国际病毒学杂志 2022 年 4 月第 29 卷第 2 期 International Journal of Virology, April 2022, Vol. 29, No. 2 · 163 · ·综述· COVID-19 相关性凝血病的临床表现及病理机制 1 2 3 高飞 王玉光 刘清泉 1 2 首都医科大学附属北京中医医院肿瘤血液科 100010; 首都医科大学附属北京中医 3 医院呼吸科 100010; 首都医科大学附属北京中医医院 100010 通信作者:王玉光,Email:wygzhyiaids@126.com,电话:010-52176632 【摘要】 COVID-19 相关性凝血病是 COVID-19 重症患者的主要临床表现和病理特征,也是 患者的主要死亡原因之一。当前研究表明,COVID-19 相关性凝血病的发生率较高,即使进行了预 防性治疗,仍不可避免该病的发生。肺血管内凝血病可能是 COVID-19 中肺损伤机理的重要因素 之一。 COVID-19 相关的凝血病的病理机制较为复杂, 目前认为主要与内皮功能障碍、 炎症级联反应、 肾素 - 血管紧张素系统、缺氧、自身免疫紊乱、机体及治疗因素有关。关于 COVID-19 全身抗凝 治疗策略已形成指南及专家共识。但从现有报道来看,关于 COVID-19 相关凝血病的病理机制研 究尚未形成统一明确的认识,抗凝治疗指南也有待进一步完善,这些将成为下一步研究的重点。 【关键词】 COVID-19 相关性凝血病;临床表现;病理机制;抗凝治疗 基金项目:新冠肺炎中医证候规律及诊治方案优化研究国家重点研发计划 (2021YFC1712901) ; 高层次公共卫生技术人才建设项目(2022-2-016) DOI 10.3760/cma.j.issn.1673-4092.2021.02.017 : 目 前 新 型 冠 状 病 毒 肺 炎(coronavirus disease 2019, 的发生率仍达到 16.7%,该研究结果显示尽管有抗凝治疗, COVID-19)已造成世界范围内的大流行,给现有的医疗系 但仍有大量继发于 COVID-19 的 ARDS 患者出现危及生命 [3] 统带来了前所未有的挑战。其中 COVID-19 相关性凝血病 的血栓并发症 。另一项来自法国的相关研究也发现,与 (COVID-19-associated coagulopathy,CAC) 是 COVID-19 重症监护病房病情严重程度评分相似的其他患者相比, 患者常见的并发症,其表现以动、静脉血栓栓塞为主。严 COVID-19 感染者的 PE 患病率更高,估计 15 d 的累积发 重的情况下,可发展为以凝血异常为主要表现的急性呼吸 病率为 20.6%,高于去年同期同一组 ICU 患者中的 6.1%, [4] 窘迫综合征,成为 COVID-19 重症患者的主要死亡原因之 以及 2019 年流感患者 7.5%的 PE 发生率 。意大利的研究 一。CAC 目前已成为 COVID-19 领域研究的热点问题。现 纳入了 388 名 COVID-19 患者,在使用抗凝剂预防措施后, 将其研究的进展与存在的问题综述如下。 仍有 28 例(8%)发生血栓栓塞。其中一半患者在入院后 [5] 1 COVID-19 患者凝血异常表现 24 小时内诊断出血栓栓塞 。44 例患者接受了 VTE 影像 目前研究显示 COVID-19 患者存在高凝状态及动、静脉 学检查,其中 16 例(36%)确诊为 VTE。30 例患者接受 血栓倾向, 血栓事件与不良预后有关。 静脉血栓栓塞症 (venous 计算机断层扫描肺血管造影检查,其中 10 例(33%)确 thromboembolism,VTE)包括肢体深静脉血栓形成(deep vein 诊为 PE。此外还有 2.5%的患者出现缺血性中风和急性冠 [6] thrombosis,DVT)与肺栓塞(pulmonary embolism,PE)。 脉综合征,1.1%的患者发生心肌梗死。Doyle 等 对比了 早期研究统计,在未经预防的情况下,重型 COVID-19 接受体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation, [1] 患者的 DVT 发生率可达 25% 。随着相关报道增多,一 ECOM)治疗的严重 COVID-19 感染的 ARDS 患者与流感 项荟萃分析研究显示,VTE 的发生率为 26%,(DVT 为 肺炎患者(包括 43 例 H1N1 流感,31 例其他甲型流感感染, [2] 14%,PE 为 12%) 。其中重症监护室住院患者 VET 发生 6 例乙型流感)的静脉血栓栓塞发生率。两种病毒感染患 率为 24%(DVT 为 14%,PE 为 12%,两者同时出现为 2%) ; 者均观察到显著的肺血栓栓塞和导管相关深静脉血栓形成, 普通病房人群 VET 发生率为 9%(DVT 为 4%,PE 为 7%, 但 COVID-19 患者的静脉血栓栓塞发生率高于流感患者。 两者同时出现为 2%)。可见 COVID-19 患者有较高的 VET 除 VTE 外,COVID-19 患者可见凝血参数异常,凝血 [7] 发生率,而重症患者的 VET 发生率则高于普通患者。 参数与预后密切相关。武汉市 191 例患者中 ,死亡病例凝 抗凝治疗可在一定程度上降低 VTE 的发生率,但仍 血异常的发生率较幸存者明显偏高,回归模型示入院时 D- μ 有较多患者不可避免发生 VTE。法国对重症监护病房中 二聚体水平大于 1.0 g/mL 与死亡率呈正相关。武汉市 201 150 例出现急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress 名 COVID-19 患者中有 84 例出现 ARDS,相比未发生 ARDS syndrome,ARDS) 的 COVID-19 患 者 进 行 抗 凝 治 疗,PE 的患者,其 PT 时间显著延长,D- 二聚体明显升高。发生 fmx_T3RoZXJNaXJyb3Jz· 164 · 国际病毒学杂志 2022 年 4 月第 29 卷第 2 期 International Journal of Virology, April 2022, Vol. 29, No. 2 ARDS 的患者中,有 52.80%(44/84)的患者死亡,并且死 通过对 COVID-19 患者尸体解剖得出的结论推测, [8] 亡患者的 D- 二聚体水平明显高于存活患者 。目前 D- 二 COVID-19 凝血紊乱的实质是大量纤维蛋白的形成,纤维 聚体已被反复报道成为与疾病严重程度相关的有用的生物 蛋白沉积过多可导致肺泡塌陷、肺损伤、水肿和气体交换 标志物,并且是不良后果的预测因子。其他凝血异常如 PT 受损。肺循环和支气管肺泡间隙中凝血和纤维蛋白溶解的 和 APTT 延长,纤维蛋白降解产物增多,严重血小板减少导 紊乱可能是 COVID-19 中肺损伤机理的重要因素之一。 致危及生命的弥散性血管内凝血(disseminated intravascular 3 COVID-19 相关的凝血病的病理机制 coagulation,DIC),需要持续的警惕和及时的干预。 COVID-19 相关的凝血病的病理机制很复杂,具体形 DIC 是 COVID-19 患者重要的致死因素。根据国际 成机制目前仍不是十分清楚,结合相关文献报道,归纳为 血栓与止血学会的 DIC 诊断标准,有研究在分析 183 名 以下几个原因: COVID-19 阳性患者的凝血参数时发现,21 例死亡病例 3.1 内皮功能障碍 中,有 15 例(71.4%)被诊断为显性 DIC,而 78 位出院患 血管内皮细胞在促凝血激活机制中起关键作用。 [9] 者中只有 1 位患者(0.6%)符合 DIC 诊断标准 。与恶性 越来越多的证据支持 COVID-19 靶向内皮细胞的理论。 肿瘤、败血症等常见原因引起的 DIC 不同,COVID-19 引 COVID-19 病毒可以通过识别内皮细胞表达的受体—血管 起的 D- 二聚体水平的升高程度与 PT/ 国际标准化比值, 紧张素转换酶 2(angiotensin-converting enzyme,ACE2)蛋 [18] APTT,纤维蛋白原水平或血小板计数的异常不成比例, 白访问宿主内皮细胞 ,导致内皮细胞的破坏,加之局部 COVID-19 患者较少出现血小板减少及纤维蛋白原水平下 缺氧的发展及 COVID-19 患者产生的炎性细胞因子也会逐 [10] 降 ,提示 COVID-19 相关性凝血病类似于 DIC 的高凝 步加剧内皮细胞的破坏。一方面,内皮细胞释放大量的纤 [19] 状态。《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(第七版)》指出, 溶酶原激活剂可以溶解异常沉积的纤维蛋白 ,导致以 D- COVID-19 病理改变主要集中在肺部,肺泡隔血管充血、 二聚体和纤维蛋白 / 纤维蛋白原降解产物增加为代表的生 水肿,可见血管内透明血栓形成,有学者认为这种纤维蛋 物标志物的变化;但另一方面,内皮细胞分泌 PAI-1 水平 白血栓不同于传染性非典型肺炎(severe acute respiratory 也会升高,与纤溶酶原激活剂形成不可逆复合物,造成纤 syndromes,SARS)的白色血栓,纤维蛋白血栓的形成可能 溶酶原激活剂和 PAI-1 之间动态失衡,从而促进血栓形成; 是 COVID-19 患者血小板减少发生率低于 SARS 患者的原 其次,内皮细胞的损伤促进组织因子的表达并下调 C 蛋白 [11] [20] 因之一 。另外,肺部炎症后血小板生成素的反应性增加, 系统 ,导致凝血级联的激活,造成凝血病和血栓形成事 [12] 也可能与 COVID-19 患者血小板减少发生率低相关 。 件的发生;第三,内皮细胞自身释放的细胞因子可表达粘 [21] 2 COVID-19 患者凝血异常解剖情况 附分子和生长因子,进一步加重炎症反应和促进凝血 。 COVID-19 相关性凝血病的临床表现主要是器官功能障 3.2 炎症级联反应 碍,特别是肺功能的异常(如氧合下降甚至出现 ARDS 事 既往大量的证据表明,炎症和凝血系统之间存在紧密 [13] 件),相关学者将其定义为肺血管内凝血病 。尸检表明, 联系,相互影响,炎症可导致凝血系统的激活,同时凝血 [22] 大体标本发现显示肺周围血管中有血栓、右心室增大,进行 也会显著影响炎症活性。Jean Connors 等 认为 COVID-19 显微镜观察显示,肺小血管和毛细血管中存在血栓和微血管 引起的凝血病是机体对病毒感染引起炎症反应的结果,从 病变,这些血栓含有纤维蛋白和血小板成分,并伴有相关的 而驱动血栓的形成。COVID-19 患者疾病早期即可出现明 [14-15] 出血,这些都是导致死亡的重要因素 。尸检还发现, 显的炎症反应,产生促炎症细胞因子(如肿瘤坏死因子 在 11 例死亡患者中(含 10 例接受预防性抗凝治疗),全部 (TNF),白介素 -10,白介素 -1β 和白介素 -6 等),严 发现肺小动脉中存在微小的血栓,8 例出现肺梗死,而这些 重者甚至形成全身性炎症反应综合征或细胞因子风暴,一 [16] [23-24] 病例在死亡之前临床上均未诊断出 VTE 。这些解剖证实了 些炎症因子已被证实可使循环凝血酶水平升高 。炎症 COVID-19 患者存在肺微血栓和毛细血管循环障碍的病理特 变化进一步激活纤溶系统活化,导致 D- 二聚体和纤维蛋 [17] [23] 征,其中纤维蛋白在肺内的沉积是重要的病理因素 。 白降解产物(fibrin degradation product,FDP)水平升高 。 由 COVID-19 感染介导的炎症可导致内皮细胞损伤, D- 二聚体越高,表明体内炎症反应越明显,结局越差。 启动内、外源性凝血过程,从而导致高凝状态。凝血因子 3.3 肾素 - 血管紧张素系统 在肺部的积聚通过激活分布于肺泡上皮细胞、成纤维细 ACE2 在心、肺、肾、肾上腺、内皮细胞等均有表 胞、单核细胞和巨噬细胞的蛋白酶激活受体驱动 ARDS 事 达,其主要作用是使血管紧张素Ⅱ转化为血管紧张素 [17] 件的发生及促进纤维蛋白生成的增加 。另一方面,在 (angiotensin,Ang)-(1-7)。Ang-(1-7) 具 有 强 力 的 COVID-19 感染的患者中观察到高水平的纤溶酶原激活物 抗栓作用。COVID-19 病毒与 ACE2 通过膜结合形式结合 抑制物 -1(PAI-1),PAI-1 的升高导致纤溶酶原激活系 以及宿主细胞对复合物的内化作用,造成已感染患者体内 统的减弱从而引起肺泡腔纤维蛋白的异常沉积。换言之, 的 ACE2 水平的下降,干扰 Ang-(1-7)的代谢,从而影 [25] 纤维蛋白沉积是凝血和纤溶系统的失调的结果。 响 Ang-(1-7)的抗栓作用,导致机体形成血栓 。 fmx_T3RoZXJNaXJyb3Jz国际病毒学杂志 2022 年 4 月第 29 卷第 2 期 International Journal of Virology, April 2022, Vol. 29, No. 2 · 165 · 3.4 缺氧诱导血栓形成 内死亡率的影响。最终 562 名(93.7%)患者被纳入了初 在严重的 COVID-19 患者中发现,缺氧不仅可以通过 步分析,其中 276 例随机接受了中等剂量的依诺肝素抗凝 增加血液粘稠度来刺激血栓形成,还可以通过缺氧诱导的 (每日 1 mg/kg) , 286 例患者接受了标准剂量的抗凝治疗 (40 mg/d)。发现两种剂量对患者静脉或动脉血栓形成及 30 d 信号通路来促进血栓事件的发生发展。有报道称低氧可诱 内死亡率等指标的影响差异无统计学意义。提示中剂量预 导血管纤维蛋白沉积,从而进一步干扰内皮细胞维持血流 [26-27] 防性抗凝不能给患者带来更大获益,因此不建议对 ICU 中 动力学的稳态 。同时缺氧可使内皮细胞抗凝特性减弱、 [27] 未经筛选的 COVID-19 患者采用中等剂量预防性抗凝治疗。 通透性和白细胞黏附性增加加重血栓形成 。 [36] Tang 等 纳入了 449 例重度 COVID-19 患者,其中 99 例 3.5 自身免疫紊乱 接受肝素(94 例接受了低分子肝素治疗,40~60 mg 依诺肝 有报道显示 COVID-19 患者出现多种高滴度抗磷脂抗 [28] 素 /d),5 例接受了普通肝素(10 000~15 000 IU/d)治疗 体 ,危重症患者中,约 40% 出现抗磷脂抗体指标阳性, 7 d 以上,在 SIC 评分≥ 4 分的患者中,肝素使用者的 28 d 这部分病人中,甚至发生脑梗等严重血栓事件。提示新冠 死亡率低于未使用肝素者(40.0% vs 64.2%,P=0.029), 患者的自身免疫紊乱与凝血异常和血栓形成密切相关。目 但 SIC 评分< 4 分的患者肝素使用未改变死亡结局(29.0% 前关于抗磷脂抗体引起血栓病理机制涉及血管内皮损伤、 vs 22.6%,P=0.419)。当 D- 二聚体超过 3.0 μg/mL(正常 血小板激活、凝血与抗凝、纤溶与抗纤溶之间的失衡等多 上限的 6 倍)时,使用肝素治疗可使死亡率降低约 20% 个病理环节,具体机制尚未完全清楚。 (32.8% vs 52.4%,P=0.017)。Tang 的研究进一步筛选出 3.6 机体因素 COVID-19 患者中接受抗凝治疗的潜在受益人群。 COVID-19 患者可能合并几种已确定的 VTE 危险因素, 5 结语 包括急性呼吸道疾病,活动性感染,炎性状态,发热所致 新冠肺炎患者机体凝血功能紊乱发生率较高,多种病 血液浓缩和血流循环能力下降。此外,患者可能还合并其 理因素可能导致或促进血栓的发生发展。早期、有效干预 他 VTE 临床危险因素,例如高龄,肿瘤,肥胖,妊娠,充 新冠肺炎患者凝血功能紊乱可能是改善病人临床预后的有 血性心力衰竭或既往 VTE 病史。重症 COVID-19 患者可能 效手段。目前关于 COVID-19 相关的凝血病的病理机制研 因插管, 镇静, 长期卧床等因素增加血栓性疾病发生的风险。 究已经取得阶段性进展,内皮功能障碍、炎症级联反应、 3.7 治疗因素 自身免疫紊乱等学说均在一定程度上阐释了该病的病理机 有报道显示,一些抗病毒药物(干扰素、利巴韦林等) [11, 29] 制, 但仍未形成统一完整的认识, 有待进一步研究加以明确。 可引起凝血功能紊乱 。糖皮质激素的使用也可使凝血 另一方面,虽然已经初步形成了关于 COVID-19 患者 因子和血纤维蛋白原水平增加,从而增加静脉血栓栓塞风 的抗凝治疗指南,在抗凝治疗后,血栓患者发病率有了一 [30] 险 。患者应用体外膜肺氧合(ECMO)治疗时,体外循 定程度的降低,但从相关报道可以看出,经过抗凝治疗的 [31] 环管路的生物材料会造成凝血系统的异常 。另外,患者 COVID-19 患者的仍存在一定的血栓发生率,由此表明, [32] 输注大量库存血亦会影响凝血功能,造成凝血紊乱 。 现行指南尚不能完全解决患者血栓发生的问题,仍需进一 4 抗凝治疗策略 步完善,特别是建立 COVID-19 患者预防血栓的动态有效 尽管有关 COVID-19 相关性凝血病和血栓形成风险 监测及治疗体系, 进一步提高临床治疗的有效性和安全性, 的证据正在迅速出现,但指导抗血栓形成管理的高质量证 将成为下一步研究的重点。 据很少。国际血栓形成和止血协会发布了一项 COVID-19 [33] 利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突 流行期间临时抗凝治疗指南 。指南推荐在没有禁忌症 的情况下(例如活动性出血,严重的血小板减少症), 参 考 文 献 无论 VTE 风险评估得分如何,对所有确诊或高度怀疑 [1] Cui S, Chen S, Li X, et al. Prevalence of venous thromboembolism COVID-19 的住院非妊娠患者进行药物性 VTE 预防。在 in patients with severe novel coronavirus pneumonia[J]. J Thromb 重症患者中,只要不存在禁忌症,就可以同时进行药物和 Haemost, 2020, 18(6): 1421-1424. DOI: 10.1111/jth.14830. 机械性 VTE 预防。中国专家组根据高纤维蛋白降解产物 [2] Porfidia A, Valeriani E, Pola R, et al. Venous thromboembolism (FDP ≥ 10 mg/L)或 D- 二聚体浓度(≥ 5 μg/mL)发布 in patients with COVID-19: systematic review and meta- analysis[J]. Thromb Res, 2020, 196: 67-74. DOI: 10.1016/ 了治疗性普通肝素使用指南(3-15 IU/kg/ 小时),初始肝 [34] j.thromres.2020.08.020. 素治疗后 4 小时必须重新评估凝血功能和血小板 。虽然 [3] Helms J, Tacquard C, Severac F, et al. High risk of thrombosis 更高的 D- 二聚体预示着更差的结局,但尚无证据表明使 in patients with severe SARS-CoV-2 infection: a multicenter 用 D- 二聚体来指导抗凝药物剂量的增量使用。 prospective cohort study[J]. Intensive Care Med, 2020, 46(6): 1089-1098. DOI: 10.1007/s00134-020-06062-x. 伊朗的一项开放标签多中心随机对照试验纳入了 600 [4] Poissy J, Goutay J, Caplan M, et al. Pulmonary embolism [35] 名 ICU 重症 COVID-19 患者 ,研究对比中等剂量与标准 in patients with COVID-19: awareness of an increased 剂量依诺肝素预防性抗凝治疗对患者血栓形成风险及 30 d prevalence[J]. Circulation, 2020, 142(2): 184-186. DOI: 10.1161/ fmx_T3RoZXJNaXJyb3Jz· 166 · 国际病毒学杂志 2022 年 4 月第 29 卷第 2 期 International Journal of Virology, April 2022, Vol. 29, No. 2 circulationaha.120.047430. ajplung.1999.277.3.L573. [5] Lodigiani C, Iapichino G, Carenzo L, et al. Venous and arterial [20] Richardson MA, Gupta A, O''Brien LA, et al. Treatment of sepsis- thromboembolic complications in COVID-19 patients admitted to induced acquired protein C deficiency reverses angiotensin- an academic hospital in Milan, Italy[J]. Thromb Res, 2020, 191: converting enzyme-2 inhibition and decreases pulmonary 9-14. DOI: 10.1016/j.thromres.2020.04.024. inflammatory response[J]. J Pharmacol Exp Ther, 2008, 325(1): [6] Doyle AJ, Hunt BJ, Sanderson B, et al. A comparison of thrombosis 17-26. 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