医用臭氧治疗肌肉骨骼疾病的研究进展

唐赛清 寇久社 骞 童 阮 珍 马阿雪

臭氧是一种带有刺激性气味、氧化性极强的蓝色气体，臭氧的性质不太稳定，在20℃下能够自行分解，其半衰期约为40 min[1]。医用臭氧是由专门的臭氧发生器产生的臭氧与氧气的气体混合物，具有良好的抗炎、镇痛、抗氧化应激、免疫调节功能，现已广泛应用于骨关节炎、腰椎间盘突出、类风湿性关节炎、粘连性肩关节囊炎等肌肉骨骼疾病的临床治疗，并取得了显著的疗效[2-3]。本文对医用臭氧在肌肉骨骼疾病中抗炎、镇痛、抗氧化应激等方面的应用及研究进展进行回顾，以期为今后的临床研究提供参考。

1 医用臭氧的作用机制

医用臭氧可增加粒细胞的吞噬能力、促进单核细胞的形成和T细胞的激活以抵抗外来病原体的入侵。T细胞抗原受体识别各种病原体后,可激活磷脂酶Cγ1 (phospholipase Cγ1 ，PLCγ1)。PLCγ1可使肌醇三磷酸水平升高，从而使胞浆中钙离子增加,进而激活钙调磷酸酶，后者将核因子激活的T细胞(nuclear factor activated T-cells ，NFAT)去磷酸化，并将其运输到细胞核。NFAT随后诱导细胞因子如白细胞介素2(interleukin-2，IL-2)、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)和干扰素-γ (interferon-γ，IFN-γ)的转录，参与机体的免疫反应。此外，PLCγ1还可激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)信号通路，促进细胞核内活化蛋白-1 (activated protein-1，AP-1)的易位并激活免疫反应[4]。研究[4]表明，医用臭氧能与多种不饱和脂肪酸发生反应,生成脂质过氧化物(lipid peroxides, LOPs)和过氧化氢。过氧化氢作为医用臭氧的重要信使，能够诱导NFAT或AP-1的激活，刺激机体的免疫系统，促进各种免疫反应，从而起到免疫调节作用。医用臭氧能够激活红系衍生核转录因子2-相关因子2 (nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, Nrf2)，Nrf2随后进入细胞核与抗氧化反应元件(an-tioxidant response element，ARE)结合并诱导合成超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶、血红素加氧酶1(heme oxygenase 1，HO-1)等抗氧化酶，以清除多余的自由基，以维持机体正常功能[5]。此外，HO-1可催化血红素产生一氧化碳以降低核因子κB (nuclear factor-κB,NF-κB)的活性，从而抑制白介素、肿瘤坏死因子、前列腺素、缓激肽等炎症介质的释放，以发挥抗炎作用[6]。医用臭氧的镇痛作用可能与它能迅速灭活神经末梢释放的P物质、磷酸酶A2等炎性化学物质有关[7]。

2 医用臭氧在肌肉骨骼疾病中的应用

2.1 骨关节炎 骨关节炎(osteoarthritis ，OA)是一种常见的关节退行性疾病，常表现为关节疼痛肿胀、关节功能减退及活动受限等，严重影响患者生活质量[8]。研究[2]证实，医用臭氧已在OA的治疗上取得了确切的疗效。Xu等[9]在大鼠OA模型实验中通过测定大鼠机械刺激缩足反应阈值(mechanical withdrawal threshold ，MWT) 和热刺激缩足潜伏期(paw withdrawal latency ，PWL)来评估OA大鼠的疼痛程度发现，与模型组相比，医用臭氧治疗组大鼠的MWT和PWL明显增加，说明医用臭氧可有效减轻OA大鼠的疼痛症状。此研究同时发现，医用臭氧干预可下调软骨基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase，MMP-13)的表达水平及促进Ⅱ型胶原蛋白的分泌，提示医用臭氧可抑制软骨细胞外基质的分解和促进基质的合成，从而延缓关节软骨的破坏。与模型组相比，医用臭氧治疗组大鼠软骨中自噬相关蛋白LC3Ⅱ的表达明显增加，p62蛋白的表达明显下降，说明医用臭氧可通过增加软骨细胞的自噬来抑制关节软骨的变性。此外，医用臭氧干预后，大鼠血清中IL-6和TNF-α的浓度明显下降，提示医用臭氧能够有效地抑制炎症反应，延缓OA进展。Babaei-Ghazani等[10]将 68例膝骨关节炎患者随机分为两组，分别给予曲安奈德40 mg(1 mL)和10 mL浓度为15 μg/mL的医用臭氧在超声引导下行关节腔内注射,并在治疗后1周及1、3个月进行评估，发现曲安奈德组在治疗1周、1个月后视觉模拟评分法(visual analogue scale, VAS)和西安大略和麦克马斯特大学骨性关节炎指数(Western Ontario And Mcmaster Universities osteoarthritis index, WOMAC)评分低于医用臭氧组，而治疗3个月后VAS和WOMAC评分高于医用臭氧组，说明医用臭氧治疗对膝关节炎的影响比曲安奈德治疗的持续时间更长。

2.2 腰椎间盘突出症 腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation ，LDH)是由多种因素引起的髓核从破裂的纤维环中突出，刺激或压迫椎间盘周围神经而引起的一种临床综合征。此病主要临床症状为腰腿痛、活动范围受限等[3]。研究[11]表明，医用臭氧能够直接氧化髓核中的蛋白多糖，导致基质细胞降解、基质的水分丢失，椎间盘的体积减小，从而减轻椎间盘对神经根的压迫症状，改善周围组织的血液循环，缓解患者的疼痛症状。Niu等[3]选择了80例LDH患者进行不同浓度医用臭氧的疗效研究，结果提示20 μg/mL和40 μg/mL浓度的医用臭氧均能减轻患者炎症反应，缓解患者疼痛症状，且40 μg/mL浓度的医用臭氧治疗效果更好；而60 μg/mL浓度的医用臭氧治疗却会加剧炎症反应和疼痛症状。Zhang等[6]应用医用臭氧进行椎间盘内、椎间孔内注射治疗LDH患者与医用臭氧联合类固醇对比，治疗后3周及6、12个月，两组VAS评分均降低，日本骨科协会评估治疗分数(Japanese orthopaedic association scores，JOA)评分均升高，治疗3周后联合用药组JOA治愈率更高，但治疗6、12个月后两组JOA无明显差别，这可能是因为类固醇的治疗作用是短暂的，同时也提示笔者在术前或术中不需要应用硬膜外类固醇浸润治疗时，可选择医用臭氧治疗LDH，这样也能收获比较满意的疗效。

2.3 类风湿性关节炎 类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种以滑膜炎症为主要病理特征的自身免疫性疾病，可导致关节软骨破坏、关节变形等[12]。医用臭氧具有抗炎、镇痛、免疫抑制等作用，近年来成为RA的一种新兴疗法。Tartari等[12]采用医用臭氧干预RA大鼠模型后，发现大鼠滑液中促炎因子TNF-α、IL-12的表达水平明显降低，抑炎因子IL-10的表达量显著升高，说明医用臭氧通过减轻炎症反应刺激，起到了治疗RA的作用。Vaillant等[13]通过RA大鼠模型实验发现，医用臭氧能够减少促炎因子TNF-α、IL-1β的分泌，减轻炎性反应和关节肿胀，维持细胞氧化还原平衡，从而在RA的治疗上取得显著的疗效。León Fernández等[14]对60例RA患者进行了临床研究，发现医用臭氧联合甲氨蝶呤治疗不仅明显改善了患者的疼痛症状和炎症反应，还降低了患者的自体免疫和氧化应激反应，联合用药比单独应用甲氨蝶呤的疗效更好，说明医用臭氧与甲氨蝶呤在RA的治疗上具有一定的协同作用。

2.4 粘连性肩关节囊炎 粘连性肩关节囊炎又称为肩周炎，是由多种原因引起的肩关节囊及周围软组织的慢性无菌性炎症。该病具有自限性，但病程持续时间长，如果不加以重视、予以治疗，严重者可丧失肩关节活动能力[15]。医用臭氧的关节腔注射为一种微创的介入治疗手段，在肩周炎的治疗上疗效确切。李莉等[16]将60例肩周炎患者随机分为两组，分别用2.5 mL玻璃酸钠和2.5 mL玻璃酸钠联合10 mL浓度为40 μg/mL的医用臭氧进行肩关节腔内注射，发现两种方法都能减轻患者疼痛症状，改善肩关节的活动范围，但是玻璃酸钠联合医用臭氧治疗组调整的肩关节功能评分(constant-murley score，CMS)高于单独应用玻璃酸钠组，说明玻璃酸钠联合医用臭氧的治疗效果更好。周友龙等[17]应用浓度为20 μg/mL的医用臭氧进行肩关节腔及穴位注射治疗60例肩周炎患者，发现治疗前后患者的疼痛症状明显减轻，总有效率高达96.67%；治疗前后患者肩关节的功能活动也明显改善，有效率为88.33%，证明医用臭氧在肩周炎的治疗上颇有成效。

2.5 骨骼肌损伤 骨骼肌损伤常发生于日常运动和体育训练中，会导致患者出现疼痛不适、活动受限等症状，如不加以正确处理，还可能会造成终身残疾。医用臭氧因抗炎镇痛效果好、成本低、安全性高等优点，逐步推广应用于骨骼肌损伤的临床治疗。寇久社等[18]在制备兔骨骼肌损伤模型后，分别用不同浓度的医用臭氧进行干预，发现20 μg/mL、30 μg/mL、50 μg/mL浓度的臭氧均可下调骨骼肌组织与血浆中IL-1α的分泌，且治疗效果随着臭氧浓度的增加而增强，证实医用臭氧能够抑制炎症反应，在受损的骨骼肌修复过程中发挥重要作用。贾雅蕊等[19]在急性骨骼肌钝挫伤大鼠模型实验中发现，浓度为40 μg/mL的医用臭氧治疗后能显著降低血浆中炎症因子TNF-α、IL-6及前列腺素 E2的表达量，说明 40 μg/mL浓度的医用臭氧能够有效地抑制炎症反应，促进受损骨骼肌的修复。目前关于医用臭氧治疗骨骼肌损伤的基础和临床研究较少，应加强这方面的研究以促进这一项技术在临床上的应用与推广。

2.6 纤维肌痛综合征 纤维肌痛综合征(fibromyalgia syndrome，FMS)是一种常见的风湿性疾病，常常表现为全身广泛性肌肉疼痛，并经常伴有疲劳乏力、头痛、睡眠障碍、焦虑、抑郁等症状。FMS的发病机制尚不明确，可能与氧化应激反应增强有关[20]。医用臭氧具有显著的镇痛、抗氧化应激等作用，在临床上可应用于FMS的治疗。Moreno-Fernández等[20]应用医用臭氧自血疗法治疗20名FMS患者，发现治疗后患者的睡眠质量、乏力症状、精神状态明显改善，头痛的发作次数和强度明显降低，氧化应激水平也明显降低，血清中5-羟色胺的水平也明显提高，证明医用臭氧自血疗法可能通过上调5-羟色胺的表达水平，维持体内氧化还原水平稳定，起到治疗FMS的作用。

3 小结与展望

医用臭氧疗法因操作简单、成本低、易于患者接受，且抗炎镇痛、抗氧化应激、免疫调节等作用显著，值得在临床上加以推广。医用臭氧在肌肉骨骼疾病的治疗上取得了确切的疗效，但具体的作用机制还不太明确，需广大学者进行更深入的研究。此外，医用臭氧具有毒性和治疗双重作用，其治疗的适应症和安全剂量范围也有待进一步的探究。期望随着国内外学者的基础及临床研究的不断深入，医用臭氧的应用范围不断扩大，让更多的患者从中受益。