血液凈化技術(shù)治療膿毒癥的基礎(chǔ)與臨床研究.pdf

1、膿毒癥是重癥病人死亡的主要原因，是目前重癥醫(yī)學(xué)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，腹腔感染是最常見的引起膿毒癥的原因。膿毒癥的病理生理非常復(fù)雜，目前仍未完全了解。過度的促炎或抗炎反應(yīng)均能導(dǎo)致細(xì)胞和器官功能障礙，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡。膿毒癥干預(yù)的目標(biāo)是恢復(fù)循環(huán)介質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡，而不是選擇性的抑制促炎和抗炎介質(zhì)。很多研究報(bào)道血液凈化可以廣泛的清除炎性介質(zhì)，這種影響是廣譜的，自動(dòng)調(diào)節(jié)的，并且也能通過提高抗原遞呈能力，調(diào)節(jié)白細(xì)胞募集，氧化爆發(fā)和吞噬能力，提供白細(xì)胞反應(yīng)性，

2、恢復(fù)免疫功能。為了找到優(yōu)化的最佳的體外循環(huán)治療膿毒癥的方案，還需要做大量的工作。針對(duì)這些新的發(fā)病機(jī)制，提出了很多新技術(shù)、新材料。高容量血液濾過，血液吸附，配對(duì)血漿濾過吸附，高截留分子量膜等正對(duì)膿毒癥患者開展研究。初步的研究數(shù)據(jù)表明，這些新技術(shù)方案具有可行性。但是仍然需要通過大規(guī)模隨機(jī)臨床試驗(yàn)證明這些新的技術(shù)方法及材料對(duì)病人的預(yù)后影響。最新的理論表明，膿毒癥可以誘導(dǎo)免疫抑制，這也為體外血液凈化治療膿毒癥的發(fā)展，提供了額外的理論依據(jù)。雖然對(duì)

3、膿毒癥的發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)已經(jīng)取得重大進(jìn)展，但目前膿毒癥死亡率仍沒有多少改善。體外血液凈化作為一種輔助治療膿毒癥，已經(jīng)應(yīng)用了十幾年，但對(duì)其療效的評(píng)估仍然是有爭議的。在最近幾年，我們對(duì)其技術(shù)能力，及其使用的基本原理的理解已經(jīng)有了相當(dāng)大的進(jìn)展。雖然目前仍然缺乏大規(guī)模的隨機(jī)臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但一些技術(shù)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和小規(guī)模的臨床觀察中看到了應(yīng)用的前景。然而，在過去十年中對(duì)膿毒癥發(fā)病機(jī)制的理解取得了很大的進(jìn)步。所以，也需要我們根據(jù)這些新的研究結(jié)果，重新評(píng)估

4、血液凈化的效果。
　　為探討血液凈化技術(shù)在膿毒癥中的治療效果，以找到和優(yōu)化最佳血液凈化治療策略，本研究主要分為如下幾部分:(1)膿毒癥大鼠模型的建立(2)膿毒癥大鼠靜-靜脈血液凈化模型建立及安全性評(píng)估;(3)血液吸附治療膿毒癥的實(shí)驗(yàn)研究;(4)高吸附血液濾過治療膿毒癥的實(shí)驗(yàn)研究;(5)高容量血液濾過治療膿毒癥的臨床研究。美國匹茲堡大學(xué)CRISMA實(shí)驗(yàn)室為本研究提供了全方位的技術(shù)支持。
　　第一部分:膿毒癥大鼠模型的建立

5、>　　研究目的:為了更好地開展血液凈化治療膿毒癥的研究，探討建立穩(wěn)定的不同嚴(yán)重程度的膿毒癥模型方法，以適應(yīng)不同研究目的血液凈化治療研究。
　　方法:應(yīng)用成年雄性Sprague-Dawley大鼠30只，隨機(jī)分為三組，每組10只。第一組(CLP1)結(jié)扎盲腸1/4，穿孔兩個(gè);第二組(CLP2)結(jié)扎盲腸1/3，穿刺三個(gè);對(duì)照組，打開腹腔，暴露盲腸，但不結(jié)扎和穿孔。觀察各組大鼠7天存活率，檢測手術(shù)48小時(shí)后血乳酸和血糖水平，并觀察肝腎臟器損

6、傷情況。
　　結(jié)果:對(duì)照組大鼠全部存活，CLP1組7天存活率50％，CLP2組7天存活率為10％。CLP48小時(shí)后出現(xiàn)血乳酸增高，血糖下降，CLP后肝臟組織學(xué)顯示肝細(xì)胞有局灶性壞死，肝細(xì)胞腫脹，腎臟組織學(xué)顯示腎小管空泡形成。
　　結(jié)論:通過控制結(jié)扎盲腸的長度和穿孔數(shù)目能建立不同嚴(yán)重程度的腹腔感染膿毒癥模型，與人類膿毒癥病理生理過程相近，能引起組織灌注不足，代謝障礙及臟器功能損傷。
　　第二部分:膿毒癥大鼠靜-靜脈血液凈

7、化模型的建立及安全性研究
　　背景和研究目的:血液凈化技術(shù)目前已被廣泛應(yīng)用在膿毒癥病人中。但很難在嚙齒類動(dòng)物中開展實(shí)驗(yàn)研究，過去的實(shí)驗(yàn)研究主要應(yīng)用于大動(dòng)物，并且采用動(dòng)靜脈血管通路。為了探討血液凈化技術(shù)在膿毒癥大鼠模型中應(yīng)用的可能性，我們開展了建立膿毒癥大鼠靜-靜脈血液凈化模型的研究，并評(píng)估其安全性。
　　方法:應(yīng)用成年Sprague-Dawley大鼠，采用p50導(dǎo)管在大鼠股動(dòng)脈或靜脈和頸靜脈置管，建立動(dòng)-靜脈或靜-靜脈回路。

8、動(dòng)-靜脈血液回路利用動(dòng)-靜脈間壓力差驅(qū)動(dòng)，靜-靜脈血液回路需要應(yīng)用微量蠕動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)。觀察血白介素-6（IL-6）、直腸溫度和7天的存活率的變化，評(píng)估此血管回路的安全性，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為三組，體外循環(huán)血液凈化治療組，假血液凈化治療組（建立體外循環(huán)血管通路，但無濾器進(jìn)行治療），對(duì)照組（不建立血管回路），并且比較動(dòng)-靜脈回路和靜-靜脈回路主要并發(fā)癥的發(fā)生率。
　　結(jié)果:體外循環(huán)治療后IL-6，體溫和存活率沒有明顯變化。靜-靜脈通路與動(dòng)-靜脈通

9、路體外循環(huán)治療相比，主要并發(fā)癥發(fā)生率明顯降低:大出血(2.5％比15％，P=0.04)，血栓形成（2.5％比5％，P=0.04）。靜-靜脈體外循環(huán)技術(shù)目前已成功的應(yīng)用于治療膿毒癥大鼠的各種血液凈化技術(shù)中（如血液吸附和血液濾過）。
　　結(jié)論:靜-靜脈體外循環(huán)血液凈化技術(shù)應(yīng)用在大鼠模型中是有效安全的方法。
　　第三部分:血液吸附治療膿毒癥的實(shí)驗(yàn)研究
　　目的:膿毒癥患者血液和組織中會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子，導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)和多

10、器官功能障礙。血液吸附可以通過清除血液中細(xì)胞因子減弱炎性反應(yīng)，減輕臟器損傷，改善預(yù)后。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯繎?yīng)用CTP，一種新的吸附劑，血液凈化治療膿毒癥，清除細(xì)胞因子的效果和對(duì)臟器功能的保護(hù)作用。
　　方法:將無菌CTR吸附顆粒填充到三種不同尺寸的柱子里，小(0.5ml)，中(1ml)，和大(2ml)。研究分為體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)部分。體外實(shí)驗(yàn)主要觀察吸附柱對(duì)IL-6和TNF-α吸附效果。體內(nèi)試驗(yàn)應(yīng)用大鼠進(jìn)行研究，采用盲腸結(jié)扎穿孔(ce

11、cal ligation and puncture，CLP)膿毒癥模型，CLP手術(shù)后18小時(shí)，40只大鼠隨機(jī)接受小，中，大吸附柱血液凈化治療(CTR0.5，CTR1，CTR2)或假血液凈化治療，分別在治療前，治療后0小時(shí)，4小時(shí)，24小時(shí)，48小時(shí)，留取血液標(biāo)本，檢測血漿內(nèi)細(xì)胞因子水平(TNF-a，IL-1β，IL-6和IL-10)，高遷移率族蛋白(high mobility group boxl，HMGB-1)，肌酐，胱蛋白酶抑制劑C

12、，并記錄存活時(shí)間。
　　結(jié)果:體外實(shí)驗(yàn)表明，隨著吸附柱尺寸的增加，對(duì)IL-6的清除率增加，并且對(duì)IL-6清除速度高于TNF-α。假治療組，CTR0.5，CTR1，CTR2治療組7天死亡率分別為50％，63.64％，62.5％，and72.72％。在治療晚期（24小時(shí)和48小時(shí)），CTR0.5和CTR2治療組，細(xì)胞因子濃度(TNF-α，IL-1β，IL-6，andIL-10)明顯降低(p＜0.05)。CTR2組在治療兩天后HMGB-

13、1水平明顯下降(p＜0.05)。各組對(duì)于肌酐和ALT的影響沒有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，盡管治療組似乎顯示存在晚期腎臟保護(hù)的趨勢(shì)。但是與假治療組相比，CTR1和CTR2治療組治療后24小時(shí)胱蛋白酶抑制劑C明顯降低。
　　結(jié)論:盡管采用CTR吸附柱血液凈化治療對(duì)于膿毒癥大鼠細(xì)胞因子水平?jīng)]有即刻的效果，但能提高CLP大鼠的存活率。CTR治療組，尤其是CTR2組在治療相對(duì)晚階段確實(shí)能降低細(xì)胞因子和HMGB-1水平。CTR1和CTR2組在治療后2

14、4小時(shí)能明顯改善腎臟損傷。對(duì)于CTR的對(duì)細(xì)胞因子的吸附作用和治療效果仍需進(jìn)一步研究評(píng)估。
　　第四部分:高吸附血液濾過治療膿毒癥的實(shí)驗(yàn)研究
　　研究目的:體外血液凈化治療嚴(yán)重膿毒癥和膿毒性休克已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究，隨著血液凈化治療技術(shù)的進(jìn)步，有很多新的技術(shù)被開發(fā)出來，特別是膜材料領(lǐng)域有很多最新進(jìn)展。但是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中很少有報(bào)道對(duì)比研究這些療法。本研究的目的是在膿毒癥大鼠中，比較高吸附血液濾過治療的效果以及比較血液吸附的治療效果的

15、差別。
　　材料與方法:36只雄性Sprague-Dawley大鼠，CLP誘導(dǎo)嚴(yán)重膿毒癥后18小時(shí)，被隨機(jī)分為三組，建立體外循環(huán)血液凈化，一組應(yīng)用具有高度吸附內(nèi)毒素能力的吸附劑（Oxiris(R)，金寶），行高吸附血液濾過治療（血液濾過組），一組應(yīng)用有較強(qiáng)吸附細(xì)胞因子能力的吸附劑(CYTOSORB(R)，CytoSorbents)行血液灌流治療（血液吸附組），一組行體外循環(huán)無血液凈化治療（對(duì)照組），每組治療均持續(xù)4小時(shí)。主要終點(diǎn)是

16、7天生存率（log-rank檢驗(yàn)）。在血液凈化治療開始和每次治療結(jié)束后測量血液樣本的細(xì)胞因子(TNF，GM-CSF，IFN-γ，IL-1α，IL-1β，IL-2,IL-4,IL-6,IL-10,IL-12)。
　　結(jié)果:血液濾過組12只大鼠，血液灌流組11只大鼠，對(duì)照組11只大鼠(2只大鼠隨機(jī)分組前去世)。高吸附性血液濾過在7天的總生存率為66％，(8/12)，血液灌流組總生存率45％(5/11)，對(duì)照組18％(2/11)。高吸附

17、血液濾過組死亡率相比對(duì)照組顯著減少(p=0.011)。所有的細(xì)胞因子水平三組之間無顯著性差異。
　　結(jié)論:高吸附血液濾過能夠明顯提高嚴(yán)重膿毒癥大鼠的生存率，但對(duì)治療后即時(shí)的細(xì)胞因子水平?jīng)]有明顯影響。
　　第五部分:高容量血液濾過(HVHF)治療膿毒癥的臨床研究
　　高容量血液濾過(HVHF)治療膿毒癥引起的重度急性呼吸窘迫綜合征的臨床療效
　　目的:探討高容量血液濾過治療膿毒癥引起的重度急性呼吸窘迫綜合征的臨床療

18、效。
　　方法:對(duì)2007-2012年收治到我科的65例膿毒癥引起的重度ARDS患者進(jìn)行研究，有37例病人入選為治療組，其余28例為對(duì)照組即常規(guī)治療組，治療組應(yīng)用連續(xù)性高容量血液濾過治療及其他常規(guī)治療，對(duì)照組應(yīng)用除血液濾過外的常規(guī)治療。觀察兩組病人治療前，治療后6、24、48、72小時(shí)肺功能指標(biāo)包括氧合指數(shù)、血管外肺水指數(shù)、PaCO2的變化，及血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)指標(biāo)包括心率、平均動(dòng)脈壓的變化，并觀察機(jī)械通氣的持續(xù)時(shí)間，成功撤機(jī)的百分率

19、，28天存活率等指標(biāo)。
　　結(jié)果:治療組及對(duì)照組治療后肺功能指標(biāo)包括氧合指數(shù)、血管外肺水指數(shù)、PaCO2較治療前均有明顯改善，治療組較對(duì)照組改善明顯，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＜0.05)。血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)包括心率及平均動(dòng)脈壓治療后均有改善，但兩組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)。并且治療組機(jī)械通氣的持續(xù)時(shí)間、ICU治療天數(shù)、成功撤機(jī)百分率、28天存活率等指標(biāo)均明顯好轉(zhuǎn)。
　　結(jié)論:重度ARDS患者采用連續(xù)性高容量血液濾過治療，能明顯改

20、善肺功能，縮短應(yīng)用機(jī)械通氣時(shí)間，提高機(jī)械通氣撤機(jī)成功率，降低死亡率，對(duì)血流動(dòng)力學(xué)無明顯不利影響。
　　高容量血液濾過(HVHF)對(duì)膿毒癥引起的急性肺和腎損傷患者的影響
　　目的:探討高容量血液濾過(HVHF)對(duì)膿毒癥引起的急性肺損傷、急性腎損傷患者的影響。
　　方法:選取2007年8月至2011年12月收治到我科的108例膿毒癥引起的急性肺損傷、急性腎損傷患者，隨機(jī)分為常規(guī)治療組（A組，68例）和HVHF組（B組，40

21、例），均完成72hHVHF，比較兩組治療前后動(dòng)脈血乳酸(Lac)、血清高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)變化;比較反應(yīng)急性肺損傷指標(biāo)的肺泡氧分壓與動(dòng)脈氧分壓的差值[P(A-a)DO2]、氧合指數(shù)[OI=PaO2/F1O2]的變化;比較反應(yīng)急性腎損傷指標(biāo)的血清胱抑素(CystC)、血清肌酐清除率(CCR)的變化。
　　結(jié)果:①治療后72h時(shí)，B組較A組血Lac、hs-CRP下降，分別為[2.7±1.5vs1.7±0.7(mmol/L),

22、P＜0.05和99.5±20.4vs35.8±18.8(mg/L),P＜0.01]，均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;②治療后72h時(shí)，B組的P(A-a)DO2、OI差異具有顯著性，分別為155.4±27.4vs115.5±23.1，99.5±20.4vs295.2±38.8（P＜0.05或P＜0.01），均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;③治療72h時(shí)，B組的血胱抑素(CystC)、血肌酐清除率(CCR)與A組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[3.95±2.06vs2.06±

23、1.12(mg/L),P＜0.01;90.21±30.35vs108.71±31.33,P＜0.01]。
　　結(jié)論:HVHF能改善膿毒癥患者急性肺損傷、急性腎損傷患者的臟器功能，防治多臟器功能障礙綜合征的發(fā)生。
　　結(jié)論:
　　通過從基礎(chǔ)到臨床的系列應(yīng)用研究表明血液凈化技術(shù)是一種可行的治療膿毒癥的方法。
　　(1)首先采用最常用的CLP模型建立了膿毒癥大鼠模型，通過控制結(jié)扎盲腸的長度和穿孔數(shù)目建立了兩種嚴(yán)重程度不

24、同的膿毒癥模型，與人類膿毒癥病理生理過程相近，能引起組織灌注不足，代謝障礙及臟器功能損傷。
　　(2)目前大部分血液凈化治療實(shí)驗(yàn)研究主要應(yīng)用于大動(dòng)物，應(yīng)用大鼠行血液凈化研究較少，我們成功的建立了膿毒癥大鼠靜-靜脈體外循環(huán)血液凈化模型，并評(píng)估了其安全性。研究結(jié)果表明靜-靜脈體外循環(huán)血液凈化技術(shù)應(yīng)用在大鼠模型中是有效安全的方法。
　　(3)利用含不同質(zhì)量的新的吸附劑CTR制成的血液吸附裝置，對(duì)腹腔感染引起的膿毒癥大鼠進(jìn)行血液灌流

25、治療，結(jié)果表明CTR似乎能夠改善膿毒癥大鼠的預(yù)后，有一定的臟器保護(hù)作用，特別是對(duì)腎臟，并與劑量相關(guān)。對(duì)炎性介質(zhì)水平?jīng)]有立即的影響，但可以引起晚期炎性介質(zhì)水平的降低，這為進(jìn)一步探討血液凈化的治療機(jī)制提供了參考。
　　(4)利用新的吸附材料Oxiris對(duì)膿毒癥大鼠行高吸附血液濾過治療，結(jié)果表明高吸附血液濾過治療能夠改善預(yù)后，但對(duì)炎性介質(zhì)水平?jīng)]有即時(shí)的影響，并且似乎比單純應(yīng)用血液吸附治療效果更好，盡管由于樣本量較小，沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，