脓毒症相关凝血功能障碍的发病机制及诊断进展

王 暄 综述，任慧娟，唐伦先,3 审校

(1.南京医科大学上海东方临床医学院，南京 210029；2.同济大学附属东方医院急诊内科，上海 200120；3.上海市东方医院吉安医院急诊内科，江西 吉安 343000)

脓毒症是机体对感染的反应失调导致的危及生命的器官功能障碍[1]。尽管经过液体复苏、血管活性药物使用、抗感染、免疫疗法、肾脏替代治疗、抗凝防栓、机械通气及镇静、血糖控制等综合治疗，脓毒症的发病率及致死率仍居高不下，治疗花费巨大，迄今仍是医学救治难题[1-2]。脓毒症患者凝血功能障碍与多器官衰竭的发生和死亡密切相关[3]。脓毒症患者合并凝血功能紊乱的发生率为50%～70%，其中约35%继发弥散性血管内凝血(disseminated intravascular coagulation, DIC)[4]。DIC是脓毒症的常见并发症，一旦患者发展成DIC，死亡率就会显著增加[4]。因此，DIC的早期识别在脓毒症诊治中至关重要。

炎症与凝血功能障碍在脓毒症的发病过程中具有重要作用，探寻脓毒症凝血功能障碍的发生机制可以早期识别凝血功能紊乱，启动早期干预和治疗以改善脓毒症患者临床结局仍是当前亟待解决的难题。脓毒症致凝血功能障碍的主要病理生理机制涉及全身凝血系统活化，抗凝因子消耗，纤溶系统受抑，内皮损伤和炎症反应，纤维蛋白大量生成，纤溶系统激活等。理想的凝血监测指标应能早期预警、精确地评估临床过程，并评估治疗效果。本文将对脓毒症相关凝血功能障碍的发病机制、诊断和监测进展进行综述。

1 脓毒症相关凝血功能障碍的病理生理机制

脓毒症发生时，机体因大量炎症因子的释放激活使凝血系统处于高凝状态，继而凝血物质大量消耗使机体处于低凝期，最后出现继发性纤溶亢进[5]。主要表现为凝血反应增强及抗凝机制受损。同时在脓毒症状态下，致病原以及炎症介质通过促凝物质产生的上调、生理性抗凝物产生的下调、纤维蛋白分解的抑制等机制促进血栓的形成，最终表现为DIC。

1.1 凝血系统的激活

目前认为组织因子(tissue factor, TF)在炎症反应引起的凝血异常中起中心作用[6]。血管壁被各种微生物及其代谢产物、内毒素、炎症细胞因子、补体等刺激，血管壁遭到破坏，此时血管内皮细胞、中性粒细胞、单核吞噬细胞、嗜酸性粒细胞和血小板均可表达并释放TF，TF进入血液后激活外源性凝血途径，进而激活内源性凝血途径，通过正反馈机制形成广泛的微血管血栓[6],同时内皮损伤又会破坏血管腔中的抗血栓微环境[7]。

研究发现，脓毒症时机体通过病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)、损伤相关分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs)触发炎症反应[8]。此外，这两种分子模式还可以激活由游离DNA、组蛋白和颗粒蛋白共同组成的中性粒细胞胞外网(neutrophil extracellular traps, NETs)，不但可加速血栓形成，还可以激活血小板，促进血小板黏附、活化和聚集，导致血小板血栓形成[9-10]。最新研究还发现，NETs还能通过与细胞外囊泡、携带NETs的胞外囊泡相互作用，促进血栓形成[11]。

1.2 抗凝系统受损

多种机制参与了抗凝系统的损伤。首先最基本的是抗凝血酶水平的降低[12-13]。脓毒症发生时肝脏功能受损导致抗凝血酶的合成减少，同时抗凝血酶与凝血酶结合生成复合物[14]以及中性粒细胞释放弹性蛋白酶对抗凝血酶的灭活，导致血液中抗凝血酶水平降低[15]。另外有研究发现抗凝血酶通过与内皮细胞表面黏多糖结合，保护内皮细胞，发挥局部抗炎作用[16-18]。

蛋白C系统在抗凝系统也起着至关重要的作用，该系统包括蛋白C(protein C, PC)、蛋白C抑制物、蛋白S(protein S, PS)、血栓调节蛋白。活化蛋白C(activated protein C, APC)可降低凝血因子Ⅴa、Ⅷa和纤溶酶原激活物抑制剂1的活性,同时PS可大大增加APC的活性。但是脓毒症时肝功能受损导致PC合成减少，且消耗增多，导致APC减少[19]。有研究发现在脓毒症和脓毒性休克症状出现之前就已出现PC的缺乏，所以认为PC水平的降低可增加脓毒症的死亡率[20-21]。炎症因子也会下调TM活性和内皮细胞PC受体使蛋白C系统受损。补体调节蛋白C4b结合蛋白在急性炎症期间增加，并与PS结合使PS水平降低，导致APC活性降低。

1.3 纤溶受抑

血管内皮细胞通过分泌纤溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activator, t-PA)和其抑制剂纤溶酶原激活抑制剂(plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)调节纤维蛋白溶解[22]。脓毒症发生时，PAI-1与纤溶酶原激活物结合形成复合物，使纤溶酶原激活物失活从而阻断纤溶。据报道，血浆PAI-1水平可预测脓毒症患者的严重程度[22]。脓毒症发生时，凝血酶的大量释放可直接抑制纤维蛋白的溶解，并且活化凝血酶激活纤溶抑制剂(thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor, TAFI)。TAFI通过去除凝血酶或纤溶酶激活后降解纤维蛋白的纤溶酶原结合位点来减少纤溶酶的生成和纤维蛋白的降解[23]。除了PAI-1和TAFI外，纤溶酶原水平的降低也可能导致纤溶活性的降低[24]。

1.4 内皮功能不良

脓毒症相关DIC的一个典型特征就是内皮损伤[25]。病原微生物和炎症刺激下，内皮广泛受损，促发t-PA释放，继而PAI-1快速产生上调，导致微环境中大量纤维素沉积[26]。伴随内皮损伤，一氧化氮、前列环素下调，组织因子增加，多糖包被减少[27]，这些进一步加重凝血功能障碍。

1.5 血小板聚集

脓毒症DIC的主要诊断标准之一就是血小板降低。脓毒症患者血小板计数受多种因素影响，在病原微生物和炎症刺激下，血小板生成明显降低；血小板激活也导致了血小板计数降低、血栓形成、炎性细胞因子释放[28]。同时，血小板本身又被凝血酶、炎性介质等激活加重脓毒症相关DIC，形成恶性循环。凝血酶通过切割血小板表面的蛋白酶激活受体(protease activated receptors, PARs)释放血小板颗粒如二磷酸腺苷(adenosine diphosphate, ADP)及5-羟色胺等[29]，同时产生血栓素A2和前炎症细胞因子[30-31]。血小板还释放血清高迁移率蛋白-1(high mobility group box-1, HMGB-1)导致单核细胞趋化和NETs形成[30-31]。

2 脓毒症相关凝血功能障碍的诊断标准及应用评价

脓毒症凝血功能障碍与其他原因所致的凝血功能障碍在发病机制、临床表现及干预等方面有明显不同，目前主要使用的5种诊断标准见表1。

国际血栓和止血学会(International Society of Thrombosis and Hemostasis criteria, ISTH)评分系统强调凝血紊乱的动态观察，提出了显性DIC与非显性DIC的概念。此标准还强调了凝血系统分子标志物的重要性，在显性DIC标准中，针对D-二聚体等纤溶指标没有明确给出中度升高和重度升高的具体标准。在非显性DIC诊断标准中提出了可溶性纤维蛋白单体(soluble fibrin monomer complex, sFMC)、抗凝血酶、PC、凝血酶-抗凝血酶复合物、纤维蛋白凝血酶原片段F1+2、纤溶酶-抗纤溶酶复合物等，也未给出分子标志物的具体变化范围[33]。日本急诊医学学会标准(Japanese Association for Acute Medicine, JAAM)则更关注DIC的炎症凝血的交互作用，删除了敏感性低、特异性高的指标如纤维蛋白原，增加了损伤严重度的积分权重，提高了JAAM标准判别脓毒症相关凝血功能异常的敏感度[34]。日本卫生福利部标准(the Japanese Ministry of Health, Labor and Welfare, JMHLW)从典型DIC的凝血与纤溶系统的稳态破坏的角度对DIC进行诊断，临床上简便可行，但其不足之处在于并未对DIC作出定义[35]。2014年，Ishikura等[36]提出新的脓毒症性DIC诊断标准，该标准联合JAAM标准与脓毒症诊断标准而制定，并提出两个新的分子标志物Presepsin和PC，根据这两个标志物的浓度将DIC的严重程度分成轻、中、重3层，但是新型分子标记物在临床检验中有限制，很难在实际应用。中华医学会血液学分会血栓与止血学组公布了《弥散性血管内凝血诊断中国专家共识(2017年版)》(Chinese DIC Scoring System, CDSS)[37]，强调动态监测，突出了基础疾病和临床表现的重要性，更加符合DIC动态发展的特点。在脓毒症3.0定义颁布后，Iba等[32]也相应提出新的脓毒症性凝血病的诊断标准，纳入PT比率、血小板计数和序贯器官衰竭(sequential organ failure assessment, SOFA)评分3项指标，评分≥4分或前2项凝血相关积分之和>2分即可诊断。

在诊断精确度比较中，ISTH显性标准特异性最高，ISTH非显性标准敏感度最高，而处于中间的JAAM标准具有比较理想的灵敏度和特异度，并且JAAM与其他标准在对死亡判断的ROC曲线下面积的比较上，曲线下面积最大，准确性最高[38]。

在对预后的比较中，上述评分标准都能在一定程度上准确反映危重病患者的预后，各评分标准的DIC确诊组和排除组在病死率、SOFA评分上差异均有统计学意义[38]。Iba等[32]的标准对病死率预测价值优于JAAM标准(38.4%vs34.7%)。

3 凝血功能障碍的监测进展

3.1 黏弹性试验

目前常用的黏弹性试验包括血栓弹力图(thro-mbelastogram, TEG)和旋转血栓弾力计(rotating thromboelasticity, ROTEM)，二者均采用全血进行检验，对凝血启动、形成及纤溶的整个过程进行图形和数值的记录[39-40]。尽管目前缺乏大的多中心前瞻性研究，单中心的部分研究结果提示其对脓毒症后凝血功能障碍有较好的预测价值，最近有研究回顾性分析比较TEG与常规凝血试验对脓毒症患者的凝血功能障碍的评价效果[41]，结果发现TEG能较好识别低凝和高凝状态，并且与SOFA评分呈负相关，可用于指导临床风险评估。另有研究发现，TEG对脓毒症患儿DIC有较好的诊断价值，且可以用于预后评估[42]。通过监测发现，入院时高凝状态可以早期诊断脓毒症的发生，高凝的严重程度与严重性相关，而纤溶水平的降低则预示器官功能衰竭的风险增加ROTEM[43]。

3.2 新凝血四项监测

新凝血四项是指血栓调节蛋白(thrombomo-dulin, TM)、凝血酶-抗凝血酶复合物(thrombin-antithrombin complex, TAT)、纤溶酶-抗纤溶酶复合物(plasminogen antifibrinolytic complex, PIC)、组织型纤溶酶原激活物-纤溶酶原激活抑制复合物(tissue plasminogen activator plasminogen activator inhibitor complex, t-PAIC)。

血栓调节蛋白TM[44]是一种内皮抗凝辅助因子，在血管内凝血的调节中起着重要作用。当内皮细胞受损时，TM被降解并释放到血液中，血浆TM水平可反映内皮细胞损伤的程度，提示血管内皮活化。

在血栓形成过程中，凝血酶的生成虽然起着至关重要的作用，但它的半衰期极短，因此更能直接证实凝血系统的活化的检测指标是凝血酶-抗凝血酶复合物(TAT)[45]。TAT水平增高提示凝血功能亢进，患者机体处于高凝状态。

在纤维蛋白溶解过程中，活化的纤溶酶因与a2纤溶酶抑制剂复合形成PIC而失活，此过程可使凝血与纤溶平衡[46]，所以认为PIC是体内纤溶物质活化与抗纤溶的标志[47]。纤溶酶原转变成有纤溶活性的纤溶酶是纤溶系统激活的关键步骤。纤溶酶原激活物抑制剂PAI与活化的纤溶酶原激活物t-PA形成t-PAIC复合物从而降低纤溶酶原水平。

近来，有研究对新凝血四项指标在诊断DIC的临床价值进行了初步探索，结果发现联合检测血浆中的TAT、PIC、t-PAIC水平等对早期诊断DIC具有一定的临床指导意义[48]，TM和t-PAIC水平的升高可以反映早期DIC发生时内皮细胞的损伤情况,PIC水平显著升高可以提示机体的纤溶系统被激活，采用TM、PIC和t-PAIC的联合检测，其特异度可以达到95.7%，可以作为较好的DIC诊断指标。新凝血四项监测还可用于诊断血液系统恶性肿瘤和实体肿瘤患者的DIC，在一定程度上说明血浆TM的表达水平可以作为骨髓瘤患者评价病情的重要指标[49]，但是由于样本量少，加上疾病本身的特点，还需进一步研究。研究还发现，联合TM、TAT、PIC和t-PAIC检测患者是否处于高凝状态，有可能为慢性阻塞性肺病急性加重期患者和置管患者早期抗凝治疗过程中抗凝剂应用提供依据，并改善预后[50-51]，但是由于各项指标的灵敏度、特异度及诸多外界因素也影响其测定结果。对于其他血栓栓塞性疾病，也进行了初步探索，研究发现D-二聚体、纤维蛋白原降解产物、TAT、TM、PIC、t-PAIC这6项指标对于急性深静脉血栓(deep venous thrombosis, DVT)均有良好的诊断价值，D-二聚体、纤维蛋白原降解产物、TAT、PIC下降明显，对于DVT的诊断和治疗有良好的指导意义。慢性DVT患者相对于正常人群而言，TM和t-PAIC指标增高，说明血栓后血管修复是一个漫长持续的过程。

4 展 望

脓毒症患者易发生凝血功能异常，有可能是轻微的凝血指标紊乱，严重时也会发生DIC。凝血系统激活、抗凝系统受损、纤溶抑制以及内皮功能不良和血小板聚集是主要的病理机制。目前的诊断标准ISTH、JAAM、JMHLW和CDSS都无法完全满足临床需求，不能完成早期精准识别脓毒症凝血功能紊乱。近来单中心的部分研究结果提示全血功能监测对脓毒症后凝血功能障碍有较好的预测价值，新凝血四项监测在多种疾病合并DIC中也显示了部分优势，然而目前尚鲜有其在脓毒症后凝血功能障碍中的临床研究。未来的研究方向可以开展大规模的临床研究探索全血功能监测和新凝血四项监测对脓毒症不同阶段的凝血功能预测价值，以期早期识别，及早作出治疗决策，改善患者预后。