史清海,馬鑫鑫,2,陸紅祥

1.新疆軍區(qū)總醫(yī)院全軍臨床檢驗中心,烏魯木齊 830000; 2.新疆醫(yī)科大學研究生院,烏魯木齊 830000; 3.新疆軍區(qū)總醫(yī)院創(chuàng)傷骨科,烏魯木齊 830000

隨著聯(lián)合戰(zhàn)區(qū)創(chuàng)傷系統(tǒng)的實施、戰(zhàn)創(chuàng)傷防護裝備以及戰(zhàn)斗傷亡護理的完善,由顱腦、主要血管及臟器的嚴重損傷造成的病死率大幅下降[1]。戰(zhàn)創(chuàng)傷感染是戰(zhàn)斗相關損傷的一種常見急性/慢性并發(fā)癥,其發(fā)生發(fā)展是由環(huán)境、機制、部位及炎癥免疫等多因素共同作用的結果,本質為細菌侵襲傷員傷口/創(chuàng)面致機體抵抗力下降所造成[2-3]。部分戰(zhàn)創(chuàng)傷患者在救治后期遭受感染進而發(fā)展為膿毒性休克和多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS),嚴重危及戰(zhàn)創(chuàng)傷患者的生命。如何有效預防戰(zhàn)創(chuàng)傷感染的發(fā)生,成為各國衛(wèi)勤保障面臨的重要挑戰(zhàn)。

我國西北地區(qū)沙漠眾多,約占全國土地面積的13.7%,在維護國家安全形勢和利益中扮演重要角色。目前研究表明,氣候條件、環(huán)境因素、受傷時所處的地理環(huán)境等對病原菌有很大影響[2]。沙漠干熱環(huán)境具有氣溫高、干燥、晝夜溫差大、紫外線輻射強、降水少等氣候特點[4]。這些氣候特點本身就可以導致體液流失,從而導致水鹽代謝失衡及體液的重新分布。在該環(huán)境下機體更易出現(xiàn)熱應激和熱損傷,對沖擊波和各種創(chuàng)傷、失血的耐受能力及代償能力急劇下降[5]。因此,在沙漠干熱環(huán)境條件下戰(zhàn)創(chuàng)傷患者更容易遭受感染、器官損傷和死亡,這對沙漠干熱環(huán)境條件下戰(zhàn)創(chuàng)傷患者感染的預防和救治提出了更高要求。

1 沙漠干熱環(huán)境對機體的影響

1.1沙漠干熱環(huán)境對腎功能的影響 現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)表明,在極端高溫事件中腎損傷的風險升高。熱休克可直接引起腎臟的腎前性損傷,在高強度的熱負荷及勞動負荷作用下,暴露于沙漠干熱環(huán)境中的機體出現(xiàn)腎小球濾過功能減退,尿鉀顯著增高。通過直腸測量取決于環(huán)境氣候和體內(nèi)代謝功能的核心體溫發(fā)現(xiàn),當環(huán)境溫度在25～30℃變化時,核心溫度僅變化1℃,但直腸溫度升高至41～42℃ 時則會加重腎小管損傷甚至壞死,且經(jīng)降溫后不可逆轉[6]。作為創(chuàng)傷后嚴重并發(fā)癥之一的急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)[7],當干熱環(huán)境合并創(chuàng)傷失血性休克(traumatic hemorrhagic shock,TSH)時,熱組織損傷和溫度誘導的氧化應激進一步加重損傷腎小管的毛細血管,腎臟組織釋放更多的炎癥因子,加速腎臟疾病的發(fā)展。在豬腸管火器穿透傷模型中,沙漠干熱環(huán)境組腎臟病變早于常溫組,且持續(xù)進行性加重,出現(xiàn)腎小球腎炎、腎小管急性壞死等病變,或進展為腎功能衰竭。

1.2沙漠干熱環(huán)境對肝功能的影響 肝損傷是創(chuàng)傷患者中為最常見的危及生命的損傷之一。研究證明,肝臟在熱損傷中通過調(diào)節(jié)免疫功能、炎癥過程和急性期反應發(fā)揮關鍵作用[8]。劉江偉等[9]建立大鼠TSH模型研究發(fā)現(xiàn),在常溫環(huán)境和沙漠干熱環(huán)境下分別放置大鼠,由于機體創(chuàng)傷后對肝臟可能造成急性損傷,導致大鼠體內(nèi)谷丙轉氨酶(alanine aminotransferase,ALT)水平升高,血清ALT水平均在0.5h出現(xiàn)第一高峰;沙漠干熱環(huán)境組的第二高峰出現(xiàn)在1.5h,比常溫環(huán)境組早0.5h,谷草轉氨酶(aspartate aminotransferase,AST)動態(tài)變化趨勢與ALT一致,提示沙漠干熱環(huán)境組肝損傷更為嚴重,環(huán)境的高溫及干燥可能是介導肝功能受損的重要因素。沙漠干熱環(huán)境腹部腸管火器傷動物模型研究結果表明,創(chuàng)傷后沙漠干熱環(huán)境組肝組織環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)、核因子(nuclear factor kappa B,NF-κB)的表達水平明顯高于常溫組,其表達與肝細胞凋亡的變化趨勢一致,且密切相關,這為在沙漠干熱環(huán)境戰(zhàn)創(chuàng)傷救治中COX-2抑制劑的選擇性使用及靶向NF-κB的干預治療提供了理論依據(jù),有待進一步研究證實。以上研究表明,當機體受到創(chuàng)傷后,加之身處沙漠干熱環(huán)境下,肝臟功能的損傷會出現(xiàn)得更早、更嚴重。

1.3沙漠干熱環(huán)境對肺功能的影響 高溫、干燥等因素在沙漠干熱環(huán)境中通過呼吸道對肺造成直接損傷。肺臟作為在極端惡劣環(huán)境或戰(zhàn)創(chuàng)傷情況下最易受累的器官之一[5],在沙漠干熱環(huán)境創(chuàng)傷失血性休克時,繼發(fā)的肺損傷將會引起炎性因子的級聯(lián)放大效應,這可能會使免疫系統(tǒng)對隨后的“第二次打擊”產(chǎn)生過度應答反應,從而導致遲發(fā)性膿毒癥、MODS,甚至死亡[10]。一氧化氮(nitric oxide,NO)、前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)等炎癥介質參與并介導上述級聯(lián)反應,最終使肺組織損傷加快[5]。此外,來自沙漠干熱環(huán)境下TSH豬及TSH大鼠模型的研究表明,其肺功能損傷相對于其他組較早出現(xiàn)且程度更重;同樣,類似繼發(fā)性肺損傷的表現(xiàn)在沙漠干熱環(huán)境豬腸管火器傷模型中也可觀察到,并隨時間的延長而進行性加重[5,11]。以上研究提示,相對于正常環(huán)境條件而言,干熱是在沙漠干熱環(huán)境下創(chuàng)傷失血性休克后繼發(fā)肺損傷,并使病情發(fā)展迅速的重要危險因素。

1.4沙漠干熱環(huán)境對凝血功能的影響 在干熱環(huán)境的影響下,經(jīng)歷創(chuàng)傷和出血的個體,由于高熱、脫水、低血容量及體力消耗等因素的結合,使機體發(fā)生明顯的熱應激反應,凝血功能紊亂很常見,并與創(chuàng)傷的嚴重程度有關[12]。從世界范圍來看,戰(zhàn)創(chuàng)傷患者出血性死亡與凝血功能障礙的發(fā)生有很大關系[13]。由創(chuàng)傷后組織損傷引起的凝血功能障礙稱創(chuàng)傷性凝血病(trauma-induced coagulopathy,TIC),發(fā)生率可達85.1%[14]。目前認為,當組織灌注不足和創(chuàng)傷性損傷嚴重時,機體主要表現(xiàn)為抗凝作用和纖維蛋白溶解作用增強,早期血液處于低凝狀態(tài),而在受傷后的幾分鐘到幾小時內(nèi),由于持續(xù)性的內(nèi)皮損傷、免疫細胞的激活及循環(huán)中損傷相關分子模式(damage associated molecular patterns,DAMPs)共同作用致TIC轉為高凝狀態(tài)[13, 15]。有動物研究表明,在干熱環(huán)境并創(chuàng)傷失血性休克的初期,血液狀態(tài)呈現(xiàn)為高凝,原因為機體于熱應激狀態(tài)下使內(nèi)皮細胞損傷加重和抗凝系統(tǒng)及纖溶系統(tǒng)功能受損,同時,干熱環(huán)境使得機體丟失大量水分致血液濃縮。伴隨休克持續(xù)存在,凝血底物大量消耗合并纖溶亢進從而發(fā)生消耗性低凝,即使在創(chuàng)傷失血性休克后3h,其凝血功能也可處于彌散性血管內(nèi)凝血(disseminated intravascular coagulation,DIC)階段[13],提示在干熱環(huán)境中創(chuàng)傷失血性休克凝血紊亂的發(fā)生較常溫環(huán)境復雜,環(huán)境的高溫與干燥會使休克程度與疾病進程加重。需要進一步的工作來充分描述沙漠干熱環(huán)境如何影響創(chuàng)傷后的凝血功能障礙。

1.5沙漠干熱環(huán)境對神經(jīng)系統(tǒng)的影響 極端高溫與神經(jīng)系統(tǒng)疾病死亡風險增加之間存在顯著關聯(lián),暴露在沙漠干熱環(huán)境中的人群,由于受到極端及持續(xù)熱應力影響,中暑的發(fā)生率較高[16]。中暑是一種以高體溫(核心溫度>40℃)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)功能障礙為特征的全身性疾病。CNS紊亂表現(xiàn),如抽搐、共濟失調(diào)、譫妄或昏迷等在機體中暑后的早期階段有所體現(xiàn),且與熱誘導的下丘腦神經(jīng)元損傷有關,若未能及時加以干預或治療,隨后可誘發(fā)包括腎臟、肺臟、肝臟、心血管和肌肉骨骼等在內(nèi)的多器官損傷,以及導致體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)及凝血功能障礙,引發(fā)全身性的炎癥反應綜合征[17]。此外,極端熱負荷可抑制/減弱大腦皮質的興奮性,使機體條件反射潛伏期延長從而出現(xiàn)反應速度下降、感知覺減退、易疲勞嗜睡等一系列負誘導效應;沙漠本身具有的獨特氣候環(huán)境對中樞神經(jīng)也存在著一定影響,焦慮、失眠、情緒低落、易怒等表現(xiàn)將不可避免地影響需要在該環(huán)境中進行作業(yè)人員的能力。在極端干熱環(huán)境下發(fā)生中暑時,及時識別和治療是維護生命和健康的必要條件,一旦出現(xiàn)癥狀,采取冷卻降溫和補水仍然是最基本且有效的治療策略,必要時選擇使用血漿擴張劑和補充血容量等抗休克療法及抗炎抗凝治療;另外,通過間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)移植可改善該環(huán)境下的神經(jīng)功能[18]。目前,在干熱環(huán)境下早期識別和治療中暑仍具有局限性,未來需要更多的研究來更好地了解并建立診斷及治療標準。

2 沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷后機體免疫炎癥變化及并發(fā)感染特點

機體在最初受到創(chuàng)傷的幾分鐘內(nèi)就會對出血和組織損傷做出直接反應,表現(xiàn)為白細胞的立即增多,伴隨著中性粒細胞的抗菌功能、單核細胞的表型和循環(huán)淋巴細胞的絕對數(shù)量也出現(xiàn)顯著變化[3, 19]。越來越多的數(shù)據(jù)表明,NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)、NLRP1和黑素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2,AIM2)等炎癥小體通過促進/放大炎癥反應,參與創(chuàng)傷后組織損傷和免疫功能障礙的產(chǎn)生[20-21]。目前關于沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷后機體免疫炎癥變化研究較少。Shen等[4,22]成功建立沙漠干熱環(huán)境TSH豬模型,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),該模型豬血清中炎癥因子白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、IL-10、IL-1β及腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α) 的水平升高較常溫環(huán)境早,且增長速度更快。另外,當核心體溫>41.5℃時,腸上皮發(fā)生損傷,從而導致通透性明顯增加,形成“滲漏”,腸腔內(nèi)細菌、病原體、內(nèi)毒素大量進入血液和淋巴,從而應激性地引發(fā)一系列炎癥免疫反應。結合前文,特別是沙漠干熱環(huán)境條件下的機體免疫炎癥反應,在創(chuàng)傷后機體繼發(fā)性損傷過程中起著舉足輕重的作用。

細菌繁殖和感染速度在不同地區(qū)和氣候條件下各有特點和規(guī)律。針對特殊環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染已有研究,但多是關于高原、水下、濕熱及寒冷等環(huán)境條件。關于沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷并發(fā)感染特點的研究鮮有涉及。目前已知,高溫地區(qū)比常溫常濕、寒冷地區(qū)發(fā)生戰(zhàn)創(chuàng)傷感染時間早,且感染率較高。在暴露于沙漠干熱環(huán)境中的戰(zhàn)創(chuàng)傷動物模型研究中,沙漠干熱組傷道細菌在創(chuàng)傷后比常溫組提前2h入血;在損傷后4h達到感染臨界值,比常溫組提前4h,且血漿內(nèi)毒素的峰值顯著高于常溫組。與常溫環(huán)境下的戰(zhàn)創(chuàng)傷相比,傷道細菌在沙漠干熱環(huán)境條件下繁殖速度快,在一定時間內(nèi)細菌的數(shù)量更多,使感染提前發(fā)生。綜上,筆者考慮在沙漠干熱環(huán)境條件下,戰(zhàn)創(chuàng)傷患者的免疫功能明顯下降,從而更容易發(fā)生上述病原菌的感染。

現(xiàn)針對沙漠干熱環(huán)境下特殊病原菌感染,如氣性壞疽、破傷風等的研究尚未見報道,沙漠干熱環(huán)境下的病原菌感染分布特點未見報道。極端干熱條件下,深入了解關于傷口微生物將有助于認識傷口的復雜性和感染負擔,通過改進創(chuàng)傷感染控制策略從而改善未來沖突中的戰(zhàn)創(chuàng)傷傷口管理和感染結果。但值得注意的是,目前的研究結果表明在干熱環(huán)境下進行清創(chuàng)和抗感染的時機與方法不能等同于正常環(huán)境情況,及時且正確地選擇抗菌藥物是預防與戰(zhàn)斗有關的創(chuàng)傷性損傷后感染并發(fā)癥的重要干預手段。因此,關于沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷免疫炎癥及感染特點方面的研究,未來尚需進一步完善,以為后續(xù)沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷救治提供理論依據(jù)。

3 沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染防治思考

當今,感染仍影響著戰(zhàn)創(chuàng)傷中傷員的發(fā)病率和病死率。自傷口感染到與感染有關的并發(fā)癥及死亡,是與戰(zhàn)斗有關的受傷患者延遲死亡的主要原因[23]。在沙漠干熱環(huán)境下,如何預防和減少戰(zhàn)創(chuàng)傷感染的發(fā)生,感染發(fā)生后如何有效就診,是提高特殊戰(zhàn)場環(huán)境下衛(wèi)勤保障的重要課題。針對沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染防治筆者初步有以下幾點思考。

(1)針對沙漠干熱環(huán)境的適應性訓練:沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷并發(fā)感染面臨的主要問題是機體免疫力下降,尤其傷后各系統(tǒng)功能下降也會導致機體更易遭受病原微生物的攻擊,極大增加救治困難。在戰(zhàn)前要加強沙漠干熱環(huán)境適應性訓練,對進駐沙漠干熱環(huán)境部隊進行沙漠干熱環(huán)境行軍、作戰(zhàn)訓練,提高沙漠干熱環(huán)境下的適應能力。

(2)早期徹底清創(chuàng),廣譜抗生素預防:“早期清創(chuàng)、延期縫合”是野戰(zhàn)外科的基本原則。在沙漠干熱環(huán)境下的傷員后送難度增加,細菌繁殖增快,早期徹底清創(chuàng)仍是防治沙漠干熱環(huán)境戰(zhàn)創(chuàng)傷感染最重要的措施,清創(chuàng)將徹底清除異物、失活組織,切斷感染來源,消除病原菌生長環(huán)境。在早期清創(chuàng)的基礎上,還應根據(jù)階梯救治原則,采用廣譜抗菌藥物預防感染,更早開始使用廣譜抗生素將有助于延長初期外科處理時限,為醫(yī)院救治爭取時間。

(3)強調(diào)多學科的聯(lián)合救治:現(xiàn)代戰(zhàn)爭中作戰(zhàn)損傷模式復雜,戰(zhàn)創(chuàng)傷通常由多種損傷復合而成,包括大面積燒傷、多發(fā)創(chuàng)傷、出血、感染等。針對單一臟器損傷在沙漠干熱環(huán)境下的救治目前仍缺乏足夠的臨床實踐經(jīng)驗,對于復合多種嚴重創(chuàng)傷的傷員救治更強調(diào)多學科聯(lián)合處置,才能在沙漠干熱環(huán)境下遏制多重創(chuàng)傷后感染的發(fā)生。

(4)注重支持治療:在沙漠干熱環(huán)境下機體的各系統(tǒng)更脆弱,在戰(zhàn)創(chuàng)傷的“二次打擊”下,機體更容易產(chǎn)生級聯(lián)放大效應,讓病原菌更加有機可乘。因此,針對戰(zhàn)創(chuàng)傷感染患者治療過程中應注意加強全身性的支持治療,維持水、電解質平衡,及時糾正代謝紊亂、貧血和低蛋白血癥等,維護重要臟器功能。

4 總結與展望

當人體處于沙漠干熱環(huán)境中時,機體各生理系統(tǒng)都會受到很大的影響,重視和加強沙漠干熱地區(qū)的戰(zhàn)創(chuàng)傷感染救治是當前我國衛(wèi)勤保障領域亟待深入研究的重大課題。沙漠干熱環(huán)境并發(fā)感染相關研究較少,現(xiàn)有的研究成果只是個別研究機構針對沙漠干熱感染防治的初步探索,部分理論目前尚未得到臨床實踐驗證,更與戰(zhàn)時實際情況相差較遠。未來需要更好地了解并繼續(xù)研究制定出減少沙漠干熱環(huán)境戰(zhàn)創(chuàng)傷感染的方案,打造從理論、技術、裝備/器材/藥物到標準方案、訓練應用的完整創(chuàng)新鏈條,以對沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染患者盡可能早期識別,從而開展最佳治療。因此,沙漠干熱環(huán)境下戰(zhàn)創(chuàng)傷感染防治措施的建立和實踐的路還任重而道遠。

作者貢獻聲明:史清海:資料收集、文獻檢索、文章撰寫及修改;馬鑫鑫、陸紅祥:資料收集、文章撰寫及修改