聶 寧 魯 彥 王惠雨 李 斌 周 榮

膿毒癥是機體對感染反應(yīng)失調(diào)導致的威脅生命的多器官功能障礙綜合征,我國膿毒癥的發(fā)生率為33.6%,病死率為29.0%[1]。早期診斷和及時干預是降低膿毒癥病死率的關(guān)鍵,但由于膿毒癥的發(fā)病機制尚未完全闡明,目前對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)皮細胞膜糖蛋白,在保護內(nèi)皮細胞、維持血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)等方面具有重要作用,而內(nèi)皮細胞是膿毒癥發(fā)生時病原體和毒素主要的攻擊靶點。在膿毒癥發(fā)生時,TM從受損的內(nèi)皮細胞進入血液循環(huán)后成為可溶性血栓調(diào)節(jié)蛋白(soluble thrombomodulin, sTM)被檢測到,可以作為膿毒癥的新型生物學標志物。越來越多的研究表明,以TM為治療靶點開發(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]。本文將重點從膿毒癥與TM的相關(guān)研究進展進行綜述,展望TM對膿毒癥的診療前景。

一、TM的結(jié)構(gòu)、功能及表達

TM是由557個氨基酸組成的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個表皮生長因子樣結(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,能改變上皮細胞形態(tài),便于細胞遷移。由于包含多個結(jié)構(gòu)域,TM具有多種生物學功能,主要通過參與炎性反應(yīng)、凝血過程和細胞增殖及分化在維持機體正常的生理功能方面發(fā)揮重要作用[5]。TM由單核-吞噬細胞、血管平滑肌細胞、肺泡上皮細胞、中性粒細胞和造血祖細胞等多種細胞合成,可在所有血管內(nèi)皮細胞上表達,是血管內(nèi)皮細胞穩(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)皮細胞釋放大量的sTM至血液,導致患者外周血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)炎性信號通路發(fā)揮抗炎作用[8]。近年來,研究者對TM抗炎通路提出了一系列新的學說:(1)中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil traps, NETs)的發(fā)現(xiàn)使人們認識到損傷組織釋放的DAMPs可誘導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胞因子水平[9]。(2)既往研究認為,TM的6個EGF-like domain主要發(fā)揮抗凝作用,但新的研究發(fā)現(xiàn)其第5表皮生長因子樣區(qū)與內(nèi)皮細胞表達的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)的炎性細胞因子在膿毒癥發(fā)病機制中發(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,NETs是一種新型的先天性免疫反應(yīng),由含有組蛋白、中性粒細胞絲氨酸蛋白酶等顆粒蛋白的DNA細絲組成,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在膿毒癥中的預測價值

在膿毒癥發(fā)生的初始階段,大量TM因內(nèi)皮細胞損傷被中性粒細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后判斷的新型生物學標志物。

1.sTM用于早期預測膿毒癥的發(fā)生:對于可疑性膿毒癥患者,早期預測膿毒癥的發(fā)生是降低患者病死率的關(guān)鍵。一項觀察性研究比較了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能夠早期識別膿毒癥患者[16]?！澳摱景Y3.0”的提出強調(diào)了凝血及器官功能障礙是膿毒癥患者預后不良的主要原因,但有20%～30%的患者入院時未表現(xiàn)出明顯的凝血及器官功能障礙癥狀[17]。已有研究證實,sTM能預測膿毒癥相關(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]研究檢測了多種生物學標志物對膿毒癥相關(guān)腎損傷發(fā)生的預測作用,通過多變量Logistic回歸分析表示sTM是膿毒癥相關(guān)腎損傷的早期獨立預測因子。膿毒性休克是膿毒癥進展的最危重階段,伴有嚴重的循環(huán)功能障礙和代謝/細胞功能異常,病死率高達50%。研究表明,sTM預測膿毒性休克發(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)、序貫性器官衰竭評分(sequential organ failure assessment, SOFA)和急性生理與慢性健康評分Ⅱ等指標。因此,sTM較傳統(tǒng)的臨床指標更具有優(yōu)勢,不僅可以早期診斷膿毒癥,而且具有更好的膿毒癥危險分層能力。

2.sTM是膿毒癥的預后生物學標志物:sTM已經(jīng)被證實與危重癥患者的預后相關(guān),而膿毒癥恰恰是目前ICU中最常見的臨床綜合征。因此,sTM可能是膿毒癥的預后標志物。一項ProCESS臨床試驗發(fā)現(xiàn),入院時及入院后24h的sTM水平均與膿毒癥患者的60天病死率呈正相關(guān),認為sTM是評估膿毒癥患者預后的良好指標。然而,臨床工作者對sTM的實際應(yīng)用提出了質(zhì)疑,他們更傾向于應(yīng)用價格低廉的SOFA評分評估膿毒癥患者預后。對此,Fang等[19]研究對比了sTM與PCT、SOFA評分對膿毒癥預后的預測價值,表明sTM評估膿毒癥預后的能力明顯高于PCT及SOFA評分。此外,臨床干預能影響患者預后,有研究發(fā)現(xiàn),sTM與干預治療后膿毒癥患者病情變化之間存在相關(guān)性,可以監(jiān)測干預治療對膿毒癥預后的影響[19]。多種生物學標志物聯(lián)合評估膿毒癥預后更準確、更全面。已有研究表明,sTM聯(lián)合腦鈉肽(brain natriuretic peptide,BNP)判斷預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對膿毒癥具有較好的預后評估價值,臨床上應(yīng)綜合考慮多種因素對預后的影響,動態(tài)監(jiān)測sTM水平可以檢驗臨床治療策略對膿毒癥的療效。

四、TM作為膿毒癥的治療靶點

在發(fā)生膿毒癥時,炎性反應(yīng)失控和凝血功能紊亂相互作用可導致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,對膿毒癥患者具有一定的保護作用。

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。美國的一項臨床2B期試驗也證實了rhTM治療SAC的有效性及安全性。但最新的美國SCARLET隨機臨床試驗發(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%,差異無統(tǒng)計學意義(P=0.32),表明了rhTM對SAC患者并沒有治療作用[21]。這可能是因為膿毒癥作為一種臨床異質(zhì)性疾病,不同的膿毒癥表型對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措施。多項動物實驗已經(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胞毒性,進而促進腎功能恢復。此外,rhTM通過抑制膿毒癥小鼠肺組織的炎性反應(yīng)、細胞增殖/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]。臨床研究進一步證實rhTM可以改善膿毒癥相關(guān)器官功能障礙患者的預后。膿毒癥相關(guān)急性腎損傷的患者出院時rhTM治療組對腎臟替代治療的依賴性明顯低于對照組,rhTM治療組患者的28天病死率顯著降低,證實rhTM對膿毒癥相關(guān)急性腎損傷患者具有一定保護作用[2]。另一項研究表明,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)學領(lǐng)域面臨的重要臨床問題,醫(yī)學技術(shù)的進步使得膿毒癥的早診斷、早治療取得了重大進步。但由于膿毒癥的病理生理學機制尚未完全闡明,膿毒癥的發(fā)生率和病死率仍居高不下。TM是內(nèi)皮細胞表面的多功能跨膜糖蛋白,通過多種信號通路在膿毒癥的發(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制尚未完全闡明,另外基于TM治療的適應(yīng)證、時間窗和安全性也需要進一步明確。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為靶點的新型診療策略將會更有效地服務(wù)于臨床實踐。