创伤后感染/脓毒症预防值得注意的几个问题

朱俊宇,梁华平

陆军军医大学大坪医院战伤感染与特需药品研究室,创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室,重庆 400042

创伤感染及其诱发的脓毒症是导致创伤患者晚期死亡的主要原因。创伤感染及脓毒症的治疗指南不断更新,使伤后感染/脓毒症的治愈率逐步提高,但“创伤-感染/脓毒症”时间窗内的预防干预措施面临耐药菌攀升、疫苗种类有限、免疫调节困难等瓶颈问题,导致伤后感染/脓毒症的发生率居高不下[1]。笔者重点围绕创伤后早期外科处理(清创、缝合、引流)、抗生素应用、感染疫苗、免疫调节剂选择及感染耐受调节剂研发五个方面进行阐述。

1 早期外科处理

1.1早期清创 无论是战时还是平时,早期清创均能有效避免伤口感染,清创时机越早越好。清创时遵循4C原则:颜色(color)、韧性(consistency)、出血(capacity to bleed)、收缩性(contractility),判断肌肉组织活性[2]、准确识别坏死组织的清创界限,避免正常组织被过度清除。关于清创时限,既往认为清创手术每延迟1h,重度感染风险增加3%[3]。因此,急诊伤口清创越早越好,最晚不宜超过伤后6h,但近年来“6h清创理论”受到了新证据的挑战。对开放性胫骨骨折患者的Meta分析发现,延迟手术清创至伤后12h[4]、24h[5]均不会增加感染率和非愈合率。分析原因可能与下列因素有关:(1)其他与感染和不愈合相关的因素掩盖了早期清创的益处;(2)良好的清创质量比清创时机更为重要;(3)可能与早期应用抗生素相关。上述证据为初始清创的合理延迟提供了理论依据,为延迟后送和后续治疗提供了更好的时间窗。另外,开放性胫骨骨折是复杂的损伤,临床结果取决于患者、损伤和手术等多种因素,上述研究仅针对该类型损伤,对于其他骨折或开放伤患者,是否能延迟清创时机仍需更多的临床证据支持。

早期彻底冲洗伤口是清创的重要环节,但需注意避免因冲洗导致继发损伤,包括水肿、污染物颗粒冲到更深组织等。冲洗伤口一般采取斜向创面冲洗,对于穿刺伤等小而深的伤口,可适当扩创后冲洗。伤口污染越重越需要采用更高压力冲洗,清洁伤口采用低压冲洗(<3.44kPa),严重污染伤口采用中高压清洗(>48.23kPa)[6]。冲洗液选择方面,肥皂水、苯扎氯铵被推荐用于平时急诊室的清创术中,但在战时仍推荐使用生理盐水或无菌水(短缺时可用饮用水或自来水代替),不推荐使用过氧化氢溶液和添加抗生素的液体进行伤口冲洗。

1.2缝合 无论是平时还是战时,只要涉及到分级救治原则的伤口,清创后不应立即Ⅰ期缝合。但是对于受伤时间短和污染轻的伤口可予以缝合,缝合后消毒皮肤,外加包扎,必要时固定制动。对于有增加感染风险的局部和全身因素者(如污染和感染伤口、伤口长度>5cm、伤口位于四肢末端)、钝性伤、大部分战创伤等均延期缝合伤口[7]。待创面清洁、肉芽新鲜且无脓性分泌物、创缘无红肿和压痛,一般在清创后4～7d进行Ⅱ期缝合。因伤口感染或错过延期缝合时机的,待感染控制后,创面清洁、肉芽组织健康时,一般在清创后8～14d进行Ⅱ期缝合[6]。

1.3负压引流 负压伤口治疗(negative pressure wound therapy,NPWT)技术已被用于各种急性伤口和慢性创面。NPWT治疗开放性骨折可显著降低感染风险,加速其创面愈合过程,并有助于减轻肢体损伤的严重程度,从而避免截肢[8],但未能改善皮瓣修复。然而,最近两项随机对照试验(randomized control test,RCT)[9-10]提示,与传统敷料相比,NPWT 并未降低严重开放性下肢骨折患者手术部位感染和并发症的发生率。因此,NPWT相对于传统伤口敷料的优势仍有待证明。近年来,NPWT一个有希望的发展是增加局部伤口溶液的滴注和停留时间(negative pressure wound therapy with instillation and dwell time,NPWTi-d)。在急性伤口中,NPWTi-d可有效减少细菌生物负载,从而促进伤口闭合、缩短治疗时间和住院时间[11],但有必要进行大型前瞻性随机对照试验,为NPWTi-d常规用于急性伤口的治疗提供支撑。

2 抗生素应用

2.1使用时机 创伤后预防性使用抗生素应遵循“越早越好”的原则。早期(伤后3h内)使用抗生素可有效降低感染率,延迟使用会增加感染风险,对开放性骨折患者延迟至2h后静脉给予抗生素导致90d内手术部位感染风险增加2.4倍[12],如果延迟>2.5h,则显著增加深部感染的风险(OR值为5.6)[13]。

2.2种类选择及疗程 目前,抗生素滥用是临床常见问题,也是导致细菌耐药的重要原因。临床医师需根据循证医学证据合理规范使用抗生素。针对不同创伤部位,结合当地流行病学分析可能感染病原体的种类,应尽可能选择覆盖上述病原体的抗生素。如严重创伤导致四肢开放性骨折时,选择抗生素时除考虑覆盖革兰阳性菌(金黄色葡萄球菌)外,还需覆盖革兰阴性菌(大肠杆菌、铜绿假单胞菌)[14],同时可根据覆盖菌群的需要选择第一代或第二代头孢菌素。另外,对于腹部创伤患者,首选覆盖需氧菌和厌氧菌的第二代头孢菌素作为初始抗生素,第三代头孢菌素作为替代选择。无空腔脏器损伤患者,除首次预防性应用抗生素外无需额外剂量的抗生素;伴空腔脏器损伤并在12h内手术修复患者,抗生素使用时间不超过24h;伴空腔脏器损伤且未能在12h内手术修复患者,抗生素使用时间应限制在7d;伴空腔脏器损伤修复不完全或临床体征持续存在患者,抗生素使用可超过7d[15]。对于创伤后患者预防性使用抗生素的时间建议不超过72h[16],更短的抗生素预防使用时间(24h)不会增加伤口感染风险[17]。

2.3剂量及调整 创伤患者无失血性休克及输血时,抗生素可选择常规剂量抗生素(如头孢噻肟钠2g q8 iv;头孢西丁钠2g q6 iv;头孢唑啉1～2g q8 iv;头孢曲松钠1g qd iv;克林霉素900mg q8 iv)[18]。失血性休克及输血使创伤患者出现感染及脓毒症的风险增加,该风险与患者输血剂量正相关[19]。《The Eastern Association for the Surgery of Trauma,EAST》指南2012版[20]及《The Korean Society of Acute Care Surgery》2019版指南均建议每输10单位血液制品后需再次给予抗生素预防感染,且抗生素剂量增加2～3倍并推荐阿米卡星为首选抗生素[21]。

3 感染疫苗

在抵御创伤感染的防控中,包括特异性与非特异性免疫调节两类措施,针对病原体感染的疫苗是重要的特异性免疫调节措施。以战伤感染为例,破伤风、化脓性感染、气性坏疽、侵袭性链球菌感染、坏死性筋膜炎是感染的主要类型,其中破伤风梭菌、产气荚膜梭菌、乙型溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌等是创伤感染常见的病原体,但目前仅有针对破伤风的疫苗/抗血清作为特异性的免疫调节措施被应用于临床,其他疫苗的研发还仅处于动物实验或临床前阶段。

梭状芽胞杆菌是一种广泛存在的革兰氏阳性、杆状、厌氧和产孢子的细菌,可引起肉毒中毒、破伤风、肠毒血症、气性坏疽、坏死性肠炎。根据梭状芽胞杆菌产生的4种主要毒素,各种各样的灭活疫苗、梭菌类毒素疫苗、基因工程疫苗已开展了动物实验研究[22],但目前还没有针对人类安全有效的产气荚膜梭状芽孢杆菌疫苗问世。纳米疫苗、重组疫苗等新一代疫苗虽已被证明有效,但还存在纯化、灭活、递送等问题[23]。未来由产气荚膜梭状芽孢杆菌不同种属组成的多价、多表位疫苗更具应用前景。

乙型溶血性链球菌是革兰氏阳性球菌,其致病性强,可引起皮肤、皮下组织的化脓性炎症、风湿热等。A组乙型溶血性链球菌会导致中毒性休克综合征、坏死性筋膜炎、脓皮病和感染性关节炎等化脓性疾病,既往研究主要针对其主要毒力因子M蛋白进行疫苗设计,但由于乙型溶血性链球菌种类多、异质性复杂、突变能力强,所以基于M蛋白的疫苗研究策略持续了40多年却未获成功[24]。因此,需要调整策略,寻找引起化脓性侵袭性感染的毒力因子并针对其表位研发疫苗。一种基于250多个M蛋白毒株的多价疫苗已具备对多种毒株产生特异性免疫的能力。研究人员推测即使后续出现某些毒株的变异,这些表位存在于所有菌株中,该疫苗也依然有效,并且能达到一苗多用的效果[24]。一项RCT临床研究[25]报道,采用自体灭活疫苗和多价细菌裂解物疫苗能有效减少乙型溶血性链球菌、肺炎链球菌、流感嗜血杆菌在上呼吸道鼻腔和咽部的定植和数量,但对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌无效。

目前面对预防创伤后感染疫苗种类十分局限的窘境,全球各国已在加紧研制针对常见感染病原体的单一疫苗,但从使用便捷性、功能多效性方面考虑,开展多重病原菌联合疫苗的研制有望成为解决上述难题的良方。

4 免疫调节剂选择

通过免疫调节剂逆转创伤患者免疫功能紊乱也是预防伤后感染/脓毒症的策略之一。学界在寻找非特异性免疫调控措施方面也进行了大量探索,如应用前列腺素、抗氧化剂、连续性静脉血液滤过、抗L选择素、抗凝血酶Ⅲ、他汀类药物和皮质醇等,但多数措施均未能达到改善创伤患者感染发生率的目的。经临床试验证实,以下药物可纠正机体免疫功能抑制状态,有效预防感染及脓毒症。

4.1β-葡聚糖 β-葡聚糖通过刺激巨噬细胞和促进肠道益生菌生长等方式发挥免疫调节作用。β-葡聚糖不仅能降低创伤患者院内感染和呼吸机相关性肺炎的发生率,也可降低其发生脓毒症和感染相关的病死率[1],且近来发现其能调节肠道微生物群,改变脂质和葡萄糖代谢[26]。最近一项纳入40例严重创伤患者的临床试验结果显示,口服β-葡聚糖组较对照组明显降低序贯器官衰竭评分(sequential organ failure assessment,SOFA)、缩短呼吸机使用时间,但对ICU停留时间和病死率无显著影响[27],该指标差异无统计学意义的原因可能是因为样本量较少。笔者认为β-葡聚糖已显示出预防伤后感染/脓毒症的潜力,有必要进一步开展大规模临床试验进行验证。

4.2益生菌 创伤可以通过直接损伤肠道或者通过脑-肠轴、全身低灌注及炎症反应影响肠道,进而引起肠道菌群失调。创伤后1h患者肠道菌群出现β-多样性改变,并与患者住院时间、ICU停留时间、呼吸机使用天数、感染和急性呼吸窘迫综合征发生率及病死率密切相关[28]。研究发现,益生菌作为调节肠道菌群药物,可调节创伤患者免疫功能,降低创伤患者脓毒症及呼吸机相关性肺炎的发病率,减少ICU停留时间和住院时间[29]。

4.3雌激素 既往临床研究发现,在严重创伤患者中,女性患者较男性患者具有更高的生存率及更少的并发症,这种性别导致的差异在儿童和≥65岁的个体中消失[30],提示激素差异在严重创伤患者预后中起到重要作用。一项纳入40例男性严重创伤失血性休克患者的双盲RCT发现,雌激素可下调调节性T细胞、单核细胞比率以及患者血清中炎症因子肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、白细胞介素-10含量,进而降低脓毒症的发病率及病死率[31]。上述研究表明雌激素对机体免疫功能和炎症反应具有调节作用,能够有效预防创伤患者出现感染及脓毒症。但对于创伤后的男性患者,需谨慎应用雌激素并全面考虑伦理问题及其不良反应。

4.4谷氨酰胺 谷氨酰胺可由葡萄糖转化而来,是人体非必需氨基酸。谷氨酰胺具有促进肠道功能及免疫调节功能。烧伤患者中,与对照组相比谷氨酰胺可有效降低能量消耗、血清儿茶酚胺、胰高血糖素和乳酸水平,减少肺部感染及脓毒症发病率,缩短患者住院时间及降低病死率[32]。因此,降谷氨酰胺可作为烧伤患者早期积极干预措施。

5 感染耐受调节剂研发

目前,重症创伤患者往往面临耐药菌感染而应用抗生素无效、疫苗-变异-新疫苗-再变异、重建免疫功能却时常失败的严峻形势。部分免疫调节措施虽显示出一定潜力,但是在大规模RCT研究中还未证实其确切临床疗效,因而未能列入指南。因此,寻求独立于抗生素、免疫调节剂之外的调节策略可为创伤后感染/脓毒症防治提供全新的路径。增强机体抗感染耐受策略被认为是辅助创伤后感染/脓毒症预防和治疗充满希望的新途径。大量证据表明,宿主针对病原体的抗感染应答除了“抵抗(resistance)”机制(受免疫应答驱动,以杀灭清除病原体为目的)以外,还可通过“耐受(tolerance)”机制[以减缓宿主因病原体或(和)免疫应答所致的病理性损害为目的]来维持机体的稳态[33]。两者均具有进化保守性,通过截然不同的作用机制发挥抗感染协同效应。

组织损害控制(tissue damage control)如抗应激、抗氧化、抗损伤应答是宿主发挥感染耐受的核心保护机制[33],迄今发现的具有“正性”调控作用的耐受分子包括:肝实质细胞中的铁蛋白重链、肺脏中自噬相关蛋白7、白色脂肪组织中胰岛素样生长因子、脾脏树突状细胞中芳香烃受体、巨噬细胞Nrf2等。上述分子均可在不影响病原体负载的情况下,通过不同的调控机制缓解靶器官损害,提高模型动物的生存率并改善感染预后。为了探寻全新的感染耐受分子,本团队利用抗感染耐受小鼠模型并结合多组学研究手段,已发现包括LncRNA AW112010、CYP1A1在内的11个潜在的感染耐受分子靶标,进而挖掘的“感染耐受剂”有望成为继抗生素、免疫增强剂之后的新型抗感染药物,可以同时解决临床上创伤患者耐药菌感染和免疫功能重建困难这两大难题。

尽管有学者提出应将感染耐受策略用于脓毒症的防治,但迄今未见感染耐受调节剂研制成功并应用于创伤患者的临床研究文献报道。四环素类抗生素(如多西环素)通过影响线粒体电子传递链和抑制线粒体蛋白质合成,能预防小鼠脓毒症的发生,且该作用与其抗菌活性无关[34]。鞘氨醇1-磷酸盐作为细胞内外信使,参与了宿主-病原体相互作用和感染耐受[35]。本团队首次报道了小分子化合物-胍丁胺可通过活化巨噬细胞的Nrf2(感染耐受“正性”调控分子)驱动的抗氧化活性、抑制NF-κB介导的炎症反应,进而对脓毒症动物模型的器官功能损害和死亡具有保护效应[36]。上述化合物均有望被开发成为增强机体感染耐受能力的新型耐受调节剂。

6 展望

毋庸置疑,“预防脓毒症”比“治疗脓毒症”更具有临床价值,而“创伤-感染/脓毒症”的时间窗则为创伤后感染/脓毒症的预防提供了极其宝贵的机会。鉴于创伤后脓毒症发生率及病死率居高不下的严峻形势,笔者认为早期规范的外科处理、合理使用抗生素、感染疫苗、调节机体免疫功能是预防伤后感染重要的手段。同时,基于增强机体抗感染耐受能力挖掘新型感染耐受调节剂,可为未来伤后感染/脓毒症的防治提供全新的途径。上述措施的综合应用将有望降低创伤后感染/脓毒症发病率,进而提升创伤救治的整体水平。

作者贡献声明：朱俊宇:资料收集、论文撰写;梁华平:论文指导和修改