孙学军
臭氧疗法本质是氧化还原调节 精选
2023-12-7 10:54
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臭氧疗法机制是氧化还原调节

臭氧疗法属于典型的氧化疗法,氧化疗法并不是必然导致氧化损伤,是利用氧化应激的信号效应,激活或启动身体内抗氧化和免疫活性,实现治疗疾病的目的。高压氧治疗也存在类似的治疗逻辑。过去的大量利用各种损伤刺激,例如缺血、缺氧、高温、低温、有毒气体如一氧化碳、麻醉气体等的预适应效应研究,都可以列入这个领域。这一领域研究比较有理论深度的概念是毒性小剂量兴奋效应,其基本理念就是以毒攻毒的思路。生物体是进化的结果,生物进化的基础是适应能力,而适应能力本质上就是应对各种外来损伤的潜力。因此,任何生物体都具有预防潜在损伤的潜力,而诱导这种潜力的基础刺激就是损伤本身,但适应能力也具有泛化特点,就是一种损伤能启动应对多种损伤的能力。今天臭氧或过氧化疗法的逻辑,就是利用氧化启动免疫的基本思路。

IJMS | Free Full-Text | Ozone as Redox Bioregulator in Preventive Medicine: The Molecular and Pharmacological Basis of the Low-Dose Ozone Concept—A Review (mdpi.com)

 Viebahn-Haensler R, León Fernández OS. Ozone as Redox Bioregulator in Preventive Medicine: The Molecular and Pharmacological Basis of the Low-Dose Ozone Concept-A Review. Int J Mol Sci. 2023 Oct 30;24(21):15747.

预防细菌、病毒和其他寄生虫感染人类感染的最佳方法是对废水和饮用水进行臭氧消毒,这是一种非常有效、众所周知的方法。各种临床前研究显示出有希望的结果,在大流行时期正在重新审视和重新考虑这些结果,并在最近的临床试验和报告中产生了有趣的结果,例如在特别脆弱的临床人员中针对 COVID-19 的保护措施。臭氧以低剂量概念的形式应用通过臭氧或其过氧化物干扰生物系统的氧化还原平衡来诱导其调节,最终导致谷胱甘肽平衡的恢复抗氧化系统被激活,免疫系统被调节,从而改善防御机制。在类风湿性关节炎患者中,重复臭氧治疗导致了通过臭氧进行免疫调节的新发现。更有效的免疫反应被讨论为先天免疫记忆的反应,并为自身免疫性疾病的补充治疗开辟了有趣的方面。

 

一、引言

大流行时期是健康维护、预防感染、一般预防和保护措施脱颖而出的时期。在19/20世纪之交,污水和饮用水被认为是伤寒、霍乱等的主要流行原因之一,并建造了适当的水处理厂。不幸的是,这场噩梦很快就成为过去,直到现在,世界上也没有任何地方。臭氧作为最有效的消毒剂之一,利用其高氧化潜力降解有毒物质;它的杀菌、杀菌和抗病毒特性保证了完美的饮用水,这是最重要的基本食物。

1.1. 通过房间和表面消毒进行预防

为了防止诊所和医院的细菌传播,使用了各种表面和房间消毒剂,这些消毒剂必须按照国家和国际法规注册并列为消毒剂。臭氧作为一种气体,占有特殊的地位。尽管具有明显的杀菌和灭活病毒特性,但它需要 >80% 的高湿度,因此,由于其高氧化还原电位,与材料不太相容。此外,它对呼吸道的毒性需要采取重大措施完全分解臭氧,然后才能再次使用房间。

相比之下,在废水、饮用水和工业用水中,臭氧优于所有已知的消毒剂,这取决于浓度和接触时间(浓度-时间概念),几十年来都有充分的记录[3]

臭氧水可用于医疗领域的表面和设备消毒,这在牙科中尤其有益,因为电晕等病毒也可以灭活。

潜在的分子机制主要基于与细菌的直接接触;pH>7时,自由基机制占主导地位。

在医学上,这种机制被用于感染伤口的局部消毒,以有效消除微生物和伤口清洁,作为伤口愈合的先决条件。在臭氧的全身应用和作用中,我们讨论了臭氧过氧化物的间接机制(1; 5 对此进行了描述,并在中进行了详细描述。

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1.2. 从实证发现到科学

在医疗应用中,臭氧在预防中占有次要地位,尽管在许多私人诊所和诊所中,臭氧的系统使用已显示出显着的成功,特别是在慢性病的二级预防中。在1990年代,Schulz等将这些经验报告转移到致死性腹膜炎的动物模型中,并使用预防性腹膜内臭氧注射将动物的存活率提高到100%,这取决于它们与抗生素的组合。使用动物和细胞模型的系统研究处于初始阶段,细胞代谢的激活、免疫调节和氧化还原调控被认为是潜在的生化和药理机制。化疗药物预防肝肾中毒或臭氧氧化预处理预防辐射暴露是众所周知的,早文已讨论过。在为我们提供基本了解的两项介绍性历史临床前研究之后,我们在这里重点关注非常新的方面,例如预防包括 COVID-19 在内的感染和类风湿性关节炎 (RA) 的二级预防,声称参与免疫记忆。12列出了关于臭氧预防效果的临床前和临床试验,但没有声称完全有效

二、动物和细胞模型的临床前试验

2.1. 臭氧预处理红细胞 (RBC) 中恶性疟原虫的生长抑制作用

恶性疟原虫是诱发热带疟疾的单细胞寄生虫,在经历了大部分生命周期后,直到红细胞破裂并随后将寄生虫释放到血浆中,在红细胞 RBC) 中生长。疟原虫对活性氧的敏感性是众所周知的,并且是各种药物的基础,如青蒿素,一种来自倍半萜类的内过氧化物。因此,使用臭氧作为氧化剂作为预防和/或治疗药物的想法是显而易见的。该治疗方法完全失败,至少对感染的红细胞进行单次臭氧治疗,而感染前单次臭氧预处理可抑制疟原虫生长高达7倍。

80 μg/mL 的高浓度下,臭氧似乎会扰乱 GSH ⇌ GSSG 平衡并将其向右移动,从而显着降低红细胞的抗氧化能力(GSH 是谷胱甘肽的还原形式,GSSG 是氧化形式)。红细胞经常暴露于活性氧化合物中,因此具有高水平的(90%)最重要的细胞抗氧化剂GSH;这对于疟原虫的存活和生长至关重要。在G-6PDH(葡萄糖-6-磷酸脱氢酶)缺乏症患者中也可以看到类似的效果,G-6PDH(葡萄糖-6-磷酸脱氢酶)缺乏症是启动磷酸戊糖途径的酶,具有抗氧化能力:这些患者大多对疟疾具有抗药性,见2

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2.红细胞的代谢受过氧化物的影响,这里是臭氧过氧化物(由臭氧和具有分离双键的不饱和脂肪酸形成):磷酸己糖和磷酸戊糖途径在低臭氧浓度下被激活,其中2.3 DPG(二磷酸甘油酸)增加。关于磷酸戊糖的途径及其通过GSH解毒的功能,在高臭氧浓度(此处为80μg/mL)下,GSH平衡受到干扰,抗氧化功效丧失。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶诱导磷酸戊糖路径,为红细胞提供抗氧化系统;在具有疟疾耐药性的患者中可见到缺乏症。

红细胞没有细胞核,不能像其他细胞那样启动修复机制;在高臭氧浓度(此处为80μg/mL)下,GSH/GSSG平衡受到干扰,过氧化物不再发生解毒,细胞的抗氧化保护作用丧失。这是在全身臭氧处理过程中臭氧浓度不超过约40μg/mL的主要原因之一。

2.2. 在动物模型中用臭氧氧化预处理预防致命性腹膜炎

Schulz等人根据我们对医学用臭氧的免疫调节作用的了解,以及通过预防性臭氧给药来建立对人类和动物细菌感染的保护作用,确定了合适的致死性腹膜炎动物模型(大鼠)的存活率与腹膜内给药臭氧浓度(10-100μg/mL)和剂量的函数关系。在这里,致死率从95%(对照)显着降低到35%,有趣的是,在最低浓度为10μg/mL20mL)下,对应于200μg的剂量,每天给药一次,连续5天(3)。在后续研究中,与不同抗生素的协同作用使他唑杆菌/哌拉西林 TZP 的存活率分别提高到 93% 100%,同时脾脏和肝脏中的 IL-1βTNF-αmRNA 量减少。

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3.动物模型中的致死性腹膜炎。(a) 臭氧预处理后的存活率取决于臭氧浓度:感染前腹膜内臭氧浸润10 μg/mL,存活率为57%为最佳结果(20 mL相当于200 μg的剂量,感染前连续5天每天给药);当臭氧浓度为100μg/mL时,存活率再次下降到23%,甚至比使用氧气时还要差。(b) 与抗生素的协同作用。所有组中浓度为 10 μg/mL 的臭氧预处理。感染后立即在一次治疗中仅使用四种不同的抗生素:抗生素 1:头孢地嗪、抗生素 2:头孢噻嗪、抗生素 3:左氧氟沙星、抗生素 4:哌拉西林/他唑巴坦。抗生素 1 4 仅在一次治疗后即可实现协同作用。在哌拉西林/他唑巴坦(4)的病例中,1小时后进行第二次治疗后,即使有100%的存活率也被计算在内,此处未显示。

 

三、预防医学中的低剂量臭氧概念

这些关于预防的早期临床前研究为我们提供了关于剂量和建立低剂量臭氧概念的重要指导。

与水消毒相比,我们遵循医学上的低剂量概念:对于伤口消毒,我们使用浓度范围为 70 100 μg/mL,对于全身应用,在主要自动血液疗法 MAH 的情况下,我们使用的浓度为 10 40 μg/mL,体积为 50 100 mL,使用直肠吹气 RI 时为 100 300 mL3显示了一般概述,详细信息见文献

3.低剂量臭氧概念后全身臭氧处理的浓度和剂量。

通过低浓度臭氧氧化预处理进行氧化还原生物调控是臭氧预防的基本机制。除免疫调节外,抗氧化酶(如 GSHoxGSHredSODCAT 等)上调的氧化保护机制在预防中占主导地位。具有强大抗氧化能力的健康细胞在很大程度上受到保护,免受感染、炎症、抗生素或其他药物产生的活性氧和自由基的影响。在1990年代后期,León启动了一个关于臭氧氧化预处理的广泛研究项目,该项目迅速扩大到全世界的认可:通过臭氧进行保护,特别是通过异生素、补救措施、化疗或手术中的再灌注损伤来防止肝肾中毒。

各种动物模型和一些具有出色、令人信服结果的临床试验构成了我们对臭氧在预防医学中的应用的分子和药理学理解的基础。就其本质而言,很难说服健康人采取预防措施。尽管目前诊所和医院对预防的认识、兴趣和需求正在增加,但关于预防的研究却很少。

近几十年来,细胞和动物模型被开发并用于了解臭氧应用的经验结果,阐明潜在机制并建立指导方针,并产生了预防的想法。尽管有数千篇关于臭氧在生物学和医学中的应用的科学出版物,但在相应的医学数据库中却很少能找到预防方面的研究。因此,我们检索了我们所知道的广泛、相关的文献,以满足大流行后时期对预防措施日益增长的需求,目前正在进行激烈的讨论。表 2  3 提供了一个很好的概述,这里讨论了其中的一些,特别是那些打开和打开了新方面的。

涉及老年患者的临床研究和报告在预防COVID-19(新冠诱发疾病)方面显示出非常有希望的结果。 2 列出了这些内容。我们现在将讨论一些最有趣的结果。

四、临床试验和报告

4.1. 预防COVID-19

病毒性疾病的最佳补救措施是预防,问题是:我们能否以主要的自动血液疗法 MAH RI 的形式提供低剂量、全身施用的臭氧,从而保护特别脆弱的个体免受 COVID-19 的侵害?

照顾 COVID-19 患者的医生和临床工作人员发现自己处于如此困难的境地,并且更有可能对预防措施持开放态度。因此,我们专注于涉及该群体的临床报告。

2023 7 月在意大利米兰举行的国际臭氧协会 IOA 26 届臭氧世界大会上,在印度尼西亚警察中央 Bhayangkara 医院和雅加达大学法医学系进行的临床试验上进行了介绍。

该试验由 150 名医疗保健专业人员组成,包括 25 名医生和 125 名护士(不包括 G-6PDH 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症),他们在与医院中感染冠状病毒的高风险 COVID-19 患者接触之前连续五天以 MAHRI 或阴道吹气的形式接受全身臭氧治疗。根据指南选择浓度和剂量。150名医护人员中没有一人感染冠状病毒,他们都是PCR阴性。预防性臭氧处理能够稳定相关人员的免疫状态。同时,由于患病率高,其他医院也出现了护理急症,对患者的护理崩溃了。

B.马尔马拉大学与伊斯坦布尔西西里健康科学大学联合进行的一项回顾性研究报告了相同的结果:臭氧疗法可用于预防 COVID-19 吗?

这项回顾性研究包括 71 名在六个月内根据低剂量臭氧概念完成至少 10 MAH 疗程的人;其中45%是医疗专业人员,均有接触史和旅行史;50.7%的患者年龄超过50岁,52%的患者有合并症。因此,他们罹患COVID-19的风险高于土耳其的正常人群[22]。其中两名受试者被感染,感染COVID-19时没有严重症状,占参与者的2.8%

C.全身性臭氧应用对接种新冠疫苗的人的B淋巴细胞活性和抗体水平的影响。

一项回顾性临床试验(Goji Medical Group 臭氧治疗研究所,美国佛罗里达州迈阿密湖),包括 109 人,其中大部分接种了三联疫苗,其中 57 人接受全身臭氧应用作为 MAH 60%) 或 RI 40%;52名未接受臭氧处理的人作为对照(4)。

4.COVID-19抗体生产的临床试验。患者和治疗程序。

臭氧组中没有一个人的PCR呈阳性,而对照组中有48人患上了弱度或中度COVID-19omicron)。

活化的B淋巴细胞(CD23)在臭氧组中升高,可能是通过臭氧活化的辅助细胞。IgG值在120-170AU/mL之间,而对照组的IgG值为40-50AU/mL(低于10AU/mL被认为是弱免疫应答[24]

其他试验报告使用肌肉注射轻微自体血液疗法或臭氧盐水;然而,我们在这里仅提及系统应用臭氧并应用MAHRI标准化方法的试点研究报告(表12)。

当然,在将这些有希望的结果转化为临床概念之前,需要收集更多的数据,并且需要测量氧化还原调节、免疫状态和氧化应激的相关参数。

4.2. 类风湿性关节炎患者第二周期臭氧治疗的氧化预处理

类风湿性关节炎已经有臭氧处理的历史。在 1980 年代,我们看到了彻底的失败;臭氧浓度和量(70-80μg/mL,体积为200mL,相当于每200mL血液中16,000μg臭氧)过高,因此导致了慢性炎症过程的氧化应激。在氧化预处理的基础上,阐述了氧化还原医学的生化和药理机制,提高了我们对臭氧作为氧化还原生物调控分子的认识。臭氧浓度和量急剧降低,以调节氧化应激而不是增加氧化应激。因此,RA成为臭氧应用的特征指示之一。

类风湿性关节炎的治疗再次更新,改变并加深了我们对臭氧作用机制的理解:一项对照临床试验纳入了20RA患者,他们分2个周期接受直肠臭氧吹气,联合基础治疗(MTX(甲氨蝶呤)、布洛芬、叶酸)和3个月的中间期。甲氨蝶呤对RA患者肝中毒的保护作用较早见。

4.3. 参考物质

氧化还原生物标志物(抗氧化剂是保护性生物标志物,氧化应激是损伤参数)是跟踪疾病进展的合适参数;以下内容用于显示类风湿性关节炎临床试验中第二个治疗周期的二级预防,其中讨论了预防性臭氧治疗的先天免疫记忆( 5)。

5.RA患者在两个周期全身臭氧治疗期间的特征性损伤和保护性氧化还原标志物以及一些临床参数,见4

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4.RA 患者在间隔 3 个月的全身臭氧治疗的第二个周期中的免疫记忆。两个周期的直肠吹气,治疗方案(臭氧浓度、体积):第 1 周:25 μg/mL100 mL;2 周:30 μg/mL150 mL;3 周:35 μg/mL200 mL;4 周:40 μg/mL200 mL。(a.测量为抗CCP(抗环瓜氨酸肽)的自身抗体在第二个治疗周期结束时显示出显着的减少,对应于(b)的改善。临床参数。(c. 氧化还原保护标志物 GSH SOD 在第二个处理周期后达到正常值(GSH 正常范围:790–1100 μg/mL;SOD 正常范围:(50–110× 10−1U/L) (d)。随着MDATH的降低,随着抗氧化能力的增加,测量的氧化应激,两者在第二个循环后均在参考范围内(TH8-15μM;MDA:(1-2× 10−1μM)。显然,重复治疗被记忆细胞识别[38]

RI 的第二个周期遵循低剂量臭氧概念并应用与第一个治疗周期相同的治疗计划:第 1 周:25 μg/mL100 mL;2 周:30 μg/mL150 mL;3 周:35 μg/mL200 mL;4 周:40 μg/mL200 mL,与第一个周期结束时(第 1 个周期结束与第 2 个周期开始之间间隔 3 个月)相比,治疗反应更有效。七分之六的生物标志物恢复正常; 4 显示了其中的一些。损伤生物标志物 TH MDA 在第 2 个周期结束时达到正常值,与第 1 个周期结束时有显着差异。在15/20的患者中,与第1个周期结束时相比,GSH作为保护标志物的增加;4 例患者略有下降,1 例患者未见变化。

4.4. 先天免疫系统的参与

与第一个治疗周期相比,在第二个治疗周期结束时,几乎所有参数都有进一步的改善,这意味着氧化保护机制的进一步增强,并且可以通过先天免疫系统的可能参与来理解。显然,在间隔 3 个月后进行第二次臭氧治疗会刺激先天记忆,从而加强对骨骼和软骨的保护,使其免受炎症过程的影响,正如我们从 RA 等自身免疫性疾病中了解到的那样。

RA疾病进展特异性相关的自身抗体CCP(抗环瓜氨酸肽)支持上述假设: 同样,我们发现相同的整体情况,即与第一个治疗系列相比,第二个周期后显着下降,并伴随着临床过程的实质性改善。低剂量臭氧概念在二级预防中的这一全新方面将得到进一步研究,并应通过纳入其他自身免疫性疾病来巩固。

五、医用臭氧在预防医学中的作用机理

通过大量关于预防肝、肾或胰腺中毒等的临床前研究,以及临床研究,如RAMTX中毒)或衰老过程,已经详细阐述并证实了全身臭氧在预防医学中的作用生化机制和药理作用。

为了预防,以下情况适用:具有极性分子结构的臭氧最好与脂肪酸的分离双键反应,因为它们大量位于细胞膜中。根据Crigée的说法,形成初级臭氧,在第二步中形成次级臭氧。它被切割并与水反应形成臭氧过氧化物(羟基过氧化氢),这被理解为药理活性物质(5a)。这些小的过氧化物及其末端的-COHOOH基团的活性不如臭氧本身,但仍是氧化剂。它们通过离子反应机理立即被谷胱甘肽 GSH 还原;该反应向细胞核发送信息以启动氧化还原生物调节,如图 5b 所示。 

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5.具有极性分子结构的臭氧最好与脂肪酸的分离双键反应,因为它们大量位于细胞膜中。根据Crigée,在第二步中形成初级臭氧和次级臭氧。它被水裂解并反应形成臭氧过氧化物,这被理解为药理活性物质。臭氧过氧化物作为第二信使,通过谷胱甘油酸反应将其信息转导到核因子,主要是NFkB,除其他因素外,NFkB负责免疫调节,Nrf2负责调节抗氧化剂,例如GSHoxGSHred,这是恢复GSH平衡所必需的(红色箭头)。(c.长链过氧化物:OHOOH基团位于不同的C原子上,中心过氧化物基团:反应性较低。它的反应性较低,半衰期较长,可引发自由基链式反应,例如与氧气发生反应。它负责慢性氧化应激:氧化窘迫。

具有中心过氧化物基团作为自由基链式反应引发剂的长链过氧化物(5c)负责永久性氧化应激;作为长寿命的过氧化物,它们为氧化还原医学中氧化应激的测定提供了合适的参数。

臭氧过氧化物表现为第二信使和调节分子,通过GSH反应将其信息转导到核因子,主要是负责免疫调节的NFkB等因子,以及负责调节抗氧化剂的Nrf2。第一步似乎是通过NfkB过氧化臭氧的低特异性氧化应激产生炎症反应,第二步是通过Nrf2调节酶促抗氧化系统的抗炎反应,例如恢复GSH平衡所需的GSHoxGSHred

当使用高浓度和剂量的过氧化物时,氧化还原生物调节将被阻断;这是慢性炎症性疾病中高氧化应激患者的情况。

在此基础上,发展了低剂量臭氧概念;它适用于通过调节免疫反应并通过强大的抗氧化系统保护细胞免受氧化应激和自由基的侵害来预防。

六、讨论

虽然一级预防通常只保留给私人诊所,而且这里的需求正在增加,特别是老年患者和已有疾病的患者,但慢性炎症性疾病和自身免疫性疾病的二级预防也应以补充治疗概念的形式转移到医院。

通过氧化还原生物调控增强免疫系统和改善细胞的保护机制将有助于保护患者免受高氧化应激并预防细菌和病毒感染。氧化还原调节只能在低臭氧浓度和剂量下进行,即在轻度氧化应激下进行,类似于过氧化氢在健康生物体中的重要功能:低浓度诱导,高浓度阻断调节臭氧的杀菌或抗病毒作用需要直接接触才能杀死或灭活微生物,这在血液或体内是不可能的。

在这里,完全不同的反应机理开始发挥作用:在MAHRI形式的系统应用中,只有间接机制是可能的。因此,急性感染不是臭氧治疗用途的指征。我们在慢性阶段看到了良好的结果,为此讨论了与预防相同的机制。

由于臭氧的高反应性,第一步可能是形成臭氧过氧化物,这些过氧化物也是不稳定的,立即被强效谷胱甘肽系统清除,通过适当的核因子触发信号转导,启动相应蛋白质的产生。抗氧化酶(通常)上调,最后恢复GSH/GSSG平衡。

由于GSH的测量和跟踪是一个非常敏感的参数,这一机制已在各种临床前预防研究中得到证实。一项针对老年老年相关疾病患者的首次临床研究能够减缓衰老过程的进一步进展。预防电晕感染,从而预防COVID-19是证明臭氧应用在预防方面的有效性的又一步,如三项试点研究所示,共有330人。必须进行进一步的试验,并且必须测量特定和相关的氧化还原参数以证明这一概念。

二级预防包括生化机制,现在通过更深入地了解免疫系统中的许多过程,这些机制正在得到扩展。RA患者的重复治疗周期导致自身抗体减少,表明在前一个治疗周期中形成记忆细胞。在臭氧/MTX治疗间隔3个月后,第二次暴露于臭氧显然具有刺激先天免疫系统的功能,并将记忆细胞带入现场,进一步加强了氧化保护机制,并减少了随后的损害。这些知识很可能为自身免疫性疾病的治疗开辟新的领域。

6显示了遵循低剂量臭氧概念的治疗方案。

七、结论

应将预防措施纳入医疗保健系统。除了各种其他措施外,补充医疗措施当然可以在这里发挥关键作用,许多医疗机构已经提供了这些措施。在老年患者和RA患者的临床试验中也取得了有希望的结果。这些必须得到确认,并且必须确定相应的临床和相关氧化还原标志物。先天免疫系统的影响应启动各种临床试验,以研究一级和二级预防。

本文只属于学术交流,关于臭氧疗法是否可用,不代表个人观点。

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