探讨白细胞去除术(leukoreduction therapy)治疗婴儿重症百日咳的有效性和安全性。
回顾报道2017年10月至2018年5月收入上海儿童医学中心重症医学科3例确诊重症百日咳患儿，接受白细胞去除术治疗情况。通过文献复习总结国外白细胞去除术在婴儿重症百日咳中的治疗现状，结合文章中3例病例总结白细胞去除术在婴儿重症百日咳中实施的有效性和安全性。
3例重症百日咳患儿均存在白细胞增多、呼吸衰竭、肺动脉高压和右心功能不全。1例患儿在接受换血术前已存在多器官功能衰竭，最终死亡。2例患儿在WBC骤升期，出现肺动脉高压，尚无器官功能衰竭时，接受白细胞单采术治疗，最终成功救治。复习国外文献多为病案报道，白细胞去除术可能会改善婴儿重症百日咳救治预后，但其治疗的时机仍无定论。
本报道是我国首次报道白细胞去除术治疗婴儿重症百日咳，为救治婴儿重症百日咳提供新思路。其联合血液净化、体外膜肺技术更值得期待。在未来应致力于多中心的临床研究，以探讨规范化的白细胞去除术在婴儿重症百日咳中实施的有效性和安全性。
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百日咳是全球范围内引起婴幼儿死亡的重要传染性疾病。世界卫生组织数据显示：2016年全球约139 535例儿童感染百日咳，病死89 000例[1]。百日咳杆菌培养阳性是诊断百日咳的金标准。但其周期长、敏感性低，易受抗生素、疫苗接种及标本采集的影响。PCR适用于疑似病例的早期诊断及疫情暴发时的快速诊断。美国疾病预防控制中心和世界卫生组织都将PCR阳性作为百日咳确诊的依据[2]。2017年中国百日咳诊断及治疗建议也推荐PCR作为病原诊断的直接依据[3]。
重症百日咳(severe pertussis)又称致命性恶性百日咳(fatal malignant pertussis)。定义是伴有呼吸衰竭、心源性休克和与WBC升高(50×109/L)相关的肺动脉高压，病死率超过80%[4]。国外有文献报道采用白细胞去除术(leukoreduction therapy)治疗婴儿重症百日咳，国内尚无此报道。本文收集我院重症医学科3例重症百日咳婴儿接受白细胞去除术治疗的临床资料，并结合国外病例报道的文献资料加以分析讨论。
患儿一，女，6个月。因"反复咳嗽2周，发热2 d，呼吸困难2 h"入我院PICU。2周前患儿出现咳嗽，外院治疗3 d，咳嗽加重，呈阵发性痉挛样咳嗽，咳剧时面色憋红，外院查血常规：WBC 89.59×109/L，为求进一步诊治来我院。我院门诊血常规WBC 92.13×109/L，入院前2 h患儿阵发性咳嗽伴氧合下降，最低SpO2 84%，并出现尿量减少。急诊以"重症肺炎"收入PICU。入院查体：T 37.5 ℃，P 180次/min，R 50次/min，BP 120/60 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，体重9 kg，SpO2 86%(头罩吸氧)，神志清，烦躁哭吵，面色苍白，点头样呼吸，鼻翼煽动，吸凹(＋)；双侧呼吸音粗，闻及湿啰音。心率180次/min，心律齐，未闻及杂音。腹软，未及包块；肝脏右肋下4 cm，剑突下2 cm，质中。脾脏未及。神经系统未见异常。辅助检查：血常规：WBC 92.13×109/L，N 39.5%，L 51.3%，Hb 129 g/L，PLT 553×109/L；血气分析：pH值6.785，PaCO2 110 mmHg，PaO2 17.1 mmHg，HCO3－ 9.3 mmol/L，乳酸(Lac)10.8 mmol/L；肌钙蛋白I(cTnI)4.06 μg/L，BNP>35 000 pg/ml，凝血、肝肾功能正常；痰培养、呼吸道病毒检测(－)。骨髓穿刺：骨髓红系增生低下。心脏超声：右心房、右心室明显增大，肺动脉高压50 mmHg(图1)。诊疗经过：入院后痰PCR结果提示百日咳杆菌，明确诊断：(1)重症百日咳；(2)重症肺炎；(3)呼吸衰竭；(4)肺动脉高压；(5)急性肾损伤；(6)心功能不全。入PICU后气管插管，呼吸机辅助呼吸，口服复方磺胺甲基异恶唑(复方新诺明)，考虑存在混合感染，先后给予头孢他啶、阿奇霉素、美平抗感染治疗。心率持续200次/min，加用多巴酚丁胺，心脏彩超提示患儿肺动脉高压，右心功能衰竭。并且患儿出现少尿，血肌酐升高，存在急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)、代谢性酸中毒难以纠正。第2天给予换血术(exchange transfusion)，术后WBC迅速下降(图2)。由于患儿存在液体超负荷、右心功能不全，故联合连续肾脏替代治疗(continuous renal replacement therapy，CRRT)7 d，维持液体负平衡策略、改善右心前负荷。第5天CRP复升，血小板降低，降钙素原(PCT)>100 μg/L，考虑重症感染，加用万古霉素抗感染。经治疗后患儿WBC下降，肺动脉高压改善。第7天后患儿痉挛样咳嗽再次出现，第9天患儿痉挛样咳嗽后出现血氧、心率下降，给予球囊加压、心肺复苏，最终抢救无效死亡。
胸骨旁短轴切面见明显右心室增大，左心室收缩期"D"字征；心尖四腔心切面见右心室、右心房明显增大，室间隔收缩期偏向左心室。
患儿二，男，2个月，因"发热、咳嗽5 d，气促、紫绀1 d"入我院PICU。患儿5 d前因"咳嗽1 d"在外院住院治疗。病初阵发性咳嗽伴发热。1 d前出现气促、口唇紫绀，未吸氧下氧合83%，先后给予无创、有创呼吸机辅助通气，转入我院。外院治疗：复达欣、甲强龙2 mg/(kg·d)、丙种球蛋白(已用2 g/kg)。入院查体：T 36 ℃，P 150次/min，R 41次/min (气管插管带入), BP 95/54 mmHg，SpO2 94%(球囊加压给氧)，体重6.8 kg，神志清，精神萎靡，面色稍苍；双侧呼吸音粗，闻及湿啰音。心率150次/min，心律齐，未闻及杂音。全腹软，未触及包块。肝脏右肋下2 cm，剑突下1 cm，质中；脾肋下1 cm，质中。神经系统查体无异常。辅助检查：血常规：WBC 86.12×109/L，N 40.6%，L 41.9%，Hb 128 g/L，PLT 322×109/L；血气分析：pH 7.287，PaCO2 63 mmHg，PaO2 47 mmHg，HCO3－ 32.4 mmol/L，Lac 2.3 mmol/L；C反应蛋白5 mg/L，PCT 0.51 μg/L；肝肾功能、凝血检查正常；血涂片：未找到异常细胞；痰培养阴性；骨髓穿刺：红系增生降低。心脏超声：肺动脉高压40 mmHg。入院后予气管插管、机械通气治疗，红霉素(D1-3)、罗氏芬(D5-8)抗感染治疗。第2天痰PCR回报百日咳杆菌。明确诊断：(1)重症百日咳；(2)重症肺炎；(3)呼吸衰竭；(4)脓毒症；(5)肺动脉高压。入院时患儿WBC 86.12×109/L，第2天、第3天连续给予2次白细胞单采术，术后WBC迅速降至40×109/L以下，并逐步降至(20～30)×109/L(图2)。期间给予CRRT改善容量超负荷。入院第9天，痰培养嗜麦芽假单胞菌阳性，予舒普深(D9-18)抗感染治疗。入院第10天起，患儿体温反复波动，WBC及CRP再次升高，加利奈唑胺(D10-23)、美平(D19-31)抗感染治疗。第11天体温逐渐降至正常范围，第50天咳嗽较前减轻，第52天撤机、拔管，改用无创呼吸机辅助呼吸，抗生素降阶梯为头孢噻肟钠，第58天停用无创呼吸机辅助呼吸，第63天转入呼吸科继续治疗。
患儿三，男，6个月，因"咳嗽喘息半月余，加重2 d"入院。半月前患儿出现咳嗽，入院前10 d我院就诊，给予雾化、口服强的松等治疗3 d。2 d前咳喘加重，伴憋气，有口唇紫绀。门诊查血常规WBC 61.91×109/L。入院当日出现SpO2下降，最低80%左右，心率180～190次/min，呼吸40～50次/min，伴鼻扇，吸气性三凹征明显，点头呼吸。急诊收入PICU。入院查体：T 37 ℃，P 180次/min，R 50次/min，BP 96/50 mmHg，体重10 kg，SpO2 92%(鼻导管吸氧)。神志清，精神反应差，面色稍绀，双侧呼吸音粗，可闻及细湿啰音。心率180次/min，心律齐，心音有力，未闻及杂音。腹部平软，肝脏右肋下4.5 cm，剑突下未触及。神经系统查体未见异常。辅助检查：血常规：WBC 61.91×109/L，N 37.9%，L 55.4%，Hb 133.0 g/L，PLT 332×109/L。血气分析：pH 7.412，PaCO2 40.9 mmHg，PaO2 62 mmHg，Lac 1.50 mmol/L，BE＋1.40 mmol/L。cTnI：0.44 μg/L。骨髓穿刺：红系增生降低。心脏彩超：轻度肺动脉高压。痰PCR示百日咳杆菌。入院诊断：(1)重症百日咳；(2)重症肺炎；(3)呼吸衰竭；(4)肺动脉高压。入院后气管插管、呼吸机辅助通气，痰培养检出流感嗜血杆菌、轻链链球菌、铜绿假单胞菌感染；联合红霉素(D1-2)、阿奇霉素(D3-7)、复方磺胺甲基异恶唑(复方新诺明)(D8-11)、头孢他啶(D1-22)、阿莫西林克拉维酸钾(D20-39)抗感染。入院后WBC快速升高，持续心率、呼吸增快，予米力农强心，速尿利尿。第2天予白细胞单采术，WBC下降至(10～20)×109/L(图2)，肺动脉高压改善。第31天拔管撤机，第39天转入呼吸科治疗。
白细胞增多症是指外周血中WBC计数>100×109/L，儿童中最常见的原因是急性白血病。百日咳也是导致WBC升高的原因之一[5]。百日咳毒素(pertussis toxin，PT)可导致WBC升高。PT导致外周血WBC计数升高的机制并不明确：动物实验显示将提纯的PT感染大鼠、猪和恒猴后，实验动物会表现为WBC计数增多；当使用去除PT的百日咳杆菌感染大鼠和猩猩后，这些动物不会表现WBC计数增多。当人类感染副百日咳杆菌后，由于其不产生PT，患者的WBC计数并不会显著增高。基础研究显示G蛋白家族在PT诱导感染动物循环中WBC增多起到重要作用。近年来发现淋巴结归巢标记L-选择素(lymph node homing marker L-selection)、淋巴细胞功能相关分子1(lymphocyte function associated antigen 1，)等信号传导分子与PT诱导WBC计数升高相关[5]。
Winter等[6]对1998至2004年，<120 d的婴儿重症百日咳53例死亡病例做了回顾性分析，结果显示低出生体重、低出生胎龄、低发病年龄、高WBC计数是发生重症百日咳的危险因素。这些危险因素与感染百日咳杆菌后并发肺动脉高压、惊厥、脑炎和肺炎具有明确的相关性。Murray等[7]报道了31例收入PICU的重症百日咳婴儿，均存在WBC计数>30×109/L，心率>170次/min，呼吸频率>70次/min。Berger等[8]认为WBC计数>75×109/L可增加百日咳死亡风险10倍。本文中3例患儿均以呼吸道症状起病，迅速进展为刺激性痉挛样咳嗽，并出现呼吸衰竭，需要入PICU接受气管插管和机械通气治疗。3例患儿均存在显著的WBC增高，心率、呼吸频率增快，依据文献报道，病死率超过80%[4]。
肺动脉高压是重症百日咳引起循环衰竭并导致死亡的重要危险因素。这种肺动脉高压比儿童其他原因肺炎产生的肺动脉高压更为严重[9]。产生肺动脉高压的机制并不明确，可能与WBC升高相关：(1)增多的WBC在通过相对狭窄的肺毛细血管时需要改变形态，导致WBC通过的时间较红细胞增加10～15倍，WBC计数增高和通过肺毛细血管时间延长的结果产生WBC对肺血管的阻塞作用，导致肺动脉高压[10]。(2)PT攻击婴儿未成熟的凝血系统，导致血液黏滞度升高和肺静脉栓塞，从而阻塞肺毛细血管血流，这种肺动脉高压有别于传统意义的肺动脉高压，吸入NO治疗是无效的。百日咳死亡患儿的尸体解剖中发现肺微循环中广泛形成WBC团块状栓塞，也证实WBC升高是产生肺动脉高压的原因[11]。(3)PT导致的肺血管内皮细胞损伤，肺静脉收缩，加重肺动脉高压[12]。
因此，降低WBC治疗是重症百日咳治疗的一个可选择的治疗方案。国外有文献报道对重症百日咳采用白细胞去除术，常用方法包括白细胞单采术(leukopheresis)和换血术两种方法。白细胞单采术对于操作者要求较高，对体重<6 kg的婴儿具有较大的实施难度，并可导致严重的并发症。其次，白细胞单采术并不是在所有的PICU开展。Grzeszczak等[13]2006年首先报道了1例重症百日咳接受白细胞单采术联合ECMO治疗的病例并救治成功。国外文献中有5篇病例报道共9例患儿接受白细胞单采术的治疗[8,10,13,14,15](表1)。由于白细胞单采术对血管通路要求高，且体外血容量多，国外文献的经验是采用连接ECMO的方法治疗。本研究中患儿二、三体重>6 kg，采用床旁B超引导下6F双腔股静脉置管，建立血管通路，枸橼酸抗凝的方法，开展白细胞单采术。其中患儿二接受2次白细胞单采术治疗，2例患儿WBC在治疗后维持在20×109/L左右。
文献检索重症百日咳患儿应用白细胞去除术治疗的病例报道
文献检索重症百日咳患儿应用白细胞去除术治疗的病例报道
| 作者 | 时间 | 病例数 | 术前WBC (× 109/L) | 存活/总数(例) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 换血术 | WBC分离术 | ||||
| Romano[16] | 2004 | 1 | 0 | 104.0 | 1/1 |
| Donoso[17] | 2006 | 3 | 0 | 45～106 | 3/3 |
| Grzeszczak[13] | 2006 | 0 | 1 | 72 | 1/1 |
| Sawal[12] | 2009 | 1 | 0 | 132 | 0/1 |
| Berthomieu[18] | 2010 | 3 | 0 | 45～106 | 3/3 |
| Rowlands[10] | 2010 | 3 | 5 | 49～118 | 8/9 |
| Kundrat[19] | 2010 | 1 | 0 | 120 | 0/1 |
| Martínez[20] | 2011 | 1 | 0 | 119 | 1/1 |
| Oñoro[14] | 2012 | 2 | 1 | 80～107 | 2/3 |
| Taffarel[21] | 2003-2011 | 4 | 0 | 105 | 0/1 |
| 2012 | 5 | 4/5 | |||
| Guillot[22] | 2012 | 2 | 0 | 96～135 | 2/2 |
| Berger[8] | 2013 | 12 | 1例，联合换血术1例 | 72.4 | 11/14 |
| Murray[7] | 2013 | 6 | 0 | 79 | 2/6 |
| Nieves[23] | 2013 | 10 | 0 | 62～102 | 9/10 |
| Rocha[24] | 2013 | 1 | 0 | 50 | 0/1 |
| Kuperman[25] | 2014 | 1 | 0 | 67.1 | 1/1 |
| Chantreuil[26] | 2015 | 1 | 0 | 70 | 1/1 |
| Assy[15] | 2015 | 0 | 1 | 120 | 1/1 |
| Kazantzi[27] | 2017 | 2 | 0 | 69.2 | 1/2 |
| Cherry[28] | 2017 | 3 | 0 | 65.3 | 2/3 |
| 合计 | 62 | 10 | |||
对于低体重的婴儿来说，换血术是更具有可行性和安全性的方法。换血术在新生儿溶血性疾病中有成熟的操作流程和使用经验。Romano等[16]首先于2004年报道重症百日咳给予换血术治疗。随后有多篇重症百日咳接受换血术治疗的报道[7,8,10,12,14,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28](表1)。Murray等[7]报道了6例接受换血术治疗的情况，其中4例在接受换血术治疗前已存在休克，并最终死亡，2例存活。Murray提出新的假说：PT通过G蛋白信号传导通路，使心率、呼吸频率增快是导致肺动脉高压原因之一。从这个角度阐述，换血术治疗不仅能滤除WBC，并且能降低循环中的PT。因此，换血术治疗较白细胞单采术具有降低肺动脉高压的作用，在重症百日咳中实施更具有优势。
有些学者报道同时采用白细胞单采术和换血术治疗重症百日咳。Berger等[8]在2013年报道了14例重症百日咳患儿接受WBC去除治疗的情况，其中换血术治疗12例，白细胞单采术治疗1例，以及接受两种方法治疗1例。平均术前WBC计数72.4×109/L，术后第1天WBC平均下降52.5%，8例患儿有肺动脉高压，共11例患儿存活。Rowlands等[10]报道了3例换血术治疗和5例白细胞单采术治疗。换血术采用的方法是通过动静脉换血，换血量200 ml/kg，联合4.5%白蛋白，以达到换血术治疗后的红细胞压积40%～45%。白细胞单采术均为接受ECMO的患儿，WBC分离器与ECMO体外连接。血流速度设置为100 ml/min，直至WBC计数<15×109/L停止治疗。结果显示白细胞去除术联合ECMO治疗较单独ECMO治疗更能改善患儿预计病死率(10%比44%，P＝0.02)，且联合白细胞去除术治疗的患儿，需要ECMO治疗的时间更短。因此，Rowlands等推荐在重症百日咳患儿中，采用白细胞去除术使得WBC计数<10× 109/L。最近，Tian等[29]报道了中国1例42 d的女性婴儿重症百日咳病例，入院后接受CRRT治疗最终死亡，其未给予换血术或者白细胞单采术。Tian等认为CRRT一定程度改善患儿容量负荷，但是不能改善患儿持续的WBC增多，也不能降低肺动脉高压。在本研究中，患儿一、二在WBC去除治疗后联合CRRT治疗。由于患儿在WBC去除治疗前存在循环超负荷、肺动脉高压和右心功能不全，所以在WBC去除治疗后，立即给予CRRT治疗，采用液体负平衡策略，纠正循环超负荷，改善心功能，取得较好的临床治疗效果。另外，Tian指出白细胞去除术治疗重症百日咳尚未在中国开展的原因是缺乏使用的经验和临床指南推荐。
关于白细胞去除术治疗的时机，国外学者的观念也在改变。Taffarel等[21]报道在2003至2010年期间，4例患儿在出现器官功能障碍后，接受换血术作为挽救性治疗(rescue therapy)均死亡；2011年起，5例患儿在WBC计数>95×109/L，并无明显心肺功能衰竭前，接受换血术治疗，4例患儿存活。Nieves等[23]总结加利福尼亚地区5所PICU中心共10例年龄≤90 d患儿接受换血术治疗的状况，其指出换血术治疗应在患儿出现肺部合并感染和肺动脉高压的早期，或者WBC骤升的阶段，并推荐每12小时监测外周血WBC变化，当WBC计数>30×109/L，应立即启动换血术治疗。最近，Cherry等[28]总结了Winter和Murray的研究，并根据其报道的100例重症百日咳患儿的治疗情况，提出≤60 d婴儿重症百日咳给予换血术治疗的推荐意见(表2)。在年龄>2个月的婴儿，Cherry推荐在WBC迅速上升期满足第1a、1b、1c条件时，也应考虑换血术治疗。在本组3例患儿中，患儿一在行换血治疗前已出现多器官功能衰竭，虽经过换血术联合CRRT治疗，但仍没有成功救治。患儿二、三在行白细胞单采术治疗前，处于WBC快速上升期，已出现肺动脉高压，但未出现器官功能衰竭和休克，经过白细胞单采术治疗后救治成功。所以，在白细胞去除术治疗的时机上，仍需要进一步探索和借鉴国外文献报道的经验。
Cherry等推荐≤60 d百日咳婴儿换血及加强监护[28]
Cherry等推荐≤60 d百日咳婴儿换血及加强监护[28]
| 1.换血指征(出现以下任何表现) | |
| a．心源性休克伴WBC≥25×109/L和淋巴细胞≥12×109/L | |
| b．肺动脉高压(心脏超声)(伴WBC≥25×109/L和淋巴细胞≥12×109/L) | |
| c．器官衰竭伴WBC≥25×109/L和淋巴细胞≥12×109/L | |
| d．WBC≥48×109/L和淋巴细胞≥15×109/L或WBC≥30×109/L和淋巴细胞≥15×109/L，24 h内增高≥50% | |
| 2.如不符合上述标准，需观察和监测 | |
| a．每12小时检测WBC，如24 h内增高50%，考虑换血术 | |
| b．持续心肺功能监测 | |
| c．X线胸片评估肺部感染 | |
| d．心脏超声评估肺动脉高压 | |
| e．如果WBC迅速升高，收入PICU治疗 | |
| 3.换血后仍需密切监测、评估有无再次换血指征 | |
| a．每12小时检测WBC直至稳定 | |
| b．24 h内WBC升高≥50%和WBC>40×109/L，考虑再次换血 | |
ECMO在重症百日咳治疗中具有较长时间的历史。不幸的是，体外生命支持组织的数据显示1992至2009年ECMO用于重症百日咳的治疗169例，病死率约68%，6月龄以下的病死率高达84%；明显高于ECMO用于婴儿呼吸道合胞病毒感染的病死率(约20%)[30]。其次，许多重症百日咳患儿接受ECMO后留下严重的并发症，在Cherry的报道中，4例患儿接受ECMO治疗后死亡。1例仅存的成功ECMO救治病例双目失明和永久性耳聋。Kuperman等[25]认为换血术更遵循重症百日咳的病理生理学机制，以及其治疗的安全性更高。因此，其指出我们是时候将治疗的方向从ECMO转向换血术了。Assy等[15]报道了1例新生儿重症百日咳白细胞去除术联合VA-ECMO治疗的病例，将一次性滤白细胞输血器的滤器(leukocyte filter)与ECMO连接，在行ECMO治疗期间接受2次白细胞去除术，撤离ECMO后再次接受白细胞去除术治疗1次，最终患儿救治存活。Assy指出：ECMO联合白细胞去除术治疗重症百日咳会改变重症百日咳治疗的预后。
通过文献复习，不难看出，白细胞去除术的出现，提高了重症百日咳救治的成功率。但是，现有的国外报道都是案例报道，并没有规范的随机对照临床研究，一方面可能和单个医疗中心收治重症百日咳病例较少有关；更为重要的是，此类技术在百日咳救治中缺乏明确的指南推荐意见。本文是国内首次报道白细胞去除术在重症百日咳患儿中的实施经验，为我国救治婴儿重症百日咳提供新的思路。正如Nicholson[31]期待的那样：在未来应致力于多中心随机对照研究，从重症百日咳发生的病理生理学机制入手，探讨规范化的白细胞去除术用于婴儿重症百日咳治疗的有效性和安全性。
