翻译：胡昕
（续）
3.2. 该问题的病理生理机制
COVID-19大流行表明，预防性使用低分子钙素（LMWH）并不能完全消除血栓相关并发症的风险。由于动脉血栓是在高剪切条件下形成的，并且富含结合血管性血友病因子（VWF）的血小板，因此LMWH给药并非是预防动脉血栓形成最有效的方法。关于动脉血栓形成流行病学相关的大量报告证实了改进血栓预防策略的必要性，需要考虑到静脉血栓形成和急性呼吸道感染疾病相关原位动脉血栓形成之间的机制差异。
肺泡细胞和内皮细胞炎症、缺氧和损伤是下呼吸道感染发病机制的组成部分。这些致病因素相互叠加，最终导致高凝状态和内皮损伤，并为血栓形成提供条件（图1）。
急性感染后血栓形成的可能机制之一是凝血系统激活。这种促凝状态一直以来被认为是ARDS病理生理进程中的关键组成部分。在早期研究中已经报告了COVID-19中的高凝状态。值得注意的是，COVID-19合并ARDS患者有更高的凝血倾向，然而非COVID-19 ARDS患者的DIC评分更高。Spiezia等人表明，与健康个体相比，COVID-19患者和非COVID-19的病毒/细菌性肺炎患者血栓弹性图谱存在显著高凝特征，表现为凝血时间显著缩短和最大凝血硬度显著增加。然而COVID-19患者的促凝状态更为明显。作者认为FIBTEM测试提示凝血硬度增加是肺血管血栓形成以及肺泡与肺间质纤维蛋白沉积的致病因素。利用粘弹性试验明确各种病因导致肺炎的患者凝血特征，有助于阐明各种感染性肺疾病相关凝血病机制。
图1. 急性呼吸道感染中动脉血栓形成发病机制的关键组成部分。
血管内皮损伤是呼吸道感染至关重要的发病机制。肺血管内皮具有抗血栓形成的特性。其表面受体CD39、前列腺素PGI2和一氧化氮（NO）具有防止血小板和白细胞激活作用。NO减少白细胞对血管内皮的粘附。血管内皮表面通常含有组织因子途径抑制剂（TFPI），可有效抑制凝血进程启动，以及糖胺聚糖，阻断促血栓形成因子与血管内皮结合。血管内皮血栓调节蛋白激活强效抗血栓蛋白C途径。然而，血管内皮对损伤和炎症反应迅速，通过促进血栓形成和允许炎症细胞（如中性粒细胞）靶向迁移至肺泡内。von Willebrand因子对血栓形成具有重要作用，而P-选择素表面表达对迁移中性粒细胞与血管内皮结合起着关键作用。
多项研究已经证明呼吸道病毒及细菌性肺炎中存在血管内皮细胞损伤。与其他类型ARDS患者相比，COVID-19继发ARDS患者血清内皮损伤标志物水平更高，如血管生成素-2、细胞间粘附分子-1、血管细胞粘附分子-1、P-选择素和E-选择素。通过观察肺动脉及小动脉形态学变化证实COVID-19中存在血管内皮损伤，包括内皮细胞损失、细胞质空泡化及变性。非COVID-19诱发的ARDS中也存在相似血管内皮形态学变化。
自COVID-19大流行以来，两个既往命名的术语“血栓炎症”和“免疫血栓形成”被应用的更加流行和广泛。“血栓炎症”这个术语最早出现在20世纪90年代初对大脑空气栓塞模型的实验研究中。超微结构和功能研究相关数据表明，空气气泡、血液成分（血小板、纤维蛋白原和白细胞）与血管内皮之间的相互作用，导致局部纤维蛋白沉积和血小板与白血病黏附于气泡和空气损伤相关的血管内皮。基于这些发现推测动脉空气栓塞引起的脑损伤是由于空气损伤相关的血管内皮继发性局部反应，而不是动脉短暂闭塞引起的。因此为了描述这种严重细胞反应引起的血栓形成过程，作者使用了“血栓炎症”反应的概念。
随后大量证据证实了免疫系统，特别是补体系统蛋白参与血栓形成过程，一种涵盖免疫-凝血相互作用术语的理念被提出，因此2013年 “免疫血栓形成”这个术语被正式引入。然而，早在“免疫血栓形成”这个术语被创造之前，已经有研究提出凝血系统和天然免疫相互作用是血栓形成的基本组成部分。这些术语主要应用于ARDS中肺动脉血栓形成的发病机制研究。呼吸道感染中肺动脉血栓形成的发病机制是一个复杂病理过程的相互作用，包括细胞状态改变、炎症、免疫病理反应和循环功能障碍。原位肺血栓广泛形成可能加剧呼吸衰竭并导致死亡（图2），因此研发早期诊断和基于病因学的治疗策略对于减少下呼吸道感染患者不良预后至关重要。
图2. 原位肺动脉血栓形成（PAT）在急性下呼吸道感染发病机制中的作用。
3.2.1. 组织因子在肺部感染期间凝血系统激活中的作用
基于肺泡巨噬细胞和肺泡上皮细胞在炎症期间产生组织因子（TF）相关结果，多项研究均聚焦于TF在呼吸道感染中激活凝血系统的作用。有证据表明TNF-α和IL-1β在肺部感染期间可调控TF产生水平。来源于肺泡上皮细胞的TF被认为与肺泡内纤维蛋白沉积相关，继而引导ARDS中肺泡凝血系统失衡。脂多糖吸入模型激活凝血系统，并导致TF微粒数量增加。
TF与严重呼吸道感染相关血栓并发症之间密切关联的观念扩展到了COVID-19。肺部高TF表达水平被认为是COVID-19感染期间纤维蛋白形成和血小板激活的主要因素。早在COVID-19大流行之前， TF表达增加被发现与其他冠状病毒和流感A病毒患者血栓形成密切相关。此外在细菌性肺炎患者支气管肺泡灌洗中也发现了TF的存在。
许多关于肺部感染中TF作用的研究已经提出TF有望成为关键治疗靶点。在肺炎模型中，抑制TF活性有效抑制局部凝血系统激活，并减少肺泡内纤维蛋白沉积。利用核因子κB（NF-κB）抑制剂降低TF表达水平明显改善了ARDS实验模型肺泡高凝状态和纤溶抑制。在肺炎链球菌（S. pneumoniae）鼻内接种的肺炎模型中，皮下注射重组线虫抗凝蛋白（rNAPc2）抑制循环TF配体TF-FVIIa，显著降低了肺部促凝反应。然而，有研究表明流感病毒A（H1N1）感染后肺上皮细胞产生的TF有利于肺部凝血过程，抑制TF依赖的凝血系统激活增加肺泡出血风险。
3.2.2. 凝血酶和凝血因子FXIIa在调节原位血栓结构中的作用
在合并ARDS的严重呼吸道感染中发现密集且富含纤维蛋白的动脉血栓，表明存在高凝血酶活性。凝血酶的一个重要功能是通过PAR1和PAR4激活血小板。凝血酶可通过PAR-1激活内皮细胞，增加Weibel–Palade小体中von Willebrand因子（VWF）的释放水平。凝血酶还可以刺激血管内皮表面P-选择素的表达，促进中性粒细胞的募集和激活。在包括COVID-19在内的各种病因相关ARDS中均观察到高凝血酶活性。基于实验数据，Okamoto等人表明重组抗凝血酶（rhAT）改善内毒素血症相关ARDS进程。然而，在Kipnis等人研究发现静脉注射rhAT可进一步恶化铜绿假单胞菌诱导的急性肺损伤通透性障碍水平。而在细菌性肺感染及肺损伤的动物模型中，研究发现雾化吸入抗凝血酶能够减少肺部凝血且不改变全身凝血状态，不增加出血风险。
较高的凝血酶生成潜能及纤维蛋白原水平有利于形成由密集细纤维蛋白丝网络组成的稳定血栓。活化的Hageman因子（FXIIa）被证明具有非依赖凝血酶生成的血栓密度调节作用。尽管已发现FXIIa具有将FXI转化为FXIa，促进凝血酶生成的作用，但其对纤维蛋白凝块结构的直接作用机制仍然未知。Wygrecka等人研究发现，纤维蛋白原水平升高与COVID-19中FXIIa生成加快有关，这可能有助于提高纤维蛋白凝块结构的紧密性。在非COVID病因相关的ARDS研究中发现，支气管肺泡灌洗中FXIIa水平升高程度对预后预测具有一定价值。多项研究表明，利用FXIIa特异性抗体3F7靶向FXIIa的治疗方法有望成为改善血栓形成的新策略，且出血风险较小。
3.2.3. 蛋白C调节失调可能是呼吸道感染中血栓形成的潜在机制
肺部生理抗凝机制缺乏对TF诱导的凝血酶生成过程的精准调控。凝血酶通过与血栓调节蛋白（TM）相互作用激活蛋白C，后者结合于内皮细胞蛋白C受体（EPCR）。活化蛋白C（APC）是一种内源性抗凝剂，它可以抑制Va和VIIIa因子，并抑制细胞因子产生。此外，APC通过抑制纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）从而激活纤溶过程。Ware等人的研究表明，与心源性肺水肿的对照组相比，ARDS患者血浆APC水平降低，而PAI-1水平升高，且低APC和高PAI-1水平与ARDS患者的死亡率增加有关。肺炎相关血栓形成的另一种可能机制是蛋白C产生和/或激活受损。蛋白C系统的相对缺乏可能归因于蛋白C消耗和中性粒细胞弹性蛋白酶降解作用。研究表明，肺部炎症中存在高水平的可溶性血栓调节蛋白，这表明细胞表面释放的血栓调节蛋白可能是导致蛋白C缺乏的主要原因。
值得注意的是，尽管支气管肺泡液中包含一些活化蛋白C（APC），但肺部自身产生蛋白C的能力非常有限。因此，蛋白C激活障碍可能归因于肺炎呼吸衰竭相关组织缺氧引起的肝细胞损伤。
实验研究表明，蛋白C缺乏的杂合子小鼠在给予腹腔注射大肠杆菌内毒素后预后更差，肺部、肾脏及肝脏纤维蛋白沉积增加，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和IL-1β水平更高。在伯克霍尔德假单胞菌诱导的革兰阴性肺炎模型中，APC抑制促进了凝血激活。有研究发现COVID-19中蛋白C活性也明显降低。然而，重组APC对ARDS和脓毒症疗效的研究结果存在矛盾。因此临床应用rhAPC的治疗效果仍存在不确定性。
3.2.4. 血小板激活在严重呼吸道感染中作为血栓形成病理生理学的组成部分
多项研究发现严重呼吸道感染与血小板激活之间存在关联。血小板可以通过调节白细胞效应功能，并通过 Toll 样受体通路与微生物相互作用，促进炎症反应。活化的血小板释放储存于颗粒中的趋化因子血小板因子4（PF4）。PF4通过与细菌上的聚阴离子（P）结合，引起其构象变化并暴露新表位，从而刺激针对PF4/P的抗体产生。由于PF4可与多种细菌结合，抗PF4/P IgG可以结合并调理多种细菌。Palankar等人研究表明，血小板可特异性杀死与PF4和人源性抗PF4/P IgG调理的大肠杆菌。肺炎链球菌感染可显著促进血小板激活和超反应性产生。Feldman等人研究证实，在体外实验中肺炎溶素可独自激活血小板，引起同型聚集反应，以及中性粒细胞和血小板间的异型聚集反应，表明肺炎溶素可能参与医院获得性肺炎相关心血管并发症的形成。流感等病毒感染也被发现可促进血小板进入肺部，此外流感病毒感染可能引起肺部内皮细胞的血小板粘附程度增加。
部分证据表明，在主要由鼻病毒和冠状病毒（占所有病例的40-65%）引起的病毒性呼吸道感染期间，血小板聚集程度发生变化。Kreutz等人通过对病毒感染期间及感染6周后血小板表面受体CD41a（糖蛋白IIb/IIIa）、CD62P（P-选择素）和血小板反应性（ADP诱导的聚集）进行检查后发现，与感染6周后及对照组相比，呼吸道感染期间血小板反应性和P-选择素表达水平更高，这些结果显示呼吸道感染期间血小板反应性和激活水平明显增加。然而这项研究的主要局限性在于缺乏感染病因学的相关数据，以及病毒（纳入）和细菌（排除）感染常见症状的纳入和排除。
COVID-19中也发现比对照组更高水平的血小板激活水平。McMullen等人利用血小板特异抗体CD61，对死于COVID-19、流感和细菌真菌感染患者的尸检肺组织进行免疫组化实验，结果发现与对照组肺组织相比，几乎所有组织样本中均发现了CD61阳性水平的增加。其中，COVID-19患者CD61阳性范围大于流感，但与其他病因感染患者相当。吸入性肺炎、金黄色葡萄球菌感染和芽生菌病患者的CD61阳性范围最大。作者得出结论，认为血小板沉积是多种肺部感染的特征。Campo等人研究表明，血小板激活水平与疾病严重程度、心肌损伤和死亡率有关，这个结论在COVID-19中也有所体现。这项研究还表明，血小板激活并不特异于COVID-19患者，也存在于非COVID病因的呼吸衰竭患者之中。
鉴于血小板激活与感染的关联以及血小板在动脉血栓形成中的重要作用，血小板应被视为是潜在治疗靶点。开发干预血小板受体与VWF因子相互作用的相关抗血小板药物可能会为研发仅抑制动脉血栓形成且不影响正常止血的新治疗策略提供基础。
（未完待续）
