體外循環(huán)后魚精蛋白給藥方案的研究進(jìn)展

曲 帥，陳婷婷，周 琪，王 剛

魚精蛋白是目前唯一注冊(cè)的肝素拮抗劑［1］，在患者安全渡過(guò)心肺轉(zhuǎn)流（cardiopulmonary bypass，CPB）后，需要用其來(lái)拮抗肝素，而給藥劑量經(jīng)?；卺t(yī)生的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，并無(wú)規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)。目前臨床比較常用的方案是每100 U肝素使用1～1.3 mg魚精蛋白，但這種劑量往往導(dǎo)致魚精蛋白過(guò)量。此外，在回輸機(jī)器余血或CPB前放出的肝素自體血時(shí)，每100 ml肝素血還應(yīng)追加5 mg魚精蛋白。魚精蛋白具有抗凝作用，若在創(chuàng)面持續(xù)滲血的情況下，盲目追加劑量，易導(dǎo)致出血時(shí)間延長(zhǎng)。明確魚精蛋白對(duì)凝血系統(tǒng)的影響、肝素在CPB中的代謝并選擇理想的魚精蛋白給藥方案，對(duì)CPB后患者凝血功能的恢復(fù)有著重要意義。

1 魚精蛋白對(duì)凝血系統(tǒng)的影響

1.1 魚精蛋白對(duì)凝血因子的影響 對(duì)健康人血液樣本的研究顯示，過(guò)量的魚精蛋白會(huì)與Ⅴ因子、Ⅶ因子、Ⅹ因子相互作用，導(dǎo)致凝血時(shí)間和血塊形成時(shí)間明顯延長(zhǎng)［2－3］，這表明了魚精蛋白會(huì)影響外源性凝血途徑。Misgav等［4］在對(duì)一名A型重度血友病患者的凝血實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著魚精蛋白濃度的增加，Ⅷ因子凝血活性也隨之持續(xù)下降。同時(shí)，Khandelwal等［5］在對(duì)B型血友病患者的凝血實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著魚精蛋白濃度的升高，Ⅷ因子、Ⅸ因子的活性均逐漸下降。在一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中，Meesters等［6］發(fā)現(xiàn)相比于低魚精蛋白／肝素中和比例（0.8∶1）的患者，接受高魚精蛋白／肝素中和比例（1.3∶1）的患者凝血酶生成的速率和峰值水平均降低，魚精蛋白抑制了凝血酶原向凝血酶的轉(zhuǎn)化。和成人相比，新生兒CPB后更容易出血，對(duì)CPB后新生兒血液樣本的研究也發(fā)現(xiàn)，過(guò)量的魚精蛋白會(huì)顯著抑制凝血酶的生成［7］。Erdoes等［8］在26例接受CPB患者的前瞻性研究中發(fā)現(xiàn)，魚精蛋白給藥5 min后，患者的血漿纖維蛋白原濃度降到最低，僅為基線濃度（1.5 g／L）的（64.3±7）%，隨后纖維蛋白原以每小時(shí)83 mg／L的速率增高，引起的低纖維蛋白原血癥也自動(dòng)消退。對(duì)于輕微出血的患者，預(yù)防性的輸注纖維蛋白原并不會(huì)改善出血傾向。這提示在臨床應(yīng)用魚精蛋白時(shí)需慎重，過(guò)量的魚精蛋白不僅無(wú)法拮抗肝素，還會(huì)通過(guò)抑制凝血因子發(fā)揮其抗凝作用。

1.2 魚精蛋白對(duì)血小板的影響 Olsson等［9］觀察到，以1∶1比例中和肝素的魚精蛋白劑量會(huì)使血小板聚集降低50%，但尚未發(fā)現(xiàn)魚精蛋白劑量與血小板聚集減少存在相關(guān)性。他們的另一項(xiàng)研究則表明，對(duì)于行CPB冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)或主動(dòng)脈瓣置換術(shù)的患者，魚精蛋白與肝素之比為0.7∶1時(shí)，會(huì)有短暫的血小板聚集減少［10］。借助阻抗法和流式細(xì)胞術(shù)，對(duì)健康獻(xiàn)血者的血液研究發(fā)現(xiàn)，魚精蛋白雖不干擾血小板a顆粒的釋放，但可通過(guò)抑制血小板激活劑二磷酸腺苷和凝血酶受體激活肽引起血小板功能受損［11］。在對(duì)嚙齒動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，肝素可以降低魚精蛋白對(duì)血小板的抑制作用，且不引起血小板減少癥［12］。而一項(xiàng)單中心的前瞻性研究表明，存在抗肝素－魚精蛋白復(fù)合物抗體的患者會(huì)出現(xiàn)體外特異性血小板活化，需要更多的魚精蛋白來(lái)中和肝素［13］，而用阿加曲班來(lái)治療抗魚精蛋白－肝素復(fù)合物抗體的患者則具有可行性［14］。魚精蛋白可單獨(dú)或與肝素協(xié)同抑制血小板聚集，這在理論上會(huì)增加患者術(shù)后的出血量，延遲拔管時(shí)間。目前其機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步闡明。

2 肝素在CPB中的代謝

數(shù)十年來(lái)，肝素因其起效快、便于監(jiān)測(cè)和易于中和一直用于CPB，且尚無(wú)更適合的替代品。常溫下，多數(shù)患者注射肝素300～400 U／kg，可維持CPB充分抗凝達(dá)60～90 min。盡管目前對(duì)于肝素初始劑量的計(jì)算尚無(wú)明確共識(shí)，基于體重計(jì)算肝素劑量以獲取充分抗凝卻是合理而有效的。

受低溫、血液稀釋及血小板減少等影響，肝素在人體內(nèi)的代謝存在很大個(gè)體差異，而劑量又影響其半衰期的長(zhǎng)短。肝素通過(guò)與血漿抗凝血酶Ⅲ（ATⅢ）結(jié)合抑制凝血酶（FⅡa）及Ⅹa因子（FⅩa）起到抗凝作用。肝素的抗凝效果高度依賴于ATⅢ的水平和功能［15］，而抗FXa活性是衡量肝素抗凝作用的金標(biāo)準(zhǔn)。Delavenne等［16］在對(duì)CPB期間血漿抗FⅩa活性的研究中觀察到，肝素的表觀分布容積和半衰期分別約為3.1 L和153 min，且所測(cè)肝素藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的個(gè)體差異很大，他們認(rèn)為通過(guò)體重調(diào)整肝素劑量的方法有待改進(jìn)。Jia等［17］在對(duì)CPB期間血漿抗FⅡa活性的研究中觀察到，肝素的表觀分布容積和半衰期分別約為3.0 L和107 min，且中位血漿抗FⅡa水平在CPB結(jié)束后8 h達(dá)到0.04 IU／ml的峰值，并在中和后24 h保持在0.02 IU／ml以上，這表明了肝素反跳的存在，而在CPB后額外給予魚精蛋白可以降低肝素反跳的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。

3 魚精蛋白給藥方案

3.1 固定魚精蛋白／肝素中和比例的給藥方案 目前最常用的給藥方案是根據(jù)使用肝素的初始劑量或總劑量以1∶1的比例來(lái)計(jì)算CPB后魚精蛋白的劑量，即每100 U肝素需以1.0 mg魚精蛋白中和。歐洲心胸外科學(xué)會(huì)證實(shí)2.6∶1比例的魚精蛋白與肝素劑量存在出血風(fēng)險(xiǎn)［18］，并建議魚精蛋白與初始肝素比例不超過(guò)1∶1［19］。Koster等［20］發(fā)現(xiàn)CPB后魚精蛋白以1∶1比例中和初始肝素劑量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致用藥過(guò)量，使凝血系統(tǒng)受損，從而增加凝血因子和其他血制品的需求。而在一項(xiàng)回顧性觀察研究中發(fā)現(xiàn)，以0.84∶1比例中和時(shí)足以逆轉(zhuǎn)肝素的抗凝作用［21］。Goedhar等［22］表明，與0.8∶1比例相比，以0.6∶1比例中和的患者術(shù)后輸血顯著減少。Kunz等［23］通過(guò)回顧性分析發(fā)現(xiàn)，魚精蛋白／肝素的高比例組（＞1 mg／100 U）比中比例組（0.6～1.0 mg／100 U）和低比例組（＜0.6 mg／100 U）術(shù)后輸血更多，且具有更高的術(shù)后出血風(fēng)險(xiǎn)。肝素的半衰期與劑量有關(guān)，當(dāng)CPB前或中給藥劑量增加時(shí)，肝素半衰期也會(huì)隨之延長(zhǎng)。固定的魚精蛋白／肝素中和比例給藥方案并沒(méi)有考慮到CPB過(guò)程中肝素代謝的影響。這使得該給藥方案無(wú)法做到精準(zhǔn)化及患者個(gè)體化。

3.2 借助肝素劑量反應(yīng)（heparin dose response，HDR）曲線及由此推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)公式的給藥方案Suarez－Cuenca等［24］在2013年提出了基于HDR曲線的數(shù)學(xué)公式，以期快捷且有效的計(jì)算CPB后魚精蛋白的劑量。他們研究了80例采用數(shù)學(xué)公式計(jì)算魚精蛋白劑量的手術(shù)患者，觀察到使用該公式可使中和后的活化凝血時(shí)間（activated clotting time，ACT）回到正常值，并顯著減少了魚精蛋白給藥劑量。這種公式也適用于肝素耐藥的患者。通過(guò)繪制每個(gè)患者的HDR曲線，消除了長(zhǎng)時(shí)間CPB過(guò)程中肝素代謝的影響。然而，人工繪制HDR曲線工作量的加大，導(dǎo)致手術(shù)的時(shí)間成本增加［25］。此外，該公式不適用于血液稀釋、低溫等情況，因?yàn)檫@會(huì)使HDR曲線發(fā)生改變。

3.3 Hepcon止血管理系統(tǒng)（hemostasis management system，HMS）計(jì)算獲得的給藥方案 為確保CPB期間完全抗凝和術(shù)后恢復(fù)正常止血，ACT成為評(píng)估抗凝最常用的監(jiān)測(cè)指標(biāo)［26］，并以此判斷肝素和魚精蛋白給藥劑量是否充足。然而ACT監(jiān)測(cè)的可靠性多年來(lái)屢受質(zhì)疑，因?yàn)槠浣Y(jié)果受血液稀釋、體溫過(guò)低、血小板功能受損、纖維蛋白原水平降低、腎功能降低或肝素抵抗等多因素影響［27］。有鑒于此，過(guò)于依賴ACT可能會(huì)導(dǎo)致CPB期間抗凝不足。在20世紀(jì)90年代，Hepcon HMS應(yīng)運(yùn)而生。其可通過(guò)肝素試劑檢測(cè)盒測(cè)定患者肝素濃度，及維持目標(biāo)肝素濃度所需的額外肝素劑量，并可計(jì)算中和所需的魚精蛋白劑量，這為患者提供了個(gè)性化的肝素和魚精蛋白劑量。與ACT監(jiān)測(cè)相比，Hepcon HMS降低了魚精蛋白／肝素中和比例，改善了CPB后血栓彈力圖（Thrombelastography，TEG）參數(shù)，并降低了嚴(yán)重失血的發(fā)生率［28］。其基于肝素水平而非ACT指導(dǎo)肝素給藥被認(rèn)為更有利于凝血因子的保護(hù)［29］。維持較高的肝素濃度可以充分抗凝，確保更有效地抑制凝血酶的生成。多項(xiàng)研究表明Hepcon HMS在優(yōu)化血漿肝素濃度、減少凝血因子消耗和減少術(shù)后出血等多方面優(yōu)于ACT［26］。Hepcon HMS的另一大優(yōu)勢(shì)是可以精確的進(jìn)行魚精蛋白滴定，以保存血小板功能。Hepcon HMS對(duì)嬰幼兒人群同樣適用。與成人相比，嬰幼兒對(duì)肝素的敏感性更差，這提示這一人群可能需要更多的肝素劑量，因而有必要進(jìn)行個(gè)體化抗凝治療。與基于體重的肝素給藥劑量相比，使用Hepcon HMS可讓患者用更精確的肝素劑量進(jìn)行個(gè)體化抗凝。Hepcon HMS還可使接受心臟手術(shù)的嬰幼兒減少血液制品的使用，并提升手術(shù)效率［30］。對(duì)比其他給藥方案，Hepcon HMS似乎優(yōu)勢(shì)明顯，但也有不少人提出質(zhì)疑。Hepcon HMS使用3個(gè)ACT值和患者的估計(jì)血容量來(lái)確定肝素劑量，止血系統(tǒng)的計(jì)算存在誤差，包括對(duì)患者血容量估計(jì)不準(zhǔn)確、所測(cè)得的肝素濃度為全血肝素濃度而非與ATⅢ結(jié)合的功能性肝素濃度等。對(duì)患者的血容量誤判，就導(dǎo)致對(duì)患者肝素分布容積的誤判。而針對(duì)抗凝血酶缺乏癥患者，為了抗凝充分，Hepcon HMS的解決方案是使用更多的肝素，這就會(huì)增加術(shù)后出血的風(fēng)險(xiǎn)［31］。其實(shí)使用抗凝血酶可以直接有效的解決這一問(wèn)題。此外，相對(duì)昂貴的監(jiān)測(cè)費(fèi)用，使得Hepcon HMS與ACT相比獲益有限。Ichikawa等［32］在研究中表明，體外肝素化樣品因血液稀釋導(dǎo)致ACT顯著延長(zhǎng)，血液稀釋顯著增加了HDR曲線斜率，因而基于HDR計(jì)算肝素追加劑量的Hepcon HMS降低了對(duì)肝素的需求。在另一項(xiàng)研究中他們還發(fā)現(xiàn)，Hepcon HMS計(jì)算的HDR與肝素敏感性的相關(guān)性較差，可能導(dǎo)致預(yù)測(cè)的肝素劑量達(dá)不到目標(biāo)ACT［33］。另外，一項(xiàng)對(duì)行冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)和瓣膜手術(shù)患者的前瞻性隨機(jī)研究表明，與常規(guī)的基于體重的肝素給藥相比，Hepcon HMS并不能改善術(shù)后止血，也未觀察到對(duì)術(shù)后輸血需求的有益影響［34］。用肝素水平來(lái)指導(dǎo)魚精蛋白劑量是Hepcon HMS優(yōu)于ACT的策略，但目前關(guān)于Hepcon HMS的研究未涉及深低溫停循環(huán)、二次手術(shù)的患者，因此對(duì)復(fù)雜病例的止血效果仍有待觀察。

3.4 HeProCalc計(jì)算程序提供的給藥方案 HePro-Calc是用于計(jì)算CPB手術(shù)中肝素和魚精蛋白劑量的計(jì)算機(jī)程序，其通過(guò)基于患者年齡、性別、身高、體重和基礎(chǔ)ACT開(kāi)發(fā)的算法來(lái)計(jì)算肝素初始劑量，并通過(guò)不斷輸入血液樣品ACT值、體溫、肝素給藥劑量及時(shí)間點(diǎn)，持續(xù)計(jì)算當(dāng)前肝素濃度及CPB期間所需要追加的肝素劑量，最終計(jì)算出中和所需的魚精蛋白劑量?？梢哉J(rèn)為HeProCalc算法綜合了滴定法和統(tǒng)計(jì)法。Kjellberg等［35］進(jìn)行的包括190名成年心臟病患者的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與1∶1比例的魚精蛋白／肝素組相比，接受HeProCalc的干預(yù)組降低了魚精蛋白劑量和魚精蛋白／肝素中和比例。在他們進(jìn)行的另一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，HeProCalc組可在減少魚精蛋白劑量的同時(shí)不延長(zhǎng)ACT，并減少了術(shù)后出血［36］。這項(xiàng)試驗(yàn)因規(guī)模太小無(wú)法得出關(guān)于輸血率影響的結(jié)論。

3.5 統(tǒng)計(jì)模型給藥方案 通過(guò)收集患者在手術(shù)室中易于獲取的大量的臨床變量，Davidsson等［37］最終建立了以體表面積、肝素總劑量、肝素清除率和術(shù)前血小板計(jì)數(shù)為預(yù)測(cè)因素的多變量回歸模型，用以預(yù)測(cè)CPB結(jié)束時(shí)魚精蛋白的給藥劑量。他們借助統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行魚精蛋白滴定的研究顯示，與1∶1比例魚精蛋白／肝素中和劑量的方案相比，統(tǒng)計(jì)模型可顯著減少魚精蛋白用量，同時(shí)改善凝血指標(biāo)［38］。統(tǒng)計(jì)模型有易用、低成本、無(wú)需檢測(cè)血液樣品等優(yōu)點(diǎn)。該模型是以Hepcon HMS計(jì)算的魚精蛋白劑量為參考建立的，而Hepcon HMS對(duì)血容量和肝素濃度的計(jì)算存在誤差，這使得Hepcon HMS在研究中不適合成為統(tǒng)計(jì)模型的比較方案。同時(shí)，該模型是否適用于深低溫、肝素耐藥的患者仍有待驗(yàn)證。

3.6 藥代動(dòng)力學(xué)（Pharmacokinetic，PK）模型給藥方案 由于以滴定法為原理的Hepcon HMS成本較高，有必要尋找一種低成本且有效的替代方法。de Jong等［39］認(rèn)為魚精蛋白給藥的PK模型比統(tǒng)計(jì)學(xué)模型更有優(yōu)勢(shì)，PK模型可適用于深低溫患者。Meesters等［40］開(kāi)發(fā)了一個(gè)雙室PK模型，PK模型通過(guò)肝素給藥劑量和給藥時(shí)間估算肝素血藥濃度，再通過(guò)估計(jì)CPB結(jié)束時(shí)肝素的量，計(jì)算中和肝素所需的魚精蛋白劑量。在對(duì)118例心臟手術(shù)患者的回顧性病例研究中顯示，相比于1∶1比例魚精蛋白／肝素中和劑量組，PK模型組魚精蛋白劑量從（416±82）mg顯著減少到（186±42）mg（P＝0.001），魚精蛋白／肝素中和比例也從對(duì)照組的（1.1±0.3）mg減少到PK模型組的（0.5±0.1）mg（P＜0.001）。PK模型組還改善了術(shù)后止血效果、改善了多項(xiàng)TEG參數(shù)、減少了異體輸血。Miles等［41］隨后開(kāi)發(fā)了單室PK模型，通過(guò)已知的PK方程推導(dǎo)出肝素的指數(shù)衰減曲線，在CPB結(jié)束后可據(jù)此計(jì)算出肝素總量，最后用1∶1比例的魚精蛋白劑量去中和。他們?cè)?0例患者的前瞻性隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，單室PK模型組可減少魚精蛋白劑量并減少術(shù)后出血量。相比于雙室PK模型，單室PK模型利用了根據(jù)理想體重為每個(gè)患者導(dǎo)出的反應(yīng)時(shí)間常數(shù)，可能更有利于實(shí)現(xiàn)魚精蛋白給藥方案的個(gè)體化。這兩項(xiàng)研究樣本量都偏小，且缺乏對(duì)肝素濃度的測(cè)量，因此PK模型在普適性和準(zhǔn)確性方面都需要更強(qiáng)的說(shuō)服力。目前統(tǒng)計(jì)模型和PK模型都處于早期發(fā)展階段，需要大量的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)去驗(yàn)證。

4 總 結(jié)

近年來(lái)關(guān)于魚精蛋白理想的給藥方案始終存在爭(zhēng)議，就心血管麻醉醫(yī)師學(xué)會(huì)、歐洲心胸麻醉學(xué)會(huì)、美國(guó)CPB技術(shù)學(xué)會(huì)編寫的指南來(lái)看，尚不存在魚精蛋白拮抗肝素的最佳策略［15，19］，但目前圍繞抗凝與凝血展開(kāi)的試驗(yàn)研究越來(lái)越多，人們對(duì)魚精蛋白的抗凝作用有了更深刻的認(rèn)識(shí)，也達(dá)成了CPB后魚精蛋白使用的基本共識(shí)，包括小于1∶1的魚精蛋白／肝素中和比例、基于肝素實(shí)際水平而非ACT指導(dǎo)的魚精蛋白給藥劑量。固定比例的魚精蛋白給藥方案目前應(yīng)用最為廣泛，相比于統(tǒng)計(jì)模型、PK模型變得更加系統(tǒng)完善之前仍具有使用價(jià)值。Hecpon HMS和HeProCalc展現(xiàn)了醫(yī)療儀器與程序算法在圍術(shù)期出血管理方面的應(yīng)用前景，其對(duì)深低溫、二次手術(shù)患者的適用性還有待探索。魚精蛋白在人體內(nèi)的抗凝機(jī)制復(fù)雜，其中不止涉及魚精蛋白單獨(dú)的抗凝作用，還可能涉及魚精蛋白中和過(guò)程中協(xié)同肝素的抗凝作用，有必要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究，最終確定一種低成本的、易于操作的理想的魚精蛋白給藥方案。