高原环境对腹部创伤部位细菌性感染的影响及特点综述

申丽文，黄 琼，李 楠，蔡 琳，范瑞芳，许淑梅，阎 龙

1 联勤保障部队第940医院医疗保障中心，甘肃兰州 730000；2 联勤保障部队第940医院医学信息数据室，甘肃兰州 730000；3 联勤保障部队第940医院普通外科，甘肃兰州 730000

我国高原面积(海拔＞500 m)占国土总面积的26%，其中医学高原(＞3 000 m)面积占国土面积的1/6，其中青藏高原是中国面积最大、世界海拔最高的高原[1]。高原环境下创伤的发生、发展和救治与低海拔地区有着相似的规律，但由于高原特殊的自然地理环境，如大气压和氧分压低(海拔4 000 m氧分压约为海平面的61%)、气候干燥寒冷、紫外线强等，对居住高原的人群生理造成极大的影响[2]。腹部创伤是平战时较为严重的疾病，即使救治及时也常发生并发症，病死率高[3]。腹部创伤早期并发症主要包括失血性休克、腹壁及腹腔感染、腹腔间隙综合征等，远期并发症主要包括消化道瘘、肠梗阻、腹壁缺损及腹壁疝等[4]。其中，腹壁开放性伤口感染及手术切口感染是腹部创伤后及治疗过程中常见的并发症[5]。细菌类型和数量等信息在创伤感染治疗中起重要作用，是指导伤口缝合、预测感染防治成败的一个客观指标[6]。所以分析高原地区腹部战创伤后创伤部位感染的细菌谱，并筛选出其中的耐药菌，对于高原地区腹部战创伤的治疗，挽救我国战创伤伤员生命具有重要的意义。

1 高原环境下创伤部位细菌性感染特点

我国高原地区氧分压、温度、湿度等显著异于平原地区，因而战创伤所致感染的细菌类型、繁殖速度及数量与平原地区有较大差异[7]。平原环境下，创伤部位通常在10 ~ 12 h后细菌繁殖数量可达感染的临界值，而在高原环境下，创伤部位细菌繁殖数量达到感染临界值的时间显著延长，且达到感染临界值时细菌数量是平原的1 000倍[8]。但研究发现，高原环境下创伤后伤口感染率可能较平原高。高原低氧、干燥、低温的特殊环境，使人体储备功能降低，免疫力低下，对创伤及失血的耐受力下降，另外致伤原因如火器冲击伤，因高原环境低气压，造成的损伤较平原更严重，便于细菌在损伤部位种植，从而造成高原环境下伤员创伤部位细菌感染的高发生率和严重程度增加[9]。同时研究发现，在高原环境下实验机体应激反应增强，创伤后机体炎症反应强而持久，过度的炎症反应使机体的抵抗力下降，易加重机体感染，诱发机体发生脓毒症和感染性休克[10-11]。

高原环境下创伤所致感染的菌种较平原有显著差异。研究人员通过对比幼猪在高原与内地环境下枪弹伤后伤口细菌感染的研究发现，高原环境可以使部分细菌脱水，造成蛋白变性、浓缩而死亡，这使得皮肤表面革兰阳性球菌占比增加且更容易定植，高原地区幼猪皮肤表面细菌以革兰阳性球菌为主(占85%)，主要是金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌；革兰阴性杆菌占10%，主要是大肠埃希菌，另有5%为革兰阳性杆菌；而平原幼猪皮肤表面金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌占45%；革兰阴性杆菌占54%，主要为大肠埃希菌和聚团肠杆菌等[12]。

2 高原环境下腹部创伤部位细菌性感染特点

创伤感染为平战时创伤伤员常见且严重的并发症，是伤员创伤部位细菌污染所致，包括内源性感染和外源性感染，是导致战创伤伤员死亡的一个重要原因[13]。美军在阿富汗战争和伊拉克战争中，约1/3人员伤亡与战创伤感染相关，感染导致的脓毒症在战创伤可预防的死亡原因中处于第4位，其在伤员中的发病率为2% ~ 9%[14]。腹部创伤并发感染的发生率为2% ~ 9%，主要来源于外来的污染，如尘土、泥石、铁片、木屑、衣服碎片和子弹、弹片等异物的存留，以及腹腔内源性污染，主要是空腔脏器的穿孔或破裂，消化道内容物进入腹腔内引起腹膜炎或腹腔脓肿，严重者甚至导致脓毒症、脓毒性休克，继而可导致多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)，严重时导致患者死亡。

2.1 细菌谱 平原环境下，人体皮肤表面存在一定量的表皮葡萄球菌，特别是皮肤松弛的褶皱部位，出现皮肤损伤时，容易导致伤口表皮葡萄球菌感染，所以腹部创伤部位表皮葡萄球菌感染发生率高[15]。高原环境下，伤员体表创伤后感染细菌与平原有些差异。通过高原慢性难愈性创面患者的创面细菌培养分离致病菌，分析发现，创面感染主要以革兰阳性球菌为主(63.04%)，革兰阳性球菌由高到低依次为金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、屎肠球菌等，革兰阴性杆菌由高到低依次为大肠埃希菌、肺炎克雷杆菌、铜绿假单胞菌等[16]。国内一项高原研究中，通过对200例腹部开放性损伤伤员的伤口进行观察和检测，感染菌株以革兰阳性菌为主，主要为表皮葡萄球菌及金黄色葡萄球菌，其次是革兰阴性菌，主要包括肺炎克雷伯菌、粪肠球菌等[17]。另一项研究中，腹部创伤后手术切口感染以革兰阴性菌为主(62.50%)，革兰阳性菌和真菌只占一小部分(25%和12.5%)，革兰阴性菌以铜绿假单胞菌和大肠埃希菌为主，革兰阳性菌以金黄色葡萄球菌为主[18]。

腹部创伤部位感染的细菌除了来源于皮肤和外界，肠道菌群也是重要来源，所以腹部开放性损伤后手术切口感染细菌谱可能异于伤口感染细菌谱。高原环境下，机体的肠道菌群会发生改变。研究发现，高原低氧环境会导致实验小鼠肠道菌群中益生菌的相对丰度降低，而致病菌相对丰度上升(如艾克曼菌、普雷沃菌和梭状芽孢杆菌XVⅢ的菌属相对丰度显著升高)[19]。这几种菌属丰度上升可引起肠道炎症，导致腹泻和结肠炎，严重者甚至引发死亡[20]。

2.2 耐药性 腹部开放性创伤的救治过程中长时间大剂量应用广谱抗生素，可导致一些细菌呈现多重耐药和交叉耐药，甚至出现广泛耐药和全耐药。据2016年中国CHINET细菌耐药性监测表明，细菌的耐药性一直呈增长趋势[21]。耐药菌对腹部创伤部位感染带来了严重威胁。高原环境下，由于低氧分压导致创伤后伤口愈合时间延长，感染发生概率较高，抗生素使用时间较长，可能更易造成耐药的发生[22]。高原细菌耐药性特点也与平原有差异，一项针对烧伤创面感染的研究结果显示，高原环境下，革兰阳性菌中的金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌对青霉素和红霉素耐药率较高，革兰阴性菌中大肠埃希菌、铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌对头孢唑啉的耐药率最高，这些体表创面感染细菌的耐药性分析与平原地区的结果有一些差异[23]。

3 高原环境下腹部创伤部位细菌感染特点可能机制

高原环境对创伤部位细菌性感染影响的特殊性来源于其低氧分压和低温环境特点，所以我们从低氧分压及低温对创伤部位愈合及细菌感染的影响来讨论高原环境下腹部创伤部位细菌感染特点的可能机制。

3.1 低氧分压对创伤部位愈合及细菌感染的影响突发性损伤后，创伤部位的血管系统受损会阻碍氧气输送至伤口，从而在伤口周围形成缺氧环境[24]。炎症细胞的募集也是一个耗氧量高过程，更加剧了这种局部缺氧状态[25]。尽管急性缺氧会促进细胞增殖并启动组织修复，但长期组织局部缺氧状态会抑制血管生成、再上皮化和细胞外基质合成[26]。在修复过程中分泌细胞因子和趋化因子也都是氧依赖过程，会受到缺氧状态的不利影响[27]。高原低气压和低氧分压状态，无疑加重了创伤部位的缺氧。局部组织供氧不足，同时加上皮肤破损，防御屏障破坏，为细菌定植创造了条件[28]。所以，从已有的研究我们可以推测，高原发生的创伤，其特殊环境会加重创伤部位组织的缺氧状态，延缓创伤部位愈合，为创伤部位细菌的定植和生长繁殖提供理想的局部环境，可能导致创伤部位感染发生率升高。

线粒体是对缺氧最为敏感的细胞器之一，研究表明缺氧状态引起的氧化应激可导致线粒体受损和碎片化，影响线粒体功能[29]。线粒体可通过增强Toll样受体介导的炎症反应发挥抗菌效应，在固有免疫中发挥重要作用，且广泛参与抗菌过程[30-31]。所以高原缺氧环境导致创伤部位细胞内线粒体功能受损，影响其在抗菌过程中发挥作用，使创伤部位易发生感染，这可能是高原环境创伤部位容易发生感染的机制之一，但需要进一步研究来证实。另外，线粒体还与创伤部位的愈合过程密切相关[32]。研究发现创伤部位巨噬细胞亚群以线粒体活性氧的产生和缺氧诱导因子α的稳定为标志，驱动了创伤部位的促血管生成程序，对创伤部位的愈合至关重要，所以线粒体代谢状态是创伤部位愈合过程中一个关键控制机制[33]。还有研究证明，血小板来源的线粒体能通过代谢促进间充质干细胞的促血管生成活性，加快创伤部位的愈合，从而增强间充质干细胞的伤口愈合活性[34]。由于线粒体在创伤部位的愈合过程中发挥了重要的作用，所以高原缺氧环境对线粒体的影响可能进一步导致高原环境下创伤部位愈合时间的迁延，增加创伤部位发生感染的概率。

3.2 低温对创伤部位细菌感染的影响 高原低温环境下细菌生长繁殖慢，创伤部位感染相对静止期延长，感染时限可推迟[35]。有研究在动物爆炸伤模型中发现，当环境温度降至-20 ~ -35℃，环境湿度为40% ~ 50%时，爆炸伤部位的细菌增殖在24 h内仍处于静止期，远远长于常温环境下爆炸伤部位的细菌增殖相对静止期，常温下静止期一般不超过6 h[36]。但湿润的微环境、创面部位正常温度状态可以促进创面愈合，而高原低温和干燥环境对创伤部位愈合会造成不利影响。在创面愈合过程中，局部温度对各种修复相关效应细胞有重要影响，当早期创面温度低于核心体温时，胶原沉积受阻，后期炎性细胞、纤维蛋白原减少，从而导致创伤部位愈合延迟[37]。创伤部位修复愈合不良，会增加其发生感染的概率。但高原低温和干燥环境对于腹部创伤部位发生细菌性感染的具体影响仍不太清楚。

4 结语

高原环境具有氧分压低、气候干燥寒冷等特点，故高原环境下发生的腹部创伤和腹部创伤部位感染有异于平原，现有研究并未完全明确这种影响的具体表现和机制。高原环境与平原环境的差异使得腹部创伤感染诊治方案有所差异，但我国目前高原地区腹部创伤的诊治原则和策略均基于平原地区的流行病学特点，所以我们亟须研究不同海拔高原地区环境对腹部创伤部位感染的影响，总结不同海拔高原地区腹部创伤部位感染的特点，并收集感染细菌谱等资料，指导高原地区创伤的治疗，提升对高原地区腹部战创伤伤病员的救治能力。

作者贡献申丽文：撰写初稿；黄琼：指导修订；李楠、蔡琳：文献搜集及处理；范瑞芳、许淑梅：临床分析指导；阎龙：总体思路设计，文章修订。

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