专题笔谈│儿童脓毒性休克的持续血液净化干预
周 勇，王 义
中国实用儿科杂志 2024 Vol.39（9）：704-709 脓毒症被认为是一个全球性健康问题，每年因脓毒症死亡患者占全球死亡总数的近20%。儿童由于免疫系统发育特点，有比成人更高的呼吸系统、消化系统、神经系统等感染概率，感染后容易发展为脓毒症。目前儿童脓毒症越来越受到社会关注，但其较高的病死率并未因认识加深而下降。随着材料科学的发展，越来越多的新工艺、新材料被应用于血液净化滤器的制造中，这使从病原、白细胞、内毒素、细胞因子等复杂免疫过程中的一个特定步骤进行干预成为可能。脓毒症的治疗中血液净化被寄予厚望。文章将从脓毒症发生、发展的各个环节，介绍血液净化模式及滤器的选择。作者单位：西安交通大学附属儿童医院儿童重症医学科，陕西 西安 710018
通信作者：王义，电子信箱： wangyichengxian@163.com脓毒症是由宿主对感染的反应失调导致的危及生命的器官功能障碍［1］。是世界范围内重症监护病房（ICU）住院患者死亡的主要原因之一，Carolin 等［2］在2018年的一项调查中发现，全球每10万人每年有48例儿童诊断脓毒症，其中22例为严重脓毒症病例，病死率为9%～20%。2023年杜斌等［3］统计了2017—2019年我国的脓毒症患者，其住院脓毒症的发生率为每10万人328.25例，其中婴儿占比为8.7%，1～4岁为9.2%，5～9岁为2.5%。儿童仍为脓毒症高发人群，儿童重症监护病房（pediatric intensive care unit，PICU）面临巨大挑战。
目前脓毒症治疗以抗生素的使用、感染源的控制、液体管理、血流动力学监测和血管活性药物应用为主体，内环境稳态、营养支持、内分泌系统的平衡被关注，近年来体外循环支持技术也被应用于重症脓毒症的救治。尽管在重症监护方面取得进展，但脓毒性休克患者28 d病死率仍可达到30%以上［4］。近几十年来，血液净化用于调节脓毒症诱导的免疫反应方面被应用和研究。可在之后的随机对照试验研究中，并未发现其在脓毒症休克治疗中的优越性。由于缺乏其治疗有效性的多中心随机对照试验［5］，在2020年2月，拯救脓毒症运动儿童脓毒性休克和脓毒症相关器官功能障碍国际指南中，仅推荐在限制液体以及利尿治疗反应不佳的容量过负荷的患儿，使用肾脏替代治疗进行液体管理［6］。
1 血液净化治疗脓毒症的原理
脓毒症的特点是对感染引起免疫反应失调，导致危及生命的器官功能障碍甚至死亡。当感染发生时，细菌细胞壁成分（内毒素或脂多糖）作为病原体相关分子模式 （damage associated mole-cular patterns，DAMPs ） 之一被免疫细胞表面表达的模式识别受体所识别。激活白细胞诱导合成大量促炎和抗炎细胞因子，促炎因子包括白细胞介素（interleukin， IL）-1、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等，抗炎因子包括 IL-4、IL-10、IL-11、转化生长因子（transfor-ming growth factor，TGF） 等，大量炎症反应信号通路激活所引发的“炎症瀑布”效应和不良细胞因子、毒性物质介导机体广泛性内皮损伤，最终引起危及生命的多器官功能障碍。脓毒症中炎症因子大小在10～60 ku，以中分子为主。血液滤过主要通过对流的机制清除中小分子；血浆置换则通过分离部分血浆，并予新鲜血浆代替进行小、中、大分子的清除；血液灌流则通过吸附的原理清除目标分子，以大分子为主［7］。
血液净化可以通过不同原理清除脓毒症患者体内不同分子质量的有害目标物质。首先，内毒素已被广泛研究并被公认是致命性休克的关键触发因素之一，也是细胞因子风暴的主要驱动因素之一［8］。内毒素活性水平与病死率呈正相关［9］。因此，内毒素作为脓毒症的上游触发因素被认为是消除的重要目标［10］。研究发现，除革兰阴性杆菌感染外，革兰阳性球菌、真菌、病毒感染也会出现内毒素血症［11］。可能与脓毒症后肠上皮因灌注不足、炎症损伤、共生菌群失调或脓毒症导致肠屏障通透性增加有关［12］。其次，是炎症因子。我们期望通过将抗炎和促炎因子的清除至阈值水平以下，从而减轻或消除相关的器官损伤［13］。但血液净化清除的是循环中的细胞因子，引起器官损伤的主要是存在于组织中的炎症因子。当血液中炎症因子清除后，炎症介质沿浓度梯度由组织进入血液后行体外清除［14］。逐渐恢复组织和血液之间的细胞因子梯度，调整白细胞趋化性。最后，在脓毒症早期去除血液中的病原体可以减少免疫级联反应和随后的细胞因子风暴的触发。也可考虑用于治疗具有广泛耐药病原体的菌血症。目前相关血液灌流装置正在开发研制中［15］。2.1.1 多黏菌素B吸附器 多黏菌素B （polym-yxin B，PMX-B）吸附器由日本于20世纪90年代率先研究成功（商品名Toraymyxin，日本东丽公司生产） 。多黏菌素B是一种聚阳离子抗生素，可结合内毒素的脂质A部分并中和其毒性。脂质A是内毒素的有毒部分，在革兰阴性细菌物种和菌株中具有保守的结构。因此，多黏菌素B作为配体有望结合革兰阴性菌的多种内毒素。由于其肾毒性和神经毒性，静脉禁忌注射多黏菌素B［16］。因此，多黏菌素B作为配体共价固定在纤维材料的表面上。PMX-B吸附器有望起到吸附血液循环中内毒素的作用。腹部感染性休克常规治疗的基础上采用PMX可以改善患者血流动力学和呼吸情况，降低28 d病死率［17］。2.1.2 Alteco内毒素吸附柱 该装置包含带有共价结合肽的聚乙烯多孔板，该肽对内毒素具有高亲和力。当血液流经吸附器的多孔板时，阳离子肽捕获并消除血流中带负电的内毒素分子。在小婴儿的治疗中，因为体外循环量及适应证的问题目前没有被推广，但是一些危重成人中心报告了应用Alteco 内毒素吸附柱后内毒素水平降低明显，同时伴随血流动力学的改善［18］。2.2.1 高容量血液滤过（high volume hemofilt-ration，HVHF） 体外去除小分子质量有害物质的最古老的方法是连续血液透析或使用高过滤量的过滤。这可以使用ICU中的所有常见透析机进行，所需要的只是具有高超滤或置换体积的所谓高通量过滤器。最近，高容量血液滤过的定义为每小时通过置换液体的量>35 mL/（kg·h），超高容量血液滤过的定义为 >50 mL/（kg·h）。超高的超滤率可增强对亲水性中分子质量溶质的清除率［7］。Ning 等［19］研究发现，HVHF可能是治疗脓毒症的一种有效方法，该治疗改善了脓毒症患者氧合，降低了炎症因子水平。Borthwick等［20］研究发现HVHF并未降低脓毒症患者病死率，认为不应该在脓毒症治疗中常规使用，而且HVHF治疗过程中会导致对人体有益的小分子物质丢失。2.2.2 级联血液滤过 为了解决HVHF的会导致小分子丢失这个显著缺点，人们开发了Cascade系统，该系统基于使用两个具有不同截止值的滤血器。第一个滤血器通过传统膜过滤血液（截止范围为30~40 ku）。第一超滤液通过具有较低截留值 （15 ku） 的第二膜进行再过滤。第二超滤液被重新注射到第一血液过滤器上游的血液回路中。高分子质量和中分子质量分子被第二个膜截留，浓缩后当作废液排出。减少了营养素、 维生素、微量元素等的损失。在早期的动物实验中，级联性血液滤过降低了猪脓毒性休克的严重性［21］。然而，一项对60例脓毒性休克患者进行的研究表明，级联血液滤过没有明显的有益效果［22］。2.2.3 耦合血浆滤过和吸附（coupled plasma filtra-tion and adsorption，cPFA） cPFA是一种两阶段血液净化技术，于20世纪90年代末被开发用于治疗脓毒症。cPFA 由串联的血浆过滤器和CRRT透析滤血器组成。血浆过滤器通过对炎症介质具有高亲和力的疏水性苯乙烯聚合物树脂吸附剂盒转移患者的血浆。将血浆与血液分离，血浆缓慢地流过吸附材料。然后，过滤后的血浆通过透析滤血器返回患者体内，以进一步去除溶质和液体［23］。一项研究表明，脓毒症合并多器官功能衰竭治疗中，cPFA在改善临床症状及减低炎症因子上优于HVHF［24］。2.2.4 Cytosorb技术 是一种体外血液净化装置，旨在使用高度多孔的吡咯烷酮涂层聚苯乙烯-二乙烯基苯聚合物去除中低分子质量（10~55ku）的细胞因子。CytoSorb于2011年在欧洲获得了CE标志，用于治疗与细胞因子血症升高相关的病症。促炎和抗炎细胞因子（包括 IL-6、IL-10、TNF-α 和 IFN-γ）的高去除率（>95%）基于表面吸附、孔捕获和大表面积CytoSorb盒子。与高截止过滤器和内毒素去除滤筒多黏菌素B相比，CytoSorb的功效更为优越［25］。2.2.5 吸附细胞因子的血滤器 聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）膜吸附细胞因子的机制尚不清楚。推测可能是由于PMMA是一种具有疏水性的聚合物，不具有强电荷，疏水相互作用会触发吸附。电子显微镜图像中观察到，PMMA膜的表面和膜内部均具有纳米孔。细胞因子很可能通过滤过到这些纳米孔中而被吸附［26］。因其非常高的吸附性能，PMMA膜被用于脓毒症的血液净化。Quiroga 等［27］的研究表明，应用PMMA膜可以降低IL-6，进而降低患者病死率。2.2.6 高截留膜结合连续静脉血液滤过 （continuous veno-venous hemofiltration，CVVH） CVVH已被证明可以改善脓毒症患者的血流动力学，但代价是大量白蛋白渗漏。与CVVH 和标准膜相比，急性肾损伤 （acute kidney injury，AKI） 危重患者接受CVVH和高截止膜治疗时去甲肾上腺素需求量有减少。然而，这些膜目前采用扩散方法或在优化其结构后使用，以限制白蛋白损失，同时保留其去除中等分子质量分子的能力。对感染性休克患者进行的观察性研究发现，采用高截止膜和扩散性CRRT治疗可以有效去除细胞因子，并减少ICU的住院时间和病死率［28］。2.3.1 Oxiris膜 Oxiris膜是市场上惟一一款能够同时吸附细胞因子和内毒素的膜。它是AN 69-ST膜的演变，而AN69-ST膜又是AN69的演变［29］。AN69膜由丙烯腈和甲代烯丙基磺酸钠分子结合的共聚物组成。由于磺酸基，膜带高负电荷，能够通过其阳离子残基吸附细胞因子。该膜呈现出具有水凝胶结构的对称微孔结构。后者允许细胞因子吸附在整个膜内，从而增强整体吸附能力。但带负电荷的磺酸基可使血液中缓激肽系统显著激活，易导致患者发生严重低血压，因此限制了AN69膜在脓毒症患者中的常规应用。AN69-ST膜在AN69膜基础上增加带正电的聚乙烯亚胺涂层，通过降低膜的zeta电位从而减少缓激肽的产生，从而实现更好的生物相容性。因为肝素带有负电荷，应用肝素化溶液进行灌注后，肝素吸附固定在膜表面，可以减少血栓形成的机会，在AN69St基础上进行聚乙醇酰胺（polyethylenimine，PEI）嫁接，这种特殊的线性PEI具有更多带正电荷的游离氨基酸基团，可吸附大量负电荷分子，如内毒素等。同时，Oxiris膜在生产过程中预加入了4500 μL/m2肝素。因此，Oxiris膜的特点是在1个设备中结合了4种特性：肾脏支持治疗、细胞因子清除、内毒素清除和局部抗凝治疗。2.3.2 治疗性血浆置换（therapeutic plasma exchange，TPE） TPE是一种在基础设施方面更为复杂的治疗方法，该方法经常用于肾脏疾病及血液系统疾病治疗，并且是血栓性血小板减少性紫癜标准疗法的一部分。这种脓毒症治疗的理论依据基于两个基本原则：一方面，它能够在短时间内（运行时间约为120 min）高效消除影响循环的细胞因子及内毒素等；另一方面，保护性血浆因子不被替换，例如抗渗透因子、血管生成素-1、ADAMTS 13和蛋白C等［30］。2.4 清除白细胞 选择性细胞分离装置（selec-tive cytopheretic inhibitory device，SCD）由含有聚砜中空纤维的滤筒组成，类似于RRT滤血器中使用的纤维。SCD包含在具有区域柠檬酸盐抗凝作用的体外回路中。不同寻常的是，血液通过侧端口进入SCD，并在滤血器的纤维管外空间中流动。通过临床前研究，人们对SCD的确切作用机制有了更好的了解，这可能是由于局部剪切应力条件和低钙水平促进了活化白细胞吸附（主要是中性粒细胞和单核细胞）和白细胞活化减少的关联。活化的白细胞沿着聚砜纤维的外壁吸附，因为纤维之间的剪切应力与纤维管系统中的剪切应力相似。低水平的离子钙还促进吸附的活化白细胞向更具修复性的亚群转变［31］。Westover 等［32］研究发现，SCD可通过选择性分离白细胞带来对临床有益的免疫调节。2.5 清除病原体 广泛耐药病原体的发生率不断上升，而新型抗菌药物的缺乏可能导致治疗耐药病原体感染患者的药物选择很少。催生出新的血液净化清除血液中病原体。Seraph100是一种使用肝素吸附病原体的血液灌流治疗方法，该血液灌流器含有聚乙烯珠，肝素共价固定在聚乙烯珠上。许多病原体利用硫酸乙酰肝素作为入侵人体细胞表面的受体［33］。由于肝素和硫酸乙酰肝素具有相似的结构，因此它们具有相似的性质，所以肝素也能够结合微生物。此外，GARNET Hemofilter通过甘露糖结合凝集素 （mannose-binding lectin，MBL） 这种调理素识别并结合所有病原体（细菌、病毒、真菌、寄生虫）表面上存在的多种碳水化合物模式［34］。病原体与调理素的结合是病原体吞噬的第一步，这被称为“调理作用”。Hemopurifier结合了血浆置换和吸附机制，可去除血液中的病毒。亲和剂固定在过滤器的毛细管外空间中。当血液流经血浆过滤器时，压力梯度使血浆、病毒和可溶性糖蛋白 （glycoprotein，GP）被过滤到毛细血管外空间，其中病毒和GP通过固定的亲和剂（凝集素蛋白）被捕获。在过滤器的末端，清除的血浆返回到全血中［35］。该滤器已处于临床试验阶段，尚未推广使用。
在现临床阶段，针对单一介质的清除可能不足以阻止脓毒症中复杂的炎症反应。遗传或免疫的异质性、不合适的适应证、启动时机、治疗方式、剂量或持续时间，一同导致了诸多阴性结果出现。因此，未来的临床试验更应仔细地选择患者，以避免这种偏倚，并以更个体化的方式，以确保患者得到最好的治疗方法。血液净化疗法在脓毒症中显示出巨大的发展和日益普及。最重要的是，大部分医疗工作者相信其在脓毒症中是有效的，并不断推动血液净化治疗脓毒症的研究优化、改进。
（2024-06-26收稿）
