体外循环中抗凝技术的改进
作者：王世端
单位：青岛医学院附属医院麻醉科(青岛 266003)
关键词：体外循环；抗凝剂；综述
齐鲁医学杂志990423 安全抗凝是心脏手术体外循环(CPB)管理中的关键问题之一。抗凝可预防CPB环路(氧合器及其连接管道)中肉眼可见血栓和肉眼看不见的微血栓形成,但抗凝又可能增加术中和术后的出血倾向。血小板激活在CPB中和CPB之后的止血过程中起重要作用。人造CPB环路接触血液后启动全身性炎症反应，补体系统、激肽释放酶、凝血系统和纤维蛋白溶解(纤溶)系统被激活。因此，深入地理解CPB中血小板的激活、探讨CPB对凝血系统和纤溶系统的影响以及通过改善CPB环路器材的生物适合性和应用药物的干预来改进CPB中的抗凝，对提高心脏手术CPB的安全性和减少术中、术后的失血有重要意义。
1 CPB中血小板的激活
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CPB常伴有血小板结构和功能改变，导致CPB后血小板聚集能力降低，引起心脏手术后出血。机械性和(或)生化性的刺激激活血小板，使之形态由平滑的盘状变成多棘突的球形，同时激活膜上的特异性受体，释放出颗粒状内容物，包括5-羟色胺、来自稠密颗粒的ADP和来自α-颗粒的多种蛋白质，导致凝血酶和血栓烷A2的分泌〔1〕。
α-颗粒释放产物血小板因子Ⅳ和β-血栓珠蛋白是血小板激活的标志物，这些标志物在α-颗粒释放后积聚在血清中，超过一段时间后才提供血小板激活的信息，并不提示激活的血小板是否仍留在循环中。如果激活的血小板持续存在于循环中，则可能影响止血。Rinder等〔2〕通过测定凝血因子Ⅷ受体(vWF)——糖蛋白Ib(GPIb)、凝血因子Ⅰ受体(GPⅡb/Ⅲa)和颗粒膜蛋白(GMP)140，发现这些蛋白通过α-颗粒释放表现在激活的血小板表面，可作为血小板被激活并留在循环中的特异性标志，同时指出是CPB而非手术刺激使循环中的血小板显著增加。CPB后约剩下的血小板的30%已经释放α-颗粒。Davies等〔3〕还研究了血小板激活和表面黏附蛋白改变之间的关系，结果发现，CPB结束后2～4h,GMP 140的增加和GPIb受体消失之间呈明显正相关，GPⅡb/Ⅲa下降与血小板激活则呈负相关。CPB造成血小板表面黏附受体改变，GPIb的减少影响血小板黏附功能；GPⅡb/Ⅲa的下降则削弱血小板之间的相互作用；CPB期间纤溶酶的产生可能与血小板的激活和GPIb的分裂有关〔2〕。CPB期间激活的血小板不是立即被清除，而是留在循环中直到CPB结束后2～4h.激活的血小板加重凝血障碍，增加CPB后出血倾向。
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2 肝素涂层CPB环路系统的应用
CPB的炎症反应是由血液接触人造CPB环路表面引起，改进CPB管道和氧合器的生物适合性可降低机体防御系统的激活反应。含肝素涂层的CPB器材通过改善其生物适合性可减轻补体C3和C5a的激活〔4〕。Von Segesser等〔5〕研究发现用含肝素涂层的CPB环路时交链纤维蛋白(D-二聚体)浓度下降，全身肝素用量明显减少(由52 500u降至8 047u)，激活全血凝固时间(ACT)由常规CPB时必须>480s减少为180s，术后出血由2 345mL降至831mL.提示用肝素涂层系统可减少全身肝素用量和CPB后中和肝素的鱼精蛋白用量。Saito等〔6〕使用含肝素涂层系统给13例心脏手术后病人继续急性辅助循环达3d以上，而且未用肝素抗凝，结果无血栓栓塞和出血倾向。Aldea等〔7〕对206例急症冠状动脉搭桥手术(CABG)病人进行回顾性研究，通过对81例采用常规量肝素抗凝(ACT>480s)的传统技术和125例采用含肝素涂层CPB环路器材结合小剂量肝素(ACT>280s)改良技术的比较，结果显示改良技术组的病人需输异体血的量和术后并发症(心肌梗死、肺部并发症)明显减少，住院时间缩短。为了进一步探讨上述改良技术的安全性，Aldea等〔8〕进行了一项前瞻性研究，以随机方式将224例行CABG的病人分为采用常规量肝素抗凝组和改良技术组。结果发现，与传统抗凝技术组相比，改良技术组不仅输血量少，且未增加任何血液学以及微血栓(经颅多普勒测定)形成所致的神经和精神并发症方面的危险。
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3 CPB中药物的应用
3.1 去氨醋酸加压素(DDAVP)
研究表明，术中应用DDAVP可减少心脏手术的失血量,Lethagen等〔9〕用双盲法研究10例服用阿司匹林21d的自愿受试者的结果发现，用DDAVP后出血时间明显缩短。Mongan等〔10〕发现，用凝血弹性描记法识别的118例预计在CPB后血小板-凝血因子Ⅰ功能明显欠佳的冠状动脉搭桥手术的病人(凝血描记最大振幅<50mm)，使用DDAVP可显著减少术后出血。DDAVP对凝血因子的影响不一，并非对所有病人都有效，但对出血危险性增加的病人(术前用过阿司匹林、患遗传性假血友病、严重血小板缺陷、尿毒症以及肝硬化等)可能有益。
3.2 抑肽酶
凝血酶是最强的血小板刺激物，抑肽酶通过抑制激肽释放酶来减少凝血酶和纤溶酶的产生，并直接抑制凝血酶所诱发的凝血因子Ⅰ变为纤维蛋白过程，减少出血〔11〕。
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大剂量抑肽酶能减少心脏手术中出血，并缩短术后出血时间，提示血小板功能得到较好的保护。抑肽酶不影响血小板计数，但抑制α-颗粒释放。用药后β-血栓珠蛋白和血栓烷A2的稳定代谢产物——血栓烷B2在CPB后明显高于对照组，且血小板聚集能力也优于对照组〔12〕。Lu等〔13〕报道20例CABG病人，在CPB后瑞斯托菌素诱发的血小板聚集明显下降，用抑肽酶者正常。Lavee等〔14〕用细胞外基质模型和扫描电子技术研究发现,用抑肽酶的病人在CPB之后血小板聚集无改变，而对照组血小板聚集显著下降。另外，抑肽酶在对CPB中血小板的保护作用和减少心脏手术后出血方面明显优于氨基己酸和去氨加压素〔15〕。
3.3 肝素及其他抗凝药物
肝素是心脏手术CPB中的传统抗凝药物，但在CPB期间不论肝素用量大小，凝血激活进程均不能完全被肝素所抑制。因此，还需选用其他药物或改善CPB器材的生物适合性。CPB启动了机体“瀑布”样阶梯式凝血系统，肝素仅抑制此阶梯系统的纤维蛋白形成部分。由于在血栓中早已将凝血酶束缚到纤维蛋白之中，凝血酶不能再被肝素和抗凝血酶Ⅲ形成的复合物所阻抑，所以尽管CPB中使用肝素，仍有纤维蛋白形成和聚合作用。特别是与术前用苄丙酮香豆素钠治疗的病人相比更是如此〔18〕。与肝素相比，抗凝剂水蛭素能完全抑制凝血酶，水蛭素具有很强的抑制凝血酶、减少血小板激活作用〔19〕。而重组水蛭素(r-Hirudin或lepirudin)对肝素诱导的血小板减少症病人，可提供安全有效的抗凝，并能够迅速而持久地恢复血小板计数，改善预后。
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Gikakis等〔19〕用狒狒做实验来研究依诺肝素在CPB中的抗凝效果，结果显示依诺肝素可明显降低CPB中凝血酶的形成和激活，但不抑制补体的激活和中性粒细胞弹性蛋白酶释放，也不能够被鱼精蛋白很好中和。
前列腺素类物质(前列腺环素和前列腺素E1)通过暂时性的使血小板功能失活(血小板麻痹)，抑制血小板与人造CPB环路表面接触的相互作用，增强肝素的抗凝效果，并可明显改善CPB后肾、肺和神经系统的功能，但这类物质不能代替肝素单独作为CPB中的抗凝剂。
中国图书馆分类法分类号 R654.1
参考文献
1 Coller BS. Platelets in cardiovascular thrombosis and thrombolysis. In: Fozzard HA ed. The Heart and Cardiovaxcular System. New York: Raven Press, 1992.219～273
, 百拇医药
2 Rinder CS, Bohnert J, Rinder HM, et al. Plateled activation and aggregation during cardiopulmonary bypass.Anesthesiology,1991，75(3):388
3 Davies GG, Wells DG,Mabee TM, et al. Platelet-leukocyte plasmapheresis attenuates the deleterious effects of cardiopulmonary bypass. Ann Thorac Surg,1992，53(2):274
4 Videm V, Svennevig JL, Fosse E, et al. Reduced complement activation with heparin-coated oxygenator and tubings in coronary bypass operations. J Thorac Cardiovasc Surg,1992，103(6):806
, 百拇医药
5 Von Segesser LK, Weiss BM, Garcia E, et al. Reduction and elimination of systemic heparinization during cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovascsurg,1992，103(5):790
6 Satio A,Hayashi J,Eguchi S.Mechanical circulatory assist using heparin-coated tube and roller pumps system. Ann Thorac Surg, 1992，53(6):659
7 Aldea GS,Lilly K,Gaudiani JM, et al. Heparin-bonded circuits improve clinical outcomes in emergency coronary artery bypass grafting. J Card Surg, 1997，12(6):389
, http://www.100md.com
8 Aldea GS ,O'Gara P, Shapira OM, et al. Effect of anticoagulation protocol on outcome in patients undergoing CABG with heparin-bonded cardiopulmonary bypass circuits. Ann Thorac Surg,1998，65(2):425
9 Lethagen S, Rugarn P. The effect of DDAVP and placebo on platelet function and prolonged bleeding time induced by oral acetylsalicylic acid intake on volunteers. Thromb Haemost,1992，67(2):185
10 Mongan PD, Hosking MP. The role of desmopressin acetate in patients undergoing coronary artery bypass surgery. Anesthesiology,1992，77(1):38
, 百拇医药
11 Dietrich W, Barankay A, Hahnel C, et al. High-dose aprotinin in cardia surgery: three years' experience in 1784 patients. J Cardiothorac Vasc Anesth, 1992，6(2):324
12 Nagaoka H, Innami R, Murayama F, et al. Effects of aprotinin on prostaglandin metabolism and platelet function in open heart surgery. J Cardiovasc Surg,1991，32(1):31
13 Lu H, Soria C, Commin PL,et al. Hemostasis in patients undergoing extracorpreal circulation-the effect of aprotinin (trasylol). Thromb Haemost, 1991，66(5):633
, 百拇医药
14 Lavee J, Savion N, Smolinsky A, et al. Platelet protection by aprotinin in cardiopulmonary bypass: electron microscopic study. Ann Thorac Surg,1992，53(3):477
15 Peters DC,Noble S. Aprotinin: an update of its pharmacology and therapeutic use in open heart surgery and coronary artery bypass surery.Drugs, 1999，57(2):233
16 Dietrich W, Spannagl M, Schramm M, et al. The influence of preoperative anticoagulation on heparin response during cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovasc Surg, 1991，102(3):505
, 百拇医药
17 Haskel EJ,Prager NA,Sobel BE,et al. Relative efficacy of antithrombin compared with antiplatelet agents in accelerating coronary thrombolysis and preventing early reocclusion. Circulation,1991，83(9):1048
18 Greinacher A, Volpel H, Janssens U, et al. Recombinant hirudin(lepirudin) provides safe effective anticoagulation in patients with heparin-induced thrombocytopenia: a prospective study. Circulation,1999，99(1):73
19 Gikakis N, Rao AK, Miyamoto S, et al. Enoxaparin suppresses thombin formation and activity during cardiopulmonary bypass in baboons. J Thorac Cardiovasc Surg,1998，116(6):1046
(1999-04-02收稿 1999-09-25修回), http://www.100md.com
单位：青岛医学院附属医院麻醉科(青岛 266003)
关键词：体外循环；抗凝剂；综述
齐鲁医学杂志990423 安全抗凝是心脏手术体外循环(CPB)管理中的关键问题之一。抗凝可预防CPB环路(氧合器及其连接管道)中肉眼可见血栓和肉眼看不见的微血栓形成,但抗凝又可能增加术中和术后的出血倾向。血小板激活在CPB中和CPB之后的止血过程中起重要作用。人造CPB环路接触血液后启动全身性炎症反应，补体系统、激肽释放酶、凝血系统和纤维蛋白溶解(纤溶)系统被激活。因此，深入地理解CPB中血小板的激活、探讨CPB对凝血系统和纤溶系统的影响以及通过改善CPB环路器材的生物适合性和应用药物的干预来改进CPB中的抗凝，对提高心脏手术CPB的安全性和减少术中、术后的失血有重要意义。
1 CPB中血小板的激活
, http://www.100md.com
CPB常伴有血小板结构和功能改变，导致CPB后血小板聚集能力降低，引起心脏手术后出血。机械性和(或)生化性的刺激激活血小板，使之形态由平滑的盘状变成多棘突的球形，同时激活膜上的特异性受体，释放出颗粒状内容物，包括5-羟色胺、来自稠密颗粒的ADP和来自α-颗粒的多种蛋白质，导致凝血酶和血栓烷A2的分泌〔1〕。
α-颗粒释放产物血小板因子Ⅳ和β-血栓珠蛋白是血小板激活的标志物，这些标志物在α-颗粒释放后积聚在血清中，超过一段时间后才提供血小板激活的信息，并不提示激活的血小板是否仍留在循环中。如果激活的血小板持续存在于循环中，则可能影响止血。Rinder等〔2〕通过测定凝血因子Ⅷ受体(vWF)——糖蛋白Ib(GPIb)、凝血因子Ⅰ受体(GPⅡb/Ⅲa)和颗粒膜蛋白(GMP)140，发现这些蛋白通过α-颗粒释放表现在激活的血小板表面，可作为血小板被激活并留在循环中的特异性标志，同时指出是CPB而非手术刺激使循环中的血小板显著增加。CPB后约剩下的血小板的30%已经释放α-颗粒。Davies等〔3〕还研究了血小板激活和表面黏附蛋白改变之间的关系，结果发现，CPB结束后2～4h,GMP 140的增加和GPIb受体消失之间呈明显正相关，GPⅡb/Ⅲa下降与血小板激活则呈负相关。CPB造成血小板表面黏附受体改变，GPIb的减少影响血小板黏附功能；GPⅡb/Ⅲa的下降则削弱血小板之间的相互作用；CPB期间纤溶酶的产生可能与血小板的激活和GPIb的分裂有关〔2〕。CPB期间激活的血小板不是立即被清除，而是留在循环中直到CPB结束后2～4h.激活的血小板加重凝血障碍，增加CPB后出血倾向。
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2 肝素涂层CPB环路系统的应用
CPB的炎症反应是由血液接触人造CPB环路表面引起，改进CPB管道和氧合器的生物适合性可降低机体防御系统的激活反应。含肝素涂层的CPB器材通过改善其生物适合性可减轻补体C3和C5a的激活〔4〕。Von Segesser等〔5〕研究发现用含肝素涂层的CPB环路时交链纤维蛋白(D-二聚体)浓度下降，全身肝素用量明显减少(由52 500u降至8 047u)，激活全血凝固时间(ACT)由常规CPB时必须>480s减少为180s，术后出血由2 345mL降至831mL.提示用肝素涂层系统可减少全身肝素用量和CPB后中和肝素的鱼精蛋白用量。Saito等〔6〕使用含肝素涂层系统给13例心脏手术后病人继续急性辅助循环达3d以上，而且未用肝素抗凝，结果无血栓栓塞和出血倾向。Aldea等〔7〕对206例急症冠状动脉搭桥手术(CABG)病人进行回顾性研究，通过对81例采用常规量肝素抗凝(ACT>480s)的传统技术和125例采用含肝素涂层CPB环路器材结合小剂量肝素(ACT>280s)改良技术的比较，结果显示改良技术组的病人需输异体血的量和术后并发症(心肌梗死、肺部并发症)明显减少，住院时间缩短。为了进一步探讨上述改良技术的安全性，Aldea等〔8〕进行了一项前瞻性研究，以随机方式将224例行CABG的病人分为采用常规量肝素抗凝组和改良技术组。结果发现，与传统抗凝技术组相比，改良技术组不仅输血量少，且未增加任何血液学以及微血栓(经颅多普勒测定)形成所致的神经和精神并发症方面的危险。
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3 CPB中药物的应用
3.1 去氨醋酸加压素(DDAVP)
研究表明，术中应用DDAVP可减少心脏手术的失血量,Lethagen等〔9〕用双盲法研究10例服用阿司匹林21d的自愿受试者的结果发现，用DDAVP后出血时间明显缩短。Mongan等〔10〕发现，用凝血弹性描记法识别的118例预计在CPB后血小板-凝血因子Ⅰ功能明显欠佳的冠状动脉搭桥手术的病人(凝血描记最大振幅<50mm)，使用DDAVP可显著减少术后出血。DDAVP对凝血因子的影响不一，并非对所有病人都有效，但对出血危险性增加的病人(术前用过阿司匹林、患遗传性假血友病、严重血小板缺陷、尿毒症以及肝硬化等)可能有益。
3.2 抑肽酶
凝血酶是最强的血小板刺激物，抑肽酶通过抑制激肽释放酶来减少凝血酶和纤溶酶的产生，并直接抑制凝血酶所诱发的凝血因子Ⅰ变为纤维蛋白过程，减少出血〔11〕。
, http://www.100md.com
大剂量抑肽酶能减少心脏手术中出血，并缩短术后出血时间，提示血小板功能得到较好的保护。抑肽酶不影响血小板计数，但抑制α-颗粒释放。用药后β-血栓珠蛋白和血栓烷A2的稳定代谢产物——血栓烷B2在CPB后明显高于对照组，且血小板聚集能力也优于对照组〔12〕。Lu等〔13〕报道20例CABG病人，在CPB后瑞斯托菌素诱发的血小板聚集明显下降，用抑肽酶者正常。Lavee等〔14〕用细胞外基质模型和扫描电子技术研究发现,用抑肽酶的病人在CPB之后血小板聚集无改变，而对照组血小板聚集显著下降。另外，抑肽酶在对CPB中血小板的保护作用和减少心脏手术后出血方面明显优于氨基己酸和去氨加压素〔15〕。
3.3 肝素及其他抗凝药物
肝素是心脏手术CPB中的传统抗凝药物，但在CPB期间不论肝素用量大小，凝血激活进程均不能完全被肝素所抑制。因此，还需选用其他药物或改善CPB器材的生物适合性。CPB启动了机体“瀑布”样阶梯式凝血系统，肝素仅抑制此阶梯系统的纤维蛋白形成部分。由于在血栓中早已将凝血酶束缚到纤维蛋白之中，凝血酶不能再被肝素和抗凝血酶Ⅲ形成的复合物所阻抑，所以尽管CPB中使用肝素，仍有纤维蛋白形成和聚合作用。特别是与术前用苄丙酮香豆素钠治疗的病人相比更是如此〔18〕。与肝素相比，抗凝剂水蛭素能完全抑制凝血酶，水蛭素具有很强的抑制凝血酶、减少血小板激活作用〔19〕。而重组水蛭素(r-Hirudin或lepirudin)对肝素诱导的血小板减少症病人，可提供安全有效的抗凝，并能够迅速而持久地恢复血小板计数，改善预后。
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Gikakis等〔19〕用狒狒做实验来研究依诺肝素在CPB中的抗凝效果，结果显示依诺肝素可明显降低CPB中凝血酶的形成和激活，但不抑制补体的激活和中性粒细胞弹性蛋白酶释放，也不能够被鱼精蛋白很好中和。
前列腺素类物质(前列腺环素和前列腺素E1)通过暂时性的使血小板功能失活(血小板麻痹)，抑制血小板与人造CPB环路表面接触的相互作用，增强肝素的抗凝效果，并可明显改善CPB后肾、肺和神经系统的功能，但这类物质不能代替肝素单独作为CPB中的抗凝剂。
中国图书馆分类法分类号 R654.1
参考文献
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7 Aldea GS,Lilly K,Gaudiani JM, et al. Heparin-bonded circuits improve clinical outcomes in emergency coronary artery bypass grafting. J Card Surg, 1997，12(6):389
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8 Aldea GS ,O'Gara P, Shapira OM, et al. Effect of anticoagulation protocol on outcome in patients undergoing CABG with heparin-bonded cardiopulmonary bypass circuits. Ann Thorac Surg,1998，65(2):425
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10 Mongan PD, Hosking MP. The role of desmopressin acetate in patients undergoing coronary artery bypass surgery. Anesthesiology,1992，77(1):38
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12 Nagaoka H, Innami R, Murayama F, et al. Effects of aprotinin on prostaglandin metabolism and platelet function in open heart surgery. J Cardiovasc Surg,1991，32(1):31
13 Lu H, Soria C, Commin PL,et al. Hemostasis in patients undergoing extracorpreal circulation-the effect of aprotinin (trasylol). Thromb Haemost, 1991，66(5):633
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14 Lavee J, Savion N, Smolinsky A, et al. Platelet protection by aprotinin in cardiopulmonary bypass: electron microscopic study. Ann Thorac Surg,1992，53(3):477
15 Peters DC,Noble S. Aprotinin: an update of its pharmacology and therapeutic use in open heart surgery and coronary artery bypass surery.Drugs, 1999，57(2):233
16 Dietrich W, Spannagl M, Schramm M, et al. The influence of preoperative anticoagulation on heparin response during cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovasc Surg, 1991，102(3):505
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17 Haskel EJ,Prager NA,Sobel BE,et al. Relative efficacy of antithrombin compared with antiplatelet agents in accelerating coronary thrombolysis and preventing early reocclusion. Circulation,1991，83(9):1048
18 Greinacher A, Volpel H, Janssens U, et al. Recombinant hirudin(lepirudin) provides safe effective anticoagulation in patients with heparin-induced thrombocytopenia: a prospective study. Circulation,1999，99(1):73
19 Gikakis N, Rao AK, Miyamoto S, et al. Enoxaparin suppresses thombin formation and activity during cardiopulmonary bypass in baboons. J Thorac Cardiovasc Surg,1998，116(6):1046
(1999-04-02收稿 1999-09-25修回), http://www.100md.com