脓毒症相关急性肾损伤(SA-AKI)是重症监护病房(ICU)急性肾损伤的首要原因,占比超过50%,与患者住院时间延长、进展为慢性肾脏病和高病死率均相关,其中15%~20%需要肾脏替代治疗(RRT)。近年来,体外血液净化治疗作为ICU SA-AKI的主要治疗手段已取得一定进展,除了传统的连续性RRT(CRRT)方式外,血液净化技术还开发了特异性针对内毒素、细胞因子的吸附膜、血液灌流柱等,主要包括高截留滤器、血液灌流/血液吸附、高吸附血液滤过和连续性血浆过滤吸附等多种体外血液净化模式,旨在通过降低SA-AKI患者血循环中的内毒素、细胞因子水平,改善患者预后。本文重点就上述治疗SA-AKI的血液净化模式进行介绍,为临床治疗决策提供参考与借鉴。






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脓毒症是机体对感染产生的炎症反应失调而引起生理和器官功能损害的临床综合征[1],常合并多器官功能障碍。而急性肾损伤(AKI)是脓毒症最常见的并发症,占比超过50%[2],其中15%~20%的脓毒症相关AKI(SA-AKI)患者需要肾脏替代治疗(RRT)[3],除了与短期病死率相关外,SA-AKI还与慢性肾脏病(CKD)、终末期肾脏病(ESRD)的发生发展及患者长期的死亡风险增加相关[4]。SA-AKI治疗主要包括早期液体复苏、及时恰当抗菌药物的应用、升压药物支持、感染源控制及肾脏功能障碍的支持治疗[5]。改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)AKI指南推荐在血流动力学不稳定的患者中使用连续性RRT(CRRT)[6]。而重症监护病房(ICU)大型临床实践的调查结果也显示CRRT已成为血流动力学不稳定AKI患者(存在或不存在脓毒症)的首选治疗方式[7]。目前SA-AKI的病理生理机制尚不完全清楚,最新研究提示脓毒症免疫调节异常引起级联炎症反应“细胞因子风暴”所导致循环中高水平内毒素和细胞因子会加速SA-AKI的进展[8],除了传统的CRRT方式外,特异性针对脓毒症内毒素、细胞因子等的多种新型体外血液净化治疗模式近年来也取得了一些进展,旨在通过靶向去除循环中内毒素、细胞因子来调节免疫炎症反应。目前应用于SA-AKI的体外血液净化技术主要包括:CRRT、高截留滤器、血液灌流/血液吸附、高吸附血液滤过、连续性血浆过滤吸附(CPFA)[9]。本文重点就上述针对治疗SA-AKI的血液净化模式进行介绍,为临床治疗决策提供参考与借鉴。
目前脓毒症和内毒素血症导致AKI的病理生理机制尚不完全清楚,既往研究提示肾脏灌注不足、低氧血症引起的急性肾小管坏死是SA-AKI的主要原因,低血压、肾血管收缩、内毒素和细胞因子的释放也促进了肾脏损伤[10, 11]。近年来越来越多的证据表明,仅部分SA-AKI是由于肾脏灌注不足导致,研究者观察到脓毒症与正常甚至升高的肾脏血流有关,主要涉及肾皮质到髓质血流重新分布,而病原体相关分子模式(PAMPs,如脂多糖)和损伤相关分子模式(DAMPs)引起的炎症反应参与导致肾脏血流的重新分布[12, 13]。脓毒症期间,免疫细胞和肾小管上皮细胞表面表达的模式识别受体识别释放的PAMPs和DAMPs引发细胞内分子级联,导致促炎细胞因子的持续大量合成和释放,形成“炎症风暴”,是脓毒症诱发多脏器功能衰竭的重要机制[14, 15]。而大多数细胞因子属于水溶性、中大分子物质,临床可采用对流、弥散、吸附等体外血液净化技术进行清除,理论上体外血液净化技术可能通过调节免疫发挥作用,帮助机体恢复“免疫稳态”。
目前AKI RRT启动时机存在较大争议。现有关于AKI RRT启动时机的随机对照试验结果并没有就AKI RRT启动时机达成一致。关于早期和延迟启动RRT对重症AKI患者病死率的影响(ELAIN和AKIKI试验)结果已于2016年公布[16, 17],两项试验在研究设计、纳入患者类型以及早期和延迟启动RRT的定义等方面存在一定差异。ELAIN研究是一项单中心试验,纳入231例主要是外科手术的患者(95%),脓毒症占比为21%,早期组(达到KDIGO AKI 2期后8 h内开始RRT)患者90 d病死率显著低于(39.3%比54.7%,P=0.03)延迟组(达到KDIGO AKI 3期后12 h内开始RRT),两组患者90 d肾功能恢复无明显差异,但随访发现早期启动RRT治疗可显著降低主要肾脏不良事件的发生率。AKIKI研究是一项多中心试验,共纳入620例ICU AKI患者,其中脓毒症占比达80%,但结果提示早期组(达到KDIGO AKI 3期后6 h内开始RRT)和延迟组(需满足紧急透析1个或多个标准:严重高钾血症、代谢性酸中毒、容量过负荷)60 d病死率无明显差异(48.5%比49.7%,P=0.79),事后对其中65%的脓毒症休克患者进行分析,得到相似结果[18]。2018年发表的ICU早期RRT与延迟RRT(IDEAL-ICU)研究是一项多中心随机对照试验,比较了脓毒症休克初期患者的早期RRT启动策略(达到RIFLE-F标准后12 h内)和延迟策略[至少满足其中1个紧急RRT标准(高钾血症、代谢性酸中毒或容量过负荷,包括肺水肿)],纳入分析的477例脓毒症患者中,随访 90 d病死率差异无统计学意义(58%比54%,P=0.38)[19]。标准与加速启动RRT治疗AKI(STARRT-AKI)试验将2 927例危重AKI患者纳入改良的意向治疗分析(加速策略组1 465例,标准策略组1 462例)[20],在加速策略组,患者达到KDIGO AKI 2期诊断标准后12 h内启动RRT,标准策略组在患者出现高钾血症、代谢性酸中毒或肺水肿,或诊断AKI 持续超过72 h时启动RRT,随访90 d时,加速策略组和标准策略组患者病死率(43.9%比43.7%,P=0.92)差异无统计学意义,在90 d存活者中,加速策略组814例中的85例(10.4%)依赖维持性透析患者多于标准策略组815例中的49例(6.0%),提示早期启动RRT可能导致患者肾脏预后较差[20]。就现有证据而言,早期启动RRT对SA-AKI存活率无改善,不建议过早对SA-AKI患者进行RRT干预。结合KDIGO 指南AKI RRT推荐[6],对于危及生命的容量负荷、内环境紊乱仍然提倡早干预,少尿超过72 h的AKI患者、容量负荷AKI 2期及时干预。对于临床医师来说,应综合评估患者总体疾病状态及肾功能状态来评估RRT时机,肾脏供给-机体需求失衡是启动RRT时机的关键。
CRRT剂量可用单位时间的血液净化量表示,按体重计算流出液量(单位:ml·kg-1·h-1)。在临床实践中,流出液总量包括净超滤量及置换液和(或)透析液,具体取决于CRRT模式。
基于SA-AKI的背景CRRT的剂量研究表明,增加CRRT的剂量并没有更多获益[21, 22, 23, 24, 25]。相反,对于长期行CRRT治疗的患者,较高剂量可能导致蛋白质营养不良,多种维生素和微量营养素缺乏及抗生素水平不足[26, 27]。此外,较高剂量的后稀释连续性静脉血液透析滤过(CVVHDF)会增加滤器消耗,在治疗过程中出现更多的凝血事件和治疗中断[26]。KDIGO指南推荐无论采用何种CRRT治疗模式,推荐流出液总量应达到20~25 ml·kg-1·h-1,为达到这一实际治疗量,通常需设定更高(一般25~30 ml·kg-1·h-1)的处方剂量,同时要动态进行剂量评估,并做出相应处方调整[6]。
抗凝的主要目的是维持体外循环回路顺畅,最大程度保证CRRT的顺利进行。抗凝一般策略:生理盐水冲洗、肝素预冲管路及使用抗凝剂[普通肝素和低分子肝素、肝素涂层膜(oXiris)、局部枸橼酸(RCA)及甲磺酸萘莫司他(NM)],主要包括全身抗凝和局部抗凝,其中RCA和肝素最常使用。
肝素在CRRT应用较为广泛,虽易于监测,但是存在出血风险、肝素抵抗及肝素诱导血小板减少症(HIT)等缺点。可通过监测活化部分凝血活酶时间(APTT)评估肝素治疗的安全性和有效性,建议CRRT期间APTT控制在35~45 s[28]。
国内多使用4%的枸橼酸溶液,枸橼酸与血液中的钙离子形成可溶性的螯合物,血液中Ca2+减少,阻止凝血酶原转化为凝血酶而起到抗凝作用,同时从静脉端输入葡萄糖酸钙进行钙补充,需监测管路及体内游离钙水平,控制滤后游离钙范围0.25~0.45 mmol/L,也有研究建议滤后游离钙<0.35 mmol/L,而体内游离钙范围需控制在1.0~1.2 mmol/L。监测频率:监测钙离子水平相对稳定后,建议每6~8小时测量1次[29]。枸橼酸的速度由血流速度决定,通常为血液流速的2.0~2.5%,例如:血液流速150 ml/min,枸橼酸泵速180~225 ml/h。在严重肝功能衰竭情况下,可能会发生枸橼酸蓄积,总钙/游离钙比值>2提示枸橼酸蓄积,需暂停RCA重新调整抗凝方案[30]。在ICU危重患者中,RCA抗凝被证明是安全有效的[31]。随机对照试验(RCT)研究表明,与肝素相比,RCA可以延长管路寿命,出血风险更低,输血量更少[32, 33]。KDIGO指南建议在没有枸橼酸禁忌证或出血风险的患者中使用RCA抗凝[6]。
NM是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂,主要通过抑制凝血因子Ⅱa、Ⅹa、Ⅻa、激肽释放酶、溶血酶活性发挥抗凝作用,在肝脏中可被羧酸酯酶快速分解,半衰期相对较短(5~8 min),可通过透析/滤过被清除,需要血液泵开始运转时先给予初始剂量(一般20 mg),然后以20 mg/h开始持续输注,通过静脉端监测激活全血凝固时间(ACT),3次/d,ACT目标值设定为 180~250 s,根据凝血、出血性并发症进行剂量调整。适用范围:外伤、脑出血、蛛网膜下腔出血等有出血风险及脓毒症、重症急性胰腺炎、肝衰竭等凝血功能异常疾病患者。NM 的不良反应包括:高钾血症、严重过敏反应(皮疹、发热、休克等),用药期间应严密监测。此外,NM 带正电荷,会被带有负电荷的膜吸附,AN69ST膜是带负电荷高吸附血液净化装置,因此在NM的使用量和使用方法上需注意[34]。
高截留膜具有较大的孔径(平均孔径为20 nm),截留蛋白相对分子质量范围60 000~150 000(白蛋白相对分子质量约65 000),作用原理是增大膜孔径以允许更大分子通过[35]。目前临床研究可监测到蛋白分子的截留范围40 000~100 000,而大多数细胞因子属于中分子蛋白[如肿瘤坏死因子α相对分子质量17 000,白细胞介素(IL)-6相对分子质量26 000,IL-8相对分子质量8 000]。有研究显示高截留对细胞因子(如IL-6、IL-8)具有显著的清除效果,但高截留组和标准组比较细胞因子水平的降低没有明显差异,同时还伴随着大量白蛋白丢失[36, 37]。体外实验结果检测到在高截留滤器治疗4 h内蛋白漏出量达15 g[36]。2016年发表的一项关于24例脓毒症休克回顾性病例对照研究中比较了高截留连续性静脉血液透析(CVVHD)和CVVHDF(属于中等截留滤器:截留蛋白相对分子质量范围35 000~45 000)的效果,观察到接受高截留CVVHD的患者对血管加压药和机械通气的需求时间更短,ICU住院时间更短,住院死亡率也更低[38]。但随后脓毒症休克患者高截留滤器的RCT研究并未显示对患者预后有改善作用。一项RCT研究对使用高截留滤器和CVVHD的120例脓毒症休克AKI患者进行分析,两组28 d病死率差异无统计学意义,机械通气时间、血管加压药及ICU住院时间也未观察到差异[39]。一项澳大利亚单中心随机双盲研究中,76例血管活性药物依赖AKI患者分别使用高截留和CVVHDF,未观察到两组在血管活性药物时间、ICU和住院死亡率方面的差异[40]。
血液灌流/血液吸附主要是利用体外循环吸附剂与血液相互接触,通过范德华力、静电和(或)疏水键等相互作用特异性或非特异性地吸附炎症因子、细胞因子及内毒素[41]。该技术早期应用于临床时,常有白细胞及血小板减少情况发生,目前这些吸附材料的生物相容性问题已得到解决。
1. 多黏菌素B吸附柱血液灌流:固定有多黏菌素B的纤维吸附柱PMX(Toraymyxin,日本东丽公司)是目前日本使用最广泛的可特异性去除内毒素的体外血液净化治疗设备,主要用于革兰阴性菌感染患者;日本几项回顾性队列研究显示,PMX与标准疗法比较的病死率结果并不一致[42, 43, 44]。迄今为止有关PMX对于SA-AKI病死率的影响尚无确切定论[45]。近年一项包括13项试验1 163例患者的荟萃分析中,与标准治疗相比,虽在长期随访中PMX组病死率较低,但两组患者30 d的病死率没有明显差异[46]。北美进行的一项RCT研究EUPHRATES将450例血液循环中内毒素水平升高(内毒素水平>0.6 EU/ml)的SA-AKI患者随机分为标准治疗和标准治疗加血液灌流组(24 h内2疗程,每次治疗时间90~120 min),在对序贯性器官功能衰竭(SOFA)评分高且接受过2次PMX治疗的亚组患者进行分析时发现两组之间的随访第28天病死率没有差异[47]。但事后分析结果显示,内毒素水平为0.6~0.9 EU/ml的亚组患者生存有获益[44]。
2. Alteco内毒素吸附器:Alteco内毒素吸附器(Alteco Medical AB,瑞典德隆公司)覆盖的多孔聚乙烯基质表面的合成肽可特异性吸附内毒素,但无细胞因子吸附功能[48]。Alteco目前临床证据主要来源于个案报道,Alteco潜在临床获益尚不清楚。
3. 细胞因子吸附柱:细胞因子吸附柱CytoSorb的多孔吸附性聚合物微珠可吸附多种细胞因子(相对分子质量范围5 000~55 000),无内毒素吸附作用,体外实验已证实CytoSorb可有效清除细胞因子、补体因子、丝氨酸蛋白酶和生长因子,清除率>90%~95%[49, 50]。前期有案例报道显示CytoSorb治疗后患者血液动力学参数和乳酸水平得到改善[51],但目前RCT研究结果表明其并不能改善脓毒症患者的预后[52, 53]。最近一项评估不同体外血液净化技术对脓毒症患者病死率影响的荟萃分析结果也显示CytoSorb不能提高患者存活率[54]。
4. 非特性吸附血液灌流器:HA330/380(珠海健帆生物科技股份有限公司)属于非特性吸附血液灌流器,是针对细胞因子和中分子量毒素吸附设计的高容量血液灌流吸附柱,吸附的分子相对分子质量10 000~60 000[55],现已证实可吸附包括IL-1、IL-6、IL-8、IL-10和肿瘤坏死因子α在内的多种细胞因子[56]。适用于存在“细胞因子风暴”的危重患者。两项HA330应用于脓毒血症患者的临床试验结果显示,临床获益包括细胞因子减少、血流动力学参数改善、患者病死率降低和ICU住院时间缩短[57, 58]。另一项在脓毒症休克伴急性肺损伤的患者试验中HA330组呼吸参数改善显著[59]。但尚需更多临床研究探索其对脓毒症患者预后的影响。
标准的聚丙烯腈血液滤过膜是带有正电的聚乙烯亚胺聚合物(oXiris,法国百特公司),具有特异性吸附内毒素和细胞因子能力,兼具肾脏替代功能,膜表面预接枝4 500 U/m2肝素,对抗凝要求相对较低,适用于革兰阴性菌为主的脓毒症休克患者。有研究在脓毒血症休克的猪模型中,将oXiris与高容量血液滤过(HVHF)进行比较,治疗1 h后,oXiris组内毒素水平明显低于HVHF组[(1.91±1.19)比(11.07±10.64)EU/ml,P=0.035];在治疗6 h后,oXiris组细胞因子水平明显降低,同时也观察到血液动力学参数改善、输液量减少和血乳酸水平降低[60]。Malard等[49]进行的一项体外实验比较了3种不同设备(oXiris,CytoSorb和Toraymyxin)对内毒素和细胞因子的吸附能力,发现oXiris与Toraymyxin吸附内毒素的能力相当,同时兼具与CytoSorb相当的细胞因子去除能力。早期Shum等[61]报道了6例采用oXiris治疗的革兰阴性菌感染的SA-AKI患者,与24例接受连续性静脉血液滤过(CVVH)HVHF治疗的历史对照患者比较,结果显示开始48 h oXiris组SOFA评分降低37%,对照组降低3%。另外多项回顾性临床研究观察到oXiris有助于改善循环状态及脏器功能甚至短期预后[62, 63, 64, 65]。目前关于oXiris在脓毒症和脓毒症休克中疗效的数据主要基于病历系列和回顾性队列研究,缺乏改善预后相关的随机对照研究,但结合现有证据,oXiris在脓毒症患者治疗中发挥了积极作用。
CPFA是指将全血进行血浆分离后再进行吸附治疗,对细胞因子和内毒素具有加强吸附的作用,吸附后的血浆可再通过透析滤器后返回患者体内,以进一步去除溶质和液体。在一项早期的CPFA治疗腹膜炎引起脓毒症休克猪实验中,与常规治疗比较,未观察到CPFA组血流动力学、炎性指标的改善[66]。但在几项脓毒症休克患者试验中CPFA被证明能改善血流动力参数,降低血管活性药物需求及细胞因子(如肿瘤坏死因子α)水平[67, 68, 69]。一项将192例脓毒症休克患者随机分为接受CPFA与不接受CPFA的标准治疗试验结果显示,两组患者病死率和其他临床获益无明显差异;但亚组分析显示,接受较高CPFA剂量治疗的患者生存有获益[70]。此外,一项包括关于CPFA治疗对严重脓毒症患者影响的荟萃分析得出结论,与其他治疗相比,接受CPFA的患者死亡人数较少[71]。
综上所述,CRRT仍是SA-AKI患者的主流血液净化方式,新型血液净化技术可靶向清除内毒素和(或)细胞因子,恢复机体免疫平衡。虽然目前已观察到新型血液净化技术对血液动力学参数改善及炎症介质的去除有积极作用,但对患者生存获益的证据仍有限,未来内毒素吸附及细胞因子吸附技术可能是治疗SA-AKI的重要方法,但需要进一步研究和阐明其作用机制、适应证及证实其临床益处。
关明镜, 张凌. 脓毒症相关急性肾损伤的体外血液净化治疗进展[J]. 中华医学杂志, 2023, 103(8): 617-622. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20220921-01988.
所有作者均声明不存在利益冲突











