综述 | 凝血障碍和微血栓形成在脓毒症中的作用：病生、诊断和治疗

摘要

      国际血栓与止血学会(ISTH)于2001年制定了临床弥散性血管内凝血(DIC)的诊断标准。从那时起，DIC一直与不良后果有关。然而，最近有关脓毒症的研究进展阐明了凝血功能紊乱在脓毒症进展中的作用。目前，炎症和凝血被认为是促进脓毒症和感染性休克器官功能障碍的两个驱动因素。ISTH于2017年发布了改善管理的新诊断标准，即脓毒症诱发的凝血障碍(SIC)。SIC是一种实用的评分系统，由血小板计数、凝血酶原时间和器官功能障碍评分组成，用于检测脓毒症相关性DIC的早期。由于显性DIC代表一种无代偿性凝血功能障碍，使用SIC和显性DIC标准的两步法是评估严重程度和处理这一具有挑战性的并发症的新策略。虽然对于DIC的抗凝治疗尚无全球共识，但日本2020年拯救脓毒症运动指南推荐使用抗凝血酶和重组血栓调节蛋白治疗脓毒症相关性DIC。由于这一领域的研究以前已有报道，因此有必要进行一项国际合作研究，以开发未来的诊断工具和治疗策略。

一、介绍

      弥散性血管内凝血(DIC)被定义为“一种获得性综合征，其特征是由不同的原因引起凝血在血管内激活，这些原因可能源于并导致微血管系统的损害，如果足够严重，可导致器官功能障碍。”由国际血栓和止血学会(ISTH)于2001年发表。同时，ISTH发布了显性DIC的诊断标准。从那时起，显性DIC标准在世界范围内被用作标准诊断标准，目前，医生和专科医生在患者完全满足显性DIC标准时诊断DIC。然而，我们应该考虑ISTH提出的非公开DIC标准和公开DIC标准。根据定义，DIC代表的是“全身性凝血激活”，而不是消耗性凝血障碍。事实上，显性DIC的设计是为了避免过度诊断，并定义一种全面的凝血障碍。因此，显性DIC适合于检测凝血功能障碍，但可能不适用于确定哪些患者将从治疗中受益。为了发现DIC的早期阶段，ISTH提出了不同的标准，非显性DIC标准，因为它包含了可溶性纤维蛋白和凝血酶-抗凝血酶复合物(TA-T)等分子生物标志物，所以没有被广泛采用。虽然这些生物标志物对早期DIC的检测很敏感，但在大多数本地实验室并不容易获得。另一个原因是没有治疗早期DIC的药物。值得注意的是，据报道，显性DIC标准不是非显性DIC的序贯事件。20年后的今天，最近的研究报告了检测早期DIC的重要性，特别是在脓毒症中。在这篇综述的第一部分，我们介绍了最近描述的专门针对脓毒症引起的凝血功能障碍的诊断标准，即脓毒症引起的凝血障碍(SIC)。在后半部分，我们将讨论脓毒症相关性弥散性血管内凝血(DIC)的治疗策略。

二、基础条件和DIC类型

      DIC总是发生在一种潜在的条件下，其特征随原发疾病进程的不同而有很大的不同。DIC可分为三种类型：纤溶抑制型、纤溶增强型和纤溶平衡型。脓毒症相关性DIC代表纤溶抑制型DIC，其中纤溶相对高度激活的凝血略有升高，表明纤溶不足。因此，在这种类型的DIC中，由于微循环凝块的形成而不是出血引起的器官功能障碍是常见的。同时，增强的纤溶型DIC常见于血液系统恶性肿瘤，如急性早幼粒细胞白血病。在这种类型的DIC中，凝血活性和纤溶活性均升高，且常与出血相关。平衡纤溶型表现为上述两种DIC之间的中间发病机制，常见于实体瘤患者的终末期。因为平衡型DIC的症状通常较轻，通常被认为是无症状或慢性DIC。凝血酶-抗凝血酶复合物(TA-T)和纤溶酶-α-2-纤溶酶抑制物复合物(PIC)的比值可作为反映凝血和纤溶平衡的指标，且在纤溶抑制型DIC中该比值较高。

      DIC的最初概念是“双重症状、血栓和出血并存”和“虽然起源不同，但临床和实验室结果相似”，ISTH显性DIC标准被设计用来诊断这三种类型的DIC。然而，上述概念是在DIC的失代偿阶段报告的。最近的趋势是根据每个临床背景制定适当的诊断措施，使早期诊断成为可能。我们也意识到，描述“一刀切”的标准可能不是一个正确的方法，但我们强调，DIC应该在病程早期进行分类，因为不同类型的DIC的实验室和临床特征都不同。

三、脓毒症相关性弥漫性血管内凝血的临床特点

      DIC的两个特征症状是出血和器官功能障碍。虽然ISTH的定义没有提到出血，但它是止血功能障碍的一个重要方面。纤溶抑制型DIC的血栓形成表现为脓毒症相关DIC的微血栓形成。相比之下，大动脉和大静脉血栓栓塞症相对较少。由于微血栓形成的症状较少，因此很难认识到血栓形成是这类DIC的主要特征。一个可见的微凝块诱导的循环不良的例子，对称性外周缺血性肢体坏疽，显示脓毒症休克患者的外周肢体坏死。目前的冠状病毒病2019年(新冠肺炎)大流行也提醒我们微血栓形成在急性呼吸窘迫综合征发生中的重要作用。虽然只有D-二聚体升高是新冠肺炎的典型实验室表现，但内皮细胞高凝和排列紊乱导致的微循环血栓形成是其基本发病机制。

      微血栓主要由中性粒细胞和血小板形成，并促进多器官衰竭的发展。Engelmann and Massberg注意到中性粒细胞释放细胞外因子(NETs)在血栓形成过程中的关键作用，并将其命名为免疫血栓。由于组织低灌注，DIC是脓毒症患者预后不良的一个重要方面。日本最近的一项多中心研究报告，在严重DIC患者中，多器官功能障碍综合征(MODS)的发生率为32.0%，而非DIC患者的MODS发生率为13.1%。在本次调查中，DIC患者的死亡率为24.8%，而非DIC患者的死亡率为17.5%。值得注意的是，日本急性医学会(JAAM)诊断的DIC患病率非常高，在ICU接受治疗的脓毒症患者中，DIC的患病率为50.9%。

      即使在纤溶抑制型DIC中，失代偿期也有以消化道或颅内出血和注射部位异常出血为代表的出血倾向。在这个阶段，DIC通常被临床医生认为是“死亡即将到来”，对于注定预后不佳的患者来说，处理是困难的。

四、脓毒症相关性弥漫性血管内凝血的病理生理学研究

      病理性凝血是一件严重的事情，患者的凝血和纤溶系统处于微妙的平衡状态。由于病原体传播是一种威胁，其病理生理反应的特点是关闭感染的传播途径，牺牲了组织循环。由于这些变化是动态的，根据疾病状况的不同而变化很大，但也强调了在可能的情况下早期干预的重要性。

1、 凝血的激活

      凝血系统的激活是DIC发病机制的重要组成部分。其机制复杂，涉及多种因素，但目前认为脓毒症相关DIC的主要启动因素是单核/巨噬细胞上组织因子的表达。外源性凝血途径中的组织因子和凝血因子VII在感染后的血栓形成中起重要作用。病原体表面的多种病原体相关分子模式(PAMPs)通过与其特异性受体Toll样受体(TLRs)结合来诱导组织因子的表达。这些吞噬细胞在膜表面释放同时表达组织因子和磷脂酰丝氨酸的微囊，启动固有的凝血激活。除了单核细胞/巨噬细胞外，包括中性粒细胞、血小板和血管内皮细胞在内的其他细胞也被激活，成为血栓发病机制的重要参与者。中性粒细胞通过形成NETs是血栓形成的重要贡献者，NETs是脱氧核糖核酸(DNA)、组蛋白、颗粒蛋白、高迁移率蛋白和其他损伤相关分子模式(DAMPs)的组合，释放来定位感染和杀死病原体。NETs具有高度的细菌原性、血栓前性和细胞毒性。NETs、血小板和内皮细胞之间的相互作用在脓毒症时形成免疫血栓中是必不可少的。除了这些途径，激活的补体系统，DAMPs从受伤的宿主细胞释放进一步加速血栓前活性(图1)。

      为了平衡这些血栓前事件，循环血浆抗血栓蛋白，如抗凝血酶、蛋白C和蛋白S，在生理条件下起着至关重要的作用。这些抗凝系统在调节炎症和保护血管内皮细胞完整性方面也起着关键作用。然而，脓毒症患者的抗凝系统容易受到破坏。

      血管内皮是另一个主要的抗血栓系统，它释放一氧化氮和前列环素以增强血管腔的抗凝作用，但在脓毒症条件下，通过表达组织因子和粘附分子并释放von Willebrand因子(VWF)和因子VIII来促进血栓前反应。糖萼是一种凝胶状成分，由膜结合蛋白多糖和糖胺聚糖侧链组成，覆盖血管内皮细胞表面，提供重要的抗血栓特性。然而，糖萼非常脆弱，在贮藏过程中极易受损。因此，内皮功能障碍和抗凝系统紊乱是脓毒症所致凝血障碍的特征。

2、纤溶抑制

      纤溶系统是脓毒症血栓形成的另一个重要调节因子，纤溶功能受损被认为是脓毒症相关微血栓形成和纤溶型DIC发生的关键反应。生理上，内皮细胞通过产生组织型纤溶酶原激活剂和纤溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)来平衡止血的纤溶功能。凝血酶激活的纤溶抑制剂和中性粒细胞弹性蛋白酶也调节纤溶功能。在正常情况下，纤溶是必要的，以避免不利的血栓形成，然而，凝块的形成是必要的，以防止病原体在脓毒症中扩散。结果，脓毒症的平衡转向抑制纤溶(也称为纤溶抑制)，主要是由于PAI-1的持续过量产生。因此，凝血/纤溶平衡的紊乱促进了组织微循环中血栓的形成。纤溶抑制是对纤溶反应中凝血酶生成的一过性激活的抵消。由于凝血酶刺激组织型纤溶酶原激活剂的释放，并上调内皮细胞产生PAI-1和凝血酶激活的纤溶抑制物，凝血酶被认为是协调凝血、纤溶和炎症的导体。

五、脓毒症相关性DIC的诊断标准

      在制定诊断标准时有两个不同的考虑因素，这两个标准要么是更准确的诊断，要么是更简单的标准。在前一种情况下，日本血栓和止血学会在2017年发布了新的标准。由于快速诊断对于脓毒症来说是NEC必备的，我们在这一节中重点介绍了更简单的标准。

1、新诊断标准的必要性

      在脓毒症中，凝血系统的激活几乎是一种单一事件，表现在脓毒症的早期，并随着疾病的进展而加重。脓毒症的死亡率在并发DIC时显著增加，这是一种全身性高凝反应，损害组织循环，导致多器官功能障碍。脓毒症相关性弥散性血管内凝血(DIC)的特征之一是明显的止血失衡。在脓毒症中，纤溶作用被上调，但相对于宿主免疫反应的一个关键方面–不堪重负的高凝状态而言，纤溶作用是不够的。脓毒症相关DIC的诊断对于评估脓毒症的严重程度和确定干预时机非常重要。日本一直考虑根据他们的指南对脓毒症相关性DIC进行抗凝治疗，并表示担心基于显性DIC标准的诊断为时已晚。因此，JAAM在2006年推出了JAAM DIC诊断标准以进行早期诊断(表1)。

JAAM标准适用于急性DIC的诊断，包括脓毒症相关性DIC和外伤性DIC，且简单易行。从那时起，JAAM标准主要在日本被广泛使用，但在其他地方却没有。因此，ISTH推出了更简单易用的标准，也可以进行早期诊断，即脓毒症诱发的凝血障碍(SIC)标准。SIC只包括两项凝血试验（血小板计数、凝血酶原时间）和器官衰竭评分。由于脓毒症期间凝血状态的频繁监测是必要的，因此需要简单且成本较低的诊断标准。我们的调查显示，JAAM-DIC和SIC诊断的患者数量相似，SIC组和JAAM-DIC组的死亡率相同，为23.3%。

      在治疗方面，考虑到潜在的疗效和出血的风险，抗凝治疗应该只适用于高凝状态的DIC患者，这一点很重要。

2、鉴别诊断的必要性

      简单诊断标准的潜在局限性是特异性低。为了避免误诊，ISTH公布了一份流程图，以区分与DIC相似的疾病。其中血栓性微血管病变(TMA)是最重要的疾病，应与DIC鉴别，DIC是危及生命的疾病，需要特殊的治疗。虽然DIC和TMA都表现为血小板减少、并发血栓和器官功能障碍，但TMA的特点是微血管病理性溶血性贫血。因此，乳酸脱氢酶、胆红素、结合珠蛋白的测定和红细胞碎裂的检测有助于鉴别。TMA病因包括溶血性尿毒症综合征(HUS)和血栓性血小板减少性紫癜(TTP)。TMA的发生频率很低，据报道是脓毒症相关DIC的1/150。因此，与DIC相比，许多病例被忽视或误诊为DIC。认识TMA的关键是考虑血小板计数和凝血生物标志物之间的失衡。尽管有严重的血小板减少，TMA患者的凝血酶原时间和D-二聚体变化通常是轻、中度的。检查微血管病理性溶血性贫血的特定实验室数据也是有帮助的。虽然脓毒症DIC的诊断和治疗应及时进行，但TMA最初往往难以鉴别，当治疗效果不佳或临床病程不典型时，重新评估诊断也很重要。当怀疑TMA时，需要特定的治疗(例如，血浆置换、分子靶向治疗等)。除TMA外，还应考虑肝素诱导的血小板减少症(HIT)，因为ICU通常使用肝素，患者发生HIT的风险增加。当ICU患者表现出不明原因的血小板减少时，4Ts评分有助于怀疑HIT。

3、设计未来诊断标准

      2020年6月发布的日本脓毒症生存运动指南(J-SSCG 2020)建议使用JAAM标准、ISTH显性DIC标准或SIC标准，这取决于目的，因为这两个标准的设计理念不同。在早期诊断方面，JAAM DIC和SIC较好，而显性DIC适合避免误诊。这些传统诊断标准的显著局限性之一是使用全面凝血试验。除D-二聚体外，其他凝血指标如血小板计数、凝血酶原时间、纤维蛋白原等均因消耗性凝血障碍而改变。我们有理由认为，结合不敏感的标志物也许不可能及早发现DIC。替代更敏感的凝血生物标志物，如凝血酶-抗凝血酶复合物(TA-T)、凝血酶原片段1+2和可溶性纤维蛋白，这些反映凝血酶生成的生物标志物不太可能在未来被采用为标准检测。事实上，在最近的3期试验中，TAT和凝血酶原片段1+2被报道为反映重组血栓调节蛋白治疗效果的良好指标。相比之下，尽管D-二聚体是一项敏感的试验，但它可能不利于评估脓毒症相关性DIC的严重程度，因为由于脓毒症的纤溶抑制，D-二聚体的水平不会随着严重程度的增加而增加，这是D-二聚体从SIC标准中剔除的一个原因。PAI-1释放增加和随后的纤溶抑制是脓毒症相关凝血功能障碍的标志，但其局限性包括标准化，这也是D-二聚体从SIC标准中被排除的原因。虽然PAI-1在脓毒症中的应用已经被多次报道，但PAI-1可以作为一种潜在的生物标志物和未来诊断标准的标准化测试。。抗凝血酶和蛋白C等抗凝蛋白也是很有前景的生物标志物。已知这些生理性抗凝剂在脓毒症相关性DIC患者中显着降低，其水平与脓毒症的严重程度有很好的相关性。血管内皮标记物，如可溶性血栓调节蛋白和糖萼成分的测定也可能是有帮助的。在后一种情况下，syndecan-1和透明质酸被报道有助于评估疾病的严重程度和预测DIC的发展。

六、脓毒症相关性弥漫性血管内凝血的治疗

      最初，抗生素的使用和感染的控制是成功治疗感染性DIC的关键条件。补充凝血因子和血小板治疗血小板减少和出血倾向是不能解决潜在问题的支持性治疗。在这最后一章中，我们将讨论脓毒症相关DIC特异性抗凝治疗的现状。

1、抗凝血酶

      抗凝血酶是一种重要的生理性抗凝血剂，主要抑制凝血酶和激活因子X(图2)。

抗凝血酶除了具有抗凝作用外，还通过抑制凝血酶-蛋白酶激活受体-1的结合发挥抗炎作用。此外，抗凝血酶有望通过结合硫酸肝素(一种位于血管上的生理性肝素)以及在脓毒症时促进前列环素的产生来恢复血管腔的抗血栓形成能力。根据前面提到的发现，抗凝血酶有望调节慢性胃病的进展，并已在日本得到广泛应用。然而，先前的研究显示，由于没有对DIC患者进行随机对照试验(RCT)，因此关于抗凝血酶在脓毒症患者中的有益作用的结果是相互矛盾的。在这种情况下，J-SSCG 2020工作组对5个评价脓毒症DIC患者抗凝血酶治疗效果的随机对照试验进行了系统回顾和荟萃分析。结果显示，抗凝血酶对死亡率的影响显示每千人中有134人死亡，死亡的相对危险度为0.70(95%可信区间：0.57-0.87)(图3)。而对出血性并发症的不良反应增加9/1000，但可预见结果(死亡率降低)的相对值一般高于不良反应(大出血增加)的相对值。可喜的是，J-SSCG 2020得出结论，抗凝血酶治疗的益处可能大于危害，并建议对脓毒症相关性DIC使用抗凝血酶补充剂(证据水平较低的弱建议)。然而，我们必须谨慎，最有说服力的证据是来自KyberSept试验的post hoc分析。在不同时使用肝素的大剂量抗凝血酶亚组中检测其效果。重要的是，KyberSept试验是在严重脓毒症而非脓毒性DIC患者中进行的。

      关于新抗凝血酶的开发，重组产品于2017年在日本发布，一项开放标签的随机3期研究显示，脓毒症DIC患者从DIC中恢复的结果类似。

3、重组血栓调节蛋白

      重组血栓调节蛋白通过与凝血酶结合促进另一种生理性抗凝蛋白C的活化，从而阻止凝血酶的促凝血作用，而且其凝集素样结构域具有独特的抗炎活性。重组血栓调节蛋白对脓毒症相关性DIC的治疗是有益的，并于2008年在日本被批准使用。J-SSCG2020工作组对3项随机对照试验进行了系统回顾和荟萃分析，研究重组血栓调节蛋白对脓毒症相关性DIC患者的影响。对于荟萃分析，在给药时符合入选标准的亚群的数据从最大的随机对照试验–SCARLET试验(中提取。结果，重组血栓模块治疗的死亡率降低了41/1000，死亡的相对危险度为0.81(95%CI：0.70~1.01)。相反，出血性并发症每1000人中有12人以上。根据这些结果，J-SSCG2020得出结论，重组血栓调节蛋白的益处大于其危害，并建议对脓毒症相关性DIC患者使用重组血栓调节蛋白(证据水平较低的弱推荐)。最近，对在法国接受治疗的患者(占总数的19%)进行的SCARLET试验的事后分析表明，死亡率的绝对风险降低更为显著，为8.3% (95% CI: -4.79 – 21.47%)。作者推测，更显著的下降可能归因于基线时凝血障碍发生率较高和肝素使用率较低。这项事后分析的结果表明，未接受伴随肝素治疗的脓毒症相关性凝血障碍患者可能受益于重组血栓调节蛋白。

4、肝素及其类似物

      肝素及其类似物是一种长期用于治疗DIC的治疗药物，尽管缺乏可靠的证据证明其对任何类型的DIC都有益处。J-SSCG 2020工作组对2个研究肝素/类肝素治疗脓毒症相关性DIC的随机对照试验进行了系统回顾和荟萃分析。结果显示，肝素/类肝素对死亡率的影响为每1000人减少58例死亡，对出血性并发症的影响为每1000人减少52例。毕竟，研究的数量和样本量太少，无法得出决定性的结果，而且被判断为证据的确定性太低。因此，J-SSCG 2020不推荐使用肝素/肝素类药物治疗脓毒症相关性DIC。同样值得注意的是，肝素与抗凝血酶或重组血栓调节蛋白同时使用可能会消除它们的作用。

七、结论

      脓毒症仍然是主要的死亡原因之一，特别是在发展中国家。根据世界卫生组织的数据，脓毒症的患病率估计为4890万例，全球每年报告的死亡人数为1100万人。因此，脓毒症的死亡人数几乎占全球总死亡率的20%。为了应对这一可怕的威胁，脓毒症的定义，如脓毒症-3定义中所指出的，是由于宿主对感染的反应失调而导致的危及生命的器官功能障碍。值得注意的是，SIC是为适应这一新的脓毒症定义而设计的。在这篇综述中，我们研究了炎症和凝血在宿主对微生物入侵的保护中的重要作用，但也可以通过导致免疫血栓形成的相互作用促进宿主器官的损伤。因此，抗凝和抗炎治疗是调节病理性凝血反应的必要手段。在日常实践中，我们建议常规评估凝血状态，为此，已经引入了一种简单且成本较低的诊断工具。如果可能，我们还建议在适当的时间给予抗凝治疗。至于治疗药物，虽然目前还没有通用的药物，但抗凝血酶和重组血栓调节蛋白的作用值得考虑。