預防及控制
於2008年和2009年分別開展了460臺和490臺脊柱外科手術,並記錄感染病例數。從2009年1月份開始,運用3%H2O2溶液結合10%碘伏, 對經歷過脊柱外科手術的患者的傷口進行系統的沖洗。2008年記錄了7例術後感染且細菌培養結果顯示致病菌均為金黃色葡萄球菌,2009年則沒有術後感染的發生。該研究表明H2O2溶液和碘伏聯合運用,有效地減少了脊柱外科術後傷口感染。在開放性損傷中,H2O2常被用來對汙染傷口的清創[7-8]。 H2O2溶液具有弱的補氧和消毒作用。這樣使它應用於臨床的某些情形中,特別是纖弱的不能忍受粗暴的清創手術的軟組織。Patel等[9]對1例頸部鱗狀細胞癌患者進行研究:該患者在多次行放療及外科手術治療後,引起傷口感染,導致頸部部分軟組織壞死及骨外露。隨後每4h給予3%H2O2混合相同體積的生理鹽水沖洗傷口,而且在沖洗間隔期使用塗有1%H2O2乳膏的紗布覆蓋創面。持續治療4周後,創面大量新鮮肉芽形成,而後行胸大肌覆蓋缺損區域,術後不久創面癒合。手術聯合放療可引起稠密瘢痕形成及區域性缺血不良的軟組織反應,使軟組織傾向於感染甚至壞死。對外科醫生而言,這無疑是一個挑戰。
在傷口癒合中的作用
損傷發生時,人體產生多種炎性介質,如趨化因子、細胞因子、生長因子。不同型別的細胞如中性粒細胞、巨噬細胞也被遷移至損傷部位。損傷的發生,必然伴隨氧化爆發。一個氧化爆發的開始,導致活性氧及其產物的產生,而H2O2則是活性氧當中的主要成員。在2008年,Niethammer[10]進行的研究發表在《自然》雜誌中,引起了科學界的關注。他指出,H2O2梯度介導即時的白血球遷移至組織損傷處,極好地證明了H2O2有助於白血球遷移至像創傷修復這樣複雜的環境當中。但是這些發現僅僅是在斑馬魚模型上,而H2O2在哺乳動物當中是否也是如此有待證實。Rojkind等[11]的研究揭示了H2O2在創傷癒合炎性反應階段扮演了重要的角色。巨噬細胞及中性粒細胞的出現可引起H2O2釋放的增加,反過來,H2O2梯度也可使更多的白血球聚集至創面。真核生物的抗氧化蛋白-2似乎與H2O2訊號轉導有特別的關係:它使H2O2維持在較低水平,而在發生損傷時有助於H2O2的聚集。
對骨細胞的影響
骨量通過反覆迴圈的破壞和重建來維持。破骨細胞骨吸收與成骨細胞骨形成之間的平衡可使骨量處於自我穩定的狀態。但是當骨吸收大於骨形成時,將導致包括骨質疏鬆在內的大多數成年人骨骼疾病。對於骨質疏鬆發生的機制仍存在爭議,其可能起源於細胞與細胞之間通訊或訊號傳導的紊亂。Gu等[12]發現了成骨細胞分化為骨細胞時鉀通道表達的變化,成骨細胞的鉀通道有助於維持細胞膜電位,也可能參與機械敏感性及骨細胞內的資訊交換。在各種細胞型別中,對粒線體三磷酸腺苷敏感的鉀通道的開放,增強了對隨後損傷的抵抗,如氧化應激引起的細胞凋亡。氧化應激是由於氧自由基過多所造成, 其標誌物水平的顯著增加,代表了包括骨質疏鬆在內的病理表現上的過剩,是細胞損傷及死亡的主要原因。Forrest等[13]研究了二氮嗪對小鼠成骨前體細胞(MC3T3-E1)暴露於H2O2後的氧化修飾的影響,用或不用粒線體ATP敏感的開放鉀通道物二氮嗪,將培養的MC3T3-E1暴露於H2O2, 未加入二氮嗪的對照組,在0.3mmol/LH2O2中暴露48h後,MC3T3-E1活力顯著下降。而二氮嗪組顯著扭轉了H2O2的細胞毒作用,也降低了活性氧的釋放和H2O2誘導的MC3T3-E1氧化損傷的標誌物蛋白質羰基和丙二醛的產生。同時減少了H2O2誘導的破骨細胞分化誘導因子如白介素 -6(IL-6)和破骨細胞分化因子(RANKL)受體啟用劑的產生。已分化的MC3T3-E1比未分化的細胞對H2O2誘導的氧化應激更敏感。這些結果表明,二氮嗪對預防成骨細胞中H2O2誘導的氧化損傷和功能障礙作用明顯。
對軟骨細胞代謝的影響
調節軟骨基質合成及代謝的生理力學應力對軟骨內環境穩態,以及對因運動增加的機械應力的適應是重要的。因此,有害的力學應力在退行性關節疾病整體風險中發揮著重要作用。高壓縮率、高應力幅值、高剪下應力,可引起關節軟骨區域性損傷,而且可能蔓延到更多的關節軟骨面,導致骨關節炎。有害的機械應力,一般會引起區域性特定軟骨細胞的死亡[14]。軟骨中H2O2潛在的來源是煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH-oxidase),一種通過軟骨細胞誘導的能夠產生區域性高濃度氧化劑的酶。用離子黴素或佛波酯誘導氧化劑產物來處理軟骨細胞,表明氧化酶的活性被細胞內鈣離子水平和蛋白激酶C所調控。氧化產物也由脂多糖、白血球介素-1、腫瘤壞死因子α的劑量依賴性方式誘導。H2O2濃度超過4mmol/L時,可誘發軟骨細胞的凋亡。在10~100mmol/L較低濃度時,通過低氧誘導因子-1a和相關的糖酵解酶影響軟骨細胞的新陳代謝。低氧誘導因子-1a表達的增加可阻止由白介素-1誘導的細胞凋亡。用 100mmol/LH2O2處理的軟骨細胞,可阻止白介素-1及脂多糖誘導的炎症基因的表達[15]。超氧化物歧化酶促進有較高毒性作用的SO2-D自由基轉化為更小毒性的H2O2。Ramakrishnan[16]發現,用低劑量的叔丁基H2O2(tBHP),預處理培養的軟骨外植體,減輕了有害機械性壓縮的`損傷效應。tBHP處理減輕了壓縮引起的軟骨細胞死亡,抑制糖酵解和蛋白多糖的丟失。而且刺激有關基因表達的變化,使軟骨能夠更好抵抗與有害力學應力有關的氧化損傷。而沒有經過預處理的對照組,軟骨細胞的成活率則較低。
對脊髓神經細胞的影響
在高濃度時活性氧自由基通過破壞蛋白、核酸及脂類,引起神經細胞的毒性反應;攻擊不飽和脂肪酸的雙鍵,造成脂質過氧化和蛋白分裂[17]。特別是,由於含有過多的不飽和脂肪酸,神經組織極易受氧化損傷的攻擊。因此,抗氧化治療方案正被應用於對脊髓損傷的治療。Siriphorn等[18]評估了在體外雪旺氏細胞中17β-雌二醇(E2)的保護潛力,調查在脊髓損傷大鼠模型中E2對移植雪旺氏細胞存活能力的影響。開始對雪旺氏細胞培養時,發現其主要表達雄性激素受體(ER),並且逐漸形成雌二醇(E2)。頸部撞擊造成的雄性大鼠脊髓損傷,之後持續服用E2及安慰劑。脊髓損傷後的第8d,雪旺氏細胞被移植到受傷的中心。15d後E2治療顯著提高了被標記移植雪旺氏細胞的存活。表明E2可保護雪旺氏細胞對抗氧化壓力和提高移植成活率。
使用過程中出現的危險事件
雙氧水通常用來清潔傷口,但當其用於靜脈附近時,氧氣栓塞是潛在罕見的致命性併發症。不僅是在靠近胸腔,而且在遠離胸腔的部位,都有可能發生。 Prabhaka[19]報告1例由於胸部傷口壞死使用雙氧水灌洗後,引起靜脈氧氣栓塞導致心搏驟停,以致送入ICU搶救的病例。分析其發生的原因,250ml1.5%的H2O2灌洗後可產生1250ml的氧氣,而這些氧氣中的一部分可能通過迴圈造成右心功能障礙,或者阻塞於肺部造成肺栓塞。 Guitard等[20]報道了一個經歷股骨骨折不愈合併發骨髓炎,需行外科手術的年輕女孩,在使用雙氧水灌洗傷口後,引起了靜脈氧氣栓塞的症狀,但幸好結局是良好的。同時他們基於經驗及文獻資料建議一系列的預防措施。這些措施包括:使用雙氧水之前告知麻醉師、使用時用廣口的器皿而不是使用注射器以及使用時配合生理鹽水沖洗。