脓毒症凝血障碍

凝血异常普遍存在于脓毒症患者，是导致MODS的重要因素。从显性血栓栓塞性疾病到微血管纤维蛋白沉积，都可以是急性脓毒症凝血障碍（CAS）的表现。在严重的情况下，急性弥散性血管内凝血（DIC）可以表现为血栓形成和弥漫性出血。CAS可能是由多途径紊乱导致，而非单一途径，这也解释了为什么许多单一治疗都效果不佳。这篇文章将讨论急性脓毒症凝血功能障碍的发病机制，以及它导致MODS的原因；同时也将讨论评估凝血状态的方法和治疗手段。凝血功能的经典检测脓毒症凝血障碍的评估方法血液粘性试验脓毒症凝血障碍的综合分析促凝上调脓毒症血栓形成的机制抗凝抗纤溶作用内皮损伤弥散性血管内凝血（DIC）多系统器官功能障碍的发病机制血栓形成是脓毒症的保护机制组织因子途径抑制物（TFPI）抗凝血酶针对脓毒症中间环节的治疗方法活化蛋白C血栓调节蛋白细胞凋亡凝血常规（CCTs）如凝血酶原时间（PT），部分凝血酶原时间和纤维蛋白原，存在一定的局限性。用血浆测定的凝血功能消除了血小板的影响。CCTs的替代方法，如人体抗凝物质的测定、纤溶活性标记物、DIC的分子标记物，临床实用性差且对于一些特定病种尚未验证效果。经典实验室检测的问题：高灵敏度，低特异性。DIC中经典的凝血测试如下：（1）血小板计数；（2）PT/部分凝血酶原时间/国际标准化比值（INR）；（3）纤维蛋白原；（4）纤溶标志物：血浆D-二聚体（纤维蛋白降解产物）；（5）抗凝标志物：蛋白质C（PC）和抗凝血酶Ⅲ（ATIII）；（6）纤溶活性：纤溶酶原和α2-抗纤溶酶；（7）抗纤溶活性：纤溶酶原激活剂抑制剂（PAI-1）；（8）DIC标记物：凝血酶原片段F1+2，九因子（FIX），和十因子（FX）激活肽；（9）综合评分系统。从理论上讲，血栓弹力测定（TEM）可以让临床医生更直接的了解体内凝血情况。TEM的特异性高，TEM在脓毒症早期出现低凝状态是严重脓毒症患者28天致死率的独立危险因素。血小板聚集试验是另一种重要的弹性测量手段。该试验采用多种血小板激动剂，以确定整个血液采样的血小板功能。血小板减少和功能障对危重人群的影响很明确，功能障碍维持的时间越长，死亡率越高。经典的化验以及弹力测验结合DIC评分，SAPSII，SOFA，和APACHEII这些评分方式可以提供准确的评估。建议可以检测多个脓毒症中的血清标记物如凝血酶抗凝血酶复合物（TAT）、蛋白质C（PC）、和血浆纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）来估计死亡率和显性DIC的发展。促凝上调抗凝抗纤溶作用内皮损伤促凝上调是由于脓毒症中组织因子和炎症因子之间的相互作用形成。组织因子负责结合和活化细胞表面的因子Ⅶ，从而形成辅酶复合物来扩增Xa因子的产生。组织因子的表达后，炎症因子如肿瘤坏死因子（TNF），IL-1，IL-6激活，然后炎症因子抑制自身抗凝剂且导致内皮损伤。炎症可以激活血小板活化因子（PAF）。血小板活化后粘附到白细胞和内皮细胞，即成为凝血酶生成的表面位点和其他凝血因子的细胞信号。血液中的内毒素（LPS）在15分钟内即可引起血管内皮损伤，这将损害关键抗凝血机制。组织因子途径抑制物（TFPI）是一种早期的凝血途径调节物，被组织因子和FVIIa联合激活。TFPI结合并抑制Fxa，TFPI–FXa复合物结合并抑制组织因子-FVIIa，从而防止凝血早期放大。活化蛋白C（APC）是一种强效的抗凝血剂，也有促进纤溶反应和抗炎的特性。脓毒症中APC功能紊乱是早期的高凝状态的一个重要原因。凝血酶与凝血酶调节蛋白结合可激活PC。PC蛋白可以水解因子V和VII，因子V和VII对凝血酶的生产必不可少。丝氨酸蛋白酶是一种天然的抗凝血酶，由循环中的肝素类物质成倍激活。严重脓毒症时，由于凝血酶的持续形成，抗凝血酶（AT）的合成明显下调且消耗显著增多。此外，内皮细胞膜结合的类肝素黏多糖被炎症因子降低，这种减少进一步限制了AT的生物活性。活化的内皮细胞和血小板均可以表达纤溶酶原激活物抑制物（PAI）。炎性因子如TNF-α，IL-1和IL-6可显著降低血栓调节蛋白的表达，继而引起APC减少。缺乏APC抑制PAI，血栓的稳定性增加。凝血酶激活的纤溶抑制物（TAFI）形成增多，可以降低血块通透性同时增加血凝块硬度。TAFI与血小板分泌的多聚磷酸盐使TPA（组织型纤溶酶原激活剂）失效。中性粒细胞分泌的弹性蛋白酶可降解纤溶蛋白酶，促进血凝块的持久性。内皮细胞的表面是一层带负电荷的糖蛋白，被称为“糖被”。完整的糖被有丰富的肝素硫酸盐供应，可排斥循环中的血小板，具有抗凝作用。脓毒症中血栓调节蛋白等膜蛋白表达下降，致使炎症因子介导早期高凝状态。内皮细胞损伤也会导致内皮蛋白C受体（EPCR）表达下降。内毒素引起的内皮细胞凋亡导致组蛋白的释放，加重炎症，促进血栓形成。血管内皮细胞破坏可引起血小板快速粘附，导致微血管血栓形成。这样一个凝块的产生机制可防止细菌通过分泌的蛋白酶破坏血凝块完整性来播散。通路诱因内皮剥脱内毒素诱发内皮细胞从基底膜脱落血管内皮钙粘蛋白脱位炎症诱导血管连接蛋白进入细胞内儿茶酚胺损伤高水平去甲肾相关的细胞膜表面多糖-蛋白质复合物损伤炎症因子抑制血管内皮细胞抗凝受体EPCR和血栓调节蛋白的下调NET诱导内皮细胞死亡NET相关的组蛋白和蛋白酶有直接的细胞毒性血管生成素-Tie2血管生成素-2激活内皮细胞的炎性细胞因子并促进泄漏内皮细胞凋亡内毒素促进细胞凋亡Tie2酪氨酸激酶受体-2;NET中性粒细胞胞外诱捕网脓毒症的血管损伤机制临床上，DIC的定义为同时出现的弥漫性血栓和出血。持续的血栓形成，凝血因子消耗，最终导致低凝的状态。严重感染病人中50–70%会出现凝血功能异常，而约有35%的患者会发生DIC。治疗DIC的方式仍然是控制原发病，同时纠正凝血功能紊乱。实验室检查以及临床症状目前已纳入DIC的诊断标准。该标准可用于临床区分有弥漫性出血的显性DIC和非显性DIC，对于非显性DIC，抗凝治疗是有用的。DIC是MODS的重要致病因素。另一原因是细胞凋亡和坏死细胞释放胞内蛋白质的影响。死亡的细胞释放高迁移率族蛋白1（HMGB1）到宿主的血液循环，导致全身炎症反应和血栓的形成。其他细胞释放的蛋白如中性粒细胞外诱捕网（NETs）对器官是高毒性的，可引起炎症，促进血栓形成。NETs是由炎症细胞因子和血小板活化，并由组蛋白丰富的DNA纤维和抗菌蛋白组成。这些胞外蛋白可损害PC被血栓调节蛋白的活化，从而减少自身抗凝剂活化蛋白质C（APC）和消除其抗炎特性。其次，组蛋白介导的血小板活化和P-选择素的表达增加了凝血酶的产生。P-选择素的表达增强了血小板对血管内皮细胞和白细胞的粘附。因此，HMGB-1和组蛋白释放入血液循环可增强炎症和血栓形成，促进细胞死亡，并诱发MODS。过去研究脓毒症常用的小鼠模型，一般都通过静脉注射内毒素或脂多糖，甚至注射活的细菌，这种方法高估了宿主的炎症反应。因此，过去的努力集中于脓毒症中只有炎症一个调节因素，得出的结论在临床上是不适用的。广泛的凝血功能障碍是有害的，患者入ICU后的高死亡率与出血倾向的关系说明了这一点。但是过去的研究策略没有考虑到细菌隔离的保护机制。炎症反应急性期促进血栓形成来隔离细菌及入侵的微生物。急性期的蛋白如纤维蛋白原和凝血因子V急剧增多促进血液倾向高凝状态。同时，两个强大的天然抗凝剂，蛋白质C（PC）和抗凝血酶（AT）下调。在早期保护机制运作时，PC和AT可被视为急性期副作用蛋白。现在的脓毒症模型被认为应该是促炎和抗炎同时存在，或者说是混合性抗炎反应综合征（MARS）。组织因子途径抑制物（TFPI）抗凝血酶活化蛋白C血栓调节蛋白细胞凋亡针对脓毒症凝血功能障碍（CAS）的疗法应理想地恢复的炎症和凝血之间的平衡，同时不能恶化宿主对感染的反应。过去的数个试验未能识别炎症是一个重要的保护机制，并且在脓毒症不同阶段的应用统一的治疗方法。研究发现，针对TNF-α，IL-1受体和内毒素的抗体未能减少死亡率。可能因为缺乏DIC的患者入选，这样就不能确定何时开始治疗，以及低估了出血的致命性。这也提示我们采用复合评分系统，DIC晚期标志物，和血栓弹力测定（TEM）来为DIC指定具体的诊断标准是很重要的。TFPI在脓毒症时迅速消耗。早期关于TFPI替代物效果的研究表明，患者的INR大于1.2，死亡率没有改变，但不良出血事件增加。2011年，Wunderink等人公布了一项大型安慰剂对照研究的结果，对CAP患者应用重组TFPI治疗对生存率没有获益，虽然有明显改善凝血功能。抗凝血酶（AT）在与血管内皮细胞表面上的受体相互作用后最大限度的激活，以1:1的方式抑制凝血酶。AT通过抑制凝血酶–因子X复合物，防止IL-1和IL-6的的激活。日本DIC医学委员会使用一个前瞻性的随机对照研究来评估AT。DIC患者应用AT治疗超过3天，DIC评分好转明显，并且没有增加出血事件。在一个非随机的大型研究，Iba等人发现存在AT活性低和脓毒症的患者，大剂量AT（AT3000IU/天）可以改善患者的存活率（AT150065.2%，AT300074.7%）。这些研究均使用DIC评分系统确定显性DIC和适当抗凝治疗时机。日本DIC医学委员会，前瞻性的随机对照研究，60例CAS患者，AT水平在50-80%。AT治疗量30IU/kg，连续3天。对照组为安慰剂。Iba脓毒症AT不同剂量治疗对比。307例CAS且AT活性40%的患者，连续3天应用AT治疗。脓毒症中PC浓度快速下降，低水平的PC浓度提示预后不良。2001年，PROWESS研究发现应用重组活化蛋白C（rAPC）可降低死亡率。后来大量的临床研究关注这一方面，并认为重组活化蛋白C（rAPC）可能会产生有益的影响。卡塞利等人对15022例脓毒症患者的评估发现rAPC治疗组（1009例）可降低住院死亡率[比值比（OR）0.76，P00.001]。同时，器官衰竭的患者住院死亡率也显着减少（OR0.82与0.78）。2012年卡利尔完成的一项荟萃分析显示应用rAPC，危重患者可降低死亡率，但比PROWESS出现更多的不良出血事件。这研究的结果表明，为合适的患者应用rAPC可以降低死亡率。血栓调节蛋白（CD141）是一种内皮细胞跨膜糖蛋白，有多种凝血调节功能。通过结合凝血酶，它可以防止纤维蛋白原的转化为纤维蛋白，并防止凝血酶与血小板相互作用。凝血酶–血栓调节蛋白复合物可以100倍的激活PC。霍彭斯特德等人对DIC中重组血栓调节蛋白（rTM）治疗的研究显示凝血酶标记物如凝血酶抗凝血酶复合物（TAT）和凝血酶原片段（F1、F2）在rTM治疗后逐渐降低。对234例由恶性肿瘤或感染导致DIC的患者进行的研究发现可溶性血栓调节蛋白（ART-123）DIC的治愈率是66.1%，而肝素是49.9%。在这项研究中发现ART-123的出血率明显更低。在另一项86例脓毒症引起DIC的研究中，应用rTM治疗的患者比未应用的患者死亡率更低，且SOFA评分更良好（37比58%，P=0.038）。之后在对750例脓毒症、弥漫性血管内凝血的患者的研究中证实，应用ART-123治疗可以改善28天病死率。确定最佳治疗时机对这个有前景的DIC的治疗方案是非常重要的。脓毒症小鼠模型应用IL-7治疗的研究已经证明有利于降低CD4和CD8T细胞的凋亡和改善免疫功能。IL-7具有的抗凋亡功能对白细胞生存来说是必不可少的。靶向细胞程序性死亡可能降低炎性组蛋白和HMGB1被释放到感染患者的血液循环中。免疫调节研究进一步强化凝血和炎症之间的联系。宿主防御感染的侵袭是一个炎症和抗炎精细调节的过程。为了隔离感染，宿主生成血栓屏障和密集的纤维蛋白网。然而病理上，这些纤维蛋白沉积可导致微血管血栓和终末器官缺血的结果。建立一个由生物标记物定义的脓毒症和DIC可行标准是构建新的试验性治疗的第一步。最后，我们必须提高对患者评估分期，以确定最佳时机的干预措施。