脓毒症血液净化治疗技术临床研究现状
脓毒症血液净化治疗技术临床研究现状
脓毒症是宿主对感染的免疫反应失调引起的危及生命的器官功能障碍，是危重症患者最主要的死因。CHESS研究（Chinese epidemiological study of sepsis）发现，我国重症监护室(ICU)的患者中脓毒症的发病率为20.6%，90 d病死率为35.5%。脓毒症严重威胁着人民健康，给我国带来了沉重的经济和卫生保健负担。近年来，研究发现血液净化在危重症脓毒症患者中应用时可降低患者炎症因子水平、改善血流动力学及替代功能障碍的器官，具有良好的临床应用前景。
血液净化技术在罕见病、危重症及肿瘤疾病中的应用：过去、现在和未来
血液净化标准操作规程2021版（国家卫健委，附289页PDF）
1 脓毒症血液净化治疗原理
急性肾损伤（AKI）是脓毒症最常见的并发症之一，脓毒症相关性急性肾损伤是脓毒症患者死亡的独立危险因素。在脓毒症休克患者中，合并有AKI的患者60 d病死率是不合并AKI患者的3~5倍。连续性肾脏替代治疗（CRRT）和间歇性血液透析治疗均可用于脓毒症合并AKI患者的肾脏替代治疗。针对血流动力学不稳定的脓毒症患者，CRRT有利于患者液体平衡管理和血流动力学稳定。近年来，随着血液净化治疗技术的发展，除传统的肾脏替代作用外，血液滤过和血液吸附等新型血液净化治疗技术还可显著地清除脓毒症患者血液循环中异常的细胞因子、内毒素等炎症介质。目前，血液净化治疗调节脓毒症免疫反应的主要假说包括"细胞因子峰值假说"（2003年）、"阈值免疫调节假说"（2004年）及"白细胞趋化动力学模型"（2011年）。鉴于此，Monard等提出脓毒症患者血液净化治疗的潜在靶点主要包括：(1)清除血液循环中的病原体（细菌、真菌及病毒等）；(2)清除血液循环中的炎症细胞因子；(3)清除血液循环中的内毒素和其他损伤相关模式分子；(4)清除被异常激活的白细胞或重组白细胞。Moriyama等进一步认为高迁移率族蛋白B1（high-mobility group box-1, HMGB1）和组蛋白等损伤相关模式分子同样可作为血液净化技术治疗脓毒症的靶点。
2 临床研究现状
2.1 血液滤过
对流是在半透膜两侧水压差的条件下，液体运动带动溶质通过半透膜的转运。与弥散转运相比，对流转运可以更高效清除更大分子量溶质。在患者接受血液滤过治疗时，分子量在50 000~60 000的细胞因子等中分子毒素可在对流模式下跨过血液滤过膜，从而被清除。为了增加血液滤过治疗对血浆中细胞因子的清除效果，高容量血液滤过（增加治疗剂量）及高截留量膜（增加膜孔径）逐步在脓毒症患者血液净化治疗中广泛应用。
目前，高容量血液滤过的定义仍然存在争议。根据2016年意大利维琴察急性透析质量倡议制定的国际术语标准化倡议专家共识，高容量血液滤过是指连续性对流治疗模式下目标剂量>35 mL/(kg·h)的CRRT治疗，而目标剂量>45 mL/(kg·h)则被认为是极高容量血液滤过模式。高容量血液滤过主要通过对流模式清除脓毒症患者血浆中的炎症介质。考虑到弥散模式下的超滤量，高容量血液滤过治疗时实际的治疗剂量可达到50~70 mL/（kg·h）。早期的小样本临床研究发现高容量血液滤过可改善脓毒症患者血流动力学并降低患者病死率。但是，浙江大学医学院附属第一医院的一项单中心随机对照研究发现，相较于高容量血液滤过[目标剂量50 mL/(kg·h)]，极高容量血液滤过治疗[目标剂量85 mL/(kg·h)]并不能降低脓毒症患者病死率，表明单纯增加CRRT治疗剂量并不足以使脓毒症患者生存获益，即在脓毒症患者中常规使用高容量血液滤过目前仍证据不足。此外，在临床实践中还需要密切监测高容量血液滤过对患者血液中小分子营养物质和药物的清除效果。
高截留量膜的平均膜孔径超过20 nm，主要通过增加膜孔径提升血液滤过膜对中分子毒素的清除。在对流模式下，高截留量膜可以使血液滤过治疗对脓毒症患者血浆中细胞因子的清除最大化，但4 h治疗过程中患者血浆白蛋白丢失可达到15 g。改良的高截留量膜孔径分布更均一，在透析模式下可实现相似的细胞因子清除效果，而蛋白质丢失则显著减少。小样本量临床研究发现，高截留量膜可降低脓毒症患者血浆中炎症因子（如IL-6、IL-8、IL-10、IL-1β、TNF-α）水平，并显著降低患者病死率，缩短ICU住院时间及升压药物使用天数。然而，在最新的1项纳入76例合并有AKI的危重症患者的随机对照研究中，作者发现使用高截留量膜进行CRRT治疗无法降低患者病死率或缩短升压药物使用天数。总之，目前的临床试验结果尚不能支持在脓毒症患者中常规使用高截留量膜。
2.2 血液吸附
血液吸附主要以血液/血浆灌流或配对血浆滤过吸附的形式进行。在脓毒症中，血液吸附治疗主要用于革兰氏阴性菌所致的重症脓毒症或脓毒性休克患者。血液吸附可单独使用，或与血液透析、血液滤过等其他血液净化技术串联使用。脓毒症患者血液循环中的炎性细胞因子、内毒素及HMGB1是常见的血液吸附靶分子。
2.2.1 Cytosorb血液吸附柱
Cytosorb®血液吸附柱由多孔聚苯乙烯-二乙烯苯共聚微球组成，比表面积可达45 000 m2，主要通过疏水作用力非特异性广谱吸附分子量范围在10 000~60 000内的多种炎症介质（如IL-6、IFN-γ、TNF-α、C5a、HMGB-1，降钙素原）。此外，Cytosorb血液吸附柱还可显著清除重症创伤患者血浆中的循环组蛋白。
目前，不同临床研究报道的Cytosorb细胞因子吸附治疗在脓毒症患者中应用效果并不一致。早期临床研究发现Cytosorb细胞因子吸附治疗可降低脓毒症患者血浆降钙素原水平及升压药物用量。在一项纳入70例脓毒性休克患者的回顾性队列研究中，Schultz等发现Cytosorb细胞因子吸附治疗后患者28 d病死率较APACHE II评分预测病死率更低（50.0% vs. 73.3%），且患者生存率与血液净化治疗剂量相关：血液净化治疗剂量>13 L/kg组患者较血液净化治疗剂量< 6 L/kg组患者病死率更低。相反，Garcia等发现在脓毒性休克患者中使用Cytosorb细胞因子吸附治疗无助于降低患者血浆IL-6水平及血管升压药物使用剂量，Cytosorb细胞因子吸附显著增加患者死亡风险1.82倍。在一项倾向评分匹配分析中，Cytosorb细胞因子吸附治疗无法降低初始血浆IL-6>10 000 pg/mL的危重症患者血浆中IL-6、C反应蛋白及乳酸水平及去甲肾上腺素用量，Cytosorb组患者住院病死率与对照组差异亦无统计学意义。在另一项纳入97例脓毒症患者的随机对照研究中，Schaedler等发现Cytosorb细胞因子吸附治疗较对照组不能显著降低血浆IL-6浓度，经混杂因素调整后，两组患者60 d病死率差异无统计学意义。因此，使用Cytosorb血液吸附柱非特异性地清除脓毒症患者血浆中促炎细胞因子和抑炎细胞因子可能无法使患者生存获益。实际上，因脓毒症患者病情异质性强，患者血浆细胞因子初始水平、Cytosorb细胞因子吸附治疗治疗频率及持续时间均可影响Cytosorb血液吸附柱的治疗效果。因此，Cytosorb细胞因子吸附在脓毒症患者中应用的时机和剂量还有待更高质量的随机对照研究来明确。
2.2.2 HA330/HA380血液灌流器
HA330/HA380血液灌流器是珠海健帆公司生产的专用于改善危重症患者"细胞因子风暴"的一次性树脂血液灌流器，可吸附多种中分子量炎性细胞因子（IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α）。俞国峰等发现HA330血液灌流可较好地吸附脓毒症患者血浆中HMGB1水平，降低患者炎症反应，稳定血流动力学，改善组织灌注。但是，在一项前瞻性队列研究中，Kaçar等发现在常规CRRT治疗基础上再使用HA330血液灌流器可使合并AKI的脓毒症患者血浆中C反应蛋白水平及心率下降，却不能改善患者血流动力学。
2.2.3 配对血浆滤过吸附
配对血浆滤过吸附（coupled plasma filtration adsorption，CPFA）是一种将血浆吸附与CRRT联合使用的新型血液净化治疗技术。在CPFA中，血液首先通过血浆滤过器分离出血浆，经血浆旁路完成血浆吸附后再与血细胞混合，随后再通过CRRT滤器完成血液滤过、血液透析或血液透析滤过等CRRT治疗，通过滤过模式清除脓毒症患者血液循环中蓄积的炎性介质。早期的观察性研究结果显示，CPFA不能降低脓毒症患者病死率或缩短ICU住院时间，但可改善患者的血流动力学。多中心随机对照COMPACT-I研究共纳入192例脓毒症休克患者，将患者随机分入CPFA组和标准治疗组，结果显示，两组患者住院病死率及出院90 d病死率差异均无统计学意义，亚组分析发现当患者CPFA血浆净化剂量超过0.18 L/（kg·d）时预后更佳，提示CPFA治疗脓毒症的疗效是剂量依赖的。然而，CPFA实际应用时还面临以下问题：治疗剂量不准确、滤器凝血发生率高及价格昂贵，导致随后开展的COMPACT-Ⅱ研究提前终止。
2.2.4 多粘菌素B血液吸附柱
日本东丽公司生产的多黏菌素B血液吸附柱（商品名：ToraymyxinTM）是由表面负载多粘菌素B的聚苯乙烯纤维织物构成的内毒素吸附柱，在革兰氏阴性菌所致重症脓毒症患者血液净化中广泛应用。多黏菌素B分子中含有5个γ–氨基聚阳离子环的肽环形结构，可与内毒素的负电荷区产生强静电作用，使多黏菌素B对内毒素具有高度亲和力。
如附表1所示，探究多粘菌素B血液灌流（polymyxin B hemoperfusion, PMX）治疗能否降低脓毒症患者病死率的临床试验结果不尽一致。2009年，EUPHAS试验表明，在常规治疗基础上采用PMX血液灌流可以改善腹腔感染所致重症脓毒症或脓毒性休克患者的血流动力学和器官功能障碍，降低患者28 d病死率。但是，纳入232例腹腔感染或腹膜炎所致脓毒性休克患者的ABDOMIX研究则显示，PMX血液灌流并不能改善患者血流动力学、缩短患者ICU住院时间以及降低患者住院病死率。甚至，由相同作者在不同时期完成的两项回顾性研究都显示出相互矛盾的试验结果。2018年，EUPHRATES试验研究显示，PMX血液灌流在内毒素活性值（endotoxin activity assay，EAA）>0.6的脓毒性休克患者中应用时并不能显著降低28 d病死率。随后发表的事后分析研究显示，当内毒素负荷在一定范围内（0.6<EAA<0.9），PMX血液灌流清除内毒素可显著降低患者病死率；而当患者血浆中内毒素负荷过高时（EAA>0.9，即内毒素浓度>4 ng/mL），多黏菌素B血液吸附柱对内毒素的吸附可能达到饱和，从而无法给患者带来生存获益。基于上述临床试验结果，最新的一项纳入13个随机对照临床试验的Meta分析提示单独的PMX血液灌流不能降低脓毒症患者28 d病死率。
实际上，PMX血液灌流对患者的治疗效果可能与患者疾病严重程度及启动时机相关，在脓毒症患者中使用PMX血液灌流治疗需要个体化。基于日本全国性数据库，Fujimori等发现PMX血液灌流治疗可使基线SOFA评分在7~12分的脓毒症患者生存获益，而基线SOFA评分≤6分或≥13分的患者则无法获益；EUPHAS 2研究发现在脓毒症诊断24 h内启动PMX血液灌流时脓毒症患者病死率相较于总体队列更低（35.5% vs. 45.5%）。另一项小样本回顾性分析结果同样显示早期（诊断脓毒症后6 h以内）启动PMX血液灌流较晚期（诊断脓毒症后29 h以后）启动可降低脓毒性休克患者病死率。因此在临床实践中需要选择合适的患者在合适的时机进行PMX血液灌流治疗。鉴于多数阳性结果均来自于日本，在临床实践中应用PMX血液灌流治疗时可能还需要考虑到患者的种族或遗传差异。
2.2.5 Alteco内毒素吸附器
Alteco®内毒素吸附器是瑞典Altecomedical公司研发的一种选择性内毒素吸附器，由多孔聚乙烯微球构成。微球表面修饰有内毒素高度亲和的阳离子合成多肽，单个吸附器内毒素吸附容量可超过7500 EU。小样本病例系列研究结果表明Alteco内毒素吸附器可显著地降低脓毒症患者血浆内毒素水平，并改善患者血流动力学。然而，一项验证Alteco内毒素吸附器在脓毒症患者中应用可行性的随机对照研究则因为难以招募患者而提前终止，来自该研究有限的结果发现Alteco内毒素吸附器治疗后患者血浆内毒素与炎症因子水平与对照组患者无显著性差别。
2.2.6 AN69ST膜与oXiris膜
AN69膜由丙烯腈和甲基磺酸钠共聚物制备而成，其膜结构中含有的带负电荷的磺酸基可在膜内部形成对称水凝胶结构，从而通过静电作用吸附细胞因子。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。AN69ST膜采用阳离子聚乙烯亚胺对AN69膜进行表面处理，以解决AN69膜的血液相容性问题。聚乙烯亚胺可中和原始AN69膜的表面电荷，并可结合肝素，使AN69ST膜具有一定的自抗凝功能，可用于高出血风险患者的血液净化治疗。在体外实验中，Yumoto等发现AN69ST膜对HMGB1的吸附效果较聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚醚砜膜及聚芳砜膜更好。临床试验也证实AN69ST膜对IL-6等细胞因子有较好的吸附效果。
在AN69ST膜的基础上，oXiris®膜的表面采用多层线性结构的聚乙烯亚胺阳离子聚合物修饰处理，使其表面带有更多正电荷，从而通过离子键吸附带负电荷的内毒素分子。此外，oXiris膜中丙烯腈-甲基磺酸钠共聚物水凝胶结构仍可吸附各种细胞因子。因此，oXiris膜是现有的唯一一种具备肾脏替代治疗、内毒素吸附及细胞因子清除3种功能的血液净化产品。
体外实验及动物实验均证实oXiris膜具有显著的内毒素吸附及细胞因子清除功能。如表1所示，多项小样本临床研究显示，对于高内毒素血症患者，oXiris膜CRRT治疗可显著降低脓毒症患者血浆中的内毒素水平，同时高效清除炎性细胞因子，降低脓毒症患者血管升压药物用量、SOFA评分及血清乳酸水平，提高患者平均动脉压，改善脓毒症患者血流动力学及器官功能衰竭情况。Schwindenhammer等的研究表明，脓毒症患者接受oXiris膜CRRT治疗后住院病死率较使用疾病严重程度指标—SAPS Ⅱ预测的病死率更低。四川大学华西医院的一项回顾性研究共纳入136例合并AKI的脓毒症患者，结果表明接受oXiris-CRRT治疗的患者与AN69ST-CRRT组患者相比，其SOFA评分和血管活性药物评分均可得到快速改善，而且oXiris组患者14 d生存率更高，但两组患者90 d生存率差异无统计学意义。根据以上临床研究结果及oXiris膜近年来在亚太地区的临床应用经验，2021年四川大学华西医院张凌教授牵头制定了在脓毒症患者中应用oXiris膜CRRT治疗的亚太专家共识，认为：(1) oXiris膜CRRT治疗主要适用于革兰氏阴性细菌导致的脓毒症AKI患者；(2) oXiris膜CRRT治疗主要上机指征包括血流动力学不稳定、依赖血管升压药物、微循环功能障碍、伴有器官功能衰竭（高SOFA评分）及血清炎症介质水平升高等；(3)在患者满足上机指征后，oXiris膜CRRT治疗应尽快开展；(4) oXiris膜CRRT治疗12~24 h后更换滤器，在炎症介质较高的患者中应用时滤器更换应更加频繁；(5) oXiris膜CRRT治疗主要下机指征包括在治疗24 h后患者血流动力学、器官功能及代谢功能改善、炎症介质水平下降。
值得注意的是，上述关于oXiris膜CRRT治疗在脓毒症患者中应用的临床研究大多都是队列研究或病例系列研究，研究结果的证据质量较差。实际上，相较于常规CRRT滤器，oXiris膜CRRT治疗并不能显著降低脓毒症患者住院病死率或ICU住院时间等结局指标，且在无肝素血液净化治疗中，其滤器中位寿命比AN69ST膜更短。此外，oXiris膜CRRT治疗的开始及停止时机还需在随机对照试验中进一步明确。
2.2.7 Seraph 100血液灌流器
Seraph® 100是一种由负载有肝素的聚乙烯微球构成的一次性血液灌流器。因肝素与哺乳细胞表面的硫酸乙酰肝素结构类似，Seraph 100血液灌流器可通过其吸附剂表面的肝素分子与细胞竞争性地结合入侵人体的各种致病微生物，具有对广谱致病微生物的亲和吸附作用，从而用于脓毒症患者血流中耐药或非耐药微生物（细菌、真菌及病毒）的直接清除，而无需等待耗时的致病微生物鉴别和药敏试验。体外实验发现，单次的Seraph 100治疗可清除血液中90%的致病微生物。因此，Seraph 100是迄今为止第一个有望清除脓毒症患者血液循环中致病微生物的血液灌流器，能够在脓毒症早期协同广谱抗生素以控制感染。此外，Axelsson等发现Seraph 100还可以吸附血液中细胞黏附分子、IL-6、TNF-α及INF-γ等各种炎症介质，其中对TNF-α的清除率可达到59%。近来已有多项Seraph 100用于危重新冠患者血液灌流治疗的临床报道，结果显示该滤器具有良好的安全性。现有一项评价Seraph 100用于降低脓毒症患者血液中病原体载量水平的安全性及有效性的临床研究正在招募受试者中。
3 结论与展望
综上所述，目前有关脓毒症血液净化治疗的临床证据多来自证据强度欠佳的队列研究或病例系列研究，且部分研究的结果存在争议。部分血液净化技术对细胞因子或内毒素等炎症因子有较好的清除效果，可能改善患者血流动力学和器官功能障碍，具有广阔的临床应用前景。在未来，我们仍需要更多随机对照研究来验证血液净化治疗在脓毒症患者应用的启动或停止时机、治疗疗程、剂量及个体化抗凝方式，从而通过血液净化调节脓毒症患者紊乱的免疫反应，提高患者生存率。
点击阅读原文，进入书籍宝库，用完记得收藏哦，下次更方便。