高原環境對腹部創傷部位細菌性感染的影響及特點綜述

申麗文，黃 瓊，李 楠，蔡 琳，范瑞芳，許淑梅，閻 龍

1 聯勤保障部隊第940醫院醫療保障中心，甘肅蘭州 730000；2 聯勤保障部隊第940醫院醫學信息數據室，甘肅蘭州 730000；3 聯勤保障部隊第940醫院普通外科，甘肅蘭州 730000

我國高原面積(海拔＞500 m)占國土總面積的26%，其中醫學高原(＞3 000 m)面積占國土面積的1/6，其中青藏高原是中國面積最大、世界海拔最高的高原[1]。高原環境下創傷的發生、發展和救治與低海拔地區有著相似的規律，但由于高原特殊的自然地理環境，如大氣壓和氧分壓低(海拔4 000 m氧分壓約為海平面的61%)、氣候干燥寒冷、紫外線強等，對居住高原的人群生理造成極大的影響[2]。腹部創傷是平戰時較為嚴重的疾病，即使救治及時也常發生并發癥，病死率高[3]。腹部創傷早期并發癥主要包括失血性休克、腹壁及腹腔感染、腹腔間隙綜合征等，遠期并發癥主要包括消化道瘺、腸梗阻、腹壁缺損及腹壁疝等[4]。其中，腹壁開放性傷口感染及手術切口感染是腹部創傷后及治療過程中常見的并發癥[5]。細菌類型和數量等信息在創傷感染治療中起重要作用，是指導傷口縫合、預測感染防治成敗的一個客觀指標[6]。所以分析高原地區腹部戰創傷后創傷部位感染的細菌譜，并篩選出其中的耐藥菌，對于高原地區腹部戰創傷的治療，挽救我國戰創傷傷員生命具有重要的意義。

1 高原環境下創傷部位細菌性感染特點

我國高原地區氧分壓、溫度、濕度等顯著異于平原地區，因而戰創傷所致感染的細菌類型、繁殖速度及數量與平原地區有較大差異[7]。平原環境下，創傷部位通常在10 ~ 12 h后細菌繁殖數量可達感染的臨界值，而在高原環境下，創傷部位細菌繁殖數量達到感染臨界值的時間顯著延長，且達到感染臨界值時細菌數量是平原的1 000倍[8]。但研究發現，高原環境下創傷后傷口感染率可能較平原高。高原低氧、干燥、低溫的特殊環境，使人體儲備功能降低，免疫力低下，對創傷及失血的耐受力下降，另外致傷原因如火器沖擊傷，因高原環境低氣壓，造成的損傷較平原更嚴重，便于細菌在損傷部位種植，從而造成高原環境下傷員創傷部位細菌感染的高發生率和嚴重程度增加[9]。同時研究發現，在高原環境下實驗機體應激反應增強，創傷后機體炎癥反應強而持久，過度的炎癥反應使機體的抵抗力下降，易加重機體感染，誘發機體發生膿毒癥和感染性休克[10-11]。

高原環境下創傷所致感染的菌種較平原有顯著差異。研究人員通過對比幼豬在高原與內地環境下槍彈傷后傷口細菌感染的研究發現，高原環境可以使部分細菌脫水，造成蛋白變性、濃縮而死亡，這使得皮膚表面革蘭陽性球菌占比增加且更容易定植，高原地區幼豬皮膚表面細菌以革蘭陽性球菌為主(占85%)，主要是金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌；革蘭陰性桿菌占10%，主要是大腸埃希菌，另有5%為革蘭陽性桿菌；而平原幼豬皮膚表面金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌占45%；革蘭陰性桿菌占54%，主要為大腸埃希菌和聚團腸桿菌等[12]。

2 高原環境下腹部創傷部位細菌性感染特點

創傷感染為平戰時創傷傷員常見且嚴重的并發癥，是傷員創傷部位細菌污染所致，包括內源性感染和外源性感染，是導致戰創傷傷員死亡的一個重要原因[13]。美軍在阿富汗戰爭和伊拉克戰爭中，約1/3人員傷亡與戰創傷感染相關，感染導致的膿毒癥在戰創傷可預防的死亡原因中處于第4位，其在傷員中的發病率為2% ~ 9%[14]。腹部創傷并發感染的發生率為2% ~ 9%，主要來源于外來的污染，如塵土、泥石、鐵片、木屑、衣服碎片和子彈、彈片等異物的存留，以及腹腔內源性污染，主要是空腔臟器的穿孔或破裂，消化道內容物進入腹腔內引起腹膜炎或腹腔膿腫，嚴重者甚至導致膿毒癥、膿毒性休克，繼而可導致多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)，嚴重時導致患者死亡。

2.1 細菌譜 平原環境下，人體皮膚表面存在一定量的表皮葡萄球菌，特別是皮膚松弛的褶皺部位，出現皮膚損傷時，容易導致傷口表皮葡萄球菌感染，所以腹部創傷部位表皮葡萄球菌感染發生率高[15]。高原環境下，傷員體表創傷后感染細菌與平原有些差異。通過高原慢性難愈性創面患者的創面細菌培養分離致病菌，分析發現，創面感染主要以革蘭陽性球菌為主(63.04%)，革蘭陽性球菌由高到低依次為金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、屎腸球菌等，革蘭陰性桿菌由高到低依次為大腸埃希菌、肺炎克雷桿菌、銅綠假單胞菌等[16]。國內一項高原研究中，通過對200例腹部開放性損傷傷員的傷口進行觀察和檢測，感染菌株以革蘭陽性菌為主，主要為表皮葡萄球菌及金黃色葡萄球菌，其次是革蘭陰性菌，主要包括肺炎克雷伯菌、糞腸球菌等[17]。另一項研究中，腹部創傷后手術切口感染以革蘭陰性菌為主(62.50%)，革蘭陽性菌和真菌只占一小部分(25%和12.5%)，革蘭陰性菌以銅綠假單胞菌和大腸埃希菌為主，革蘭陽性菌以金黃色葡萄球菌為主[18]。

腹部創傷部位感染的細菌除了來源于皮膚和外界，腸道菌群也是重要來源，所以腹部開放性損傷后手術切口感染細菌譜可能異于傷口感染細菌譜。高原環境下，機體的腸道菌群會發生改變。研究發現，高原低氧環境會導致實驗小鼠腸道菌群中益生菌的相對豐度降低，而致病菌相對豐度上升(如艾克曼菌、普雷沃菌和梭狀芽孢桿菌XVⅢ的菌屬相對豐度顯著升高)[19]。這幾種菌屬豐度上升可引起腸道炎癥，導致腹瀉和結腸炎，嚴重者甚至引發死亡[20]。

2.2 耐藥性 腹部開放性創傷的救治過程中長時間大劑量應用廣譜抗生素，可導致一些細菌呈現多重耐藥和交叉耐藥，甚至出現廣泛耐藥和全耐藥。據2016年中國CHINET細菌耐藥性監測表明，細菌的耐藥性一直呈增長趨勢[21]。耐藥菌對腹部創傷部位感染帶來了嚴重威脅。高原環境下，由于低氧分壓導致創傷后傷口愈合時間延長，感染發生概率較高，抗生素使用時間較長，可能更易造成耐藥的發生[22]。高原細菌耐藥性特點也與平原有差異，一項針對燒傷創面感染的研究結果顯示，高原環境下，革蘭陽性菌中的金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌對青霉素和紅霉素耐藥率較高，革蘭陰性菌中大腸埃希菌、銅綠假單胞菌和肺炎克雷伯菌對頭孢唑啉的耐藥率最高，這些體表創面感染細菌的耐藥性分析與平原地區的結果有一些差異[23]。

3 高原環境下腹部創傷部位細菌感染特點可能機制

高原環境對創傷部位細菌性感染影響的特殊性來源于其低氧分壓和低溫環境特點，所以我們從低氧分壓及低溫對創傷部位愈合及細菌感染的影響來討論高原環境下腹部創傷部位細菌感染特點的可能機制。

3.1 低氧分壓對創傷部位愈合及細菌感染的影響突發性損傷后，創傷部位的血管系統受損會阻礙氧氣輸送至傷口，從而在傷口周圍形成缺氧環境[24]。炎癥細胞的募集也是一個耗氧量高過程，更加劇了這種局部缺氧狀態[25]。盡管急性缺氧會促進細胞增殖并啟動組織修復，但長期組織局部缺氧狀態會抑制血管生成、再上皮化和細胞外基質合成[26]。在修復過程中分泌細胞因子和趨化因子也都是氧依賴過程，會受到缺氧狀態的不利影響[27]。高原低氣壓和低氧分壓狀態，無疑加重了創傷部位的缺氧。局部組織供氧不足，同時加上皮膚破損，防御屏障破壞，為細菌定植創造了條件[28]。所以，從已有的研究我們可以推測，高原發生的創傷，其特殊環境會加重創傷部位組織的缺氧狀態，延緩創傷部位愈合，為創傷部位細菌的定植和生長繁殖提供理想的局部環境，可能導致創傷部位感染發生率升高。

線粒體是對缺氧最為敏感的細胞器之一，研究表明缺氧狀態引起的氧化應激可導致線粒體受損和碎片化，影響線粒體功能[29]。線粒體可通過增強Toll樣受體介導的炎癥反應發揮抗菌效應，在固有免疫中發揮重要作用，且廣泛參與抗菌過程[30-31]。所以高原缺氧環境導致創傷部位細胞內線粒體功能受損，影響其在抗菌過程中發揮作用，使創傷部位易發生感染，這可能是高原環境創傷部位容易發生感染的機制之一，但需要進一步研究來證實。另外，線粒體還與創傷部位的愈合過程密切相關[32]。研究發現創傷部位巨噬細胞亞群以線粒體活性氧的產生和缺氧誘導因子α的穩定為標志，驅動了創傷部位的促血管生成程序，對創傷部位的愈合至關重要，所以線粒體代謝狀態是創傷部位愈合過程中一個關鍵控制機制[33]。還有研究證明，血小板來源的線粒體能通過代謝促進間充質干細胞的促血管生成活性，加快創傷部位的愈合，從而增強間充質干細胞的傷口愈合活性[34]。由于線粒體在創傷部位的愈合過程中發揮了重要的作用，所以高原缺氧環境對線粒體的影響可能進一步導致高原環境下創傷部位愈合時間的遷延，增加創傷部位發生感染的概率。

3.2 低溫對創傷部位細菌感染的影響 高原低溫環境下細菌生長繁殖慢，創傷部位感染相對靜止期延長，感染時限可推遲[35]。有研究在動物爆炸傷模型中發現，當環境溫度降至-20 ~ -35℃，環境濕度為40% ~ 50%時，爆炸傷部位的細菌增殖在24 h內仍處于靜止期，遠遠長于常溫環境下爆炸傷部位的細菌增殖相對靜止期，常溫下靜止期一般不超過6 h[36]。但濕潤的微環境、創面部位正常溫度狀態可以促進創面愈合，而高原低溫和干燥環境對創傷部位愈合會造成不利影響。在創面愈合過程中，局部溫度對各種修復相關效應細胞有重要影響，當早期創面溫度低于核心體溫時，膠原沉積受阻，后期炎性細胞、纖維蛋白原減少，從而導致創傷部位愈合延遲[37]。創傷部位修復愈合不良，會增加其發生感染的概率。但高原低溫和干燥環境對于腹部創傷部位發生細菌性感染的具體影響仍不太清楚。

4 結語

高原環境具有氧分壓低、氣候干燥寒冷等特點，故高原環境下發生的腹部創傷和腹部創傷部位感染有異于平原，現有研究并未完全明確這種影響的具體表現和機制。高原環境與平原環境的差異使得腹部創傷感染診治方案有所差異，但我國目前高原地區腹部創傷的診治原則和策略均基于平原地區的流行病學特點，所以我們亟須研究不同海拔高原地區環境對腹部創傷部位感染的影響，總結不同海拔高原地區腹部創傷部位感染的特點，并收集感染細菌譜等資料，指導高原地區創傷的治療，提升對高原地區腹部戰創傷傷病員的救治能力。

作者貢獻申麗文：撰寫初稿；黃瓊：指導修訂；李楠、蔡琳：文獻搜集及處理；范瑞芳、許淑梅：臨床分析指導；閻龍：總體思路設計，文章修訂。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突。