周 澧秦 川

(中國醫(yī)學科學院醫(yī)學實驗動物研究所, 北京協(xié)和醫(yī)學院比較醫(yī)學中心, 國家衛(wèi)生健康委員會人類疾病比較醫(yī)學重點實驗室, 國家中醫(yī)藥管理局人類疾病動物模型三級實驗室,北京 100021)

2020 年1 月30 日世界衛(wèi)生組織宣布新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)為國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件,之后在世界范圍內(nèi)大流行,成為百年一遇的全球性健康危機。 截至目前,全球新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)感染累積確診人數(shù)已達2.3 億,累計死亡人數(shù)超4 百萬。 SARS-CoV-2 是一種高度傳染性和致病性的冠狀病毒,其主要致病機制是通過與血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)受體結(jié)合從而感染和破壞Ⅱ型肺泡上皮細胞而引起呼吸道癥狀。 進行性呼吸衰竭是COVID-19 致死的主要原因,然而增加的證據(jù)表明,凝血功能障礙和血栓形成是COVID-19 重癥患者主要臨床特征之一并與死亡風險密切相關(guān)。 由于炎癥、缺氧、血管內(nèi)皮損傷等因素所致凝血系統(tǒng)異常,加上高齡、基礎疾病(如高血壓病、肥胖癥等)、臥床、留置深靜脈導管等其他高危因素,使得COVID-19 患者易出現(xiàn)深靜脈血栓、肺栓塞、心肌梗死和腦梗死等血栓性并發(fā)癥[1]。 大量尸檢結(jié)果顯示COVID-19 病人肺內(nèi)存在廣泛的血栓形成并伴有內(nèi)皮損傷、血管增生等微血管病變。COVID-19 病人的肺泡毛細血管血栓發(fā)生率是流感患者的9 倍(P＜0.001)[2]。 凝血異常和血栓形成主要發(fā)生于重癥COVID-19 患者,可引起肺栓塞、心梗、腦梗、休克、彌散性血管內(nèi)凝血(disseminated intravascular coagulation,DIC)、多器官衰竭等嚴重并發(fā)癥,與病情嚴重程度和致死率密切相關(guān)。 COVID-19 的中醫(yī)病機為“濕、熱、毒、瘀、虛”,凝血異常歸屬于血瘀的范疇。 本綜述將圍繞COVID-19 患者凝血異常發(fā)生機制進行探討并結(jié)合中醫(yī)血瘀理論進行分析,為中藥用于新冠防治提供科學證據(jù)并對臨床干預和科研探索提供幫助。

1 COVID-19 病人凝血異常的機制

D-二聚體水平升高是COVID-19 患者高凝狀態(tài)最典型的表現(xiàn),COVID-19 重癥患者D-二聚體水平和纖維蛋白降解產(chǎn)物(fibrin degradation products,FDP)顯著高于輕癥患者,并與患者死亡率顯著相關(guān)[1,3-5]。 凝血酶原時間(prothrombin time,PT)和活化部分凝血活酶時間(activated partial thromboplastin time,APTT)在COVID-19 患者中輕微延長或不變,但也有少部分患者PT 和APTT 縮短[1]。 血小板計數(shù)在大多數(shù)COVID-19 患者中處于正常水平,而重癥患者血小板減少癥發(fā)生率增加,并與疾病嚴重程度和致死率相關(guān)[6]。 COVID-19 患者的凝血異常與細菌性膿毒癥所致凝血系統(tǒng)異常不同,后者的突出表現(xiàn)并非以D-二聚體水平升高為主,而是以血小板減少和PT 時間延長為重要特征,提示COVID-19 相關(guān)凝血異常的獨有特征[7-8]。

目前認為新冠肺炎凝血功能紊亂可能與免疫炎癥、內(nèi)皮損傷和功能失調(diào)、血小板活化、ACE2 相關(guān)信號通路異常、組織缺氧等多因素相關(guān)。

1.1 免疫炎癥

SARS-CoV-2 感染后可誘發(fā)宿主免疫反應,導致免疫細胞分泌大量促炎細胞因子,如IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-8、GM-CSF 等,引發(fā)炎癥細胞因子風暴,觸發(fā)巨噬細胞和中性粒細胞及血管內(nèi)皮細胞表達組織因子,進而引發(fā)微血管血栓形成。 與其他呼吸系統(tǒng)感染病毒相比,SARS-COV-2 顯示出Ⅰ型和Ⅲ型干擾素信號通路激活缺陷和更高的IL-6 和趨化因子表達水平[9]。 尸檢病理檢查顯示COVID-19 病人肺組織炎癥細胞浸潤主要以單核巨噬細胞主,而淋巴細胞和漿細胞浸潤相對少見,提示單核細胞可能是炎癥因子的主要來源[10]。 在SARS-CoV-2 感染過程中,干擾素信號缺陷導致抗病毒先天免疫應答異常而趨化因子表達持續(xù)升高,以單核細胞為主的非特異性免疫過度活化是COVID-19 炎癥風暴的重要原因。 炎癥和凝血系統(tǒng)之間具有緊密聯(lián)系。 一方面,TNF-α 和白介素等炎癥因子可以誘導血細胞和內(nèi)皮細胞組織因子的表達,抑制TFPI 的活性,損傷內(nèi)皮細胞,激活血小板,啟動和增強凝血級聯(lián)反應[11]。 另一方面,炎癥因子還可促進血管壁白細胞粘附,影響微血管活性和微循環(huán)血流動力學,促進血栓形成。 另外,炎癥因子還可激活中性粒細胞釋放中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps,NETs)。 NETs 其獨特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅可為血栓的形成提供支架,還可以通過黏附和激活血小板,激活凝血因子,抑制TFPI 的活性,損傷內(nèi)皮細胞損傷,活化補體系統(tǒng)等多種機制促進血栓的形成[12]。 另外,病理染色顯示在COVID-19 病人肺及肺外組織血管部位存在補體系統(tǒng)的激活,提示補體系統(tǒng)激活在內(nèi)皮損傷和凝血異常中的潛在作用[13-16]。 除此之外,抗磷脂抗體和狼瘡抗凝物增加等自身免疫反應異常也可能與COVID-19 凝血異常有關(guān)[17]。

1.2 內(nèi)皮細胞損傷和功能失調(diào)

血栓形成3 要素包括凝血功能亢進、血管壁損傷和血流狀態(tài)改變,其中血管內(nèi)皮細胞損傷是血栓發(fā)生的關(guān)鍵因素之一。 病理檢查顯示,COVID-19 患者肺部存在廣泛的血栓形成并伴有微血管內(nèi)皮炎[2,18]。 除肺部血管外,皮膚、心臟、腦、肝、小腸和腎等臟器也有報道存在微血管內(nèi)皮損傷和血栓[18-19]。 內(nèi)皮細胞表面糖萼結(jié)構(gòu)的損傷導致正常內(nèi)皮細胞抗凝性質(zhì)丟失是內(nèi)皮損傷導致凝血激活的重要原因。 危重癥COVID-19 病人血漿中硫酸軟骨素、Syndecan-1 和透明質(zhì)酸水平的升高及肝素酶活性增加提示內(nèi)皮細胞表面糖萼降解和丟失[20-21]。Fernandez 等[22]研究顯示COVID-19 病人血漿內(nèi)皮損傷標記物sVACM1、vWF、硫酸乙酰肝素水平與疾病嚴重程度顯著相關(guān)；同時與敗血癥休克病人相比血漿α2-抗纖溶酶和ADAMTS13 活性相對較高。 血管內(nèi)皮表達ACE2 蛋白,一些研究結(jié)果顯示SARSCoV-2 可直接感染內(nèi)皮細胞導致內(nèi)皮細胞損傷和激活[2,18,23]。 但是,目前尚存在一定爭議,一些研究對內(nèi)皮細胞ACE2 的表達水平、病毒感染效率及檢測到的病毒顆粒的可靠性提出了質(zhì)疑[24-26]。 炎癥損傷等間接因素可能是COVID-19 病人血管內(nèi)皮損傷和凝血增強的主要原因。 血管內(nèi)皮損傷可影響NO、vWF、 組 織 型 纖 溶 酶 原 激 活 劑 (tissue-type plasminogen activator,tPA)、PAI1、TFPI、前列環(huán)素PGI2、血栓調(diào)節(jié)蛋白等相關(guān)因子的表達,導致血管收縮和通透性增加,組織因子釋放和膠原暴露,促進血小板激活、粘附和聚集,最終引起凝血異常和血栓風險[27]。

1.3 血小板激活

Manne 等[28]研究顯示COVID-19 住院病人血小板計數(shù)和平均血小板體積沒有顯著改變,但血小板轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果顯示蛋白泛素化、抗原呈遞和線粒體功能失調(diào)等相關(guān)的基因表達譜存在明顯改變。同時,COVID-19 病人血小板和中性粒細胞、單核細胞和T 細胞的聚集均顯著增加,P-選擇素表達增加,血小板活性和聚集能力顯著增強并可顯著增加單核細胞組織因子的表達[28-29]。 Zhang 等[30]研究顯示血小板表達ACE2 和TMPRSS2,SARS-CoV-2 病毒和S 蛋白可以直接作用于血小板,劑量依賴性的增強膠原、凝血酶或ADP 誘導的血小板聚集。 相反,Shen 等[31]研究顯示血小板不表達 ACE2 和TMPRSS2,但SARS-CoV-2 可通過ACE2 非依賴的方式直接作用于血小板,增加P 選擇素的轉(zhuǎn)位和糖蛋白GPⅣ、血小板因子PF4 和趨化因子RANTES 的表達,并可低效感染體外培養(yǎng)的血小板和巨核細胞。 Zaid 等[32]研究顯示血小板可能是 COVID-19病人炎癥因子水平升高的來源之一,并發(fā)現(xiàn)血小板病毒RNA 檢測率與病人年齡密切相關(guān)。 這些研究表明 SARS-CoV-2 可能通過 ACE2 或非 ACE2 依賴的方式與血小板發(fā)生作用,促進血小板活化聚集和炎癥因子的釋放,參與凝血異常和血栓形成。

1.4 ACE2 相關(guān)信號通路異常

ACE2 是SARS-CoV-2 入侵細胞的受體,同時也是RAS 的重要組成部分。 SARS-CoV-2 通過ACE2感染細胞后,可通過ADAM17 和TMPRSS2 對ACE2進行剪切,引起細胞表面ACE2 蛋白表達降低,可能導致 RAS 失衡引起機體損傷[33-34]。 Kuba 等[35]研究發(fā)現(xiàn)除完整病毒體外,S 蛋白本身即可引起ACE2表達的下調(diào),并加重酸誘導的急性肺損傷而AT1 受體抑制劑氯沙坦可消除S 蛋白的效應。 Lei 等[36]研究顯示氣管內(nèi)給與編碼S 蛋白的假病毒可導致肺泡隔增厚和單核細胞浸潤,伴隨ACE2 和磷酸化ACE2蛋白表達下調(diào)。 Liu 等[37]研究發(fā)現(xiàn)COVID-19 病人血漿AngⅡ水平顯著升高,并與疾病嚴重程度及預后相關(guān)。 AngⅡ不僅可引起肺毛細血管收縮和通透性增加,誘導內(nèi)皮細胞和單核細胞組織因子和PAI1的表達影響凝血平衡,而且可作為重要的促炎細胞因子激活NF-κB 和 ADAM17 導致 IL-6 信號的超活化,加重炎癥風暴和內(nèi)皮損傷[38-39]。

除RAS 外,ACE2 還參與緩激肽信號通路調(diào)節(jié),ACE2 可以降解des-Arg9 緩激肽生成無活性代謝產(chǎn)物,而抑制ACE2 可增強des-Arg9 緩激肽相關(guān)信號并加重LPS 誘導的肺損傷和炎癥反應[40]。 COVID-19 患者ACE2 表達下調(diào)可能導致des-Arg9 緩激肽的蓄積,增強血管通透性和炎癥反應從而促進肺損傷和凝血級聯(lián)。 緩激肽具有血管舒張作用。 與常見ARDS 不同,研究顯示COVID-19 患者常出現(xiàn)肺血管的擴張,可引起嚴重的肺通氣/血流不匹配,并可能導致肺微血栓的循環(huán)播散,導致肺外器官微循環(huán)堵塞和系統(tǒng)性微血栓形成[41-43]。

1.5 低氧及其他

COVID-19 病人因肺部病變可出現(xiàn)不同程度缺氧癥狀,可促進凝血異常和血栓形成。 Pilli 等[44]研究顯示低氧誘導的血栓風險與抗凝蛋白S 下調(diào),抑制凝血因子IXa 活性有關(guān)。 Stoichitoiu 等[45]研究顯示COVID-19 病人血漿抗凝蛋白S 活性顯著降低,并與疾病嚴重程度及預后相關(guān),其機制可能與缺氧及白介素6 相關(guān)炎癥信號有關(guān)。 低氧還可引起內(nèi)皮細胞損傷和活化,上調(diào)Toll 樣受體TLR3 的表達,調(diào)節(jié)免疫炎癥反應,增加中性粒細胞NETs 的釋放,降低血栓調(diào)節(jié)蛋白的活性,增加PAI1 的表達及抑制纖溶系統(tǒng)等多種機制導致凝血紊亂[46-49]。 此外,COVID-19 病人發(fā)熱、腹瀉等癥狀造成體液丟失和血液濃縮以及臥床、活動減少、血管穿刺置管、機械通氣治療等臨床特征均可導致血栓風險和凝血異常。

2 COVID-19 病人凝血異常與中醫(yī)血瘀

2.1 COVID-19 病人中醫(yī)病機

COVID-19 在中醫(yī)中屬于“疫病”范疇,其基本病機為:疫毒外侵,肺經(jīng)受邪,正氣虧虛,病機特點為“濕、熱、毒、瘀、虛”,其傳變規(guī)律符合中醫(yī)溫病學衛(wèi)氣營血的演變規(guī)律[50-51]。 其中COVID-19 病人凝血異常屬于中醫(yī)血瘀范疇,熱毒引起的微循環(huán)障礙是其主要原因,貫穿于氣分、營分、血分等不同階段。 氣分階段主要是熱毒襲肺過程,以發(fā)熱、咳、喘為主要臨床表現(xiàn),熱毒對應機體的免疫炎癥應答過程,此階段為微循環(huán)障礙早期,以白細胞黏附于血管壁及炎癥因子釋放為主；隨著炎癥細胞的浸潤和炎癥因子的釋放,微血管通透性逐漸增加,血管活性發(fā)生改變,出現(xiàn)脈細、舌絳、神昏等表現(xiàn)進入營分階段；熱毒和免疫損傷持續(xù),可導致微血管損傷加重和疫毒入血引起出血和凝血異常,熱入血分,病變進入重癥階段[52]。

2.2 COVID-19 與活血化瘀

COVID-19 病人凝血異?？蓺w屬于中醫(yī)血瘀范疇。 中醫(yī)治療血瘀證的藥物根據(jù)作用程度可分為3大類:和血類藥物,包括當歸、丹皮、丹參、生地黃、赤芍、雞血藤等以養(yǎng)血和血作用為主；活血類藥物,包括川芎、蒲黃、紅花、劉寄奴、五靈脂、郁金、三七、穿山甲、大黃、姜黃、益母草、澤蘭、蘇木、牛膝、延胡索、鬼箭羽、羽香、沒藥、蠐螬、王不留行、紫薇等以活血行血通瘀作用為主；破血類藥物,包括水蛭、虻蟲、三棱、莪術(shù)、血竭、桃仁、干膝、土鱉蟲、蟅蟲等以破血消癥攻堅作用為主。 對《新型冠狀病毒診療方案》中推薦中醫(yī)藥方進行分析,發(fā)現(xiàn)臨床治療COVID-19 的中藥方劑中涉及的活血化瘀類中藥主要是和血活血類藥物,包括赤芍(血必凈、化濕敗毒方、氣營兩燔方)、紅花(血必凈)、川芎(血必凈)、丹參(血必凈)、當歸(血必凈)、郁金(安宮牛黃丸、醒腦靜)、生地黃(氣營兩燔方)、丹皮(氣營兩燔方)和大黃(化濕敗毒方、蓮花清瘟膠囊)等,主要用于病入營分血分的重癥和危重癥階段。 其中,血必凈注射液是活血化瘀法治療COVID-19 的典型方藥,以血府逐瘀湯為基礎研制而成,由紅花、赤芍、川芎、丹參、當歸等活血化瘀藥組成,對COVID-19 病人炎癥風暴及凝血功能障礙具有遏制作用,可明顯降低重癥肺炎患者的病亡率[53-54]。 血必凈具有拮抗內(nèi)毒素、調(diào)節(jié)免疫反應、保護內(nèi)皮細胞、改善微循環(huán)、糾正凝血功能紊亂等作用,對膿毒癥等感染誘發(fā)的全身炎癥反應綜合征和多器官損傷具有良好療效[55-56]。

赤芍具有活血祛瘀、清熱涼血的功效,研究表明赤芍提取液可明顯抑制內(nèi)源、外源凝血系統(tǒng),抑制凝血酶活性,具有良好的抗凝和抗血栓作用,其機制與其降低血粘度,延長大鼠凝血酶原時間、部分凝血活酶時間以及降低血纖維蛋白原濃度,抑制血小板聚集有關(guān)[57-58]。 丹參為活血化瘀代表藥物,具有改善微循環(huán),抑制血小板聚集,抑制凝血,促進纖溶,保護血管內(nèi)皮,擴張血管和改善血液流變學等多種藥理作用[59]。 紅花黃色素是紅花的主要活性成分之一,藥理研究表明其可通過抑制血小板的聚集與釋放發(fā)揮抗凝血和抑制血栓形成的作用[60]。阿魏酸是當歸和川芎的有效成分之一,可抑制血小板血栓素和5-HT 的釋放,抑制血小板聚集和活化,延長凝血酶原時間,抑制血栓形成[61]。 川芎嗪是川芎的主要成分之一,具有擴張血管,保護內(nèi)皮細胞,抗血小板聚集和血栓形成等作用[62]。 除直接抗凝作用外,活血化瘀類中藥還多具有抗炎、抗氧化應激等作用,可抑制白細胞黏附和血管內(nèi)皮損傷,參與凝血相關(guān)機制的調(diào)節(jié)。 同時,與西醫(yī)抗凝藥相比,活血化瘀中藥多具有多靶點和雙向調(diào)節(jié)作用,如大黃、丹參、赤芍等都在抗凝的同時具有纖溶抑制作用,可有效防止過度纖溶反應和出血風險[63]。

2.3 清熱涼血與活血化瘀

中醫(yī)血瘀證可分為氣虛血瘀證、血虛血瘀證、氣滯血瘀證、寒凝血瘀證、痰濁血瘀證、熱毒血瘀證等6 大類型,COVID-19 病人凝血異?？蓺w為熱毒血瘀證型,中醫(yī)以清熱解毒涼血活血為主要治法。 清解熱毒是治療和預防熱毒血瘀證的根本,可阻斷或減輕產(chǎn)生淤血的原因而間接的起到治療血瘀的作用。 金花清感顆粒、連花清瘟顆粒、清肺排毒湯、化濕敗毒方、宣肺敗毒方以及喜炎平注射液、痰熱清注射液和熱毒寧注射液等COVID-19 治療方藥均具有清熱解毒之功效,可能通過免疫調(diào)節(jié)減輕炎癥風暴而改善或預防COVID-19 病人出現(xiàn)熱毒血瘀證候。 傷寒論經(jīng)典古方麻杏石甘湯,是金花清感顆粒、連花清瘟顆粒、清肺排毒湯、化濕敗毒方、宣肺敗毒方等COVID-19 治療方藥的主要底方之一,研究顯示其可顯著清除LPS 引起的肺微血管白細胞黏附,減輕小鼠肺組織炎癥細胞浸潤和肺微血管通透性的增加,提示減少炎癥損傷和改善微循環(huán)是清熱涼血方藥的主要藥理機制之一[64]。 網(wǎng)絡藥理學等研究顯示多種COVID-19 治療方藥的活性成分還可能與ACE2 相互作用及具有潛在的直接抗病毒效應[65-69]。

此外除免疫炎癥引起的熱毒血瘀外,COVID-19病人還可損傷肺氣,導致肺氣虧虛,或痰液引流不暢,堵塞氣道,致使肺氣壅滯,而肺氣不足則行血無力,可能出現(xiàn)氣虛血瘀的表現(xiàn)。

在COVID-19 凝血障礙過程中,熱毒血瘀是其主要表現(xiàn),在病變早期進行清熱解毒干預可有效調(diào)節(jié)免疫反應,減輕非特異性免疫損傷,阻斷疾病向營分血分等重癥階段轉(zhuǎn)化,而在重癥和危重癥階段,應用血必凈等活血化瘀類藥物可有效改善微循環(huán)和凝血障礙,減輕全身炎癥反應綜合征和多器官功能衰竭,降低病亡率。 同時,除清熱涼血解毒化瘀外,在治療過程中尚須辨證施治清肺、化濕、扶正、補氣固脫、養(yǎng)陰生津等治法對COVID-19 病人各種證候進行綜合治療以取得滿意療效。

目前,國內(nèi)COVID-19 病例較少,除一些網(wǎng)絡藥理學的理論分析外,關(guān)于中醫(yī)治療COVID-19 凝血異常的實驗研究存在欠缺。 SARS-CoV-2 感染的實驗動物如恒河猴、K18-hACE2 轉(zhuǎn)基因小鼠和老年倉鼠等可出現(xiàn)肺微血栓、D-二聚體水平升高和凝血異常等表現(xiàn)[70-72]。 利用實驗動物模型研究探討中醫(yī)活血化瘀藥物對COVID-19 凝血異常的預防和治療作用,明確其作用機制是中醫(yī)藥現(xiàn)代化和推廣的現(xiàn)實需要,值得進一步深入研究。

3 結(jié)論

COVID-19 病人尤其是重癥COVID-19 病人出現(xiàn)明顯的凝血異常和血栓風險是COVID-19 病人病情惡化、多器官衰竭和死亡的重要原因。 免疫炎癥、缺氧、補體活化、血管緊張素系統(tǒng)失衡、內(nèi)皮損傷和血小板活化等多種機制相互作用共同導致機體凝血和纖溶系統(tǒng)功能紊亂,見圖1。 其中免疫炎癥可能是COVID-19 病人或其他感染性疾病患者出現(xiàn)凝血異常的關(guān)鍵原因和中心環(huán)節(jié),SARS-CoV-2 感染后獨特的免疫特征產(chǎn)生的炎癥因子和趨化因子與凝血系統(tǒng)的相互作用加上SARS-CoV-2 病毒或S蛋白對內(nèi)皮損傷和ACE2 相關(guān)信號通路的直接影響以及缺氧、機械通氣、靜臥和活動減少等因素的共同作用最終導致了COVID-19 病人的凝血異常和血栓風險。 在中醫(yī)診治中,熱毒血瘀是COVID-19 凝血異常的主要病機,在治療過程中運用清熱涼血解毒藥物預防和阻斷病程向熱毒血瘀發(fā)展,在治療早期積極干預,盡早加入活血化瘀藥物,將有助于降低COVID-19 病人凝血異常和血栓風險,減少重癥轉(zhuǎn)化率及死亡率。 與西醫(yī)相比,中醫(yī)藥治療具有多靶點治療優(yōu)勢,可能在免疫炎癥、凝血系統(tǒng)和內(nèi)皮保護等多方面發(fā)揮作用,進一步深入研究中醫(yī)藥防治COVID-19 凝血異常的藥理機制,將有助于提高COVID-19 及凝血異常的臨床療效并加速中醫(yī)藥的發(fā)展和推廣。

圖1 COVID-19 凝血異常機制Figure 1 Mechanism of coagulation dysfunction in COVID-19