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摘要： 正如关于sepsis-3的最新国际共识定义所强调的那样，脓毒症来自病原体和失调的宿主反应之间的复杂关系。迄今为止，脓毒症的治疗基于抗菌治疗、感染源控制和器官支持。体外血液净化疗法已被提议作为辅助疗法来调节失调的炎症反应。这些疗法主要旨在从血液中去除炎症介质（细胞因子）和内毒素。然而，到目前为止，在随机试验评估时，他们未能清楚地证明患者生存率的提高。最近，已经研发出直接针对脓毒症的主要决定因素（例如病原体本身和宿主免疫细胞）的新设备。这篇综述旨在介绍最近开发的针对病原体和免疫细胞的新型血液净化设备，并一一介绍治疗的作用机制并讨论相关文献。 关键词：吸附·血液净化疗法·精准医疗·器官支持·脓毒症  引言 迄今为止，脓毒症的治疗以抗菌治疗、感染源控制和器官支持为基础。在不久的将来，广泛耐药病原体的发病率不断增加，而新型抗菌药物的缺乏可能使耐药病原体感染患者几乎没有药物选择。因此，科学家们目前正在开发和测试其他治疗方法，其中新的血液净化疗法旨在从血液中去除病原体本身。此外，这些疗法也可能参与免疫稳态恢复。事实上，尽早清除病原体可以避免免疫级联的触发和随后细胞因子风暴的发展及其有害后果。 体外血液净化疗法已被提议作为辅助疗法来调节失调的免疫反应。这些治疗主要旨在清除血液中的炎症介质(细胞因子)或病原体相关分子(PAMPs)(内毒素)。然而，在随机试验中评估时，它们未能证明生存率有所提高。这些疗法的陷阱可能是治疗开始时间不适当，由于缺乏有效的免疫监测方法而导致患者选择不充分，以及选择不适当的目标来去除。在免疫级联中，不需要去除细胞因子这一下游介质，而是去除关键因素，如病原体或选定的宿主免疫细胞，这可能是血液净化疗法更合适的靶点。 去除病原体 在脓毒症早期从血液中去除病原体可以减少免疫级联反应和随后的细胞因子风暴的触发。它也可以考虑用于治疗具有广泛耐药病原体的菌血症。目前正在开发不同的血液灌流装置，旨在去除血液中的病原体。 Seraph® 100 Microbind®亲和血液过滤器 Seraph® 100 Microbind® 亲和血液过滤器，Seraph® 100 (ExThera Medical, Martinez, CA, USA) 是一种使用肝素吸附病原体的血液灌流治疗（如图1所示）。该设备可以放置在肾替代疗法 (RRT) 回路中，位于血泵和滤器之间，或用作独立的血液灌流治疗。该血液灌流盒包含聚乙烯珠，肝素已共价固定在其上。许多病原体使用硫酸乙酰肝素作为侵入人体细胞表面的受体。由于肝素和硫酸乙酰肝素具有相似的结构，它们具有相似的性质，并且肝素也能够与微生物结合。结合过程依赖于电荷和静电相互作用，因为肝素带负电荷，可以吸引病原体表面带正电荷的氨基酸。 体外研究证实，像 Seraph® 100 中所含的肝素化珠粒能够结合各种病原体，如病毒（寨卡病毒、巨细胞病毒、腺病毒）、革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌、耐药细菌、还有带正电荷的细胞因子。最近，在德国完成了一项针对15名需要 RRT 的感染性休克患者的首次人体安全性研究。治疗期间和治疗后14天均未发生不良事件。在4名菌血症患者中，血液培养呈阳性的时间显著增加，反映了病原体负荷的减少。一项国际多中心随机对照试验正在进行中。这项研究包括疑似菌血症和确诊器官功能障碍的患者，接受标准治疗或标准治疗加Seraph®100血液吸收治疗(NCT 04260789)。 最近，Seraph® 100 在 COVID-19 大流行期间进行了测试。事实上，之前的研究发现 Seraph® 100 能够结合病毒，并且还证明 SARS-CoV-2 的刺突蛋白可以与细胞表面的硫酸乙酰肝素结合，从而与肝素结合。由于 COVID-19 病毒血症与疾病严重程度和死亡率相关，因此建议对最严重的患者使用 Seraph® 100 的血液灌流去除 SARS-CoV-2。许多感染 SARS-CoV-2 并在 ICU 住院的患者已经接受了 Seraph® 100 的治疗。结果未观察到不良事件（治疗开始时出现一过性低血压除外），而器官功能障碍和氧合参数有所改善。对接受 Seraph® 100 治疗的 COVID-19 患者的国际注册报告数据的初步分析表明，患者在 ICU 入院后早期（60 小时前）接受治疗可降低死亡率。一项随机对照试验正在进行中，包括患有COVID-19、急性呼吸窘迫综合征和另一种器官功能障碍的患者，接受标准治疗或标准治疗加 Seraph® 100(NCT04547257)。在 7 名感染 SARS-CoV-2 并接受 Seraph® 100 治疗的患者中，Kielstein 等人报道了治疗后血液中病毒核衣壳蛋白的减少，证实了该装置的有效清除。 最后但同样重要的是，之前的一项体外研究表明，除氨基糖苷类外，在 Seraph® 100 治疗期间未观察到抗感染药物浓度的相关降低。免疫抑制药物（霉酚酸和他克莫司）在体内也获得了类似的结果 ，并且血浆浓度不受 Seraph® 100 血液灌流的影响。Seraph® 100 已获得 CE 标志，因此是首批可常规使用的病原体单采设备之一。 GARNET® 血液过滤器 甘露糖结合凝集素 (MBL) 是一种人类调理素，在先天免疫系统中起主要作用。这种调理素能够识别并结合存在于所有病原体（细菌、病毒、真菌、寄生虫）表面的多种碳水化合物模式。病原体与调理素(如MBL)的结合是病原体吞噬的第一步，它被称为“调理作用”。 FcMBL是一种基因工程重组蛋白，来源于MBL，并进一步与人类免疫球蛋白的Fc部分连接。FcMBL首先被用作磁性纳米珠的涂层，与感染者的血液混合，然后用磁铁从血液中取出。最近，开发了一种新的装置，包括一个含有中空聚砜纤维的血液过滤器，随后涂上FcMBL。这种新的血液灌流设备，GARNETTM血液过滤器(BOATM Biomedical, Cambridge, MA, USA)，可以从感染患者的血液中去除病原体(如图2所示)。这种增强的血液过滤器可以同时为脓毒症提供RRT和血液净化。
Didar 等人进行了第一项评估这种新设备的动物研究。在对脓毒症大鼠进行杀菌抗生素治疗期间，他们观察到血液中 PAMP 的显著增加。使用 FcMBL 血液灌流装置从血液中去除这些 PAMP。他们还观察到，与单独使用抗生素相比，当脓毒症大鼠接受抗生素和 FcMBL 血液灌流治疗时，临床生命体征改善。众所周知，PAMP 会触发脓毒症患者的免疫级联反应。因此，在脓毒症早期从血液中去除 PAMP 可能会限制炎症因子风暴的发展。最近启动了一项前瞻性单臂、多中心、人体研究，以评估使用 GARNETTM 装置在患有血流感染的慢性血液透析患者中进行血液透析的安全性和可行性(NCT 04658017)。 Hemopurifier® 血液过滤器 Hemopurifier®（Aethlon Medical，San Diego，CA，USA）结合了血浆置换和吸附机制来去除血液中的病毒（如图3所示）。吸附剂是来自普通雪花莲（雪花莲凝集素）的凝集素蛋白。它对存在于包膜病毒（如冠状病毒和丝状病毒）表面的普遍存在的糖蛋白 (GP) 具有很强的亲和力。这些 GPs 也可以从病毒感染的细胞中脱落，并且该装置可以结合这些可溶性GPs。
Hemopurifier® 由孔径为 200 nm 的等离子过滤器组成。亲和剂固定在过滤器的毛细管外间隙中。当血液流过血浆过滤器时，压力梯度允许血浆、病毒和可溶性 GPs被过滤到毛细血管外空间，在那里，病毒和GPs通过固定化亲和剂(凝集蛋白)被捕获。在过滤器的末端，清除后的血浆返回到全血中。 该疗法被推荐作为缺乏有效治疗且与高死亡率或高传播率相关病毒感染患者的治疗选择。因此，在患有丙型肝炎病毒感染的终末期肾病患者的血液透析期间（3 次/周），Hemopurifier® 被用作附加治疗。Hemopurifier®加透析的组合在1周内将丙型肝炎病毒病毒载量降低了57%。这种疗法还成功地用于治疗患有严重埃博拉病毒病的患者。体外研究证实，冠状病毒 (MERS-CoV) 和马尔堡病毒的病毒载量显著降低。这种疗法可能是 COVID-19 疾病的一个有趣选择，临床试验应尽快开始招募患者 (NCT04595903)。 靶向宿主免疫细胞 最后，由于免疫细胞是脓毒症发病机制的关键参与者并产生细胞因子，另一种方法包括调节活性或从血液中去除活化的白细胞。 选择性细胞分离装置 为了替代 AKI 或终末期肾病患者的肾功能，Humes 等人开发了一种体外细胞疗法，即肾辅助肾小管装置（RAD）。RAD 由分布在血滤器纤维内表面的原代肾细胞组成。在一项评估rad的ii期研究中，观察到使用假性的、无肾细胞的RAD治疗的患者有更高的生存率。此外，仅在接受局部柠檬酸盐抗凝治疗的患者中观察到这种生存率改善。随后的研究证明了这种新装置能够吸附活化的白细胞并调节它们的活性。这种新装置被称为选择性细胞分离装置（SCD）。 SCD (SeaStar Medical, Inc, Denver, CO, USA) 由一个包含聚砜中空纤维的滤芯组成，类似于 RRT 滤血器中使用的那些。为了发挥其特性，必须将SCD包含在具有局部柠檬酸盐抗凝作用的体外回路中。不寻常的是，血液通过侧孔进入 SCD，并在血液过滤器(通常用于透析液或超滤液)的毛细管外空间流动。 SCD的确切作用机制在临床前研究中得到了更好的了解，可能是由于活化的白细胞吸附(主要是中性粒细胞和单核细胞)和白细胞活化的降低，这两者都是由局部剪切应力条件和低钙水平促进的。由于聚砜纤维之间的剪切应力与毛细管系统中的剪切应力相似，因此推测活化的白细胞沿纤维的外壁吸附。低水平的离子钙也促进了被吸附活化的白细胞向更具修复性亚群的转变。 一项多中心RCT包括 134 名患有AKI和多器官功能障碍的成人ICU 患者，接受单独的 CRRT 或 CRRT 加 SCD。它确认了该设备的安全性，但未能找到降低死亡率。然而，在 SCD 治疗患者亚组中观察到死亡率无显著降低和透析依赖性的降低，回路中离子钙维持 <0.4 mmol/L 90% 的治疗时间。在患有 AKI 和多器官功能障碍的危重儿童中，SCD 治疗是可行和安全的，幸存者有75%的生存率和100%的肾功能恢复。一项包括成年 SARS-CoV-2 感染和 AKI 患者的试验正在进行中 (NCT04395911)。 免疫细胞作为细胞因子和/或内毒素吸附装置的副靶标 有趣的是，有人建议主要设计用于去除细胞因子和/或内毒素的血液净化装置也可能有其他目标。因此，彭等人观察到用 CytoSorb® 治疗的脓毒症大鼠的临床结果有所改善，即使在测量的血浆细胞因子水平没有变化的情况下也是如此。一项使用从脓毒症患者身上抽取的血液进行的体外实验发现，聚乙烯珠 (CytoSorb®) 以及在较小程度上具有高吸附性的滤血器 (oXiris®) 可以吸附白细胞（主要是活化的单核细胞和中性粒细胞）以及它们的目标(细胞因子和/或内毒素）。除了白细胞吸附外，他们还观察到 CD11b 表达减少，这意味着中性粒细胞活化减少。此外，虽然淋巴细胞没有被设备捕获，但 T 细胞活性（CD3+ 和 CD4+）随着血液吸附而降低，参与了细胞水平免疫反应的调节。 多粘菌素B是一种固定在血液灌流内柱上的抗生素，其目的是吸附内毒素。这种血液净化装置是在由革兰氏阴性菌引起的感染性休克的早期阶段提出的，以减少炎症的激活。Srisawat等人已经表明多粘菌素-B也可通过提高脓毒症ICU患者白细胞表面单核细胞人类白细胞抗原(HLA-DR)的表达，发挥细胞水平的免疫调节作用。因为 HLA-DR 水平低与免疫抑制状态有关，血液吸附可能不仅对感染性休克的促炎期有影响，而且对晚期免疫抑制期也有影响。到目前为止，随机对照试验未能证明感染性休克患者中使用多粘菌素 B 可降低死亡率。 结论 我们在此展示了三种设备，旨在通过受自然启发的机制去除病原体。Seraph® 100 利用病原体与硫酸乙酰肝素结合的能力进行细胞粘附；GARNETTM 血液过滤器利用人体调理素与病原体之间的相互作用进行免疫防御的第一步（调理作用）；Hemopurifier® 利用雪花莲凝集素对病毒GPs的天然亲和力。除了Seraph®100，这些设备尚未商业化。然而，它们作为治疗选择很少的感染患者的辅助治疗似乎很有希望。 去除或重新编程某些宿主免疫细胞可能是治疗与脓毒症相关的免疫失调的一种可能途径。SCD仅为此目的而设计，但其他血液灌流装置（例如 CytoSorb® 或多粘菌素-B 柱）已显示出意想不到的免疫细胞吸附特性。最后的观察表明，血液净化技术仍未完全了解，可能涉及不同的作用机制，应进一步探索。 所有这些疗法目前都在临床试验中，仍有许多问题需要回答：谁是接受治疗的最佳患者，开始的最佳时机是什么时候，设备应该使用多长时间，这些疗法是否吸附活性分子（抗生素、维生素），它们对炎症和免疫介质的确切影响是什么？在 RRT 期间使用时，抗凝剂也应受到质疑，因为它可能会干扰血液净化治疗。例如，SCD 疗法需要低水平的离子钙，而 Hemopurifier® 不应与局部柠檬酸盐抗凝剂一起使用，因为病毒结合过程需要钙。这些疗法中的大多数可以在RRT期间作为附加治疗。然而，在不需要RRT的情况下，血液灌流装置可以作为体外回路内的独立治疗。在这种特殊情况下，治疗的预期益处应与体外循环的并发症相平衡。这些并发症主要与导管插入、回路的抗凝以及由体外回路中血液循环引起的炎症有关。 |
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