圍體外循環(huán)期凝血功能障礙的研究進展

銀世杰(綜述)，黃海清(審校)

體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass,CPB)運用特殊的非生物人工材料(如膜式氧合器、動脈微栓過濾器、CPB管道、血液濃縮超濾器等)、CPB機器、水箱等設備,模擬人體心臟、肺臟器官功能狀態(tài)，將上、下腔靜脈血引流到體外儲血罐，通過CPB機器泵頭產(chǎn)生動力，經(jīng)過膜式氧合器將引流的靜脈血進行氧合變成動脈血，使用變溫水箱調(diào)節(jié)，經(jīng)過動脈微栓過濾器將血液過濾后再回輸?shù)饺梭w主動脈中。CPB為患者全身器官提供必需的血液和氧供，為行心臟手術患者提供有力的支持和保障[1]。圍CPB期，非生物人工材料直接與血液接觸、CPB機滾壓泵的擠壓、炎性反應等作用，血液有形成分將會發(fā)生一定的損壞,進而引發(fā)一系列凝血功能紊亂,使心臟手術后患者易發(fā)生凝血功能異常。此嚴重并發(fā)癥的發(fā)生，將會危及患者的生命安全,而且診治確切的原因和機制較困難。因此，積極尋找圍CPB期引起凝血功能障礙的病因和機制，對于心臟手術后的患者康復有重要的臨床價值和意義?，F(xiàn)僅針對圍CPB期凝血功能障礙的部分病因及發(fā)生機制作一簡要闡述。

1 肝素和魚精蛋白引起凝血、止血障礙的原因和發(fā)生機制

1.1肝素敏感度差異 使用肝素實施全身抗凝是CPB得以成功的首要條件。肝素是一個理想的抗凝藥物,它起效快,而且又能被魚精蛋白所拮抗,還能方便地用活化凝血酶原時間(activated prothrombin time，ACT)來測定和評估。由于藥理的特殊性，肝素在個體間的量效反應差異很大，因而目前還未有個體化精準計量的計算方法，臨床一般按照3～4 mg/kg體重的方法來進行計算，這樣有可能會出現(xiàn)抗凝不足或抗凝過度的現(xiàn)象。肝素敏感度差異與術后出血具有一定的相關性，對肝素不敏感或超敏感的患者，可能會因其過度抗凝，導致術后大出血的風險。研究[2]表明，在給予首次肝素劑量后,ACT處于480～750 s范圍內(nèi)的患者，術后發(fā)生出血風險的概率將會明顯降低。而ACT>750 s的患者，因CPB前給予的肝素劑量可能超出患者實際所需，易引起患者發(fā)生過度抗凝。

1.2魚精蛋白用量不當 魚精蛋白是一種堿性蛋白，可與肝素結合生成復合物而使肝素失活，主要用于全身肝素化后中和血液中的肝素。心臟手術操作結束后使用的魚精蛋白量一般為轉機前肝素用量的1.0～1.5倍，而魚精蛋白的用量對凝血功能和手術時間等有直接影響。如果魚精蛋白用量不足，則會引起圍術期止血困難，導致術中出血、紅細胞輸注量增多、關胸時間延長等后果。如果魚精蛋白用量過多，則會導致魚精蛋白的抗凝作用增加，干擾凝血激酶的作用時間，從而延長ACT，進而加重出血[3，4]。

2 CPB致血細胞和凝血功能損傷的原因和機制

2.1紅細胞損傷 CPB中發(fā)生紅細胞損傷的表現(xiàn)：(1)紅細胞立即或者延遲性導致溶血；(2)發(fā)生“亞致死性損傷”。溶血導致紅細胞破碎、血紅蛋白漏出、紅細胞計數(shù)減少，紅細胞比容降低，攜氧量下降，減少組織與細胞的供氧。亞損傷雖然沒有導致紅細胞直接破碎，但使其變形功能降低，攜氧功能下降，不能順利通過微毛細血管運輸氧氣，最終出現(xiàn)低氧、貧血等不良事件，影響預后[5]。CPB中發(fā)生紅細胞損傷的原因：(1)泵頭的機械性損傷；(2)湍流、血氣接觸、負壓靜脈引流裝置、左右心吸引等過度的負壓吸引；(3)管路、接頭、動靜脈插管、儲血槽、氧合器等的CPB組件以及自體血回輸造成的紅細胞機械損傷；(4)CPB期間的生理以及內(nèi)環(huán)境變化等都或多或少的影響紅細胞的完整性；(5)CPB中紅細胞變形性降低、表面電荷改變、脆性和聚集性增加、形態(tài)發(fā)生變化以及生存周期縮短[6]。

2.2白細胞破壞 當血液與非生物人工材料(如膜式氧合器、動脈微栓過濾器、CPB管道、血液濃縮超濾器等)接觸時，會釋放一些炎癥介質，白細胞在多種炎癥介質(如血小板激活因子、凝血酶、組胺等)參與下被激活和釋放。釋放的花生四烯酸、細胞內(nèi)顆粒蛋白酶、氧自由基等又可以誘發(fā)全身炎癥反應，引發(fā)全身溶血。白細胞的激活與炎性細胞因子的釋放，又能夠再次激活血小板和凝血因子，而血小板的激活與釋放又和凝血酶的形成產(chǎn)生放大炎性反應效應，兩者的相互影響會帶來一系列嚴重的并發(fā)癥，最終將會影響患者術后凝血功能的恢復[7]。

2.3血小板計數(shù)減少和功能減低 血小板計數(shù)減少和功能減低主要原因有[8～14]：(1)由于血液被稀釋和血小板直接破壞所致；(2)血漿顆粒膜蛋白(granule membrance protein 140,GMP-140)的表達，在CPB術后第1～3天會明顯增強，這說明血小板活化程度將會顯著增高，破壞增多；(3)血小板表面α2腎上腺素能受體的減少，導致血小板的聚集功能發(fā)生顯著下降；(4)肝素誘發(fā)血小板減少癥(heparin induced thrombocytopenia，HIT)的發(fā)生；(5)剪切力增大引起血小板的激活、黏附以及聚集；(6)CPB可增加血小板內(nèi)皮細胞黏附因子(Bax)的表達，Bax使得血小板表面膜糖蛋白的表達減少和凝血酶誘導的血小板鈣變化，這些血小板凋亡信號通路里的變化可能導致血小板功能障礙。

2.4凝血因子缺乏 由于血液被預充液稀釋，血液中的凝血因子會不同程度下降。如果凝血因子的活性超過40%，便足以保障正常凝血功能。有研究[15]表明，在CPB中，由于有大量的預沖液進入血液循環(huán)中，進而導致凝血因子被稀釋。當所有凝血因子的濃度同時降低至50%時，機體將會出現(xiàn)出、凝血系統(tǒng)啟動延遲的現(xiàn)象，活化部分促凝血酶原激酶時間(activated partial thromboplastin time,APTT)和國際標準化比率(international normalized ratio,INR)會高于正常值的1.5倍多，最終導致血液凝血功能整體下降。

2.5纖溶系統(tǒng)異常 纖維蛋白原(fibrinogen，F(xiàn)IB)是由肝細胞合成的、具有凝血功能的蛋白質，是血漿中含量最高的凝血因子，其參與血栓形成的關鍵是血栓形成的重要反應底物[16]。在凝血過程中纖維蛋白原在凝血酶、纖維蛋白穩(wěn)定因子XⅢa(fibrin-stabilizing factor XⅢa,FXⅢa)、Ca2+等凝血因子的作用下形成纖維蛋白單體，隨后再聚合形成纖維蛋白鏈網(wǎng)羅紅細胞、血小板、α2-抗纖溶酶等成分形成穩(wěn)定血栓結構。在大量出血過程中，包括血小板在內(nèi)的凝血因子，F(xiàn)IB最先被消耗并且是最早達到臨界值的凝血因子[17]。CPB中，由于血液的稀釋、低溫、血小板數(shù)量減少和功能障礙以及纖維蛋白溶解等原因會損害FIB水平、功能和凝塊的穩(wěn)定性[18，19]。

3 炎性反應

在圍CPB期，血液被CPB管道、膜式氧合器以及動脈微栓過濾器等各種非生物材料、缺血再灌注損傷、炎癥介質、纖溶系統(tǒng)等激活，造成播散性炎細胞活化和激活，繼而引發(fā)“瀑布”樣級聯(lián)反應，導致機體產(chǎn)生全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)[20～22]。腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、白細胞介素6(interleukin 6,IL-6)、白細胞介素8(interleukin 8,IL-8)、白細胞介素10(interleukin 10,IL-10)和氧自由基等是圍CPB期間參與SIRS的主要炎性因子，可作用于紅細胞膜，可導致紅細胞結構和功能受損[23，24]，還可造成心肌損害等多器官功能損害，嚴重影響手術效果。

4 氧化應激反應

應激反應可引起凝血功能異常、纖溶系統(tǒng)障礙，引發(fā)靜脈血栓栓塞性疾病和缺血-再灌注損傷等[25]。圍CPB期，由于麻醉、疼痛以及手術方式的刺激等，都會使機體產(chǎn)生應激反應或使氧化應激反應增強，嚴重影響手術效果及患者預后[26，27]。研究[28，29]發(fā)現(xiàn)CPB心臟手術、血液透析、體外膜肺氧合(ECMO)等治療手段由于氧化應激的增加打破了氧化還原反應之間的平衡，引起紅細胞發(fā)生凋亡。另外，有體外研究試驗[30]證實,氧化應激可以造成紅細胞膜骨架蛋白損傷，從而影響紅細胞膜蛋白骨架的結構。

5 結語

綜上所述，圍CPB期，凝血功能變化與肝素魚精蛋白用量、血細胞的破壞、低溫、炎性反應以及應激反應等異常有關。臨床工作中需不斷綜合判斷分析，找準病因、對癥治療、靈活處理。這樣才會針對具體發(fā)病機制，做出正確的判斷和處理，有效的預防心臟手術后凝血功能紊亂，防治術后因滲血、出血過多造成的一系列并發(fā)癥。圍CPB期，凝血功能變化機制不是很明了，在以后的工作中仍需不斷深入研究和總結。