創傷后感染/膿毒癥預防值得注意的幾個問題

朱俊宇,梁華平

陸軍軍醫大學大坪醫院戰傷感染與特需藥品研究室,創傷、燒傷與復合傷國家重點實驗室,重慶 400042

創傷感染及其誘發的膿毒癥是導致創傷患者晚期死亡的主要原因。創傷感染及膿毒癥的治療指南不斷更新,使傷后感染/膿毒癥的治愈率逐步提高,但“創傷-感染/膿毒癥”時間窗內的預防干預措施面臨耐藥菌攀升、疫苗種類有限、免疫調節困難等瓶頸問題,導致傷后感染/膿毒癥的發生率居高不下[1]。筆者重點圍繞創傷后早期外科處理(清創、縫合、引流)、抗生素應用、感染疫苗、免疫調節劑選擇及感染耐受調節劑研發五個方面進行闡述。

1 早期外科處理

1.1早期清創 無論是戰時還是平時,早期清創均能有效避免傷口感染,清創時機越早越好。清創時遵循4C原則:顏色(color)、韌性(consistency)、出血(capacity to bleed)、收縮性(contractility),判斷肌肉組織活性[2]、準確識別壞死組織的清創界限,避免正常組織被過度清除。關于清創時限,既往認為清創手術每延遲1h,重度感染風險增加3%[3]。因此,急診傷口清創越早越好,最晚不宜超過傷后6h,但近年來“6h清創理論”受到了新證據的挑戰。對開放性脛骨骨折患者的Meta分析發現,延遲手術清創至傷后12h[4]、24h[5]均不會增加感染率和非愈合率。分析原因可能與下列因素有關:(1)其他與感染和不愈合相關的因素掩蓋了早期清創的益處;(2)良好的清創質量比清創時機更為重要;(3)可能與早期應用抗生素相關。上述證據為初始清創的合理延遲提供了理論依據,為延遲后送和后續治療提供了更好的時間窗。另外,開放性脛骨骨折是復雜的損傷,臨床結果取決于患者、損傷和手術等多種因素,上述研究僅針對該類型損傷,對于其他骨折或開放傷患者,是否能延遲清創時機仍需更多的臨床證據支持。

早期徹底沖洗傷口是清創的重要環節,但需注意避免因沖洗導致繼發損傷,包括水腫、污染物顆粒沖到更深組織等。沖洗傷口一般采取斜向創面沖洗,對于穿刺傷等小而深的傷口,可適當擴創后沖洗。傷口污染越重越需要采用更高壓力沖洗,清潔傷口采用低壓沖洗(<3.44kPa),嚴重污染傷口采用中高壓清洗(>48.23kPa)[6]。沖洗液選擇方面,肥皂水、苯扎氯銨被推薦用于平時急診室的清創術中,但在戰時仍推薦使用生理鹽水或無菌水(短缺時可用飲用水或自來水代替),不推薦使用過氧化氫溶液和添加抗生素的液體進行傷口沖洗。

1.2縫合 無論是平時還是戰時,只要涉及到分級救治原則的傷口,清創后不應立即Ⅰ期縫合。但是對于受傷時間短和污染輕的傷口可予以縫合,縫合后消毒皮膚,外加包扎,必要時固定制動。對于有增加感染風險的局部和全身因素者(如污染和感染傷口、傷口長度>5cm、傷口位于四肢末端)、鈍性傷、大部分戰創傷等均延期縫合傷口[7]。待創面清潔、肉芽新鮮且無膿性分泌物、創緣無紅腫和壓痛,一般在清創后4～7d進行Ⅱ期縫合。因傷口感染或錯過延期縫合時機的,待感染控制后,創面清潔、肉芽組織健康時,一般在清創后8～14d進行Ⅱ期縫合[6]。

1.3負壓引流 負壓傷口治療(negative pressure wound therapy,NPWT)技術已被用于各種急性傷口和慢性創面。NPWT治療開放性骨折可顯著降低感染風險,加速其創面愈合過程,并有助于減輕肢體損傷的嚴重程度,從而避免截肢[8],但未能改善皮瓣修復。然而,最近兩項隨機對照試驗(randomized control test,RCT)[9-10]提示,與傳統敷料相比,NPWT 并未降低嚴重開放性下肢骨折患者手術部位感染和并發癥的發生率。因此,NPWT相對于傳統傷口敷料的優勢仍有待證明。近年來,NPWT一個有希望的發展是增加局部傷口溶液的滴注和停留時間(negative pressure wound therapy with instillation and dwell time,NPWTi-d)。在急性傷口中,NPWTi-d可有效減少細菌生物負載,從而促進傷口閉合、縮短治療時間和住院時間[11],但有必要進行大型前瞻性隨機對照試驗,為NPWTi-d常規用于急性傷口的治療提供支撐。

2 抗生素應用

2.1使用時機 創傷后預防性使用抗生素應遵循“越早越好”的原則。早期(傷后3h內)使用抗生素可有效降低感染率,延遲使用會增加感染風險,對開放性骨折患者延遲至2h后靜脈給予抗生素導致90d內手術部位感染風險增加2.4倍[12],如果延遲>2.5h,則顯著增加深部感染的風險(OR值為5.6)[13]。

2.2種類選擇及療程 目前,抗生素濫用是臨床常見問題,也是導致細菌耐藥的重要原因。臨床醫師需根據循證醫學證據合理規范使用抗生素。針對不同創傷部位,結合當地流行病學分析可能感染病原體的種類,應盡可能選擇覆蓋上述病原體的抗生素。如嚴重創傷導致四肢開放性骨折時,選擇抗生素時除考慮覆蓋革蘭陽性菌(金黃色葡萄球菌)外,還需覆蓋革蘭陰性菌(大腸桿菌、銅綠假單胞菌)[14],同時可根據覆蓋菌群的需要選擇第一代或第二代頭孢菌素。另外,對于腹部創傷患者,首選覆蓋需氧菌和厭氧菌的第二代頭孢菌素作為初始抗生素,第三代頭孢菌素作為替代選擇。無空腔臟器損傷患者,除首次預防性應用抗生素外無需額外劑量的抗生素;伴空腔臟器損傷并在12h內手術修復患者,抗生素使用時間不超過24h;伴空腔臟器損傷且未能在12h內手術修復患者,抗生素使用時間應限制在7d;伴空腔臟器損傷修復不完全或臨床體征持續存在患者,抗生素使用可超過7d[15]。對于創傷后患者預防性使用抗生素的時間建議不超過72h[16],更短的抗生素預防使用時間(24h)不會增加傷口感染風險[17]。

2.3劑量及調整 創傷患者無失血性休克及輸血時,抗生素可選擇常規劑量抗生素(如頭孢噻肟鈉2g q8 iv;頭孢西丁鈉2g q6 iv;頭孢唑啉1～2g q8 iv;頭孢曲松鈉1g qd iv;克林霉素900mg q8 iv)[18]。失血性休克及輸血使創傷患者出現感染及膿毒癥的風險增加,該風險與患者輸血劑量正相關[19]。《The Eastern Association for the Surgery of Trauma,EAST》指南2012版[20]及《The Korean Society of Acute Care Surgery》2019版指南均建議每輸10單位血液制品后需再次給予抗生素預防感染,且抗生素劑量增加2～3倍并推薦阿米卡星為首選抗生素[21]。

3 感染疫苗

在抵御創傷感染的防控中,包括特異性與非特異性免疫調節兩類措施,針對病原體感染的疫苗是重要的特異性免疫調節措施。以戰傷感染為例,破傷風、化膿性感染、氣性壞疽、侵襲性鏈球菌感染、壞死性筋膜炎是感染的主要類型,其中破傷風梭菌、產氣莢膜梭菌、乙型溶血性鏈球菌、金黃色葡萄球菌等是創傷感染常見的病原體,但目前僅有針對破傷風的疫苗/抗血清作為特異性的免疫調節措施被應用于臨床,其他疫苗的研發還僅處于動物實驗或臨床前階段。

梭狀芽胞桿菌是一種廣泛存在的革蘭氏陽性、桿狀、厭氧和產孢子的細菌,可引起肉毒中毒、破傷風、腸毒血癥、氣性壞疽、壞死性腸炎。根據梭狀芽胞桿菌產生的4種主要毒素,各種各樣的滅活疫苗、梭菌類毒素疫苗、基因工程疫苗已開展了動物實驗研究[22],但目前還沒有針對人類安全有效的產氣莢膜梭狀芽孢桿菌疫苗問世。納米疫苗、重組疫苗等新一代疫苗雖已被證明有效,但還存在純化、滅活、遞送等問題[23]。未來由產氣莢膜梭狀芽孢桿菌不同種屬組成的多價、多表位疫苗更具應用前景。

乙型溶血性鏈球菌是革蘭氏陽性球菌,其致病性強,可引起皮膚、皮下組織的化膿性炎癥、風濕熱等。A組乙型溶血性鏈球菌會導致中毒性休克綜合征、壞死性筋膜炎、膿皮病和感染性關節炎等化膿性疾病,既往研究主要針對其主要毒力因子M蛋白進行疫苗設計,但由于乙型溶血性鏈球菌種類多、異質性復雜、突變能力強,所以基于M蛋白的疫苗研究策略持續了40多年卻未獲成功[24]。因此,需要調整策略,尋找引起化膿性侵襲性感染的毒力因子并針對其表位研發疫苗。一種基于250多個M蛋白毒株的多價疫苗已具備對多種毒株產生特異性免疫的能力。研究人員推測即使后續出現某些毒株的變異,這些表位存在于所有菌株中,該疫苗也依然有效,并且能達到一苗多用的效果[24]。一項RCT臨床研究[25]報道,采用自體滅活疫苗和多價細菌裂解物疫苗能有效減少乙型溶血性鏈球菌、肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌在上呼吸道鼻腔和咽部的定植和數量,但對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌無效。

目前面對預防創傷后感染疫苗種類十分局限的窘境,全球各國已在加緊研制針對常見感染病原體的單一疫苗,但從使用便捷性、功能多效性方面考慮,開展多重病原菌聯合疫苗的研制有望成為解決上述難題的良方。

4 免疫調節劑選擇

通過免疫調節劑逆轉創傷患者免疫功能紊亂也是預防傷后感染/膿毒癥的策略之一。學界在尋找非特異性免疫調控措施方面也進行了大量探索,如應用前列腺素、抗氧化劑、連續性靜脈血液濾過、抗L選擇素、抗凝血酶Ⅲ、他汀類藥物和皮質醇等,但多數措施均未能達到改善創傷患者感染發生率的目的。經臨床試驗證實,以下藥物可糾正機體免疫功能抑制狀態,有效預防感染及膿毒癥。

4.1β-葡聚糖 β-葡聚糖通過刺激巨噬細胞和促進腸道益生菌生長等方式發揮免疫調節作用。β-葡聚糖不僅能降低創傷患者院內感染和呼吸機相關性肺炎的發生率,也可降低其發生膿毒癥和感染相關的病死率[1],且近來發現其能調節腸道微生物群,改變脂質和葡萄糖代謝[26]。最近一項納入40例嚴重創傷患者的臨床試驗結果顯示,口服β-葡聚糖組較對照組明顯降低序貫器官衰竭評分(sequential organ failure assessment,SOFA)、縮短呼吸機使用時間,但對ICU停留時間和病死率無顯著影響[27],該指標差異無統計學意義的原因可能是因為樣本量較少。筆者認為β-葡聚糖已顯示出預防傷后感染/膿毒癥的潛力,有必要進一步開展大規模臨床試驗進行驗證。

4.2益生菌 創傷可以通過直接損傷腸道或者通過腦-腸軸、全身低灌注及炎癥反應影響腸道,進而引起腸道菌群失調。創傷后1h患者腸道菌群出現β-多樣性改變,并與患者住院時間、ICU停留時間、呼吸機使用天數、感染和急性呼吸窘迫綜合征發生率及病死率密切相關[28]。研究發現,益生菌作為調節腸道菌群藥物,可調節創傷患者免疫功能,降低創傷患者膿毒癥及呼吸機相關性肺炎的發病率,減少ICU停留時間和住院時間[29]。

4.3雌激素 既往臨床研究發現,在嚴重創傷患者中,女性患者較男性患者具有更高的生存率及更少的并發癥,這種性別導致的差異在兒童和≥65歲的個體中消失[30],提示激素差異在嚴重創傷患者預后中起到重要作用。一項納入40例男性嚴重創傷失血性休克患者的雙盲RCT發現,雌激素可下調調節性T細胞、單核細胞比率以及患者血清中炎癥因子腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6、白細胞介素-10含量,進而降低膿毒癥的發病率及病死率[31]。上述研究表明雌激素對機體免疫功能和炎癥反應具有調節作用,能夠有效預防創傷患者出現感染及膿毒癥。但對于創傷后的男性患者,需謹慎應用雌激素并全面考慮倫理問題及其不良反應。

4.4谷氨酰胺 谷氨酰胺可由葡萄糖轉化而來,是人體非必需氨基酸。谷氨酰胺具有促進腸道功能及免疫調節功能。燒傷患者中,與對照組相比谷氨酰胺可有效降低能量消耗、血清兒茶酚胺、胰高血糖素和乳酸水平,減少肺部感染及膿毒癥發病率,縮短患者住院時間及降低病死率[32]。因此,降谷氨酰胺可作為燒傷患者早期積極干預措施。

5 感染耐受調節劑研發

目前,重癥創傷患者往往面臨耐藥菌感染而應用抗生素無效、疫苗-變異-新疫苗-再變異、重建免疫功能卻時常失敗的嚴峻形勢。部分免疫調節措施雖顯示出一定潛力,但是在大規模RCT研究中還未證實其確切臨床療效,因而未能列入指南。因此,尋求獨立于抗生素、免疫調節劑之外的調節策略可為創傷后感染/膿毒癥防治提供全新的路徑。增強機體抗感染耐受策略被認為是輔助創傷后感染/膿毒癥預防和治療充滿希望的新途徑。大量證據表明,宿主針對病原體的抗感染應答除了“抵抗(resistance)”機制(受免疫應答驅動,以殺滅清除病原體為目的)以外,還可通過“耐受(tolerance)”機制[以減緩宿主因病原體或(和)免疫應答所致的病理性損害為目的]來維持機體的穩態[33]。兩者均具有進化保守性,通過截然不同的作用機制發揮抗感染協同效應。

組織損害控制(tissue damage control)如抗應激、抗氧化、抗損傷應答是宿主發揮感染耐受的核心保護機制[33],迄今發現的具有“正性”調控作用的耐受分子包括:肝實質細胞中的鐵蛋白重鏈、肺臟中自噬相關蛋白7、白色脂肪組織中胰島素樣生長因子、脾臟樹突狀細胞中芳香烴受體、巨噬細胞Nrf2等。上述分子均可在不影響病原體負載的情況下,通過不同的調控機制緩解靶器官損害,提高模型動物的生存率并改善感染預后。為了探尋全新的感染耐受分子,本團隊利用抗感染耐受小鼠模型并結合多組學研究手段,已發現包括LncRNA AW112010、CYP1A1在內的11個潛在的感染耐受分子靶標,進而挖掘的“感染耐受劑”有望成為繼抗生素、免疫增強劑之后的新型抗感染藥物,可以同時解決臨床上創傷患者耐藥菌感染和免疫功能重建困難這兩大難題。

盡管有學者提出應將感染耐受策略用于膿毒癥的防治,但迄今未見感染耐受調節劑研制成功并應用于創傷患者的臨床研究文獻報道。四環素類抗生素(如多西環素)通過影響線粒體電子傳遞鏈和抑制線粒體蛋白質合成,能預防小鼠膿毒癥的發生,且該作用與其抗菌活性無關[34]。鞘氨醇1-磷酸鹽作為細胞內外信使,參與了宿主-病原體相互作用和感染耐受[35]。本團隊首次報道了小分子化合物-胍丁胺可通過活化巨噬細胞的Nrf2(感染耐受“正性”調控分子)驅動的抗氧化活性、抑制NF-κB介導的炎癥反應,進而對膿毒癥動物模型的器官功能損害和死亡具有保護效應[36]。上述化合物均有望被開發成為增強機體感染耐受能力的新型耐受調節劑。

6 展望

毋庸置疑,“預防膿毒癥”比“治療膿毒癥”更具有臨床價值,而“創傷-感染/膿毒癥”的時間窗則為創傷后感染/膿毒癥的預防提供了極其寶貴的機會。鑒于創傷后膿毒癥發生率及病死率居高不下的嚴峻形勢,筆者認為早期規范的外科處理、合理使用抗生素、感染疫苗、調節機體免疫功能是預防傷后感染重要的手段。同時,基于增強機體抗感染耐受能力挖掘新型感染耐受調節劑,可為未來傷后感染/膿毒癥的防治提供全新的途徑。上述措施的綜合應用將有望降低創傷后感染/膿毒癥發病率,進而提升創傷救治的整體水平。

作者貢獻聲明：朱俊宇:資料收集、論文撰寫;梁華平:論文指導和修改