酶清创的研究进展

作者：胡维，王爱民，王建民    作者单位：(第三军医大学大坪医院野战外科研究所六室，创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室，全军武器杀伤生物效应评估中心，重庆 400042) 　　【摘要】  酶清创是采用某些具有蛋白水解作用的外源性酶类进行伤口清创的非手术方法，在分解清除坏死或失活组织的同时，不损伤邻近正常组织，目前主要应用于烧伤、褥疮和慢性创面的治疗。作者对其研究进展进行了综述。

　　【关键词】  创伤;蛋白酶;清创;感染

　　AResearch progress of enzymatic debridement

　　HU Wei,WANG Aimin,WANG Jianmin

　　(Department 6,Institute of Surgery Research,Daping Hospital,Third Military Medical University,Chongqing 400042,China)

　　Abstract: Enzymatic debridement is a nonsurgical method to debride wounds with exogenous proteinases which hydrolyze necrotic and devitalized tissue without damaging the normal adjacent tissue.It is applied mainly in the treatment of burns,pressure ulcer and chronic wounds.The author reviews the current situation and its research progress.

　　Key words:trauma;proteinase;debridement;infection

　　目前临床上最常用的清创方式仍是手术清创，其效果取决于手术医师的经验及肉眼对创面污染和坏死组织的判断。不彻底的清创是术后伤口感染的根源，反之，彻底的清创又常以牺牲邻近正常组织为代价，导致较大的组织缺损、愈合延迟甚至器官功能障碍。手术将不可避免地造成出血，且存在各种手术风险，因而在某些情况下(如大面积烧伤的除痂、贯通伤复杂伤道的清创等)表现出一定的局限性。酶清创(enzymatic debridement)是指采用某些具有蛋白水解作用的外源性酶类，将坏死或失活的组织分解清除，同时又不损害邻近正常组织，从而达到清创目的一种方法[1]。目前主要应用于烧伤领域，在褥疮的处理及其他方面也有一定的作用。

　　由于正常组织细胞产生的抑制因子的作用，这些外源性蛋白酶通常不会对活组织产生水解作用，仅分解坏死或失活组织，从而可在理论上起到具有高度选择性的清创作用。1940年，Glasser[2]首次报道了使用木瓜蛋白酶进行酶清创的方法。随后，越来越多的学者开始将目光投向酶清创这一非手术清创方法，研究不同酶类的清创效果和安全性。

　　1 用于酶清创的蛋白酶

　　目前用于酶清创的蛋白酶种类较多，来源包括细菌及动、植物。枯草菌酶(sutilains)是一类由枯草杆菌滤液中得到的中性蛋白酶，在中性环境下具有最大酶学活性，可水解包括失活胶原在内的多种蛋白。胶原酶(collagenase)主要从溶组织梭状芽孢杆菌中得到，也有报道来源于鲎。胶原酶对温度敏感，在pH值6～8的环境中具有良好的酶学活性[3，4]。该酶对胶原蛋白具有很强的水解作用，而对其他蛋白作用较小[5]。菠萝蛋白酶(bromelain)提取于天然菠萝茎或未成熟果实，主要成分为一大类巯基蛋白酶，与其他组分如磷酸酯酶、糖苷酶、过氧化物酶等共同构成复杂混合物，具有分解蛋白的作用[6]。木瓜蛋白酶(Papain)取自番木瓜果实，最常见的形式是其与尿素的复合物[7-9]。木瓜蛋白酶主要分解半胱氨酸残基，而尿素则被认为可以影响蛋白质的三维结构，从而增强木瓜蛋白酶的蛋白水解作用。研究证实二者的复合物确实较其单一形式具有更强的蛋白水解能力[5]。另外，纤维蛋白溶酶和脱氧核糖核酸酶、胰蛋白酶、双链酶等也曾被用于酶清创。

　　2 酶清创的研究与应用

　　2.1 枯草菌酶 Garrett[10]于1969年报道了使用枯草菌酶治疗皮肤烧伤的方法。101例烧伤面积在3%～50%的患者使用该酶处理创面，95例获得有效清创。Garrett认为，酶清创成功的关键在于保持痂皮的湿润环境，清创效果与治疗开始的时间密切相关：如Ⅲ°烧伤在48小时内开始酶清创，至伤后第2周即可进行植皮;而治疗开始时间在伤后5～7天者，清创效果不佳。另外，部分药物(如消毒剂)可降低其酶学活性。治疗过程中未见明显的毒副作用，仅3%患者出现局部烧灼感，持续时间在10～60分钟。Pennisi等[11]也得到类似结果。

　　Silverstein等[5]将不同的蛋白酶(枯草菌酶、菠萝蛋白酶和胶原酶)在体外分别作用于猪皮，通过检测羟脯氨酸的释放量评价这几种酶类的蛋白水解作用，发现枯草菌酶对除外胶原蛋白的其他蛋白的水解能力最强，对胶原蛋白的水解作用为胶原酶的1/6。

　　枯草菌酶作用所必须的湿润环境却有利于细菌生长，因而存在潜在的感染风险。Krizek等[12]观察到烧伤动物经枯草菌酶清创后迅速发生感染的现象，即使同时使用磺胺嘧啶银也不能有效防止感染的发生。Hummel等[13]在临床应用中发现，在烧伤面未形成干痂前使用枯草菌酶能达到较好的清创效果，但同时，在酶清创开始的72小时内，患者血培养即呈阳性表现，因而认为枯草菌酶可导致感染。Harris等[14]对这一观点提出了质疑，他们的动物实验使用20%体表面积皮肤全层烧伤的兔模型，并用低毒力铜绿色假单胞菌对创面进行人为污染，然后采用包括枯草菌酶清创在内不同方法治疗，发现所有实验动物血培养均为阳性，因此认为菌血症的发生与是否使用枯草菌酶清创并无直接关联。

　　Pennisi等[11]将62例联用枯草菌酶和磺胺嘧啶银治疗的患者与50例单用磺胺嘧啶银者比较，发现前者的植皮时间较后者平均提前5～6天，出院时间平均提前17天，但两组间脓毒血症的发生率未予比较。Dimick[15]联用枯草菌酶和磺胺嘧啶银治疗烧伤患者463例，并与传统治疗方法比较，结果显示前者的植皮时间早于后者7天，住院时间少21天，两组间菌血症的发生率无明显差异。枯草菌酶的使用导致部分患者出现局部烧灼痛，偶可造成一定量的出血。

　　Liu等[16]采用枯草菌酶对高速钢球致狗后肢软组织火器贯通伤进行清创，结果显示，酶清创组动物伤口愈合时间比抗生素治疗组提前4～5天，比对照组提前11天，差异显著，且未见正常组织损害。作者因此认为酶清创是火器伤早期治疗的较好选择。

　　2.2 胶原酶 研究发现，胶原酶不仅作用于变性的胶原蛋白，还可催化分解连接于坏死组织与创面底部正常组织间尚未发生变性的胶原蛋白丝条，因而起到更加彻底的清创效果[17-19]。从溶组织梭状芽孢杆菌不同菌株中获得的胶原酶具有不同的蛋白水解活性，实验显示，来自H4菌株的胶原酶有较强的清创作用[20]。

　　Boxer等[19]将胶原酶软膏用于压疮和小腿慢性溃疡的清创，治疗时间从1～14周不等，62处伤口中58处获得成功清创(94%)，与对照组(13%)的比较证实了其清创作用。该研究中未见胶原酶过敏反应及其他毒副作用，一些治疗时间较长的患者伤口周围有红斑出现，停药后随即消退。

　　Soroff等[21]就胶原酶对烧伤创面的作用，将其与磺胺嘧啶银进行了比较，发现胶原酶治疗组的清创时间和愈合时间均明显早于磺胺嘧啶银治疗组。仅3例胶原酶治疗的患者出现局部烧灼痛。Ozcan等[22]使用胶原酶软膏治疗儿童烧伤78例，与同期采用手术治疗者41例比较，酶清创的方法明显减少了患儿输血量，同时缩短了住院时间，其中17例在治疗过程中发生感染而改用手术治疗。由于该研究没有采用随机方式分组，因而难以阐明二者疗效的优劣。含有金属离子(如银、汞)的药物可抑制胶原酶的蛋白水解活性，影响其清创效果[3]。

　　2.3 菠萝蛋白酶 1985年，Klein报道了将菠萝蛋白酶用于酶清创的研究结果，与其他酶类相比，在体外湿度100%、温度37℃、无氧条件下，菠萝蛋白酶能更快地分解烧伤形成的焦痂。Levine等[23，24]通过测定羟脯氨酸释放量的方法进一步证实了菠萝蛋白酶的体外清创作用。该酶在水剂及油乳剂中无活性，而在雪花膏剂型中可保持酶学活性。同时应用磺胺嘧啶银将抑制其活性，磺胺米隆则对其无抑制作用。

　　美国的3所烧伤中心用菠萝蛋白酶治疗烧伤患者共36例，其中近半数病例在24小时内完成清创，其余则需要手术处理，清创开始时间晚、之前使用过磺胺嘧啶银被认为是部分病例酶清创失败的原因。Rosenberg等[25]使用菠萝蛋白酶(商品名Debridase)治疗深Ⅱ°及Ⅲ°烧伤患者130例共332处创面。创面用湿敷料浸润2～24小时后即开始酶清创治疗，每次治疗时间为4小时。其中241处创面(72.6%)一次应用即完成清创，两次应用者占20.18%，使用3次和4次者仅为3.61%和0.6%。第1次4小时菠萝蛋白酶的使用获得成功清创的面积占原创面面积的(89±21)%。该研究中，79.2%的病例出现发热，Rosenberg等[25]认为发热是烧伤后的常见并发症，是否与菠萝蛋白酶的使用有关尚不清楚。许多患者在治疗过程中有局部不适、烧灼感或疼痛，其中12%的患者需要口服止痛药。以上症状通常在酶清创治疗30分钟内缓解。

　　2.4 木瓜蛋白酶 Falanga[26]的临床随机试验显示，与胶原酶比较，木瓜蛋白酶尿素能更有效地清除皮肤溃疡中的坏死物质。这可能是由于木瓜蛋白酶尿素对集中于伤口表面的纤维蛋白和纤维结合蛋白有较强的水解能力，而胶原酶则主要作用于创面深部的胶原纤维和弹力纤维，因而使人们在临床上观察到前者的清创能力强于后者的现象。但木瓜蛋白酶尿素导致伤口渗出较多，需要频繁更换敷料，同时引起局部疼痛。有报道称添加叶绿素可抑制红细胞凝集作用，从而减轻局部炎症反应和疼痛感[26]。过氧化氢和含金属离子(如铅、银、汞等)的药物能抑制其酶学活性。

　　2.5 磷虾酶(Krill enzymes) 这是一类提取于南极海洋中一种虾样甲壳类动物消化系统的酶类。Anheller等[27]通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳和快速蛋白液相色谱法，发现该酶中具有类胰蛋白酶活性的主要成分为3种丝氨酸蛋白酶。体外实验显示该酶较牛胰蛋白酶具有更优的清创效果。磷虾酶与对照剂、木瓜蛋白酶以及纤维蛋白溶酶/脱氧核糖核酸酶的比较，显示磷虾酶在体外具有更强的蛋白水解能力。但是由于蛋白酶在体内的酶学活性将受到血浆及渗出液中抑制因子的影响，所以该结果并不能推知其实际清创能力。

　　2.6 弧菌溶血素(Vibriolysin) 弧菌溶血素是一种中性锌金属蛋白酶，分子量为34800，在上世纪90年代开始被应用于酶清创，目前文献报道不多。根据Durham等[28]的研究，弧菌溶血素体外水解纤维蛋白和胶原蛋白的速度分别是枯草菌酶的5倍和2倍。在猪皮肤全层烧伤模型中，烧伤后3天后开始局部使用弧菌溶血素，24小时内可使95%以上的创面完成清创，周围新生肉芽和正常皮肤无出血、红斑，显示该酶对邻近正常组织无明显损害作用。另外，弧菌溶血素可长期储存，磺胺嘧啶银等抗菌药物对其活性无抑制。

　　3 酶清创效果的影响因素及并发症

　　为使蛋白酶发挥较理想的蛋白水解活性，达到有效的清创效果，保持伤口局部湿润是必须条件，但也为细菌繁殖提供了良好环境，必然导致潜在的感染风险。部分学者认为酶清创过程将引起白细胞及巨噬细胞功能抑制，从而降低机体免疫功能，导致感染易发。已有不少文献报道了酶清创过程中发生感染的现象[12，13，22]。酶清创前有效的冲洗和消毒可以极大地减少伤口内细菌数量，降低感染的发生率。但应考虑到某些金属离子对蛋白酶活性的抑制作用，从而选择适合的消毒剂。在大面积应用时，应限制其使用面积，以防止在酶清创作用下，伤口内细菌在短时间内大量进入血循环而导致脓毒血症。Garrett和Pennisi等[10，11]均推荐每次使用面积不超过体表面积的15%。另外，渗出较多时应经常更换敷料，预防性使用抗生素也可起到积极作用。

　　对于烧伤，由于干燥的焦痂表面将很大程度地阻碍酶剂向创面深部的渗透，影响其清创效力，所以应尽量在焦痂形成之前开始酶清创。若焦痂已经形成，可在其表面切开一些交错的纹路以便于酶剂的渗入。慢性软组织创面在酶清创前，应尽可能清除表面覆盖的渗出物或脓性分泌物，避免造成酶剂稀释或失活，同时确保其与创面充分接触。

　　虽然酶清创被认为不会损伤正常组织和新生肉芽，但事实上其对伤口边缘及底部组织的刺激作用，使局部疼痛、烧灼感和红斑成为最常见的并发症。以上症状在通常情况下程度较轻，患者可耐受，但也有严重者甚至因此被迫中断治疗。为此，可在伤口周围组织涂抹氧化锌制剂等加以保护。必要时口服止痛药物，一般不需镇静治疗或麻醉。

　　4 总结与展望

　　酶清创作为一种具有选择性的非手术清创方法，用于全身情况稳定的皮肤烧伤患者除痂、压疮等表浅的慢性软组织创面清创，疗效肯定，不损伤邻近正常组织，无出血、痛苦小，无明显全身及局部毒副作用，尤其适用于不适合手术清创的患者。目前虽有少量文献认为酶清创也可用于单纯软组织火器伤的治疗，但其疗效和安全性尚待进一步研究证实。随着对酶清创研究的深入，其适应证有拓宽的趋势。由于酶清创过程操作简单、无需专业外科医生实施，在未来战争或灾难等导致短时间内出现大量伤员的情况下，可望在一定程度上弥补传统清创术的不足。

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