20世紀50年代，高壓氧(Hyperbaric oxygen ，HBO)作爲輔助手段應用於頭頸部腫瘤和宮頸癌的放療病人。此後人們就高壓氧治療與癌症的關係進行了一些研究。大半個世紀以來，儘管有一些新的進展，但在人們心中存在的疑慮和困惑並沒解決。
一.高壓氧與腫瘤的基礎研究
高壓氧可以增強癌細胞對放、化療的敏感性已得到公認。理論上認爲癌組織缺氧時對化、放療的敏感性降低，且其惡性行爲增加。高壓氧可增加癌組織內的氧及自由基，化、放療殺死癌細胞依賴氧自由基。另外高壓氧增敏化、放療的機制還與高壓氧改變細胞週期有關。所以高壓氧被定爲可輔助放、化療應用於惡性腫瘤。關於高壓氧是促進腫瘤生長還是抑制腫瘤生長還存在分歧，爲謹慎起見，至目前爲止高壓氧定爲惡性腫瘤的相對禁忌證尚無人提出將其取消。
(一)腫瘤與乏氧
許多臨牀試驗證明實體瘤內存在乏氧 。在不同條件下對膠質瘤組織中氧分壓的變化進行了研究。他們在局麻下通過CT 導引的立體定向外科技術將克拉克電極(Disposable Clarktype elect rodes) 插入且留置在腫瘤內和腫瘤的周邊， 結果發現腫瘤周邊的氧分壓無論在病人清醒還是睡眠狀態下均明顯的高於腫瘤內部。吸空氣時，兩者最大平均氧分壓分別爲( 15.8±11. 2) mmHg 和(9.2 ±7.9)mmHg ，兩者差別有統計學意義。在全麻開顱手術下測量腫瘤氧分壓，發現腫瘤周圍腦組織和腫瘤內的平均氧分壓分別爲(59.8±6.5) mmHg和(15.3±2.3)mmHg。證明乏氧區域位於腫瘤內部而非腫瘤周邊或腫瘤周圍腦組織。
乏氧細胞的產生主要包括兩個方面：(1)惡性腫瘤細胞團是來源於單個惡變的細胞呈典型的克隆性生長而形成。這種由單個細胞發生的腫瘤細胞的生長可因缺氧而受到限制，因隨瘤細胞團的增加，細胞團氧分壓逐漸降低。當瘤細胞團的直徵達200~300 um時，瘤細胞顯著缺氧。在這種乏氧狀態下，細胞內的代謝，一些基因和蛋白的表達發生改變，誘導腫瘤血管產生，給腫瘤提供營養和氧，以保證腫瘤的生長。然而儘管新生血管生長迅速，但對於大多數快速生長的腫瘤來說，新生的血管仍不能有效地提供足夠的氧。圍繞在血管周圍的細胞快速增殖，不斷把一些細胞推出100~150um的氧有效彌散範圍，使這些細胞乏氧。這種由於從毛細血管彌散的氧不足而產生的乏氧稱爲慢性乏氧。(2)腫瘤的營養血管阻斷或血流減慢而引起血管周圍的腫瘤細胞廣泛乏氧，這種由於腫瘤內正常血流的阻斷引起的乏氧稱爲急性乏氧。
越來越多的臨牀研究表明，乏氧不僅能引起腫瘤對放療的抗拒性，而且能增加腫瘤的侵襲性。活體腫瘤內的缺氧、灌注不足和代謝改變也會導致腫瘤對許多常用的抗癌藥的抵抗。治療時乏氧而使瘤細胞對化療產生不敏感，會影響到化療、放療以及聯合治療的效果。此外，越來越多的實驗室研究表明細胞暴露在不利的微環境下時，將會產生短暫的基因表達改變，誘導突變。這種不利的暴露，會驅使細胞羣表現爲更惡性更具侵越性。因此乏氧可能使低度惡性的細胞進化爲具有浸潤性、對治療抵抗的惡性細胞。另外乏氧還可刺激血管內皮生長因子活性，誘導腫瘤血管產生，促進惡性腫瘤轉移。
(二)高壓氧與乏氧
在高壓氧下溶解在血漿中物理溶解氧大量增加，氧的彌散半徑增加，從而可改善腫瘤乏氧。在不同條件下對膠質瘤組織中氧分壓的變化進行了研究。吸純氧並不能明顯提高氧分壓。高壓氧治療，兩個區域的氧分壓水平均明顯提高，且高壓氧治療後15分鐘還維持在較高的氧分壓水平。
(三)高壓氧與腫瘤內活性氧
活性氧(Reactive oxygen species，ROS)包括以自由基形式存在和不以自由基形式存在的具有高活性的中間產物。前者有O2.-、OH.，後者包括H2O2、脂質過氧產物(ROOH)。活性氧對細胞的作用與其濃度有關。研究表明：低濃度促進細胞生長;中濃度促進細胞凋亡;高濃度導致細胞壞死。在正常生物體內，活性氧的產生與清除可維持在一種較低水平的有益無害的平衡狀態。一方面，活性氧在正常細胞新陳代謝中不斷地產生，並且參與了正常機體內各種有益的作用： 如機體防衛作用和某些生理活性物質的合成等。另一方面，在機體生長髮育階段或正常運轉階段，即使某種活性氧的產生多了一些，也會被機體內的各種活性氧清除劑所清除，而不至於加害人體。正常需氧細胞有較強的抗氧化能力，可防禦ROS所致的損傷效應，並可持續在“氧包圍(siege)”下生存，即它們的生存取決於ROS與抗氧化劑之間的平衡。以往研究發現：幾乎所有癌細胞的超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性都明顯低於正常細胞。而這幾種酶是細胞清除活性氧的主要酶， 所以癌細胞清除活性氧的能力低下，對活性氧十分敏感。 也就是說，活性氧對癌細胞有選擇性殺傷力。
高壓氧促進機體活性氧增多，促使腫瘤壞死。研究發現[16]高壓氧組老鼠的肉瘤組織內氧自由基和丙二醛含量明顯比對照組高，同時肉瘤組織壞死發生率和老鼠生存率也高於對照組。從而得出結論，高壓氧能加速癌細胞的壞死。
(四)高壓氧與腫瘤細胞週期
有報道顯示，高壓氧能影響細胞週期，處於DNA 合成後期和有絲分裂期的瘤細胞明顯多於未經HBO 暴露者，提示高壓氧可促使離體鼻咽癌CNE2細胞進入細胞有絲分裂的DNA 合成後期和有絲分裂期。而處於這兩期的腫瘤細胞正是對腫瘤放、化療的最敏感期。
我科研究發現常規高壓氧可改變細胞增殖週期。
(五)高壓氧提高機體對腫瘤的免疫力
對HBO在抗腫瘤免疫中的作用作了研究。結果發現HBO不但可以減緩腫瘤生長，加快腫瘤破潰，同時檢測發現HBO組動物的巨噬細胞殺傷率明顯增高，自然殺傷細胞、非特異性殺腫瘤細胞、細胞毒性T淋巴細胞活性明顯增強。還有學者提出HBO 能提高機體的補體活性以及誘導巨噬細胞分泌α2腫瘤壞死因子等。提示HBO在增強機體抗腫瘤免疫活性方面具有一定作用。
高壓氧能有效改善細胞乏氧，增敏腫瘤細胞的放化療反應，提高腫瘤的局部控制，降低轉移率和患者死亡率。在我國高壓氧輔助治療惡性腫瘤在臨牀還處於探索階段，在臨牀上有廣闊的應用前景。
