摘要

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是危重症病毒性肺炎患者重要的病理过程，而凝血功能紊乱则是病毒性肺炎患者的重要特征之一。近年来，越来越多的研究在探索病毒性肺炎导致ARDS的相关机制，虽然应用低分子肝素(low molecular weight heparin，LMWH)预防和治疗病毒性肺炎患者的血栓并发症已成为共识，但LMWH除具有抗凝作用外，亦具有抗炎、抗氧化等多重作用。因此LMWH对ARDS的治疗作用仍有待进一步全面探讨。该文旨在从病毒性肺炎的病理和临床特点等方面，探寻LMWH治疗ARDS的证据，对LMWH的治疗机制进行综述。

Progress on the mechanisms of low molecular weight heparin in treating acute respiratory distress syndrome caused by viral pneumonia

Acute respiratory distress syndrome(ARDS) is an important pathological process in patients with severe viral pneumonia.The coagulation disorder is one of the important characteristics of patients with viral pneumonia.In recent years, more and more studies have been exploring the related mechanisms of ARDS caused by viral pneumonia.Although the application of low molecular weight heparin(LMWH) to prevent and treat thrombotic complications in patients with viral pneumonia has become an industry consensus, in addition to anticoagulation, LMWH also has multiple effects such as anti-inflammatory and antioxidant.Therefore, the therapeutic effect of LMWH on ARDS remains to be fully explored.This article focuses on the pathological and clinical characteristics of viral pneumonia, to explore the evidence and clinical mechanisms of LMWH in the treatment of ARDS.

病毒性肺炎是常见的呼吸系统疾病，截止到2019年，5岁以下非人类免疫缺陷病毒感染的儿童重症肺炎病原分析显示病毒占61.4%^[1]。人腺病毒、呼吸道合胞病毒等是儿童病毒性肺炎的常见病原；腺病毒肺炎进展快，感染中毒症状明显，可进展为重症肺炎，且重症率高，部分患儿可进展为肺透明膜病、支气管扩张等^[2]。近年来，严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)、中东呼吸综合征(middle east respiratory syndrome，MERS)、流感肺炎、新型冠状病毒感染(corona virus disease 2019，COVID-19)等病毒性肺炎已经成为世界范围内危害公共卫生的重要原因。如何研发或者发现有效药物治疗重症、危重症患者，进一步改善病毒性肺炎患者预后，从而减少死亡人数，是当前面临的一个巨大挑战。

病毒性肺炎患者死亡的主要原因包括急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)、呼吸衰竭等，凝血功能异常也常常预示着预后不良。有研究表明，病毒性肺炎的重症患者常处于血液高凝状态^[3]，而临床常用的抗凝剂低分子肝素(low molecular weight heparin，LMWH)具有显著的临床特点，如生物利用度高、出血风险低、半衰期长等，对ARDS也具有一定的保护作用^[4]。本文综述病毒性肺炎相关ARDS的病理生理特点以及LMWH对ARDS的治疗作用。

1　病毒性肺炎的病理及免疫特点

在病毒性肺炎，肺为主要的靶器官，免疫过激和炎症风暴是导致病毒性肺炎患者肺损伤的重要原因。从病理表现来看，肺泡会呈现弥漫性的损害，出现浆液或纤维蛋白性渗出，形成透明膜^[5]。免疫系统处于过度激活状态，外周血T细胞数量明显减少^[6]，促炎因子如白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)等水平明显升高。而充血、水肿常见于肺部小血管和肺泡毛细血管，伴有大量CD61⁺巨核细胞，可见单核细胞和淋巴细胞浸润^[7]。

2　ARDS的生理、病理机制

ARDS的病理机制主要为：在各种致病因素的刺激下肺内的免疫细胞得到激活，受到激活的免疫细胞进一步释放促炎、趋化因子，进一步反向激活免疫细胞，引发体内级联、放大的炎症反应。在此过程中，氧自由基、细胞因子和颗粒酶等会损伤肺泡上皮细胞和微血管内皮细胞，会导致血管通透性发生变化，水肿液积聚，纤维蛋白沉积和血管内血栓形成，影响肺的正常生理功能，主要是导致通气和换气功能障碍，进一步出现低氧血症，*终导致呼吸衰竭、死亡。在肺损伤过程中，炎症反应起重要作用^[8]。

ARDS患者凝血系统一个比较重要的典型特征是肺泡内凝血活性增加、纤溶活性下降^[9]。外源性凝血途径的始动因素是组织因子(tissue factor，TF)，生理状态下，主要由血管壁外膜细胞来表达TF；异常情况下，除血管壁外膜细胞外，内皮细胞、中性粒细胞、单核细胞等均可以表达TF，导致大量TF进入血液循环，起到级联放大凝血的作用。此外，如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor -α，TNF-α)、IL-6等炎性细胞因子均可刺激TF的表达。同时，TNF-α、IL-6等也可刺激纤溶酶原激活物抑制剂(plasminogen activator inhibitor，PAI)的产生，降低纤溶活性^[10]。机体对凝血过程的正常调节也受到炎症反应影响，活化蛋白C(activated protein C，APC)、抗凝血酶(antithrombin，AT)和TF途径抑制物这些天然凝血抑制物合成受损，消耗增加，导致体内其水平下降，破坏凝血和抗凝平衡^[10]。此外，IL-1、TNF-α等炎症细胞因子通过介导内皮表面的血栓调节蛋白(thrombomodulin，TM)，进一步来抑制APC途径^[11]。同时，血管内皮损伤也对机体的抗血栓功能造成一定的影响。这些不利条件综合作用，使机体处于高凝状态。与此同时，凝血蛋白酶和凝血酶对白细胞、内皮细胞、单核细胞表面受体的激活，一方面增加与白细胞渗出和结合相关的表面蛋白的表达，另一方面引发促炎细胞因子释放，这些因素相互叠加，在机体内部产生强烈的促炎作用^[10]。炎症反应、凝血系统活化级联放大，造成患者肺内的不断损伤。

3　LMWH对ARDS患者的治疗作用

肝素作为一种从哺乳动物体内提取的硫酸化多糖，是一种临床上经典且应用较广的抗凝药物，主要通过抗凝血酶、抗凝血酶Ⅲ来发挥其抗凝活性^[12]。LMWH是通过化学或酶学解聚的方法从普通肝素中衍生而出，其长度约为普通肝素的2/3^[13]。LMWH同普通肝素一样，是通过增强AT的活性发挥抗凝效应，但不同的是，LMWH被细胞灭活少，也不易与内皮细胞和巨噬细胞结合，因此半衰期较长。

3.1　抗炎

研究表明LMWH具有一定的抗炎作用。ARDS患者肺损伤主要是由免疫系统过度激活所致的炎症因子风暴导致。通过LMWH的应用，可在很大程度上抑制炎症因子释放，进一步降低炎症细胞的黏附、渗出，减少中性粒细胞聚集，减轻炎症反应^[14]。

另外有研究表明，普通肝素和药理剂量的LMWH能显著减少脂多糖诱导的免疫反应，从而减少单核细胞释放炎症因子，如IL-8、IL-6、IL-1β和TNF-α等^[15]。在脂多糖诱导的动物模型中，发现经过LMWH治疗能显著降低TNF-α、IL-1β和败血症过程中的晚期炎症介质及高迁移率族蛋白的水平^[14]。同时通过抑制核转录因子-κB活化和核转位，LMWH实现对炎症介质的调节作用。核转录因子-κB活化协调诱导多个编码促炎细胞因子合成和释放的基因表达，而LMWH通过凝血酶Ⅲ有效抑制凝血因子Ⅹa，进而降低核转录因子-κB的活化水平^[15]。

细胞间黏附分子-1是中性粒细胞渗出迁移的重要分子。LMWH可通过抑制其表达来减轻患者肺内中性粒细胞俘获，影响白细胞的滚动、黏附和渗出，减少肺内炎症细胞聚集。

有研究借助活体荧光显微镜检查发现，LMWH可剂量依赖性地减轻炎症所致的吸附蛋白组成的内皮表层脱落，进而减少白细胞黏附，从而使其黏附受体暴露减少，血管通透性降低。其中有一种解释为，内皮表层的稳定性由于内皮细胞表面糖被的多种成分和LMWH结合而增加，抑制了白细胞和内皮细胞之间的相互作用。此外，内皮表层的重要成分是硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，LMWH通过抑制肝素酶，减少硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的降解，进一步减少内皮表层的脱落^[16]。另一种解释为，LMWH可以对凝血因子Ⅹa进行抑制，减少受体-效应器蛋白酶受体-Ⅰ与凝血因子Ⅹa结合，从而减少IL-8、IL-6等炎症介质释放，抑制炎症作用；可以推测在ARDS疾病发生发展过程中，LMWH的使用不仅可以抑制炎症反应，还能纠正凝血亢进，起到保护肺的作用^[17,18]。

3.2　抗氧化

ARDS病理炎症反应过程中，组织损伤主要是由氧化应激增强所引起。而LMWH主要的特点之一就是抗氧化，可减轻多种原因所致的机体氧化应激反应。在动物肺内实验中发现，丙二醛含量升高，谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性下降^[4]。LMWH的抗氧化作用，一方面是通过降低丙二醛含量，提高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶抗氧化酶活性来减轻氧化应激反应；另一方面，由于其是结构较为复杂的糖胺聚糖之一，LMWH结构上的还原性羟基不仅可与Fe²⁺、Cu²⁺等金属离子进行络合，而且可以捕捉过氧化反应过程中产生的活性氧，以此通过抑制脂质过氧化反应来发挥抗氧化作用^[4]。

目前，在大量临床研究中发现，LMWH对ARDS具有保护和治疗作用。Hofstra等^[12]的一项回顾性研究观察了164例接受静脉注射肝素治疗的ARDS患者，发现在患者病程早期应用肝素对住院时长和28 d病死率的影响并无统计学意义。而另一项研究则有相反的结论，经过LMWH治疗可有效降低患者的急性生理学与慢性健康状况Ⅱ评分和7 d病死率^[19]。

3.3　抗凝

病毒性肺炎患者实验室检查异常还包括血小板减少、抗凝血酶含量低、纤维蛋白原水平明显升高等。值得关注的是，COVID-19死亡患者中约75%的患者存在弥散性血管内凝血^[20]。另外也有部分患者患有静脉血栓栓塞症，这也是造成病毒性肺炎患者病情加重，甚至死亡的重要原因之一^[21]。研究发现近20%的COVID-19患者会出现凝血功能异常，几乎所有的重型和危重型患者都存在凝血功能紊乱、D-二聚体显著升高，甚至发生猝死事件。Zhang等^[22]的一项临床研究显示，患者入院时，若出现D-二聚体含量大于2 μg/ml ，那么患者死亡风险也会显著增加(HR＝51.5，95% CI：12.9~206.7)。另一项回顾性研究则显示，患者入院时，若出现D-二聚体含量超过1 μg/ml ，那么患者死亡风险是D-二聚体水平不足1 μg/ml患者的18倍(95%CI：2.64~ 128.55)^[23]。

抗凝是LMWH经典的作用，ARDS患者体内具有代表性的重要特征之一是肺泡内纤维蛋白沉积、凝血和纤溶系统紊乱以及微血栓形成^[24]。LMWH主要通过与抗凝血酶Ⅲ结合，抑制凝血因子Ⅹa，来发挥抗凝作用，纠正凝血功能紊乱，改善和减轻肺损伤。此外，研究表明LMWH还可诱导血管内皮细胞释放TF途径抑制物，抑制凝血因子Ⅶa/TF复合物，肝素的抗凝和促纤溶的功效主要通过抑制活化的单核细胞合成纤溶酶原激活物抑制剂和TF来实现^[25]。一项临床研究表明，LMWH在一定程度上可以改善患者的氧合指数，在改善微循环障碍方面有至关重要的作用^[19]。

有研究者对近年来多个ARDS患者临床随机对照试验进行荟萃分析，其中试验组采用包括机械通气、抗感染、营养支持等常规治疗的基础上加用LMWH或肝素治疗，肝素5~10 U/(kg·h)。LMWH2 500~5 000 U，皮下注射，每12小时1次，疗程均为7 d；对照组不用任何抗凝治疗，仅使用一些常规治疗。结果如下：试验组28 d病死率明显低于对照组，试验组治疗7 d后动脉血氧饱和度明显高于对照组，急性生理学与慢性健康状况评分Ⅱ分值明显低于对照组，试验组ICU住院时间及机械通气时间明显低于对照组。此外，其他次要结果包括：试验组治疗7 d后IL-6、C-反应蛋白、TNF-α含量明显低于对照组，同时凝血功能指标、活化部分凝血活酶时间或者凝血酶原时间两组之间差异并无统计学意义^[19]。

由于重症、危重症的ARDS患者处于明显的血液高凝状态，导致血栓事件的发生率较高，且在COVID-19患者中，有专家建议所有无禁忌证的住院患者应考虑使用一定剂量的LMWH进行预防^[18,26]，但是目前仍存在一定的争议。一项研究表明虽然使用标准剂量LMWH预防，但静脉血栓栓塞症的发生率仍可达27%^[20]。

一项研究表明，对于有严重疾病高风险的患者，建议使用肝素进行抗凝治疗。LMWH每天剂量应维持1至2剂，直到D-二聚体水平恢复正常。对于纤维蛋白降解产物≥10 μg/ml和(或)D-二聚体≥5 μg/ml的患者，则建议使用普通肝素^[26]。

有研究表明，COVID-19患者会对肝素类药物的抵抗性增加，一部分患者抗凝血酶水平降低，同时，纤维蛋白原可超过700 mg/dl，预防剂量40 mg(日1次)的LMWH并不能很好的发挥作用^[27]。在另一项研究中发现，增加LMWH的剂量由依诺肝素40 mg日1次到40 mg日2次，能更好地预防血栓形成、抑制炎症反应，该方法发现患者纤维蛋白原、IL-6、D-二聚体水平下降可以借助增加LMWH的剂量来实现，而且也并未发生血栓栓塞事件。但是该研究样本量小、且非随机对照，因此证据等级不高，并不能充分证明增加预防性LMWH剂量能改善患者预后。

4　总结与展望

综上，LMWH可从抗炎、抗氧化和抗凝等多方面对ARDS发挥治疗作用。目前针对LMWH在病毒性肺炎治疗中的研究主要方向为ARDS治疗以及预防、治疗静脉血栓栓塞症等并发症，同时也有一定的研究在探索LMWH对病毒性肺炎患者治疗的*佳剂量，其价值有待进一步阐明，有待高证据等级的随机临床试验进一步验证。