聶 寧 魯 彥 王惠雨 李 斌 周 榮

膿毒癥是機(jī)體對(duì)感染反應(yīng)失調(diào)導(dǎo)致的威脅生命的多器官功能障礙綜合征,我國(guó)膿毒癥的發(fā)生率為33.6%,病死率為29.0%[1]。早期診斷和及時(shí)干預(yù)是降低膿毒癥病死率的關(guān)鍵,但由于膿毒癥的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明,目前對(duì)膿毒癥的診療方式及效果有限。血栓調(diào)節(jié)蛋白(thrombomodulin, TM)是一種內(nèi)皮細(xì)胞膜糖蛋白,在保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞、維持血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)等方面具有重要作用,而內(nèi)皮細(xì)胞是膿毒癥發(fā)生時(shí)病原體和毒素主要的攻擊靶點(diǎn)。在膿毒癥發(fā)生時(shí),TM從受損的內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)后成為可溶性血栓調(diào)節(jié)蛋白(soluble thrombomodulin, sTM)被檢測(cè)到,可以作為膿毒癥的新型生物學(xué)標(biāo)志物。越來越多的研究表明,以TM為治療靶點(diǎn)開發(fā)的新型抗凝藥物重組人可溶性血栓調(diào)節(jié)蛋白(recombinant human soluble thrombomodulin, rhTM)可以有效改善膿毒癥預(yù)后,為臨床上治療膿毒癥患者提供了新的治療策略[2,3]。本文將重點(diǎn)從膿毒癥與TM的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,展望TM對(duì)膿毒癥的診療前景。

一、TM的結(jié)構(gòu)、功能及表達(dá)

TM是由557個(gè)氨基酸組成的Ⅰ型跨膜蛋白,包含胞內(nèi)區(qū)、跨膜區(qū)及胞外區(qū)3個(gè)部分[4]。胞外區(qū)是TM的主要構(gòu)成部分,由凝結(jié)素樣結(jié)構(gòu)域、6個(gè)表皮生長(zhǎng)因子樣結(jié)構(gòu)域(epithelial growth factor-like domain, EGF-like domain)及絲氨酸-蘇氨酸結(jié)構(gòu)域組成,具有抗炎、抗凝及抗纖維蛋白酶溶解作用?？缒^(qū)和胞內(nèi)區(qū)分別由單次跨膜結(jié)構(gòu)域以及胞質(zhì)域組成,能改變上皮細(xì)胞形態(tài),便于細(xì)胞遷移。由于包含多個(gè)結(jié)構(gòu)域,TM具有多種生物學(xué)功能,主要通過參與炎性反應(yīng)、凝血過程和細(xì)胞增殖及分化在維持機(jī)體正常的生理功能方面發(fā)揮重要作用[5]。TM由單核-吞噬細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和造血祖細(xì)胞等多種細(xì)胞合成,可在所有血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá),是血管內(nèi)皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)因子[5]。血管損傷相關(guān)性疾病,如膿毒癥、病毒感染、惡性腫瘤、糖尿病、心血管疾病、彌散性血管內(nèi)凝血(disseminated intravascular coagulation, DIC)等均可引起受損的血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放大量的sTM至血液,導(dǎo)致患者外周血sTM水平明顯增加[6]。

二、TM在膿毒癥中的作用

炎性反應(yīng)失控和凝血功能障礙是膿毒癥重要的發(fā)病機(jī)制,TM作為炎性反應(yīng)和凝血系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)蛋白,與膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

1.TM減輕膿毒癥炎性反應(yīng):高遷移率族蛋白B1(high mobility group box 1, HMGB1)作為一種典型的損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs)在膿毒癥炎性反應(yīng)中至關(guān)重要[7]。既往研究表明,TM凝集素樣結(jié)構(gòu)域與HMGB1結(jié)合后抑制HMGB1/Toll樣受體4(toll-like receptor 4, TLR4)/核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)炎性信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用[8]。近年來,研究者對(duì)TM抗炎通路提出了一系列新的學(xué)說:(1)中性粒細(xì)胞胞外陷阱(neutrophil traps, NETs)的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到損傷組織釋放的DAMPs可誘導(dǎo)NETs的形成,從而加劇膿毒癥全身炎性反應(yīng)。TM通過阻止NETs的形成降低膿毒癥炎性細(xì)胞因子水平[9]。(2)既往研究認(rèn)為,TM的6個(gè)EGF-like domain主要發(fā)揮抗凝作用,但新的研究發(fā)現(xiàn)其第5表皮生長(zhǎng)因子樣區(qū)與內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的G蛋白偶聯(lián)受體15(G protein-coupled receptor 15, GPCR15)結(jié)合后抑制NF-κB發(fā)揮抗炎作用[10]。(3)炎性脂質(zhì)介質(zhì)(lipidic medium, LMs)作為一種新發(fā)現(xiàn)的炎性細(xì)胞因子在膿毒癥發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用,TM通過降低LMs水平來減輕膿毒癥炎性反應(yīng)[11]。

2.TM在膿毒癥中的抗凝作用:血管內(nèi)皮受損常導(dǎo)致全身微血管內(nèi)血栓形成,這是膿毒癥發(fā)生、發(fā)展的重要病理特征之一[12]。TM發(fā)揮抗凝作用能抑制膿毒癥患者血栓形成。經(jīng)典的抗凝通路包括依賴蛋白C (protein C, PC)途徑及非依賴PC途徑[13]。TM作為抗凝活性糖蛋白直接抑制凝血酶活性[14]。此外,TM與凝血酶結(jié)合后激活PC轉(zhuǎn)化為活化蛋白C(activated protein C, APC)直接滅活凝血因子Ⅴ和Ⅷ,減少凝血酶活化,同時(shí)抑制凝血系統(tǒng)的放大,使凝血反應(yīng)減弱[14]。已有研究證實(shí),NETs是一種新型的先天性免疫反應(yīng),由含有組蛋白、中性粒細(xì)胞絲氨酸蛋白酶等顆粒蛋白的DNA細(xì)絲組成,參與凝血激活[9]。TM可通過限制NETs的形成來抑制膿毒癥相關(guān)的免疫血栓形成[15]。

三、TM在膿毒癥中的預(yù)測(cè)價(jià)值

在膿毒癥發(fā)生的初始階段,大量TM因內(nèi)皮細(xì)胞損傷被中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶裂解后成為sTM釋放至血液。因此,sTM可以作為膿毒癥早期診斷和預(yù)后判斷的新型生物學(xué)標(biāo)志物。

1.sTM用于早期預(yù)測(cè)膿毒癥的發(fā)生:對(duì)于可疑性膿毒癥患者,早期預(yù)測(cè)膿毒癥的發(fā)生是降低患者病死率的關(guān)鍵。一項(xiàng)觀察性研究比較了179例膿毒癥患者和125例非膿毒癥重癥監(jiān)護(hù)病房(intensive care unit, ICU)患者的sTM水平,發(fā)現(xiàn)膿毒癥組的sTM水平明顯高于非膿毒癥組,表明sTM能夠早期識(shí)別膿毒癥患者[16]?！澳摱景Y3.0”的提出強(qiáng)調(diào)了凝血及器官功能障礙是膿毒癥患者預(yù)后不良的主要原因,但有20%～30%的患者入院時(shí)未表現(xiàn)出明顯的凝血及器官功能障礙癥狀[17]。已有研究證實(shí),sTM能預(yù)測(cè)膿毒癥相關(guān)凝血病(sepsis-associated coagulopathy, SAC)的發(fā)生,受試者工作特征曲線分析表明,sTM較D-二聚體具有更好的診斷SAC能力,兩者的曲線下面積(area under the curve, AUC)分別為0.864和0.775[16]。Katayama等[18]研究檢測(cè)了多種生物學(xué)標(biāo)志物對(duì)膿毒癥相關(guān)腎損傷發(fā)生的預(yù)測(cè)作用,通過多變量Logistic回歸分析表示sTM是膿毒癥相關(guān)腎損傷的早期獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。膿毒性休克是膿毒癥進(jìn)展的最危重階段,伴有嚴(yán)重的循環(huán)功能障礙和代謝/細(xì)胞功能異常,病死率高達(dá)50%。研究表明,sTM預(yù)測(cè)膿毒性休克發(fā)生的敏感度為80.2%,特異性為88.9%,明顯高于降鈣素原(procalcitonin, PCT)、序貫性器官衰竭評(píng)分(sequential organ failure assessment, SOFA)和急性生理與慢性健康評(píng)分Ⅱ等指標(biāo)。因此,sTM較傳統(tǒng)的臨床指標(biāo)更具有優(yōu)勢(shì),不僅可以早期診斷膿毒癥,而且具有更好的膿毒癥危險(xiǎn)分層能力。

2.sTM是膿毒癥的預(yù)后生物學(xué)標(biāo)志物:sTM已經(jīng)被證實(shí)與危重癥患者的預(yù)后相關(guān),而膿毒癥恰恰是目前ICU中最常見的臨床綜合征。因此,sTM可能是膿毒癥的預(yù)后標(biāo)志物。一項(xiàng)ProCESS臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),入院時(shí)及入院后24h的sTM水平均與膿毒癥患者的60天病死率呈正相關(guān),認(rèn)為sTM是評(píng)估膿毒癥患者預(yù)后的良好指標(biāo)。然而,臨床工作者對(duì)sTM的實(shí)際應(yīng)用提出了質(zhì)疑,他們更傾向于應(yīng)用價(jià)格低廉的SOFA評(píng)分評(píng)估膿毒癥患者預(yù)后。對(duì)此,Fang等[19]研究對(duì)比了sTM與PCT、SOFA評(píng)分對(duì)膿毒癥預(yù)后的預(yù)測(cè)價(jià)值,表明sTM評(píng)估膿毒癥預(yù)后的能力明顯高于PCT及SOFA評(píng)分。此外,臨床干預(yù)能影響患者預(yù)后,有研究發(fā)現(xiàn),sTM與干預(yù)治療后膿毒癥患者病情變化之間存在相關(guān)性,可以監(jiān)測(cè)干預(yù)治療對(duì)膿毒癥預(yù)后的影響[19]。多種生物學(xué)標(biāo)志物聯(lián)合評(píng)估膿毒癥預(yù)后更準(zhǔn)確、更全面。已有研究表明,sTM聯(lián)合腦鈉肽(brain natriuretic peptide,BNP)判斷預(yù)后的能力高于單一的sTM或BNP(AUC分別為0.937、0.913、0.874)[20]。綜上所述,sTM對(duì)膿毒癥具有較好的預(yù)后評(píng)估價(jià)值,臨床上應(yīng)綜合考慮多種因素對(duì)預(yù)后的影響,動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)sTM水平可以檢驗(yàn)臨床治療策略對(duì)膿毒癥的療效。

四、TM作為膿毒癥的治療靶點(diǎn)

在發(fā)生膿毒癥時(shí),炎性反應(yīng)失控和凝血功能紊亂相互作用可導(dǎo)致SAC和膿毒癥相關(guān)器官功能障礙的發(fā)生,以TM為治療靶點(diǎn)開發(fā)的新型抗凝藥物rhTM主要通過重建血栓調(diào)節(jié)蛋白/活化蛋白C系統(tǒng)維持凝血功能正常,對(duì)膿毒癥患者具有一定的保護(hù)作用。

1.rhTM治療SAC:rhTM在日本上市后主要用于彌漫性血管內(nèi)凝血的臨床治療,目前已有臨床研究將rhTM用于SAC的治療,并取得了階段性的成功。日本的一項(xiàng)多中心、回顧性研究表明,采用0.06mg/(kg·d)rhTM,連續(xù)6天的治療能顯著降低SAC患者的病死率。美國(guó)的一項(xiàng)臨床2B期試驗(yàn)也證實(shí)了rhTM治療SAC的有效性及安全性。但最新的美國(guó)SCARLET隨機(jī)臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),rhTM治療組及安慰劑組的28天全因病死率分別為26.8%及29.4%,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.32),表明了rhTM對(duì)SAC患者并沒有治療作用[21]。這可能是因?yàn)槟摱景Y作為一種臨床異質(zhì)性疾病,不同的膿毒癥表型對(duì)rhTM的治療反應(yīng)各不相同。Kudo等[22]將3694例膿毒癥患者分為dA、dB、dC及dD 4組臨床表型,dA組及dB組患者病情危重伴有重度及中度凝血病,dC組患者病情中度伴有輕度凝血病,dD組患者病情輕且無(wú)凝血病。研究提示,rhTM治療4組患者的28天病死率及住院病死率之間存在差異,dA組患者預(yù)后更好,更推薦重度SAC患者使用rhTM[22]。

2.rhTM治療膿毒癥相關(guān)器官功能障礙:炎性反應(yīng)失控及凝血功能紊亂是膿毒癥相關(guān)器官功能障礙發(fā)生的重要機(jī)制[5]。rhTM可能是膿毒癥相關(guān)器官功能障礙患者的有效干預(yù)措施。多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明,rhTM在膿毒癥相關(guān)器官功能障礙的發(fā)生中具有一定的保護(hù)作用[23,24]。rhTM通過下調(diào)組蛋白H3水平減輕膿毒癥小鼠腎臟局部炎癥和細(xì)胞毒性,進(jìn)而促進(jìn)腎功能恢復(fù)。此外,rhTM通過抑制膿毒癥小鼠肺組織的炎性反應(yīng)、細(xì)胞增殖/分化和糖萼合成,減弱了由內(nèi)皮損傷引起的膿毒癥相關(guān)急性呼吸窘迫綜合征(sepsis-associated acute respiratory distress syndrome, SARDS)[24]。臨床研究進(jìn)一步證實(shí)rhTM可以改善膿毒癥相關(guān)器官功能障礙患者的預(yù)后。膿毒癥相關(guān)急性腎損傷的患者出院時(shí)rhTM治療組對(duì)腎臟替代治療的依賴性明顯低于對(duì)照組,rhTM治療組患者的28天病死率顯著降低,證實(shí)rhTM對(duì)膿毒癥相關(guān)急性腎損傷患者具有一定保護(hù)作用[2]。另一項(xiàng)研究表明,SARDS患者中rhTM治療組的ICU病死率及病死率(22.1%、35.6%)均低于對(duì)照組(36.2%、49.7%),提示SARDS患者可以從rhTM治療中獲益[3]。

五、展 望

膿毒癥的診斷和治療是急危重癥醫(yī)學(xué)領(lǐng)域面臨的重要臨床問題,醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得膿毒癥的早診斷、早治療取得了重大進(jìn)步。但由于膿毒癥的病理生理學(xué)機(jī)制尚未完全闡明,膿毒癥的發(fā)生率和病死率仍居高不下。TM是內(nèi)皮細(xì)胞表面的多功能跨膜糖蛋白,通過多種信號(hào)通路在膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。TM作為新的靶點(diǎn)為膿毒癥的臨床診治提供了新思路。雖然目前TM在膿毒癥中的具體作用機(jī)制尚未完全闡明,另外基于TM治療的適應(yīng)證、時(shí)間窗和安全性也需要進(jìn)一步明確。但隨著研究深入,上述有關(guān)TM的問題終將迎刃而解,未來以TM為靶點(diǎn)的新型診療策略將會(huì)更有效地服務(wù)于臨床實(shí)踐。