体外血液净化治疗脓毒血症的最新进展

张 莹

(1.武汉大学基础医学院，湖北 武汉 437000；2.咸宁市中心医院)

体外血液净化治疗脓毒血症的最新进展

张 莹1，2

(1.武汉大学基础医学院，湖北 武汉 437000；2.咸宁市中心医院)

体外血液净化治疗能去除血液中过多的炎症介质和/或细菌毒素以达到调节炎症反应的效果，因此被推测能改善伴/不伴急性肾损伤严重脓毒血症患者的预后。本文回顾了体外血液净化治疗对于脓毒血症治疗的原理和发展。我们认为，虽然针对各项技术初期研究的结果令人鼓舞，但是，进一步的大样本RCTs研究并未证实其可使患者获得明确的生存收益，而部分新技术因为种种原因，缺乏RCTs研究报道，体外血液净化治疗是否作为脓毒血症的正规治疗，仍未明确，仍需要更多的试验来证实。

体外血液净化；脓毒血症

脓毒血症的发病机制非常复杂，而重度脓毒血症患者往往伴有急性肾损伤(septic acute kidney injury，septic AKI)。它有以下特点：全身循环血流及微循环紊乱；大量的炎症介质被释放入血；氧化应急失调；氧化应激导致的能量代谢改变和细胞周期阻滞[1]。连续肾脏替代治疗可明显改善脓毒血症相关急性肾损伤症状，但是，有报道证明，低/正常流量的连续血液透析/血液滤过并不能改善脓毒血症患者的预后[2- 3]。体外血液净化被认为是能明显改善伴/不伴急性肾损伤的重度脓毒血症患者预后的治疗，它的理论基础是：通过清除血液里的过多的炎症介质和细菌性毒素来控制炎症反应。它包含以下技术：血液灌流/血液吸附、高吸附血液滤过、高通量血液滤过(HVHF)、高截留血液滤过/血液透析、血浆置换/血浆过滤吸附，这些技术在欧美和日本越来越普及。我们旨在回顾与介绍血液净化在脓毒血症治疗中的基本观念和最新进展。

1 基本观念

脓毒血症患者体内病原体释放大量的多肽类毒素、脂多糖等毒性物质，被机体抗原呈递细胞上的TLRs(Toll- likereceptors)识别并结合。TLRs也能识别缺血坏死组织释放的损伤相关模式分子(damage- associated molecular patterns,DMAPs)。这些进一步激活白细胞、内皮细胞、上皮细胞，释放更多的炎性介质，比如肿瘤坏死因子(TNF- α)、白介素- 1(IL- 1)、IL- 6、IL- 8和IL- 10等，进一步造成细胞和组织损伤。这是一个级联反应，逐级放大的过程，被称为“炎症因子瀑布”(cytokinestorm)，这也见于严重创伤、大面积烧伤、急性坏死性胰腺炎、心脏骤停后复苏等情况。正如学者Suntharalingam描述的[4]，不考虑诱发因素，光炎症因子瀑布本身就能导致血流动力学的不稳定和多器官衰竭。而且，紧接着也会发生免疫麻痹，可能发生严重的二次医院内感染[5]。学者Boomer通过尸检也证实了[6]，在因重度脓毒血症死亡患者的体内，免疫是处于抑制状态的。这些加深了我们对重度脓毒血症时免疫调节紊乱的认识：既有免疫激活也有免疫抑制。低剂量的类固醇激素治疗可以改善脓毒血症休克的转归，但是并不能提高生存率[7- 8]。静脉注射免疫球蛋白和抗TNF- α的治疗收益也是有不确切性而且存在争议[9- 10]。血液净化可以非特异性清除炎症介质和/或微生物释放的毒素，因而可能会使机体恢复免疫平衡。对于血液净化治疗脓毒血症的可能机制，现在有以下假设。①Ronco等提出“细胞因子浓度峰值的假设”，在脓毒血症早期阶段清除炎症介质，使体内的炎症介质达不到浓度的峰值，进而阻止炎症级联反应，减少器官损伤和后续的多器官衰竭综合征[11]；②Honoré等提出 “免疫调节阈值的假说”，假说认为炎症因子在血液和组织之前存在交换和平衡。这可以解释为什么血液净化治疗后，血浆中的炎症因子并没有明显变化，但是却有临床疗效[12]；③Di Carlo等提出“中介传递假说”，认为血液过滤时大体积的液体置换可以促进淋巴循环，使炎症介质进入血液，进而使它们可以被清除[13]；④有学者提出血液净化在细胞水平使免疫功能恢复[14]；⑤Rimmelé等提出“细胞动力学模型”，血液净化治疗去除血液部分的炎症因子，加大了血液和感染组织之间炎症因子/趋化因子浓度差，驱使白细胞向感染灶迁移，促进病原微生物的清除[15]。

2 血液净化技术

2.1 血液灌流/血液吸附 血液灌流/血液吸附是在体外循环时，利用吸附剂将血液中的毒素和其他介质吸附、去除。吸附剂包被在微纤维和树脂上，通常设置在体外循环系统里，它们通过疏水作用、凡得瓦尔力、离子相互作用等选择性/非选择性吸附炎症因子、趋化因子、超敏原或者内毒素等[14]。血液灌流/血液吸附早期应用于临床时，常见有血小板减少和白细胞减少的并发症，近年通过改进了设备的生物相容性，增加了它适用性。

固定有多粘菌素B(polymyxin B，PMX)的纤维吸附柱(Toraymyxin，东丽工业公司，日本)，是最有代表的，分别于1994年起在日本和2003年起在欧洲，开始应用于脓毒血症休克的血液净化治疗。2009年，JAMA报道了一项RCT研究，腹部感染脓毒血症早期应用多粘菌素B血液灌流(Early Use of Polymyxin B Hemoperfusion in Abdominal Sepsis，EUPHAS)[16]，结论是早期应用PMX血液灌流可明显纠正血流动力学紊乱和器官功能失调。PMX是由多粘芽孢杆菌产生的针对血循环阳离子多肽的抗生素，内毒素对温度和pH不敏感，因此很难从血液中清除，而PMX可以吸附、中和内毒素。血液灌流时，以80～100ml/min的流量经过吸附柱，利用肝素和蛋白酶抑制剂抗凝。根据患者的反应，一般是2～27h一次，灌流1～4次。对于PMX灌流的临床收益，截止2015年，一篇Meta分析得出以下结论，大约70%(37.9%～100%)的感染为革兰氏阴性菌感染，PMX灌注治疗可以明显降低血液内毒素水平，减少炎症因子，改善呼吸功能[17]。但是，有几项报道，得出相反的结论，PMX灌流可能会有凝血、低血压或高血压的危险。2015年4月，发表了一篇最大的多中心的RCT研究(232例)，研究在腹膜炎引起的脓毒血症休克中PMX血液灌注治疗的意义，并未得出阳性结论[18]，PMX治疗没有明显改善患者的28d死亡率(PMX治疗组27.7%，对照组19.5%，P=0.14)、血液动力学紊乱和器官功能衰竭。这种阴性的结论也见于一篇包含642病例的回顾性研究中，该研究是针对PMX血液灌注在腹膜炎引起的脓毒性休克治疗中的意义，28d死亡率，PMX治疗组16.3%，对照组17.1%[19]。

MATISSE- Fresenius系统(由德国费森尤斯集团研发)将内毒素吸附在人的球蛋白上[20]。体外循环使用的是费森尤斯血液吸附仪，利用MATISSE吸附柱，柱子里含有固定了人血清球蛋白的聚甲基丙烯酸酯。

瑞典Alteco医疗公司生产的Alteco脂多糖吸附柱，通过特异性设计的合成多肽吸附内毒素[21]，这种仪器2006年开始投入使用。针对内毒素量身定做的合成多肽具有很高的亲和性，而且，这种多肽是利用共价键结合技术固定在聚乙烯平板上的。关于这项技术的临床试验暂时没有，仅有一些病例报道和病例分析。因此，这项技术的潜在临床获益也是不清楚的。

已经有多项关于炎症因子吸附柱的动物实验，显示出其对TNF- α，IL- 1β、IL- 6和IL- 8等炎症因子具有很好的清除能力[22]，而应用于人的报道仅限于病例汇报和病例分析。美国CytoSorbents公司生产的CytoSort是包含专门针对炎症介质的合成吸附剂的吸附柱，这种仪器对于炎症因子有很好的清除效果，而且对血液循环有很好的改善作用。

2.2 高吸附血液滤过 近年来，AN69和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)血液滤过膜投入使用，其对炎症因子有很高的吸附特性，如果进一步对其进行表面处理，将增进其在血液吸附治疗方面的能力。

oXiris是瑞典金宝医院研制的一种包被有AN69的血液滤过器，它的表面经过聚乙烯亚胺处理并交联有肝素[23]。与传统的聚砜膜相比，AN69核心膜具有更好炎症因子吸附能力；表面经过聚乙烯亚胺处理后，内毒素吸附能力也增强了；而且，肝素包被减少了滤过膜的促凝特性，延长了滤过膜的寿命、增强了它的效率。

聚甲基丙烯酸(PMMA)甲酯膜相对于传统的聚丙烯腈和聚砜膜对炎症因子具有更高的吸附能力[24]，膜结合位点的饱和度直接影响高吸附血液滤过治疗的效果。而PMMA血液滤过膜在更换24h之后仍保持很好炎症因子吸附能力。通过早期临床试验的结果，可以看出PMMA持续血液滤过在脓毒血症的治疗中的良好效果：明显的血液动力学改善和潜在的生存改善。

2.3 高通量血液滤过 2002年，急性透析质量倡议工作组将高通量血液滤过(high- volume haemofiltration，HVHF)的流量定义为大于35mL/(kg·h)。但是在临床实践中，35mL/(kg·h)很容易达到，尤其是对于低体重患者。为了解决这个问题，Honore等定义持续HVHF为50～70mL/(kg·h)，传统CVVH为100～120mL/(kg·h)[25]。HVHF被认为是有效的血液净化治疗措施，因为循环中的炎症介质大多是水溶性的，而且分子量大多在5kDa～60kDa。另外，利用扩散技术的对流措施明显增强了炎症介质的清除。滤过膜对某些介质有吸附特性，因而对大于截留值的炎症介质仍有清除特性。现在很清楚的是，传统的血液滤过技术，对炎症因子的超滤率是很低的。增加超滤流率可以明显增加血液滤过器的吸附能力，因为增加超滤流率可以增加跨膜压并且使更多的有效接触区域得以暴露。2013年，学者Cole发表一篇随机对照研究，11例脓毒血症合并多器官衰竭的患者，随机分配到两组，8h HVHF(6L/h)组和8h标准CVVH(1L/h)组，结果显示HVHF组明显减少了血管加压素的使用[26]。另外，学者Boussekey也发表一篇随机对照研究，包含20例患者，得到了相同的结果，但是并没有使患者获得明显的生存收益[27]。另外，多篇小样本的非随机对照研究报道指出[28- 30]，HVHF可以减低死亡率。即便HVHF具有很好的疗效，但是仍有许多因素限制了它的推广，它需要大量的超纯级别的替代溶液，这意味着明显增加治疗费用，增加严重电解质紊乱的风险，以及增加护理工作量。因此，HVHF的广泛应用也是不推荐的。

2.4 高截留血液透析/血液滤过 炎症介质按分子量分类，大多属于中等分子(TNF- α，17kDa，IL- 6，26kDa，IL- 8，8kDa)。传统的高流量血液滤过膜的截留界限，大约为20kDa，但是似乎并不能达到很好的炎症因子清除效果。HCO膜名义上的截留范围是60kDa～150kDa分子量蛋白，而临床应用观测到的确是主要清楚40kDa～100kDa分子量的蛋白[31]。这可能明显增加各种细胞因子的筛选系数，并且是以丢失球蛋白(66kDa)、抗凝血酶III(60kDa)、蛋白C(62kDa)以及其他重要血浆蛋白为代价的。如果只减少过滤膜孔径，减少重要蛋白丢失的同时也减少了炎症介质的清除。体外实验证实，HCO血液滤过、HCO血液透析和HCO血液透析滤过具有相当的球蛋白丢失率。但是，CPFA和血液吸附具有和HCO技术相同的炎症介质清除能力。HCO血液滤过应用于脓毒性休克患者时，展现出了相当好的IL- 6清除能力。现今最大的RCT是高截留连续静脉血液透析(HCVVHD),实验设计的是120例系统性炎症反应综合征(SIRS)/脓毒性休克相关急性肾衰竭患者，但是最后试验提前结束了，因为在招募到81位患者时，发现两组间没有明显差异，表现在：28d死亡率、血管紧张素使用、呼吸支持治疗、ICU治疗时长和球蛋白水平等方面[32]。这项不合格的RCT实验并不能提供一个有力的证据，因此，要说明HCO血液滤过/血液透析的潜在临床收益仍需进一步的大样本前瞻性的RCT研究。

2.5 血浆置换/匹配血浆过滤吸附 血浆滤过理论上的截留范围是400kDa～800kDa，因此能达到很好的炎症因子的清除，但是伴有明显的球蛋白丢失。血浆置换一个明显的缺点是丢失大量的球蛋白、纤维蛋白原、抗凝素酶和免疫球蛋白等重要蛋白，治疗后需要花长时间的纠正。意大利Lynda公司生产的CFPA可以解决这些问题。CFPA治疗，包含血浆过滤、非特异疏水吸附树脂反应室(对炎症介质有高度亲和性)、高流量血液对流溶质清除室。只有当过滤后的血浆与吸附剂直接接触才不会存在生物相容性的问题存在。2014年，JAMA报道了的一项多中心RCT研究[33]，脓毒性休克患者被随机分配到CPFA组和标准组，研究设计样本量为330例，但招募到192例时，因为两组没有明显差异因而提前结束，结果表明：没有改善死亡率、器官衰竭、ICU治疗时间等。因为没有足够的证据，因而暂时不建议常规使用CPFA治疗。

3 结 论

基于炎症介质过度释放的理论基础，血液净化已经成为重度脓毒血症或者脓毒血症相关急性肾损伤的重要辅助治疗措施。现今体外血液净化技术能很好的清除患者体内的内毒性物质/炎症介质，对于部分患者能明显改善症状，而且有很好的耐受性。但是，纵观已报道的体外血液净化治疗的试验结果，大多数血液净化技术并不能起到改善重度脓毒血症/脓毒症相关急性肾损伤死亡率的效果。对于这类患者，病因控制，早期应用敏感抗生素，静脉营养支持仍然是三大最主要的治疗措施[34]。虽然，作为辅助支撑治疗，血液净化并不能明显改善患者的死亡率，但是，随着认识和技术的发展，脓毒血症患者整体的治疗效果是在逐渐改善的，想必足够大而全的分析可能会揭示这些新技术对应于脓毒症治疗效果的微小影响，所以现在急需相关的大样本、设计精良、前瞻性的随机对照试验来探索体外血液净化对于脓毒血症的影响。而目前，这些技术的个体化应用以及特殊情况下的应用仍需更多的证据支持。

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