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翻译：方春晓 排版：张玮艳
心肺转流（CPB）和静脉-动脉体外膜肺氧合（VA-ECMO）分别是当代心脏外科和重症监护室的重要工具。虽然这些技术具有相似的组成部分，但它们的应用背景不同，导致不同的免疫功能障碍，这些免疫功能障碍也是VA-ECMO患者与接受体外循环的患者院内感染发生率更高的原因。本文探讨了这些技术引起的免疫系统变化，并比较了它们的异同，同时讨论了恢复免疫功能和预防感染的潜在治疗方法。对CPB和VA-ECMO的免疫反应涉及体液免疫和细胞免疫。激肽系统、补体系统和凝血级联反应在血液接触回路表面后迅速被激活，导致促炎介质的释放。缺血再灌注损伤和损伤相关分子模式（DAMPs）的释放进一步加剧了炎症反应。细胞反应涉及血小板、中性粒细胞、单核细胞、树突状细胞、B和T淋巴细胞以及髓源性抑制细胞（MDSCs），所有这些细胞都经历表型和功能改变，导致免疫不全麻痹。改善免疫功能障碍的策略包括减少CPB/ VA-ECMO期间的炎症反应和增强免疫功能。非体外循环手术、皮质类固醇、补体抑制剂、白细胞消耗过滤器和体外循环期间的机械通气等方法在临床试验中显示出不同程度的成功。免疫营养的应用，特别是精氨酸补充剂，也得到了不同的结果。这些策略旨在平衡炎症反应和支持免疫功能，从而降低感染率并改善预后。总之，体外循环和VA-ECMO都会引发显著的免疫改变，增加对院内感染的易感性。通过有针对性的干预来解决这些免疫功能障碍，对于改善心脏手术和重症监护室中患者的预后至关重要。未来的研究应侧重于完善这些策略，并开发新的方法来更好地管理体外循环和VA-ECMO患者的免疫反应。关键词：心肺转流，体外膜氧合，获得性免疫功能障碍
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图形摘要：尽管常被视为相似，心肺转流（CPB）和体外膜氧合（ECMO）对免疫系统的影响各有不同。为了减轻CPB引起的免疫麻痹，已对接受心脏手术的患者测试了多种免疫调节策略，但对于使用ECMO的患者尚未进行临床试验。
C5aR（补体成分5a受体）、CPB（心肺转流）、DC（树突状细胞）、ECMO（体外膜氧合）、HLA-DR（人类白细胞抗原-DR同种型）、NETs（中性粒细胞胞外陷阱）、PD-1（程序性细胞死亡蛋白1）、ROS（活性氧）、TLR（Toll样受体）。
前言
从1953年由Gibbon首次使用以来，心肺转流（CPB）常常被用于心脏手术期间。它已被小型化并适用于重症监护室（ICU），作为治疗难治性心源性休克和各种其他疾病的关键工具，这种方法被称为静脉-动脉体外膜肺氧合（VA-ECMO）。例如，冠状动脉旁路移植术（主要通过体外循环进行）在西欧国家的发病率为每62/10万，2022年全球近4万名患者接受了VA-ECMO治疗。然而，心脏手术的术后感染很常见，这些患者的院内感染增加了住院时间、成本和死亡率。获得性免疫功能障碍，也称为免疫麻痹，与重症监护室院内感染的发生有关。因此，几项研究都集中在体外循环相关的炎症反应上，描述了与获得性感染相关的体液和细胞免疫抑制特征，并将这一知识应用于VA-ECMO患者。尽管如此，尽管有相似之处，CPB和VA-ECMO表现出显著的差异，导致免疫反应的不同。通过对这两种技术引起的免疫功能障碍进行全面检查，将会发现有关VA-ECMO患者免疫反应的知识欠缺，从而突出了仅对VA-ECMO进行专门转化研究的必要性。因此，本综述的目的是阐明这两种技术引发的免疫系统改变，探讨恢复免疫功能和预防院内感染的潜在治疗方法。为什么将VV-ECMO排除在本次叙述性综述之外？
尽管静脉-静脉ECMO（VV-ECMO）和VA-ECMO回路相同，但它们的应用和意义存在显著差异。VV-ECMO主要用于由病毒和/或细菌感染引起的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。众所周知，这些感染会引发不同的免疫反应。例如，病毒感染可能引发强烈的干扰素反应，而细菌感染通常涉及先天免疫系统的大量激活，促炎细胞因子水平升高。此外，VV-ECMO不仅限于感染性原因，还可以在非感染性环境中使用。高碳酸血症通气衰竭等病症，包括哮喘和慢性阻塞性支气管病等疾病，表现为特定的免疫改变。例如，哮喘通常与嗜酸性炎症和异常的Th2免疫反应有关，而慢性阻塞性支气管病涉及中性粒细胞炎症和全身免疫调节的更复杂的相互作用。接受VV-ECMO治疗的患者群体具有明显的异质性，包括广泛的病因和免疫反应。这种多样性与VA-ECMO的适应症形成鲜明对比，VA-ECMO通常用于心源性休克，具有更同质的病理生理机制。潜在疾病和随之而来的免疫反应的根本差异使得VV-ECMO和VA-ECMO之间的直接比较不切实际。CPB和ECMO：相同点和不同点
相同点
这两种设备具有相同的目标：维持血液循环并确保器官灌注。它们有着共同的组件，包括肝素涂层回路、泵、氧合器以及热交换器（VA-ECMO并不总是使用）。这些成分缺乏内皮化，导致炎症反应，稍后将详细阐述。尽管如此，CPB和VA-ECMO有相当大的差异，从而导致不同的免疫改变。不同点
患者因素
最初，CPB用于心脏手术，而VA-ECMO用于重症监护室（ICU）以解决各种医疗状况。在大多数情况下，体外循环专门用于接受手术干预的患者，这些患者没有受到任何预先存在的免疫挑战。体外循环心脏手术可在择期、紧急或急诊情况下进行。大多数手术（约60%）是择期的，其次是紧急病例（35%），需要在住院期间完成诊断后进行手术。当患者对治疗没有反应时，会进行急诊手术（5%）。紧急情况下的体外循环可被视为“第二次打击”，但大多数关于体外循环免疫系统影响的研究都排除了这些患者。即使手术和麻醉可以诱导免疫改变，与VA-ECMO相反，CPB也不会引起“第二次打击”。事实上，VA-ECMO通常被用作治疗难治性心源性休克（来自急性冠状动脉综合征、心肌炎、心律失常风暴）的一部分，在某些情况下作为“恢复”、“移植”或“决策”的桥梁。尽管如此，它也被用于支持难治性心脏骤停或脓毒性休克以及表1中详细列出的其他疾病。所有这些疾病都会引起免疫改变，VA-ECMO可能会成为“第二次打击”。此外，VA-ECMO患者经常会出现其他器官功能障碍，如急性肾损伤、溶血以及胃肠道或套管部位出血。这些并发症在体外循环期间不太常见，导致VA-ECMO患者的免疫反应延长和免疫功能障碍。机器因素
体外循环通常持续1至2小时，而VA-ECMO的中位持续时间为4天。此外，体外循环需要建立心脏和肺部旁路，会导致局部缺血。体外循环结束后，这些器官发生再灌注，启动缺血再灌注损伤，稍后将对此进行解释。在VA-ECMO期间，考虑到直到VA-ECMO启动都会发生多器官缺血，也可能发生类似的缺血再灌注损伤，尽管程度较轻。另一方面，由于患者的血流动力学状态和/或VA-ECMO故障（泵故障、氧合器故障、插管问题），VA-ECMO支持期间仍可能发生缺血再灌注损伤。这种长期缺血会影响大脑、肺和心脏等特定器官，并影响患者的长期生活质量。最后，在CPB的心脏手术中，与VA-ECMO不同，存在直接的血液-空气接触。典型的体外循环回路包括一个开放的静脉储血器和心脏切开术吸引，这会使血液持续暴露在大气和负压下。由于血液和空气之间的直接接触，这种暴露会引发中性粒细胞活化和细胞因子释放，从而导致接受体外循环的患者出现炎症反应。因此，在各种医疗手术中，采用微创手术越来越普遍，包括减少体外循环和空气-血液接触。这些技术已被证明可以引起较小的免疫反应并降低死亡率。管理差异
如上所述，CPB比VA-ECMO持续时间更短，并发症更少。因此，体外循环患者接受的额外治疗较少，如镇痛药和镇静剂、输血或其他体外支持，如肾脏替代疗法。然而，心脏手术期间的抗凝剂剂量高于VA-ECMO期间。表1总结了这些差异和其他较小的不同点。![]()
表1 CPB和ECMO区别
这些差异导致了所诱导的免疫功能障碍不同，这也可以解释VA-ECMO患者院内感染的发生率高于CPB患者。事实上，5%的患者在接受体外循环心脏手术后会发生院内感染，而65%的VA-ECMO患者会发生这些感染。考虑到与获得性感染相关的死亡率升高，解决免疫功能问题可能会降低与体外循环和VA-ECMO相关的发病率。因此，在每种独特的临床情况下，评估免疫功能障碍变得势在必行。
