治疗周期1个月以上仍有50%～60%未愈合的创面[1]。难愈合创面一般作为其他潜在疾病(如糖尿病、各种血管性疾病)以及手术的并发症出现，严重影响患者的生活质量，高昂的治疗费用对社会卫生保健系统造成巨大的经济负担[2]。据统计，难愈合创面的治疗费用占发达国家保健费用的1%～3%，在美国大约有650多万人每年的就医费用高达250亿美元[3]。高原难愈合创面一直是高原医学关注的重点。高原地区环境恶劣，难愈合创面具有特殊的地域特点，其形成机制的复杂性和多系统性决定了其治疗十分困难[4]。寻找安全有效的治疗方式是目前研究的热点。因此，分析高原地区难愈合创面的病理变化和特点具有重要意义，可以有效预防病情的发展，提高患者的生活质量并减轻社会的经济负担。

1 高原地区难愈合创面的基本病理变化

当人处于3 000 m海拔高度时，生理、生化和病理的变化已具有医学意义，故医学上将3 000 m海拔高度作为高原的界限[5]。不同于平原地区，高原地区独特的地理位置和地貌特征形成了高原地区严峻的气候环境，如气压低、氧气稀薄、寒冷、昼夜温差大、紫外线强度大。海拔高度是一种环境应激源，可改变机体生理功能和新陈代谢[6]。在高原地区，创面更易出现脂肪液化、伤口血肿和迁移不愈等问题，创面愈合的病理生理过程也具有特殊性[7]。此外，高原地区世居者不可避免地存在高原病等基础性疾病，各种病理状态均会促进难愈合创面的发展[8]。同时，高原环境会降低患者创伤失血后的应激反应，严重者易发生休克，出现内脏并发症，甚至出现伤情恶化和死亡。因此，了解高原地区难愈合创面发生发展的基本病理、生理过程显得更为重要。

1.1炎症 炎症反应是涉及创面愈合过程的关键环节。有证据表明，炎症受环境的影响较大，是免疫系统和神经内分泌系统共同作用的结果[9]。研究发现，与平原环境下的小鼠相比，高海拔环境的雄性小鼠在创伤后7～14 d出现中性粒细胞过表达，巨噬细胞数量及作用降低，中性粒细胞/巨噬细胞比值持续性升高，皮肤修复过程延迟14 d[10]。在损伤部位，过表达的中性粒细胞衍生的蛋白酶可降解细胞外基质、纤维蛋白凝块及其他蛋白质，阻碍角质形成细胞的迁移及其再上皮化[11]。中性蛋白酶等溶酶体产物可加重组织损伤。缺氧是影响炎症反应最大的环境因素，包含缺氧程度和缺氧时间，影响各种淋巴细胞亚群，其中自然杀伤细胞(natural killer cell,NK细胞)最为敏感。特异性NK细胞标志物CD16和CD56显著升高，但在缺氧4周后无变化，说明这种反应是显著且短暂的[9,12]。急性或慢性的缺氧刺激均会导致CD4+T细胞显著减少，B淋巴细胞和CD8+T细胞几乎无变化[8]。高原地区低气压和缺氧还会激活β肾上腺素能通路，肾上腺素对免疫细胞的影响依赖β肾上腺素能受体的数量。此外，血清中白细胞介素(interleukin,IL)-6被β肾上腺素刺激和介导，且持续性存在，但其他促炎因子无明显变化[6]。由于IL-1α、IL-1RA、肿瘤坏死因子-α和C反应蛋白的血清数量无变化，IL-6并非是在高原环境刺激下的炎症或急性期蛋白反应的中介物[13]。IL-6与促红细胞生成素的表达呈正相关，急性缺氧时IL-6主要由β肾上腺素能受体介导[14]。此外，IL-6通过介导血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)转录起始位点上游的DNA元件和VEGF信使RNA上的5′非翻译区，诱导VEGF表达，是一种间接的血管生成剂。其中，VEGF也可受缺氧的直接刺激。有研究发现，从平原到达高原地区第3天后，肾上腺素迅速恢复至平原地区水平，β肾上腺素能下降，而IL-6持续升高的模式与去甲肾上腺素上升的模式一致[6,13]。说明慢性暴露于高原环境下，除了β肾上腺素能受体和β2肾上腺素能受体，α肾上腺素能受体也会对IL-6的升高起一定作用，是IL-6持续升高的潜在机制。

高原地区的缺氧环境可加重组织缺氧。长期的炎症状态除产生创面以瘢痕为特征的过度愈合反应外，还会导致一系列潜在病理特征，包括侵袭性病毒的持续感染、反复炎症损伤等[15-16]。

1.2内分泌反应 内分泌系统是维持机体正常生理活动的基础，调节不同系统间的功能。创伤引起机体应激反应时，内分泌系统发挥保护作用，分泌的激素衔接中枢和外周神经系统。但在极端的自然和气候条件下，内分泌系统面临巨大压力。缺氧直接刺激肾上腺髓质功能亢进，暴露于高原地区3 d后，肾上腺素升高4～5倍，刺激β肾上腺素能受体激活，增加通气量和心排血量，导致血糖水平升高等。到达高原地区后第4～6天去甲肾上腺素水平达峰值，较平原地区升高10～20倍[9]。内分泌功能的亢进与创面的免疫反应密切相关，见图1。为了验证该理论，Pedersen和Steensberg[12]提出肾上腺素的作用依靠单个核细胞上的β肾上腺素能受体来发挥作用，且与受体个数成正比。NK细胞上含有β肾上腺素能受体的数量最多，而CD4+T细胞数量最少，B淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞数量介于两者之间[12]。这也与前者提到的NK细胞数量和活性对于缺氧刺激的敏感性最为显著等理论相呼应。已有证据证明，过高的肾上腺素水平抑制伤口愈合，升高的肾上腺素激活角质形成细胞β2的受体，招募磷酸化2A型蛋白磷酸酶和胞外信号调节激酶至受体上，从而降低胞外信号调节激酶通路磷酸化，减弱磷脂酰肌醇-3-激酶-蛋白激酶B信号的迁移性，导致上皮细胞迁移减慢，伤口闭合受损，并且肌动蛋白细胞骨架的重组受损，黏附于病灶部位，创面的上皮组织再生能力受到影响[17]。

图1 急性和慢性暴露于高原地区下机体内分泌和免疫系统变化

1.3感染 研究证实，高海拔可以改变免疫系统的数量和功能[10,18]。感染是影响创面愈合最常见的因素之一，创伤后的异物残留和血肿极易导致伤口感染。Atkin等[19]提出，生物膜是造成创面难愈合的重要因素。生物膜是由单个细胞通过细胞外基质连接形成的群落，通过增加细胞密度和对抗菌药物产生耐药性[1]。目前对于生物膜的研究主要集中于单个细菌的代谢、毒力因子、抗菌敏感性和其他具体功能等方面，但生物膜的产生时间和消除方法仍有待研究[20]。据文献报道，高原地区的细菌耐药性明显高于平原地区，因此临床上应合理使用抗生素[21]。平原地区气候潮湿，感染性创面因分泌物较多，细菌更易繁殖。高原地区环境干燥，细菌增殖慢，且短波紫外线具有杀菌作用，因此感染率低于平原地区，但具体的机制需进一步研究[7,22]。

Basnyat和Starling[23]认为虽然高原地区与平原地区相比并无特定的病原体，但因受到高原环境刺激及免疫调节、缺氧和生理反应等影响，患者对于病原菌的易感性增加。创伤引起的应激反应影响伤口局部IL水平，伤口清除病原菌的能力减弱，而血液中的葡萄糖浓度和红细胞增加，均是细菌良好的培养基[17]。晁生武等[22]对我国青海地区难愈合伤口感染的常见耐药菌进行分析发现，慢性创面感染分离的菌群中革兰阳性球菌占63.04%，革兰阴性杆菌占36.96%。

2 高原地区难愈合创面的特点

2.1局部血循环差 良好的血运除了携带氧和营养物质外，还能吸收和运输坏死物质，对局部感染起到管控作用。高原红细胞增多症极为常见，在当地男性居住人群中发病率高达47%[24]。红细胞和血红蛋白与海拔高度呈正相关，高血细胞比容导致血液黏度增高，微循环障碍[25]。血小板与活化的内皮细胞相互作用，红细胞移动过程中血小板边缘化，使其优先黏附于血管受损部位。同时，红细胞的增多能抑制血小板的产生，易形成血栓[3]。但红细胞与血栓之间的关系尚未完全阐明，有学者认为血细胞比容可能与血栓前状态有关，即高血细胞比容导致血液黏度增高，该病理状态是Virchow′s三联征的组成部分之一[26]。创伤后，局部的小血管先收缩后扩张，血管的通透性增加。此外，炎症释放的化学介质也会增加血管的通透性。VEGF是低氧条件下的血管通透因子，缺氧条件下VEGF分泌增加，更易出现毛细血管渗漏综合征[25，27]。创面有大量渗出液也会导致血容量减少，使伤口愈合陷入恶性循环。

2.2局部伤情加重 慢性缺血性伤口本身即缺氧，轻度至中度缺氧有利于血管新生，但重度缺氧不利于伤口愈合[15]。高原地区气压随着海拔的升高而降低，吸入体内的氧分压降低，环境条件对于氧气的低供应与伤口对氧气的高需求存在冲突。伤口愈合过程中对能量的需求较高，一部分依靠增强机体氧化代谢，另一部分来自葡萄糖氧化分解过程中产生的ATP，这就导致伤口对氧气的需求增大。缺氧可导致血管变弱和破裂，血管新生不良[28]。受损区域细胞的替换、修复和增殖也需要氧的参与[29]。同时，氧化还原不足还可导致乳酸、酮体、脂肪酸等中间代谢产物蓄积，进一步加重组织的变性坏死。活性氧由中性粒细胞和巨噬细胞产生，可抑制伤口修复，高海拔可增加活性氧产生，导致脂质过氧化，抗氧化酶活性下降[10]。

高原地区强烈的紫外线辐射可对皮肤造成理化损伤和炎症，影响DNA修复，发生突变，抑制免疫反应，同时皮肤修复过程中的多种转导途径受损，影响参与角质形成细胞迁移的关键蛋白酶磷酸化过程[30-32]。通常微管介导病灶黏附点形成和转化来实现细胞迁移，而紫外线B可显著降低微管的功能，影响角质细胞迁移[31]。

维生素D水平低下与创面难愈合有关[20]，两者具有相关性，但是否存在因果关系尚无定论[1]。有研究指出，海拔高度是导致维生素D缺乏的相关因素之一，海拔高度每上升100 m，维生素D缺乏的患病率增高4%，且海拔高度可以通过影响紫外线B的强度来影响皮肤合成7-脱氢胆固醇，从而影响1,25-二羟维生素D3的含量[32]。

2.3局部易冻伤 冻伤是指身体局部降到冰点以下，组织急性冻结后引起的损伤，与低温强度和暴露时间、空气湿度和风速等密切相关[33]。气温随海拔的升高而降低，海拔每上升310 m，气温降低2 ℃[32]。高寒山区气温平均在-20～-40 ℃，高原冻伤死亡的病例常见，由于创面皮肤表皮层未损伤，伤口局部使用的药物无法被吸收利用，目前尚无明确可靠的治疗方法[34]。Hu等[33]证实寒冷和缺氧是冻伤的主要原因，其中缺氧导致血细胞比容、血液黏度增大，引起小血管堵塞，加剧了创面局部的冻伤。冷暴露是引发高原冻伤的首要因素，但寒冷和缺氧联合引起高原冻伤的病理生理过程需进一步研究。冻伤初期，组织细胞内出现结晶，冰晶对细胞直接产生机械损伤，细胞膜功能丧失，细胞内蛋白质变性死亡，DNA合成障碍，细胞脱水死亡。随后，低温诱导血管扩张和血管收缩，导致血液黏稠度增加，血栓形成，血管壁病理改变，血管韧性下降，组织缺血加重[35]。血液循环不良又会加重冻伤的病情，如此以往，形成恶性循环。当复温治疗时，易出现组织水肿，腔室压力增大，水泡形成，组织坏死等后果。

3 展 望

近年来，国内外学者对高原地区难愈合创面的研究不断深入，在高原地区难愈合创面的治疗方面，除考虑高原环境可能影响全身因素的前提下，还应重点关注创面低氧低灌注的程度、细菌的耐药情况、异物残留以及局部组织的压力等。冻伤救治的难度较大，治疗重点是快速复温。冻伤也是高原医学研究的重点课题，但目前暂未制订出一种简单可靠的冻伤诱导方法，确定出一种标准冻伤模型。针对高原地区难愈合创面病理变化和创面特点的分析，可为开发新的治疗手段提供新思路。开发新的治疗方案时，建议从机体的免疫系统与内分泌系统之间的联系出发对难愈合创面进行干预，严格把控炎症期间中性粒细胞的数量，从而提高愈合率。