脓毒症性凝血功能紊乱的精准识别
脓毒症是因机体对感染后免疫反应失调而引发的以过度炎症反应、凝血功能紊乱和致死性器官功能障碍为主要表现的综合征［1］。在美国，每年至少有170万成人发生脓毒症，其中约1/3的脓毒症患者在院内死亡［2］。一项对中国44个大型三甲医院的横断面调查研究显示，重症医学科收治的脓毒症性休克患者的90 d病死率高达52%［3］。据报道，约29%~61%的脓毒症可发展为弥散性血管内凝血（disseminated intravascular coagulation，DIC），且合并DIC的患者死亡风险显著升高。因此，尽早发现并纠正脓毒症患者的凝血功能紊乱，是降低脓毒症患者死亡率的重要措施。脓毒症相关的凝血功能紊乱既可以表现为以血栓事件为主的高凝血症，又可以呈现为以出血为主的低凝血症，且具有变化快、易受临床干预影响的特点（图1）［4］。这都导致临床对脓毒症性凝血功能紊乱的识别困难。采用先进的实验诊断技术及时对脓毒症性凝血功能紊乱进行快速、准确的动态评估，是解决这一难题的可能途径。因此，本文拟从脓毒症性凝血功能紊乱的病理生理机制、时相特征和实验室监测进行阐述。
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一、脓毒症性凝血功能紊乱的病理生理机制
现代医学对脓毒症性凝血功能紊乱的认识始于1928年被命名的Shwartzman现象。将不同种类的细菌培养液对家兔进行反复静脉注射后，发现家兔可出现致死性的血小板减少、紫癜、多个器官出血并坏死和感染性休克。随着后续近百年的研究，目前认为脓毒症性凝血功能紊乱主要表现在血管内皮细胞损伤、促凝物质大量释放、生理性抗凝机制受损和纤溶抑制［5］。但是脓毒症性凝血功能紊乱的出现并不仅仅局限于凝血系统本身的功能异常，更与系统性免疫功能紊乱、炎症反应失调和多器官损害相互交织和相互促进。2013年Engelmann和Massberg［6］提出“免疫血栓理论”，即感染早期机体在微血管形成具有免疫功能的微血栓，可针对病原体进行识别、局限和捕获，从而保护宿主的完整性；但当系统性免疫反应持续进行时，机体凝血状态呈现高凝，免疫血栓会导致广泛的微血栓形成乃至多器官功能衰竭。微血栓形成导致凝血底物过度消耗，进而形成消耗性凝血病，临床可表现为难以控制的出血。免疫与凝血的系统交互作用能够外化形成脓毒症时高凝与低凝两种凝血状态的相互转化，并导致血栓与出血交替或并存的临床表现。理论上在脓毒症早期采取内皮保护策略可预防凝血功能紊乱的加重，高凝期进行抗凝治疗可抑制血栓形成，低凝血症阶段应用抗凝治疗可减少凝血底物消耗，在DIC阶段则需要积极替代治疗补充凝血底物，防治出血。实际上因为免疫血栓在脓毒症早期有益，因此抗凝治疗需在血栓形成失控（实验室指标证实出现高凝血症且合并器官功能损害）时启动（图1）。
1. 血管内皮细胞损伤：脓毒症时的高凝状态始于血管内皮细胞损伤、凝血系统、血小板和免疫细胞的激活。正常的血管内皮细胞可以合成“晶须样”的糖萼结构，密集覆盖于血管内皮细胞表面。糖萼由膜结合结构域组成，主要包含蛋白聚糖（以syndecan-1为代表）、糖胺聚糖（glycosaminoglycans，GAG）和血浆蛋白（白蛋白和抗凝血酶等）［7］。糖萼能够发挥以下功能：（1）带负电荷的成分可防止蛋白质和血管内液体向血管外渗漏［8］；（2）能够隐藏细胞内黏附分子-1（intracellular adhesion molecule-1，ICAM-1）、血管细胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）等细胞因子，创造抗粘连环境，发挥抗炎作用；（3）储存抗凝血酶、血栓调节蛋白（thrombomodulin，TM）和组织因子途径抑制物（tissue factor pathway inhibitor，TFPI）等抗凝物质［9］；（4）血流产生的剪切应力可调节糖萼重要组分（如透明质酸等）的合成，并促使糖萼释放一氧化氮产生血管舒张效应［10］。在糖萼结构的保护下，血管内皮系统与固有免疫系统、凝血系统形成动态平衡。脓毒症时，这种平衡被打破，血管内皮细胞则成为炎症介质、活化的中性粒细胞、血小板和其他炎症细胞的主要靶点。脓毒症性休克可导致内源性儿茶酚胺的大量释放，从而引起血管内皮细胞损伤，诱发休克相关性内皮病［11］。脓毒症相关的组织低灌注会引起剪切应力降低，导致糖萼脱落，内皮覆盖的糖萼厚度减少。大量炎症介质如活化的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）和去整合素金属蛋白酶（A disintegrin and metalloproteases，ADAM）的释放，可进一步加剧糖萼降解［12］。内皮细胞损伤后释放的肝素酶-1被脂多糖、肿瘤坏死因子等炎症介质激活后可快速降解糖萼的重要组分-硫酸乙酰肝素［13］。内皮细胞的糖萼缺失会增加毛细血管通透性，削弱“自体补液”能力，导致毛细血管渗漏综合征［9］。
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内皮细胞损伤可释放组织因子（tissue factor，TF），TF可与凝血因子Ⅶ/Ⅶa形成高亲和力复合物进一步激活因子Ⅸ，从而启动内源性凝血途径，最终导致凝血酶大量激活和血小板活化。近来研究发现，脓毒症时中性粒细胞和单核细胞可通过含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶11（cysteinyl aspartate specific proteinase-11，caspase-11）介导的细胞焦亡途径和核苷酸结合寡聚化结构域样受体热蛋白结构域相关蛋白3（nucleotide oligomerization domain-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎症小体促进TF大量活化，这一过程也被称为TF的“解密”［14］。同时，糖萼相关抗凝蛋白（凝血酶、TM、TFPI等）的抗凝活性受到抑制，纤溶酶原激活物抑制剂-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）和凝血酶活化纤溶抑制物（thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor，TAFI）表达的升高，都导致更容易形成免疫血栓［15］。
2. 血细胞的交互激活：血小板、白细胞和红细胞的活化共同参与了免疫系统与凝血系统交互作用的经典活动-免疫血栓形成［16］。白细胞中的中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞是抗感染最重要的细胞，可表达各种表面受体，如 toll 样受体、Fcγ 受体、G蛋白偶联受体、黏附受体和细胞因子受体，以感知病原体的入侵。中性粒细胞死亡后释放出DNA和组蛋白，可与血小板、纤维蛋白原共同组成中性粒细胞胞外诱捕网（nutrophil extracellular trap，NET），对病原体实施拦截、分隔、捕捉和灭杀。存活的中性粒细胞还能以非细胞溶解的方式排出组蛋白和线粒体 DNA，参与NET的形成。NET 能为血管性血友病因子（von willebrand factor，vWF）、纤维蛋白原、凝血因子Ⅻ、TF等促凝因子和携带TF等促凝因子的细胞外囊泡（extracellular vesicles，EV）提供支架，以促进血栓形成。巨噬细胞也能采取类似中性粒细胞的机制形成巨噬细胞胞外诱捕网（macrophage extracellular trap，MET），加强免疫血栓形成效应。中性粒细胞活化后可表达选择素和整合素家族的黏附分子以促进血小板和内皮细胞连接。
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血小板是血栓的重要组成部分，也被誉为“另一个白细胞”。中性粒细胞、单核细胞和内皮细胞等参与宿主防御的细胞都能释放血小板活化因子（platelet-activating factor，PAF）激活血小板。内皮细胞中的怀布尔-帕拉德小体释放的vWF也是血小板的强力激活剂。脓毒症时，ADAMTS-13的缺乏导致vWF的降解能力下降，形成超大VWF多聚体激活血小板，促进血管内血栓形成乃至器官功能障碍。血小板内的α颗粒和致密颗粒可释放300多种细胞因子和小分子蛋白，可对凝血和炎症活动发挥调节作用。例如高迁移率族蛋白1作为其中的典型代表，既可通过 Toll 样受体-4/MyD88调节血小板的分泌、黏附和聚集，又能通过其晚期糖基化终产物受体触发中性粒细胞募集［17］。活化的血小板还能在其膜表面表达黏附分子，如P-选择素与中性粒细胞表面的P-选择素-糖蛋白-配体-1结合，可促进血小板与中性粒细胞的聚集和黏附［18］。
与其他血细胞不同，红细胞膜上没有识别炎症的活性受体，而是通过表达磷脂酰丝氨酸启动红细胞凋亡过程。脓毒症时，红细胞表达磷脂酰丝氨酸增多，并通过与血管内皮细胞表面的CXC型趋化因子配体16（CXC chemokine ligand 16，CXCL16）和氧化低密度脂蛋白的清道夫受体结合，直接参与血栓形成［19］。
二、脓毒症性凝血功能紊乱的时相特征与监测
随着感染程度和免疫功能障碍的逐渐加重，脓毒症性凝血功能紊乱的实验室表现也呈现出时相性变化（表1）。在脓毒症早期，血管内皮细胞出现损伤，实验室检查可出现TM、vWF水平升高；内皮细胞损伤后，凝血酶活化，凝血酶-抗凝血酶复合物（thrombin-antithrombin complex，TAT）水平可出现升高，凝血酶原时间（prothrombin time，PT）和活化部分凝血酶原时间（activated partial thromboplastin time，APTT）可处于正常值范围或轻度缩短；微血栓形成后可继发纤溶活动，进而出现D二聚体和纤维蛋白降解产物（fibrin degradation products，FDP）水平升高；在炎症反应刺激下，部分患者的血小板计数可出现升高；作为急性反应时相蛋白，纤维蛋白原水平也可以升高［20］。黏弹力试验在评价凝血状态方面具有较高的灵敏性和准确性。脓毒症早期，血栓弹力图（thromboelastograph，TEG）可能出现R时间（代表凝血因子活性）缩短，K时间（代表纤维蛋白原功能）缩短，α角（代表纤维蛋白原功能）增大，血块最大振幅（maximum amplitude，MA）（代表血小板功能）增大，凝血指数（coagulation index，CI）升高，整体呈现高凝状态［21］。脓毒症早期，凝血与血小板功能分析仪可出现活化凝血时间（activated clotting time，ACT）（代表凝血因子活性）缩短，凝血速率（clotting rate，CR）（代表纤维蛋白原功能）升高，及血小板功能（platelet function，PF）增大［22］。脓毒症早期，患者发生凝血功能紊乱可无特征性的临床表现，如患者存在糖尿病、冠心病等易导致血栓形成的基础疾病，则脓毒症可能诱发心肌梗塞、脑梗等缺血事件。
随着脓毒症病情的逐渐发展，血管内皮细胞损伤加重，凝血酶过度活化，可出现TM、vWF和TAT水平显著升高；凝血底物过度消耗，可导致血小板计数减少，PT、APTT明显延长，纤维蛋白原水平下降；促进纤溶活动的组织型纤溶酶原激活物（tissue plasminogen activator，tPA）和PAI-1水平均升高，但PAI-1水平升高幅度更大，总体形成纤溶抑制状态，D二聚体和FDP水平会显著升高，但纤溶酶-抗纤溶酶复合物（plasmin-antiplasmin complex，PIC）升高不明显。脓毒症性休克出现时，组织缺血缺氧造成血管内皮细胞损伤进一步加重，纤溶酶原激活物-纤溶酶原激活抑制物-1复合物（tissue plasminogen activator-plasminogen activator inhibitor-1 complex，t-PAIC）水平可出现明显升高［23］。脓毒症晚期，TEG可出现R时间和K时间延长，α角减小，MA和CI降低，整体呈现低凝状态［24］。脓毒症晚期，凝血与血小板功能分析仪可出现ACT延长，CR降低和PF减小。此时脓毒症患者可因广泛血栓形成出现多器官功能衰竭、肢端紫绀甚至坏疽，如凝血底物严重消耗可合并皮肤瘀斑、牙龈出血、消化道出血、尿道出血等出血表现。
国际血栓与止血学会（International Society on Thrombosis and Haemostasis，ISTH）目前推荐使用脓毒症性凝血病（sepsis-induced coagulopathy，SIC）积分系统进行SIC诊断［25］。标准纳入PT的国际标准化比率（international normalized ratio，INR）、血小板计数和序贯器官衰竭评分（sequential organ failure assessment，SOFA）3项指标，评分≥4分即可诊断SIC（表2）。该诊断标准为脓毒症性凝血病患者进行早期抗凝治疗提供了依据。但是，该诊断标准主要针对的是脓毒症导致的低凝状态，无法针对脓毒症早期的高凝状态进行诊断。一项单中心回顾性研究显示，应用符合SOFA≥2且TM>11.5 TU/ml的标准诊断脓毒症性凝血病，其特异度优于ISTH推荐的SIC诊断标准，但尚需大样本研究验证［26］。
三、展望
尽管近年来对脓毒症性凝血功能紊乱的机制认识更加深入，对免疫与凝血的交互作用也取得较多研究成果，同时也有不少新的凝血分子标志物进入临床，但是仍有不少临床关键问题亟待解决。首先，目前尚缺乏针对脓毒症性高凝血症的诊断标准，可能导致丧失抗凝治疗的最佳时机；其次，还没有评价脓毒症时纤溶抑制的有效方法；再次，针对脓毒症时的凝血分子标志物的改变还缺乏有力的循证医学证据。因此，目前需充分利用黏弹力实验联合凝血分子标志物的检验方法，连续、动态监测脓毒症性凝血功能紊乱，精准评估凝血功能紊乱的时相特征，为临床进行精准抗凝和替代治疗提供依据，最终仍可使脓毒症患者获益。
引用：宋景春. 脓毒症性凝血功能紊乱的精准识别[J]. 中华检验医学杂志, 2023, 46(10): 987-991.
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