理解、评估和治疗细菌性脓毒症的免疫、内皮和止血功能障碍

理解、评估和治疗细菌性脓毒症的免疫、内皮和止血功能障碍

免疫反应、凝血和内皮之间复杂的相互作用是宿主对感染做出调节性（即生理性）反应的基本组成部分。如果这三个高度复杂的系统不能有效地协同工作，就无法成功清除感染。每当这种相互作用以某种方式变得不同步时，就会出现 “宿主反应失调”（dysregulated host response），这是自 2016 年修改脓毒症定义以来被广泛使用的一个描述性术语。值得一提的是，宿主反应失调是败血症、急性呼吸窘迫综合征和胰腺炎等多种危重病综合征的共同特征。在脓毒症中，宿主免疫反应失调被定义为免疫驱动的抵抗、疾病耐受和解决机制同时发生的病理破坏和/或平衡改变。抵抗力是指通过检测、中和、杀灭或驱逐微生物以及通过先天性免疫系统的炎症来减少病原体负担的免疫机制。在这种情况下，免疫-血栓形成（或血栓-炎症）指的是先天性免疫反应，负责凝血酶的生成和微血栓的形成，有助于病原体的识别、遏制和破坏。然而，在脓毒症和其他危重疾病期间，失调的免疫反应会导致白细胞、血小板和内皮细胞的强烈活化，凝血活化过度，再加上抗凝和溶栓系统的缺陷，可导致弥散性血管内凝血（DIC），并伴有多器官功能障碍和高死亡率。因此，以控制过度免疫激活、凝血酶生成和内皮功能障碍为目标的策略有可能帮助受感染者度过感染挑战。

在脓毒症中，单核细胞和中性粒细胞通过表达受体，如toll样受体（TLR）、Fcγ 受体、G 蛋白偶联受体和蛋白酶激活受体（PAR），在激活炎症中发挥着关键作用。这些受体会对各种刺激做出反应。在脓毒症中，单核细胞释放促炎细胞因子，激活先天性免疫反应，从而引发中性粒细胞活化，并开始形成中性粒细胞胞外陷阱（NET）。中性粒细胞胞外捕获物（NET）是脱氧核糖核酸（DNA）的解聚纤维，带有瓜氨酸组蛋白和蛋白水解酶，如髓过氧化物酶和中性粒细胞弹性蛋白酶。微囊泡（MV）是活化细胞释放的亚微米质膜囊泡。脓毒症诱导的组织因子（TF）表达过程中会释放出微囊泡（尤其是来自内皮细胞和白细胞的微囊泡），并促进血管和心脏的炎症信号通路。中性粒细胞磷脂酰丝氨酸的暴露会诱导细胞表面凝血因子促凝和抗凝复合物的组装。有趣的是，内皮细胞和白细胞中的膜也具有溶血功能。MVs在NETs上的共定位构成了一个能够促进血液凝固的表面，从而通过DNA激活接触途径（因子XII）促进NETs潜在的促凝活性。此外，NET 还具有很高的与血小板结合的能力。在败血症中，白细胞还与各种类型的细胞死亡有关，包括坏死、坏死凋亡和热凋亡。从死亡细胞中释放出的细胞成分，即损伤相关分子模式（DAMPs），包括 DNA、组蛋白和高迁移率基团框 1 (HMGB-1)，具有高度的促炎和促凝血作用，并通过与病原体相关分子模式（PAMPs）受体结合，最大限度地促进血栓炎症（图 1）。

图 1 内皮、免疫系统和凝血之间病理生理学相互作用的关键组成部分。* 血管生成素、鞘磷脂磷酸酶；** 免疫细胞（T、B、树突状细胞）凋亡、T 细胞衰竭 mHLA-Dr 表达↓、调节性 T 细胞扩增、吞噬功能受损。TF 组织因子、VWF 冯-威廉因子、PAI-1 血浆酶原激活剂抑制剂-1、NET 中性粒细胞胞外捕获器、PAR 蛋白酶 激活受体

内皮

内皮对炎症的反应是一种进化现象，是免疫系统有效控制感染源所必需的。然而，它的系统性和同时发生会对宿主造成伤害。ndz 会导致血管内皮的促凝血、促渗透和促粘附表面暴露。例如，全身性炎症会导致内皮糖萼（eGC）脱落/降解。糖萼是覆盖内皮表面的凝胶状层，由膜结合蛋白多糖、糖胺聚糖侧链和高分子量多糖组成，可与抗凝血酶等功能蛋白结合。然而，由于糖萼很脆弱，它很容易被上调的炎症反应破坏和降解。糖萼的脱落会导致内皮的促凝血表面暴露，以及内皮和单核细胞表面的 TF 和 von Willebrand 因子（VWF）表达增加。TF 触发凝血和生成过多凝血酶。然后，凝血酶原将纤溶酶原转化为纤溶酶单体，纤溶酶单体组装成一个不溶性的纤溶酶网络，该网络通过直接激活接触途径和长尺寸细菌多聚磷酸盐对纤溶酶的抑制作用而进一步扩大。与此同时，全身性炎症引发内皮细胞释放预先储存的 VWF。血液循环中急剧增加的 VWF 会消耗其裂解蛋白酶（具有凝血酶原 1 型基序的崩解酶和金属蛋白酶 [ADAMTS13]），因此内皮细胞表面主要出现超大型 VWF 多聚体（ULVWM），聚集血小板，最终损害微血管灌注。最后，内皮表达和暴露于表面粘附分子（如细胞间粘附分子 1 (ICAM-1) 和血管粘附分子 1 (VICAM-1)）的增加会引发白细胞粘附和向健康组织的迁移，从而导致器官衰竭。

最近的一项系统综述分析了血浆糖萼成分浓度与内皮结构评估之间的关系。虽然大多数研究都报告了血浆糖萼产物的增加，但使用成像技术进行的结构评估显示，内皮糖萼变薄与血浆糖萼成分浓度升高并不一致，而且没有发现证据支持这样的观点，即当血浆糖萼片段水平升高时，毛细血管通透性确实会增加（图 1）。

止血

止血系统在初始免疫反应中的作用至关重要。凝血活化是一种快速机制，可在血凝块中捕捉和中和感染病原体，这一过程在组织和血液中都会发生。病原体进化出了专门针对凝血途径的策略。例如，一些微生物具有通过酶活性溶解血凝块的能力，而另一些微生物则能抑制血小板聚集。凝血途径的过度和失调激活与 与纤溶酶原降解机制缺陷相关的凝血通路的过度和失调激活会导致凝血酶生成过多，这是脓毒症诱发凝血病（SIC）发生的关键因素。纤溶的特点是组织纤溶酶原激活剂（t-PA）将与纤连蛋白结合的纤溶酶原激活为纤溶酶，其次是尿激酶（u-PA）。然后，纤维蛋白被plasmin分解，释放出特定的fbrin降解产物，包括D-二聚体。在血栓调节蛋白存在的情况下，血浆蛋白酶的生成主要受血浆蛋白酶原激活剂抑制剂（PAI-1）和凝血酶激活性纤维蛋白溶解抑制剂（TAFI）的控制。尽管发病机理在很大程度上仍不清楚，但有几项研究观察到，脓毒症诱发的 DIC 患者存在纤溶缺陷，这是由于 PAI-1（由内皮细胞和活化的血小板分泌）增加、TAFI 被激活以及纤溶酶原被来自 NET 的中性粒细胞弹性蛋白酶降解所致。反调节系统也失去了作用。脓毒症患者血浆中天然抗凝剂（蛋白 C、蛋白 S 和抗凝血酶）的浓度降低。组织因子途径抑制剂（TFPI）通过与凝血因子 VII、X 和 TF 相互作用来抑制凝血酶溶解，从而限制凝血级联的激活。脓毒症紫癜通常与脑膜炎球菌和肺炎球菌感染有关，被广泛认为是脓毒症止血功能障碍的典型表现，其特点是血管内凝血迅速发展为 DIC，并伴有表皮坏死和炎症性血管炎。

除了对凝血的影响外，血小板还在先天性免疫系统中发挥着重要作用，它释放的多种物质可直接促进中性粒细胞的活化，并通过 P 选择素的表达将中性粒细胞和单核细胞与活化的血小板结合，从而招募白细胞。它们还表达 TLR-4，并通过补体结合受体直接激活替代和经典补体途径。

补体系统是免疫的一个关键调节器，它连接着先天性和适应性反应，并有助于入侵病原体的溶解和裂解。入侵病原体通过组织损伤和相关的 DAMPs 释放，可通过三种途径激活补体级联。在脓毒症中，补体系统对压倒性细菌感染起着保护作用，但也可能直接导致高炎症状态，引发多器官衰竭等并发症。在补体途径的更下游，过敏毒素补体 3 激活（C3a）和补体 5 激活（C5a）可促进血小板活化、聚集和促炎介质的释放（图 1）。

图 2 国际血栓与止血学会关于脓毒症诱发凝血病和明显弥散性血管内凝血的诊断标准。SIC脓毒症诱发凝血，DIC 弥散性血管内凝血，PT 凝血酶原时间，INR 国际标准化比值，SOFA 简化器官衰竭评估。

尽管凝血活化与器官功能障碍之间的联系已被广泛接受并有详尽记录，但在脓毒症患者中，形成稳定的微血管血栓似乎并不常见，而这种血栓可导致组织缺血和器官功能衰竭。在对 51 名死于脓毒症或脓毒性休克的患者进行的尸检研究中，只有 3 人出现微血管血栓，只有 1 人的肾脏和肺部均出现微血栓。这一结果表明，微血管血栓可能不是脓毒症发病机制中的重要因素。White 等人报告说，约有 16% 的脓毒症患者符合 AKI 标准；其中半数为 AKI 1 期，3% 为 AKI 3 期（图 3）。但是，如果存在 DIC，严重 AKI 的发生率会显著增加。Helms 等人报告说，脓毒症相关 DIC 和休克患者中约有一半需要肾脏替代治疗，这一比例是无 DIC 患者的两倍多（47.3% 对 21.3%，P<0.001）。其他报告也表明，DIC 和 AKI 与较差的预后密切相关。肾脏血管结构独特，其特点是肾小球毛细血管介于传入动脉和传出动脉之间，因此肾脏特别容易形成微血栓。然而，组织病理学检查显示，在人类和实验性脓毒症性 AKI 中，肾脏组织学正常，仅有轻微的非特异性变化。

保持内皮完整性对微循环流量和组织氧输送至关重要，这也是重症监护复苏的核心目标。对微循环结构和功能的临床评估增强了我们对脓毒症对内皮糖萼影响的了解，可作为一种预测工具，并有可能指导未来的治疗干预。侧流暗视野显微镜可实现体内糖萼破坏的可视化，从而有能力确定表型独特的危重病形式，并 “实时 ”显示疗法的显微效果。前肾上腺髓质素（pro-ADM）是肾上腺髓质素的前体分子，肾上腺髓质素是一种肽类激素，参与各种生理过程，包括内皮和血管功能。在脓毒症中，前-ADM 水平升高可能提示内皮功能障碍和炎症反应的严重程度。这种水平也与死亡风险的增加有关，这表明原ADM 作为预后生物标志物的潜在作用。还有其他一些生物标志物，包括可溶性因子和细胞标志物，也被提出用于评估内皮完整性。其中，血管生成素-1 和-2 以及血管生成素/酪氨酸激酶与免疫球蛋白样环表皮生长因子结构域 2（Tie2）轴似乎是一种很有希望的生物标记物，可用于早期检测内皮失调，并可能成为预防器官衰竭的重要治疗目标。

在床边评估止血功能障碍更为直接。如前所述，2001 年制定的 ISTH 公开 DIC 评分已成为 DIC 诊断的黄金标准，但由于其复杂性和资源要求而受到限制。因此，SIC 评分应运而生，它允许使用现成的生物标志物和 SOFA 评分对脓毒症相关 DIC 进行早期诊断。最近的建议主张采用两步法，首先评估所有脓毒症患者的 SIC 评分，必要时再评估 ISTH 评分，以帮助治疗决策和临床试验设计。抗凝血酶和 VWF 被认为是内皮活化的潜在循环标志物。然而，由于其可用性有限，目前的使用还很有限。因此，尽管有其局限性，SIC 评分仍是一种简单、易用的筛查工具，可用于筛查高危患者，并识别可能受益于个体化抗凝策略的病例（尽管目前尚无高等级证据支持其普遍使用）。重要的是要记住，血小板减少症在脓毒症中非常常见，其原因很多，包括血液稀释、药物副作用（包括几种常用的抗生素）和血栓生成受抑制等。尽管在不同的研究中，凝血酶原/国际标准化比值（INR）与出血、血栓形成和死亡之间的关系并不一致，但严重的血小板减少一直被证明与患者的不良预后有关。

目前建议将晶体液（平衡生理盐水而非生理盐水）作为脓毒症患者的第一线输液方案，因为到目前为止，与胶体液相比，使用胶体液并没有明显的临床益处，而且还有可能造成一些危害。与晶体液相比。在围手术期环境中，但不是在危重病人中，使用羟乙基淀粉与晶体液或白蛋白相比，会因 TEG 评估的凝血能力下降而导致失血量增加。不过，在动物模型中观察到，与胶体相比，晶体液具有促炎和促凝血作用。同样，对动物模型和脓毒症患者的研究也表明，与合成胶体（如淀粉）或天然胶体（如白蛋白）相比，使用晶体液会导致更多的糖萼脱落和完整性丧失。使用白蛋白似乎更能保护内皮，因为白蛋白具有多种非凝血特性，如抗氧化活性、内皮表层的电学和化学保护、渗透性稳定、白细胞滚动和粘附等。此外，白蛋白可能对脓毒症具有特殊的抗炎和免疫调节作用。在大型随机试验中，白蛋白的这些潜在保护作用并未通过降低死亡率得到证实；因此，只有接受大量晶体液治疗的脓毒症患者才建议使用白蛋白作为液体疗法。总体而言，液体对脓毒症患者的凝血途径和内皮细胞的影响是广泛的，需要进一步研究以确定最佳的液体管理策略，从而改善脓毒症患者的预后。

免疫-炎症途径

类固醇对宿主炎症反应具有广泛的影响，因此被广泛考虑用于脓毒症的治疗。在脓毒症患者中，类固醇可减少促炎因子（如 IL-1 和 IL-6）、蛋白水解酶、活性氧和氮物种以及其他细胞因子的释放。据信，这些作用的部分原因是类固醇能够稳定细胞膜，包括溶酶体膜。此外，类固醇还能保持血管内皮细胞的完整性，降低血管的通透性，并通过提高肾上腺素能受体增加血管对儿茶酚胺的反应。必须认识到，激素对免疫系统的影响往往取决于剂量。具体而言，低剂量的皮质酮可增加脂多糖激活的巨噬细胞的炎症反应，而高剂量的激素则可减少这种反应。

脓毒性休克患者使用小剂量氢化可的松的效果已在几项临床试验中进行了评估，结果各不相同。最新的患者水平荟萃分析包括 17 项超过 7000 名患者的试验，结果发现氢化可的松对 90 天死亡率或大多数次要结果没有显著影响，只是增加了无需血管加压的天数。超级感染、高血糖和胃十二指肠出血等不良事件与氢化可的松的使用并无明显关联。还对严重社区获得性肺炎（CAP）患者使用类固醇的情况进行了调查。尽管大量试验表明，激素疗法在减少重症 CAP 患者发展为机械通气方面具有积极作用，但这种疗法对死亡率的影响仍不确定。此外，因流感病毒导致的呼吸衰竭使用激素与较高的死亡风险有关。一份来自重症监护医学会的最新循证指南建议，在住院患有严重社区获得性肺炎的患者中，使用中等证据水平的介绍，每天剂量不超过40mg静脉氢化可的松或其等效物，持续5-7天。

内皮和止血途径

目前，直接作用于内皮、恢复脓毒症引起的损伤或减轻内皮功能障碍的干预措施正处于后期试验阶段。例如，白蛋白已被研究为恢复受损内皮糖萼的一种可能手段，而针对肾上腺髓质素的非中和单克隆抗体enibarcimab被认为有可能减少脓毒症引起的血管扩张和内皮渗漏。酪氨酸激酶抑制剂（如伊马替尼）也有可能降低特发性血管渗漏综合征的血管渗漏。

干预措施还可以针对失调的止血。最早在脓毒症中试用的抗凝剂干预措施之一是肝素，但在随机试验中未显示出有益效果。尽管使用了生理性抗凝剂，如活化蛋白 C、抗凝血酶和组织因子通路抑制剂，而且真实世界的数据和初步试验结果也很乐观，但大型随机试验未能显示补充抗凝剂对生存有任何益处，反而增加了出血事件。针对以免疫为重点的策略的试验失败所提出的担忧直接适用于研究止血干预措施的试验。这些试验大多有相同的缺陷，即无论是否存在 SIC/DIC，它们都纳入了脓毒症或脓毒性休克患者，这意味着许多患者在未显示出 SIC 或 DIC 特征的情况下接受了抗凝治疗。最近，重组人血栓调节蛋白也未能显示出任何降低死亡率的效果，尽管对那些有基线凝血病和没有同时接受肝素血栓预防治疗的患者来说，有获益的趋势。有趣的是，这项试验只招募了当时具有 SIC 特征的患者，但明显未能确定适当的时间窗口，因为有 20% 接受治疗的患者在接受治疗时病情已经好转，不再出现 SIC。除患者选择外，其他因素也可能导致抗凝剂研究的失败，如开始治疗的时间、剂量和抗凝剂的持续时间。此外，将 28 天死亡率作为随机对照研究的主要终点可能并不合适，因为它可能受到抗凝疗法以外的多种因素的影响。更合适的终点，如 DIC 的缓解和器官功能障碍或综合指标的改善，才是直接目标。例如，一项 3 期临床试验以 DIC 解救为主要终点，评估了重组血栓调节蛋白治疗各种原因 DIC 的疗效。研究结果表明，与肝素对照组相比，重组血栓调节蛋白组的 DIC 解救率更高（66.1% 对 49.9%；差异为 16.2%，95% 置信区间 [CI] 为 3.3-29.1），因此重组血栓调节蛋白在日本被批准用于 DIC 治疗。

开发治疗干预措施来控制补体系统引发的高炎症状态，对于降低与脓毒症相关的多器官功能障碍的风险大有希望。令人鼓舞的是，临床前试验已在非人灵长类动物和猪身上证明了抑制策略的潜在益处，降低了器官衰竭、凝血病的发生率，甚至提高了存活率。有趣的是，在脓毒性休克中进行治疗性血浆置换有可能在一次干预中调节不同方面，包括糖萼脱落和凝血病。

来源：Understanding, assessing and treating immune, endothelial and haemostasis dysfunctions in bacterial sepsis.Intensive Care Med.https://doi.org/10.1007/s00134-024-07586-2.斌哥话重症