围体外循环期凝血功能障碍的研究进展

银世杰(综述)，黄海清(审校)

体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)运用特殊的非生物人工材料(如膜式氧合器、动脉微栓过滤器、CPB管道、血液浓缩超滤器等)、CPB机器、水箱等设备,模拟人体心脏、肺脏器官功能状态，将上、下腔静脉血引流到体外储血罐，通过CPB机器泵头产生动力，经过膜式氧合器将引流的静脉血进行氧合变成动脉血，使用变温水箱调节，经过动脉微栓过滤器将血液过滤后再回输到人体主动脉中。CPB为患者全身器官提供必需的血液和氧供，为行心脏手术患者提供有力的支持和保障[1]。围CPB期，非生物人工材料直接与血液接触、CPB机滚压泵的挤压、炎性反应等作用，血液有形成分将会发生一定的损坏,进而引发一系列凝血功能紊乱,使心脏手术后患者易发生凝血功能异常。此严重并发症的发生，将会危及患者的生命安全,而且诊治确切的原因和机制较困难。因此，积极寻找围CPB期引起凝血功能障碍的病因和机制，对于心脏手术后的患者康复有重要的临床价值和意义。现仅针对围CPB期凝血功能障碍的部分病因及发生机制作一简要阐述。

1 肝素和鱼精蛋白引起凝血、止血障碍的原因和发生机制

1.1肝素敏感度差异 使用肝素实施全身抗凝是CPB得以成功的首要条件。肝素是一个理想的抗凝药物,它起效快,而且又能被鱼精蛋白所拮抗,还能方便地用活化凝血酶原时间(activated prothrombin time，ACT)来测定和评估。由于药理的特殊性，肝素在个体间的量效反应差异很大，因而目前还未有个体化精准计量的计算方法，临床一般按照3～4 mg/kg体重的方法来进行计算，这样有可能会出现抗凝不足或抗凝过度的现象。肝素敏感度差异与术后出血具有一定的相关性，对肝素不敏感或超敏感的患者，可能会因其过度抗凝，导致术后大出血的风险。研究[2]表明，在给予首次肝素剂量后,ACT处于480～750 s范围内的患者，术后发生出血风险的概率将会明显降低。而ACT>750 s的患者，因CPB前给予的肝素剂量可能超出患者实际所需，易引起患者发生过度抗凝。

1.2鱼精蛋白用量不当 鱼精蛋白是一种碱性蛋白，可与肝素结合生成复合物而使肝素失活，主要用于全身肝素化后中和血液中的肝素。心脏手术操作结束后使用的鱼精蛋白量一般为转机前肝素用量的1.0～1.5倍，而鱼精蛋白的用量对凝血功能和手术时间等有直接影响。如果鱼精蛋白用量不足，则会引起围术期止血困难，导致术中出血、红细胞输注量增多、关胸时间延长等后果。如果鱼精蛋白用量过多，则会导致鱼精蛋白的抗凝作用增加，干扰凝血激酶的作用时间，从而延长ACT，进而加重出血[3，4]。

2 CPB致血细胞和凝血功能损伤的原因和机制

2.1红细胞损伤 CPB中发生红细胞损伤的表现：(1)红细胞立即或者延迟性导致溶血；(2)发生“亚致死性损伤”。溶血导致红细胞破碎、血红蛋白漏出、红细胞计数减少，红细胞比容降低，携氧量下降，减少组织与细胞的供氧。亚损伤虽然没有导致红细胞直接破碎，但使其变形功能降低，携氧功能下降，不能顺利通过微毛细血管运输氧气，最终出现低氧、贫血等不良事件，影响预后[5]。CPB中发生红细胞损伤的原因：(1)泵头的机械性损伤；(2)湍流、血气接触、负压静脉引流装置、左右心吸引等过度的负压吸引；(3)管路、接头、动静脉插管、储血槽、氧合器等的CPB组件以及自体血回输造成的红细胞机械损伤；(4)CPB期间的生理以及内环境变化等都或多或少的影响红细胞的完整性；(5)CPB中红细胞变形性降低、表面电荷改变、脆性和聚集性增加、形态发生变化以及生存周期缩短[6]。

2.2白细胞破坏 当血液与非生物人工材料(如膜式氧合器、动脉微栓过滤器、CPB管道、血液浓缩超滤器等)接触时，会释放一些炎症介质，白细胞在多种炎症介质(如血小板激活因子、凝血酶、组胺等)参与下被激活和释放。释放的花生四烯酸、细胞内颗粒蛋白酶、氧自由基等又可以诱发全身炎症反应，引发全身溶血。白细胞的激活与炎性细胞因子的释放，又能够再次激活血小板和凝血因子，而血小板的激活与释放又和凝血酶的形成产生放大炎性反应效应，两者的相互影响会带来一系列严重的并发症，最终将会影响患者术后凝血功能的恢复[7]。

2.3血小板计数减少和功能减低 血小板计数减少和功能减低主要原因有[8～14]：(1)由于血液被稀释和血小板直接破坏所致；(2)血浆颗粒膜蛋白(granule membrance protein 140,GMP-140)的表达，在CPB术后第1～3天会明显增强，这说明血小板活化程度将会显著增高，破坏增多；(3)血小板表面α2肾上腺素能受体的减少，导致血小板的聚集功能发生显著下降；(4)肝素诱发血小板减少症(heparin induced thrombocytopenia，HIT)的发生；(5)剪切力增大引起血小板的激活、黏附以及聚集；(6)CPB可增加血小板内皮细胞黏附因子(Bax)的表达，Bax使得血小板表面膜糖蛋白的表达减少和凝血酶诱导的血小板钙变化，这些血小板凋亡信号通路里的变化可能导致血小板功能障碍。

2.4凝血因子缺乏 由于血液被预充液稀释，血液中的凝血因子会不同程度下降。如果凝血因子的活性超过40%，便足以保障正常凝血功能。有研究[15]表明，在CPB中，由于有大量的预冲液进入血液循环中，进而导致凝血因子被稀释。当所有凝血因子的浓度同时降低至50%时，机体将会出现出、凝血系统启动延迟的现象，活化部分促凝血酶原激酶时间(activated partial thromboplastin time,APTT)和国际标准化比率(international normalized ratio,INR)会高于正常值的1.5倍多，最终导致血液凝血功能整体下降。

2.5纤溶系统异常 纤维蛋白原(fibrinogen，FIB)是由肝细胞合成的、具有凝血功能的蛋白质，是血浆中含量最高的凝血因子，其参与血栓形成的关键是血栓形成的重要反应底物[16]。在凝血过程中纤维蛋白原在凝血酶、纤维蛋白稳定因子XⅢa(fibrin-stabilizing factor XⅢa,FXⅢa)、Ca2+等凝血因子的作用下形成纤维蛋白单体，随后再聚合形成纤维蛋白链网罗红细胞、血小板、α2-抗纤溶酶等成分形成稳定血栓结构。在大量出血过程中，包括血小板在内的凝血因子，FIB最先被消耗并且是最早达到临界值的凝血因子[17]。CPB中，由于血液的稀释、低温、血小板数量减少和功能障碍以及纤维蛋白溶解等原因会损害FIB水平、功能和凝块的稳定性[18，19]。

3 炎性反应

在围CPB期，血液被CPB管道、膜式氧合器以及动脉微栓过滤器等各种非生物材料、缺血再灌注损伤、炎症介质、纤溶系统等激活，造成播散性炎细胞活化和激活，继而引发“瀑布”样级联反应，导致机体产生全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)[20～22]。肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、白细胞介素6(interleukin 6,IL-6)、白细胞介素8(interleukin 8,IL-8)、白细胞介素10(interleukin 10,IL-10)和氧自由基等是围CPB期间参与SIRS的主要炎性因子，可作用于红细胞膜，可导致红细胞结构和功能受损[23，24]，还可造成心肌损害等多器官功能损害，严重影响手术效果。

4 氧化应激反应

应激反应可引起凝血功能异常、纤溶系统障碍，引发静脉血栓栓塞性疾病和缺血-再灌注损伤等[25]。围CPB期，由于麻醉、疼痛以及手术方式的刺激等，都会使机体产生应激反应或使氧化应激反应增强，严重影响手术效果及患者预后[26，27]。研究[28，29]发现CPB心脏手术、血液透析、体外膜肺氧合(ECMO)等治疗手段由于氧化应激的增加打破了氧化还原反应之间的平衡，引起红细胞发生凋亡。另外，有体外研究试验[30]证实,氧化应激可以造成红细胞膜骨架蛋白损伤，从而影响红细胞膜蛋白骨架的结构。

5 结语

综上所述，围CPB期，凝血功能变化与肝素鱼精蛋白用量、血细胞的破坏、低温、炎性反应以及应激反应等异常有关。临床工作中需不断综合判断分析，找准病因、对症治疗、灵活处理。这样才会针对具体发病机制，做出正确的判断和处理，有效的预防心脏手术后凝血功能紊乱，防治术后因渗血、出血过多造成的一系列并发症。围CPB期，凝血功能变化机制不是很明了，在以后的工作中仍需不断深入研究和总结。