摘要 次氯酸（HOCl）作为消毒剂被广泛用于日常生活中，人体内内源性 HOCl 是中性粒细胞来源的髓过氧化物酶与过氧化氢（H2O2）共同作用下氯离子发生氧化反应产生的，是一种天然、广谱、速效、低浓度时无毒的抗微生物剂，本文综述了低浓度 HOCl 的临床研究和使用，讨论了 HOCl 作为防治组织感染外用杀菌消毒剂的潜在可行性。

关键词 次氯酸；消毒；抗感染；细胞毒性

中图分类号 R979.7 文献标志码 A doi 10.11966/j.issn.2095-994X.2015.01.04.08

 

Clinicalapplication of hypochlorous acid GU Zhengrong, CHEN Xiao, WENG Weizong, CAOLiehu, SU JiacanDepartment of orthopedics trauma, Shanghai changhai hospital,Shanghai 200433, ChinaAbstract As a common disinfection agent, hypochlorousacid is widely used in daily life. Then endogenous hypochlorous acid isproduced through the interaction of H2O2 and Chloride ionwith the presence of myeloperoxidase from the neutrophils. Hypochlorous acid isa natural anti-microbial agent with broad spectrum, quick acting and lowcytotoxicity under low concentrations. This reviewsummarized the clinical studyand application of hypochlorous acid.

 

Keywordshypochlorous acid; disinfection; anti-infection; cytotoxicity

 

1847年Ignaz Philipp Semmelweis医师在维也纳总医院产科II病房发现漂白粉（次氯酸钠）溶液洗手后，新生儿的败血症的发生率显著下降，同时他认为，用漂白粉洗手可以减少妇科检查感染及产妇热。虽然当时不被同行认可，但是如今外科手术洗手消毒已经成为常识。

 

      可以说，次氯酸（HOCl）是开创了外科消毒的先河，具有里程碑式的意义。但是漂白粉对皮肤的刺激性也限制了其作为外用消毒杀菌剂的应用。

 

1、次氯酸作为杀菌剂的一般特征

 

      次氯酸（HOCl）是氯气溶解于水时形成的一种弱酸。在工业上，HOCl作为家用漂白剂和清洁剂中的活性成分而广为人知。在生物学系统中，HOCl可被视为白细胞例如中性粒细胞和单核细胞产生的毒性最强、丰度最高的氧化剂。HOCl是中性粒细胞来源的髓过氧化物酶与过氧化氢（H2O2）共同作用下氯离子发生氧化反应产生的。细胞利用O2并使用线粒体膜结合酶 NADPH酶将其转换为过氧化氢（H2O2）。然后，髓过氧化物酶催化H2O2与Cl-之间的反应生成HOCl。定量分析结果表明，2-h的孵育时间内，106个活化的中性粒细胞可以产生约2×10-7mol HOCl；从化学计量学的角度来讲，HOCl基本上全部是这些炎症细胞生成的H2O2导致的。因此，中性粒细胞中HOCl的产量是非常可观的，106个中性粒细胞产生的 2×10-7mol HOCl足以在几毫秒内破坏1.5亿个大肠杆菌。事实上，HOCl是一种极强的氧化剂，可迅速攻击多种生理学相关的分子，包括硫醇、硫醚、胺类、氨基酸、核苷酸、抗坏血酸和多烯酸。并且，HOCl可生成反应性非常高的其他氧化剂，例如与H2O2和超氧阴离子反应可分别生成单线态氧和羟基自由基。可以认为，HOCl作为防御性杀菌剂的主要优势在于没有针对含氯氧化剂的直接酶促防御机制，因此细菌或者哺乳动物细胞均不能通过催化反应的方式迅速解除HOCl的毒性（它们可通过这种方式解除中性粒细胞生成的其他氧化剂的毒性，例如超氧化物和H2O2）。

 

2、HOCl能灭活毒素和超抗原

 

      HOCl除具有抗微生物活性外还可以产生有益效应，引起生物膜破坏，穿透微生物细胞、孢子壁和阿米巴包囊5以及促进伤口修复及组织再生。HOCl和氮-氯胺对抗病原体的作用机制是快速氧化修饰细胞外和细胞内成分，诸如导致细菌功能障碍和死亡的硫醇、芳族基和胺类。铁硫蛋白的灭活极其迅速，按降序排列为β胡萝卜素、核苷酸、卟啉类和血红素蛋白。含重要半胱氨酸的酶灭活有效性与其巯基的亲核反应性大致平行。纯0.01%HOCl溶液即使予以大量稀释1000-100000倍后也能快速灭活金黄色葡萄球菌和酿脓链球菌毒素。氨基化合物反应后产生氯胺，后者保留HOCl的氧化能力，反应性降低而更加长久。这类化合物的一个重要代表氮-氯胺及其类似物显示可以灭活致病因子（即白色念珠菌和都柏林念珠菌的分泌型天冬氨酸蛋白酶以及烟曲霉的胶霉毒素）。

 

3、低浓度次氯酸无细胞毒性

 

Kim等在细胞毒性试验中，采用HOCl处理第2代正常人鼻腔上皮（NHNE）细胞30min或者2h后，细胞未表现出任何毒性迹象。另外，采用3.5ppmHOCl处理后，采用了扫描电镜和光学显微镜来观察NHNE细胞的形态学变化。对照研究中（处理前），NHNE细胞是健康的，具有高度分化的纤毛，细胞-细胞之间的完整性正常。处理30min后，观察到了高度分化的纤毛和良好的细胞-细胞完整性。并且，即使处理2h后，和对照相比，也未观察到形态学方面的变化。同时发现，低浓度HOCl对正常人鼻腔上皮细胞中分泌性粘蛋白基因表达的无影响，实验比较了处理前、处理30min和2h后Muc2、Muc5B、Muc5AC、Muc6、Muc7、Muc8 和β2微球蛋白基因的表达情况，结果表明，采用3.5ppmHOCl处理的情况下基因表达没有差异。根据这一观察结果，有理由相信低浓度HOCl处理不会影响分泌性粘蛋白基因的mRNA水平。Brookdale眼科诊所已在动物模型中证明HOCl无刺激性和无致敏性。新西兰白兔单次滴入浓度为0.01％，0.03％和0.1％w/v的HOCl后，没有证据表明眼部刺激。每8h往荷兰有色兔眼睛滴入开发制剂，为期72h后未观察到眼刺激（数据未列出）。在一项Buehler设计的标准豚鼠皮肤致敏研究中，没有证据表明浓度为0.01％、0.03％和0.1％w/v的稳定型HOCl引起皮肤反应。在大鼠和小型猪为期28天的毒性研究中，每日敷0.01％、0.03％和0.1％w/v稳定型HOCl封闭敷料24h未见全身毒性。此外，显微镜检查伤口区域显示有预期的伤口迹象及后续伤口修复。

 

4、次氯酸的临床应用

 

      快速杀菌效果极其显著，每个受试细菌1×106mL-1的接种量，首次表明了稳定型HOCl（0.1至2.8μg/mL）在MBC值时对每个微生物的杀菌速率。如此表中所示，大多数受试微生物在暴露前2分钟内被杀死（>99.99％）。众多受试细菌物种当中，酿脓链球菌49399是唯一的例外，它在相同试验条件下需要大约10分钟暴露方能有效杀死。Kim12等采用具有杀菌作用的HOCl溶液而非传统的生理盐水进行鼻腔冲洗，发现HOCl含量低于3.5 ppm的鼻腔冲洗液对鼻腔粘膜没有毒性作用，对各种病原菌的杀菌作用达到了99% 以上，因此适用于罹患各种鼻腔疾病的患者。Crew14报道了综合负压伤口疗法（NPWT）和纯HOCl溶液0.01%（NeutroPhase，NovaBay PharmaceuticalsInc，Emeryville，CA）辅助冲洗治疗急性坏死性筋膜炎避免了截肢及全身中毒反应，Crew认为其疗效是基于0.01% 纯HOCl溶液快速杀灭细菌以及推测灭活毒素和超抗原对患者的治愈发挥重要作用。同时指出，冲洗液能在体外灭活细菌毒素。

 

5、讨论和展望

 

   综上所述，HOCl是一种天然、广谱、速效、低浓度时无毒的抗微生物剂，是在机体对感染发生部分先天反应时由中性粒细胞和单核细胞产生的。除了直接穿透细菌、孢子和阿米巴包囊，次氯酸已显示能破坏生物膜。另外描述称HOCl用作杀菌剂的效力是同等摩尔比次氯酸阴离子的80-100倍。这是因为，纯HOCl作为不带电荷的物质能穿透微生物细胞和孢子壁，而带电荷的次氯酸阴离子不能穿透细胞壁。HOCl对革兰氏阳性和革兰氏阴性病原体（包括耐药菌，如 MRSA、万古霉素中介耐药性金黄色葡萄球菌和莫匹罗星耐药金黄色葡萄球菌）具有广谱抗菌活性，最小杀菌浓度在0.1-2.8μg/mL之间，对白色念珠菌和黑曲霉素也具有杀真菌活性。另一方面，由于其理化特性HOCl浓度会随着时间的推移而下降，就意味着需要维持恰当的用药时间才能发挥最大效应。Feldman等研究表明，当HOCl的浓度高于100µM（约5.25ppm）时，可观测到具有统计学显著性的纤毛运动变慢和纤毛运动障碍。Morris等测定了经过氯气和次氯酸钠气溶胶（约0.8ppm）处理后的一只小鼠的气道阻力的变化，结果表明气道阻力显著升高。所以HOCl在各个不同器官组织的有效安全浓度还等待进一步的研究。由于细菌对抗生素仍在继续形成耐药性，使用外用抗菌药的争论仍持续存在，因此研究和开发新一类安全、广泛有效、具有低毒性、引起抗生素耐药性低的抗菌药需求必然成为关键。目前，卫生和公众服务部门不建议使用广谱外用抗生素治疗无法愈合的伤口或有感染风险的伤口。这些建议基于下列原因：抗生素可能引起过敏反应；尤其当局部给药时可能具有较低组织分布；对内源性菌群的影响更大（正常共生菌群紊乱）；诱导性耐药性；最终降低治疗效果。出于同样原因，也不鼓励使用抗菌药，因为其毒性较高、潜在形成耐药性（如抗生素），而且更重要的是对伤口愈合过程有直接影响。根据HOCl已发表的结果和本研究获得的数据，有足够令人信服的证据表明一定浓度的HOCl稳定制剂，它类似于氧化爆发（抵御微生物入侵的一种天然防御过程）过程中由嗜中性粒细胞产生的HOCl分子）可安全和有效治疗感染。对于开发伤口护理策略的临床医生以及希望开发和扩展体外伤口护理制剂人员是一种非常有前途的外用化学药物。