比伐卢定在体外膜肺氧合中的应用进展

王焕莹， 卢安东， 潘晨亮， 赵 晶， 白 明

体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation, ECMO)是心脏骤停和心原性休克患者常用的体外生命支持技术，可部分或完全替代心肺功能[1]。根据体外生命支持组织(extracorporeal life support organization, ELSO)的数据，近年来使用ECMO中心的数量正在明显增加，相关应用领域也越来越广泛[2]。尽管在危重患者的治疗方面已取得明显成效，但仍存在一些威胁患者健康和生存质量的问题，其中出血和血栓事件是ECMO辅助过程中最常见的并发症和死亡原因[3]。在ECMO过程中，自体血液和异体人工回路之间的相互作用以及血泵产生的高剪切力容易造成血液的高凝状态，为了维持管路的正常运行和防止血栓并发症，抗凝治疗是必不可少的措施,但抗凝同时面临的出血风险严重威胁患者预后。普通肝素(unfractionated heparin， UFH) 因其起效快、易于滴定，在过去数年间作为ECMO支持中的常规抗凝剂，但其具有反应时间不可预测、易触发肝素诱导的血小板减少症(heparin-induced thrombocytopenia， HIT)、产生肝素抵抗(heparin resistance， HR)等局限性，与之相比，比伐卢定具有明显的药代动力学和药效学优势，近十年间在大型ECMO中心的应用开始增多[4]。目前对于ECMO期间的抗凝策略尚无统一标准，各中心的抗凝策略也不尽相同[5]。为了进一步明确比伐卢定较UFH的可靠性和安全性，现就比伐卢定在ECMO中的应用做一综述,以期为ECMO期间抗凝提供更多参考。

1 UFH与比伐卢定的抗凝机制

1.1UFH的作用机制 UFH是ECMO中最常用的抗凝剂，优点在于起效快、价格低廉、使用鱼精蛋白易于逆转等[6]。UFH主要与抗凝血酶Ⅲ(antithrombin Ⅲ， AT-Ⅲ)结合，通过灭活活化的凝血因子Ⅱ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ来抑制内源性凝血通路。同时，UFH还可通过促进内皮细胞释放组织因子途径抑制物(tissue factor pathway inhibitor， TFPI)，抑制外源性凝血通路，但UFH同时存在许多自身局限性。首先，UFH只能抑制游离型凝血酶，不能抑制与纤维蛋白结合的凝血酶，而结合型凝血酶在血栓形成中起主要促进作用，这使得UFH的抗凝效果较弱[7]。其次，UFH由于其强抗原性，在与血小板因子4(platelet factor 4， PF4)结合后可触发HIT[8]。HIT作为UFH治疗的一种免疫介导的凝血副作用，一般发生在输注UFH后第5～10天，发生率为0.5%～5.0%，这使得ECMO的治疗更加复杂化[9]。此外，当AT-Ⅲ不足或活性低下时，可导致部分凝血酶未被灭活，尽管使用大量UFH，活化的凝血时间(activated clotting time， ACT)或活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time， APTT)仍达不到目标值，导致HR的发生[10]。HR主要指24小时内应用超过35 000单位UFH或AT-Ⅲ活性水平低于60%，需使用大剂量UFH达到目标抗凝范围。当发生HR时，增加UFH剂量后，由于药代动力学不稳定、抗凝强度和时间与剂量不成比例、抗凝效果不可预测等，容易引发出血，安全性较差。以上不足使人们迫切寻找一种可替代UFH的抗凝剂。

1.2比伐卢定的作用机制 比伐卢定是由20个氨基酸人工合成的水蛭素衍生物，通过与凝血酶末端12个氨基酸序列的高亲和力结合，来抑制凝血酶。凝血酶可以通过水解比伐卢定多肽链中 Arg3和 Pro4之间的肽键，通过减弱比伐卢定的抑制作用，来恢复自身在凝血级联反应中的生物活性，因此比伐卢定与凝血酶之间的相互作用具有可逆性[11]。比伐卢定作为一种被批准用于所有接受经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention, PCI)患者围术期的抗凝剂，随着经验的不断积累，近年来在ECMO中的应用也逐渐增多，越来越多证据证实比伐卢定在机械循环支持中的安全性[8]。首先，比伐卢定药代动力学呈线性特征，主要通过肾脏和以蛋白酶降解两种途径清除，在肾功能正常的患者体内，半衰期约为25分钟，在中、重度肾损害患者中比伐卢定清除率降低20%。且比伐卢定半衰期短，凝血功能在停药约1小时后可恢复正常，很少需要以血液滤过方式进行紧急清除。其次，比伐卢定起效迅速，以0.75 mg/kg剂量推注后，迅速达到预期的抗凝效果，ACT、APTT等监测凝血指标的变化与比伐卢定剂量呈线性关系。最关键的是与UFH相比，比伐卢定半衰期短，抑制凝血酶作用可逆，可降低出血事件风险和具有较高的安全性[12]。

2 比伐卢定在ECMO中的应用现状及优势

2.1比伐卢定在ECMO中的应用 ECMO可为心脏骤停患者重要脏器提供充足的血氧供应。但ECMO过程中发生的出血和血栓事件一直是令人困扰的难题。因此，在ECMO期间实现最佳的抗凝管理至关重要。目前，关于比伐卢定在ECMO中应用的相关文献较少，结论尚不统一。有学者[13-14]研究发现，比伐卢定在ECMO中的应用降低了出血和死亡事件，有望成为UFH的有效替代品。在ECMO辅助的44例休克患者中，Berei等[15]在血栓、出血、死亡事件方面没有发现差异，表明虽然比伐卢定是一种可行的UFH替代抗凝方案，但可能不具有临床明显优势。Kaseer等[4]指出，在ECMO中使用比伐卢定抗凝的患者，始终将APTT维持在治疗范围内，在不增加患者发生重大出血事件风险方面，比伐卢定的抗凝效果较UFH稳定。在另一项荟萃分析[16]中指出，对于ECMO辅助下出现UFH禁忌证或抗凝无效的患者来说，比伐卢定较其他抗凝剂似乎是最佳的选择。目前关于比伐卢定在ECMO中的应用，大部分结果来源于回顾性研究，未来需要进行更多更高质量的随机对照研究来证明比伐卢定在ECMO中的有效性及安全性。

2.2比伐卢定可能存在的优势

2.2.1 血栓和出血事件 近年来随着治疗策略和技术的不断改进，ECMO辅助下血栓和出血事件发生率均有不同程度的降低，但总体而言仍然较为常见[17]。根据体外生命支持系统(ECLS)统计，ECMO辅助中30%～60%的患者会发生出血事件，虽然手术部位的出血最常见，但颅内出血致死率最高[18]。据报道，ECMO辅助下的颅内出血发生率为5%～19%，严重威胁患者生命[19]。Cheng等[20]在一项荟萃分析中，对ECMO辅助的1866例心脏骤停和心原性休克患者进行研究，其中对于677例患者的13项研究中，下肢缺血事件发生率为16.9%。在包括260例患者的5项研究中，出血事件发生率约为40.0%。Mazzeffi等[21]通过对体外生命支持患者进行研究发现，出血事件发生率约为56.0%，其中发生严重出血事件患者的90天存活率明显下降。总体而言，血栓和出血事件作为ECMO术后常见的并发症，严重威胁患者预后，因此在ECMO辅助过程中选择合适的抗凝剂至关重要。

2.2.2 比伐卢定与血栓和出血事件 尽管ELSO于2014年发布了旨在规范ECMO管理的抗凝指南，但并未明确推荐抗凝剂的种类与剂量，不同ECMO中心的抗凝策略仍然存在差异，在预防或减少出血并发症方面尚未达成共识[22]。Hamzah等[8]对ECMO支持的儿童患者进行回顾性研究发现，比伐卢定组出血事件的发生率较UFH组低，两组血栓事件无明显差异，表明比伐卢定用于小儿ECMO支持安全可靠。Ranucci等[23]通过对一组心脏术后的静脉-动脉 体外膜肺氧合(veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation， V-A ECMO)患者进行观察，根据抗凝方案不同，将患者分为比伐卢定组和UFH组，结果发现，比伐卢定组APTT值维持在目标范围内的时间更长,波动性较小，且降低了失血量和输血需求，在两组间的血栓事件中没有差异，证明比伐卢定可以安全用于心脏术后的ECMO抗凝。Brown等[13]在一项单中心研究中纳入15例患者，在ECMO维持过程中的不同阶段分别使用UFH或比伐卢定。UFH抗凝时发生28例出血事件和4例血栓事件，比伐卢定抗凝时发生7例出血事件，结果表明，比伐卢定在ECMO中可作为UFH的安全替代抗凝剂。Macielak等[24]发现，在ECMO支持过程中，比伐卢定组和UFH组在血栓和出血方面没有明显差异，但与UFH相比，比伐卢定组APTT在目标范围内的平均百分比高，APTT较小的波动性有效防止了出血事件的发生。在一些临床试验中，与是否使用糖蛋白GPIIb/IIIa抑制剂的UFH组相比，比伐卢定可实现临床净获益，这主要与出血事件的减少有关[25-26]。根据上述研究，在ECMO中使用比伐卢定可减少出血事件，且不增加血栓事件，具有较高的安全性。但未来仍需前瞻性、大规模、多中心研究来进一步证实比伐卢定对血栓和出血事件的影响。

2.2.3 比伐卢定与输血事件 在ECMO辅助过程中，由于出血事件和凝血功能障碍的高发，需要适当输注血液制品，而血产品的输注同时也会反映出血事件，因此在抗凝过程中可作为评价安全性的指标之一[5]。输血在增加医疗负担的同时，还会引起输血相关的急性肺损伤、容量超负荷、感染、死亡等风险。研究[27]发现，在血液制品储存过程中，红细胞会发生变形能力丧失、渗透脆性增加等结构变化，游离血红蛋白水平增加，可能会进一步增加血栓形成和感染风险。有文献[28]报道，接受ECMO治疗的患者输注红细胞的剂量与住院病死率增加有关。因此，如何维持凝血-抗凝系统稳态，降低血液产品输注，成为ECMO辅助过程中另一大关注点。其中直接凝血酶抑制剂(direct thrombin inhibitor， DTI)比伐卢定在ECMO中应用带来的相对优势，引起学者们广泛关注。Rivosecchi等[29]对接受静脉-静脉体外膜肺氧合(veno-venous extracorporeal membrane oxygenation， V-V ECMO)支持的295例患者进行研究发现，24小时内输血超过10 mL/kg被定义为大出血，比伐卢定组较UFH组大出血事件明显降低，同时，比伐卢定组患者输注红细胞、新鲜冰冻血浆和血小板明显减少。在一项对心脏术后ECMO辅助的21例患者分析中发现，与UFH组相比，比伐卢定组出血明显减少，新鲜冷冻血浆和血小板浓缩物输注亦明显减少[23]。Seelhammer等[14]通过对纳入424例ECMO辅助的成人和儿童患者进行全身抗凝分析发现，在ECMO维持的最初24小时，比伐卢定组儿童患者较UFH组血液制品的输注明显减少。上述研究证实，在ECMO过程中使用比伐卢定抗凝，可减少血液制品的输注需求，同时也降低了输血带来的死亡相关风险。

2.2.4 比伐卢定与HIT ECMO治疗期间使用UFH抗凝引起的血小板减少，可引发严重的出血及血栓并发症，导致患者病死率增加[30]。HIT是由UFH-血小板Ⅳ因子复合物参与形成，HIT抗体引起的一种免疫介导的不良反应，以血小板减少为特征，病死率高达20%～30%[31]。比伐卢定由于低抗原性以及不与PF4结合，不易导致HIT，血小板减少的发生率极低。当临床上怀疑发生HIT并出现血栓时，应立即停用UFH, 使用直接凝血酶抑制剂比伐卢定替代治疗[32]。Koster等[33]研究指出，对于HIT和(或)UFH诱导的血小板减少症血栓形成综合征(HITTS)患者，在ECMO期间使用比伐卢定是安全有效的。Zhang等[34]发现，在ECMO期间，比伐卢定可通过抑制血小板活化，从而抑制HIT抗体水平的升高，降低HIT的发生，这对于有HIT或具有HIT风险的患者至关重要。Burstein等[32]通过对比分析DTI相对于UFH在ECMO中的优缺点，提出比伐卢定是可疑或确诊HIT患者的首选抗凝剂，也可作为一线抗凝剂更有效地维持ECMO管路通畅。上述研究表明，由于比伐卢定与PF4之间无相互作用，发生HIT风险较少，HIT患者使用比伐卢定进行抗凝治疗安全有效。

2.2.5 比伐卢定对病死率的影响 ECMO辅助期间死亡的发生与多种因素有关，但出血和血栓是导致死亡的主要原因[35]。Berei等[15]通过对ECMO辅助的44例休克患者进行研究发现，与UFH组相比，比伐卢定治疗的患者在抗凝的最初96小时内，在ECMO运行过程中以及入院期间的任何时间内，血栓事件发生率相似，住院病死率和30天病死率亦无明显差异，但比伐卢定组死亡事件相对较低。Kaseer等[4]对ECMO支持的52例患者进行分析发现，两组住院病死率及30天病死率虽无明显差异，但比伐卢定组病死率较低。在V-V ECMO中发现，比伐卢定组脱机后1年存活率更高，为66.9%，UFH组为54.30%[29]。有相关研究[28]发现，血液制品的输注增加了住院病死率的发生。Seelhammer等[14]研究证实了在ECMO中使用比伐卢定抗凝治疗的患者，在减少血液制品输注的同时，降低了病死率。比伐卢定在ECMO中的应用，可减少危及生命的血栓栓塞和出血事件，可作为UFH的一种有效替代抗凝剂。但目前尚缺乏高质量的前瞻性研究证实比伐卢定在ECMO中的优势。因此，仍需大规模临床试验进一步证实ECMO中的最佳抗凝策略。

3 比伐卢定在ECMO中应用的相对局限性

3.1比伐卢定缺乏相应拮抗剂 当在ECMO过程中使用UFH作为抗凝剂时，可使用鱼精蛋白拮抗UFH来恢复凝血功能。由于鱼精蛋白具有强碱性基团，UFH为带负电荷的强酸性基团，两者结合可形成稳定复合物，从而使UFH失去抗凝活性。然而比伐卢定缺乏相应的拮抗剂，对于出血风险高的患者应谨慎使用。因此，当抗凝剂量过大、血红蛋白和红细胞容积明显下降、出血等事件发生时，只能通过停止使用比伐卢定来预防及减少出血。在一项体外研究[36]中发现，当患者发生严重出血时，使用血液滤过或血浆置换能够清除部分比伐卢定,但在体内残留的部分较难以清除。据Martin等[37]报道，通过研究发现一种JPB5配体，可以拮抗比伐卢定，这一研究有望进一步增加比伐卢定的安全性，但在当前阶段的体外抗凝过程中还未实现。

3.2比伐卢定的经济学效益 目前欧洲心脏病学会(ESC)和美国心脏病学会/美国心脏协会(ACC/AHA)指南给予比伐卢定较高的推荐级别，尤其对于出血高风险患者。但比伐卢定单支价格较高，在应用过程中限制了其使用。Hamzah等[8]报道了尽管药物采购成本较高，但使用比伐卢定抗凝治疗更具经济成本效益。Puymirat等[38]通过对216例接受PCI的急性冠脉综合征(ACS)患者进行随机对照研究发现，尽管药物费用较高，但比伐卢定的总费用略低，考虑可能与比伐卢定组患者平均住院时间较短有关。相关经济学报告[39]也指出，在不同的适应症中使用比伐卢定可节省成本。尽管比伐卢定药物价格较高，但在ECMO中综合成本分析，包括抗凝剂、相关实验室检查等相关费用，比伐卢定更具成本效益。

3.3比伐卢定与支架内血栓 相关临床试验发现，比伐卢定会增加急性(<24小时)支架内血栓形成风险。在ACS中，预防支架血栓形成的P2Y12-ADP受体拮抗剂在负荷剂量后至少延迟2小时才发挥其抗栓作用，且比伐卢定由于抗凝作用起效快，可能参与PCI术后最初几小时内支架内血栓的发生。Laine等[40]比较了UFH和比伐卢定在中高危ACS患者PCI围术期治疗中的作用，发现UFH和比伐卢定输注能有效抑制PCI术中凝血酶的生成，但在比伐卢定输注结束后4小时，凝血酶已恢复到基线水平，而UFH组的凝血酶生成在输注结束后4小时仍明显低于基础值。此研究[41]提示，比伐卢定的半衰期短，凝血酶活性在未达到最佳血小板活性时迅速恢复，可能是急性支架血栓形成的主要原因，相关研究提示，延时注射比伐卢定可以降低急性支架内血栓风险。但还需更多研究来加以证实。目前大部分研究只是单独讨论比伐卢定对支架内血栓的影响，其对ECMO辅助下支架内血栓的影响尚不完全清楚。后期可在相关研究中进一步评估ECMO辅助下使用比伐卢定抗凝发生支架内血栓的现象。综上，比伐卢定在ECMO中的应用安全性和稳定性较高，对患者的生存结局未造成重大影响，它已逐渐成为HIT、HR和血栓形成时需要抗凝患者的一种可接受的替代方案。但比伐卢定至今缺乏相应的拮抗剂，对ECMO辅助下行PCI患者的急性支架内血栓的影响尚不明确，还需进一步的研究来证实其安全性和有效性。

比伐卢定由于存在的一些潜在优势，在ECMO中的应用越来越广泛，同时在应用过程中更多的优势逐渐显现。比伐卢定相比UFH减少了出血等事件，可成为UFH的有效替代抗凝剂。预期在ECMO辅助过程中应用比伐卢定有效性和安全性较高，但需要高质量随机对照研究来证实，以便为未来的ECMO抗凝提供一个更佳的选择方案。