DIC的发病机制
(一)组织因子释放,启动外源性凝血系统
体内的凝血过程根据启动方式及参与的凝血因子不同可分为外源性凝血过程和内源性凝血过程。临床发现,先天性缺乏凝血因子Ⅻ和前激肽释放酶的患者几乎没有出血症状,因此目前认为,外源性凝血系统在凝血启动中起重要作用。外源性凝血系统的激活从组织因子(tissue factor,TF)的释放开始。TF是一种跨膜糖蛋白,广泛存在于人体和动物的组织细胞中,尤其以脑、肺、胰腺、前列腺、子宫和胎盘中的含量最为丰富,而在生理情况下,与循环血液直接接触的血管内皮细胞、血细胞及有可能接触血液的巨噬细胞等不表达组织因子。
在严重创伤、烧伤、外科大手术、产科意外等导致的组织损伤,恶性肿瘤或实质性脏器的坏死,白血病放、化疗后所致的白血病细胞大量破坏等情况下,组织细胞释放大量组织因子入血,与血浆中的Ca2+和凝血因子Ⅶ形成复合物,从而启动外源性凝血过程。FⅦa-组织因子复合物可通过传统通路激活FⅩ,生成的FⅩa又能反过来激活FⅦ,进而可使更多FⅩ激活,形成外源性凝血途径的正反馈效应。FⅩa与FⅤa、Ca2+在血小板磷脂膜表面形成凝血酶原酶复合物,进而激活凝血酶原成为凝血酶。凝血酶可使纤维蛋白原(四聚体)从N端脱下4段小肽,转变为可溶性的纤维蛋白单体,纤维蛋白单体在FⅩⅢa的作用下相互聚合,最终形成不溶于水的交联的纤维蛋白多聚体。另外,FⅦa-组织因子复合物还可通过选择通路激活FⅨ,FⅨa与FⅧa、Ca2+在活化的血小板提供的磷脂膜表面结合形成因子Ⅹ酶复合物,可激活FⅩ为FⅩa,同时FⅨa也能反馈激活FⅦ。因此,内、外源性凝血途径通过FⅦa-组织因子复合物相互联系,相互促进,从而产生更多的凝血酶。凝血酶又可反馈激活FⅤ、FⅧ、FⅨ、FⅩ、FⅪ、FⅫ及血小板,扩大凝血反应,促进DIC的发生。
(二)血管内皮细胞损伤,凝血、抗凝调控失调
正常的血管内皮除发挥屏障作用外,还具有强大的抗凝血、抗血小板功能,具体表现在:①血管内皮细胞正常时不表达组织因子,因而不会激活外源性凝血系统;血管内皮细胞可合成、分泌组织因子途经抑制物(tissue factor pathway inhibitor,TFPI)和抗凝血酶(antithrombin),以防止局部凝血扩大化。②血管内皮细胞表面可表达硫酸乙酰肝素,与抗凝血酶结合从而增强其抗凝血作用。③血管内皮细胞表面可表达血栓调节蛋白(thrombomodulin,TM)。当凝血酶离开损伤部位而与正常血管内皮细胞上的血栓调节蛋白结合后,其凝血活性降低,而激活蛋白C(protein C,PC)的活性大大加强。激活的蛋白C(APC)可水解灭活FⅧa和FⅤa,从而抑制FⅩ和凝血酶原的激活;APC还可限制FⅩa与血小板结合,灭活纤溶酶原激活物抑制物,并促进纤溶酶原激活物的释放。因此,血栓调节蛋白是使凝血酶由促凝转向抗凝的重要的血管内凝血抑制因子。④血管内皮细胞可合成、释放前列环素(PGI2)、一氧化氮(NO)及ADP酶等物质,具有扩张血管、抑制血小板活化和聚集的作用。此外,血管内皮细胞还能合成、分泌组织型纤溶酶原激活物(tissue plasminogen activator,t-PA),t-PA可激活纤溶酶原为纤溶酶,通过降解已形成的纤维蛋白,保证血管的通畅。
持续的缺血、缺氧、酸中毒及严重感染、细菌内毒素、抗原抗体复合物、肿瘤坏死因子等均可损伤血管内皮细胞,使内皮下胶原暴露。FⅫ与胶原或内毒素等表面带负电荷的物质接触时,构型发生改变而被激活为FⅫa,FⅫa再激活FⅪ成为FⅪa,从而启动内源性凝血途径。此外,FⅫa为前激肽释放酶(prekallikrein,PK)激活物,可使前激肽释放酶变成激肽释放酶,后者使FⅫ进一步活化,从而正反馈加速内源性凝血反应。损伤的血管内皮细胞还可异常表达组织因子,启动外源性凝血系统。同时受损血管内皮细胞的抗凝、纤溶活性以及抑制血小板黏附、聚集的功能降低,从而协同促进DIC的发生。
(三)血细胞大量破坏或激活
1.红细胞大量破坏 异型输血、蚕豆病、恶性疟疾、阵发性睡眠性血红蛋白尿等可引起红细胞大量破坏,特别是伴有强免疫反应的急性溶血时,破坏的红细胞大量释放ADP等促凝物质,促进血小板黏附、聚集,导致凝血;另一方面,红细胞膜磷脂也可浓缩并局限多种凝血因子,生成大量凝血酶,促进DIC的发生。
2.白细胞被激活 各种感染、细菌毒素、抗原抗体复合物等激活体内白细胞,激活的白细胞可通过自分泌和(或)旁分泌产生很多炎性细胞因子,如肿瘤坏死因子α和白细胞介素-1(IL-1)、IL-6、IL-8等,使内皮细胞、单核细胞和中性粒细胞合成、释放大量组织因子,从而启动外源性凝血系统。白细胞释放的细胞因子、蛋白水解酶及活性氧等炎症介质还可损伤血管内皮细胞,引起DIC。另外,血管通透性增高、液体外渗、血液浓缩,也促进了血栓的形成。
3.血小板被激活 当各种机械、生物化学、免疫学刺激损伤血管内皮细胞、暴露基底膜胶原时,血液中的von Willebrand因子(简称vWF)首先与胶原纤维结合,引起vWF变构,然后血小板膜上的糖蛋白(glycoprotein,GP)Ib/Ⅸ复合物与变构的vWF结合,从而使血小板黏附于胶原纤维上并被激活。除胶原外,凝血酶、ADP、肾上腺素、5-羟色胺(5-HT)、组胺、血栓烷A(thromboxane A2,TXA2)及细菌、病毒、免疫复合物、药物等均可作为血小板的激活剂,使血小板活化并发生聚集、释放反应。血小板释放的多种物质如ADP、5-HT、TXA2等可进一步促进血小板的活化、聚集。临床上常通过测定血浆β-血小板球蛋白和血小板因子4(PF4)的含量来了解体内血小板的活化情况。在致聚剂的激活下,血小板膜GPⅡb/Ⅲa分子上的纤维蛋白原受体暴露,在Ca2+的作用下纤维蛋白原可与之结合,从而连接相邻的血小板,使血小板聚集成团,形成血小板性血栓。血小板活化后,其表面出现带负电荷的磷脂,可通过带正电荷的Ca2+与凝血因子相结合,使凝血因子在血小板磷脂表面浓缩、局限,并被激活。在DIC的发生发展中,血小板多为继发性作用,只有在少数情况下,如血栓性血小板减少性紫癜,血小板起原发性作用。(https://www.daowen.com)
(四)促凝物质进入血液
蛋白水解酶、异常颗粒、蜂毒、蛇毒等物质入血,不但能损伤血管内皮、血细胞及组织,诱发DIC,还可直接激活凝血因子,促进DIC的发生。
(1)急性坏死性胰腺炎和胰腺癌时,大量胰蛋白酶进入血液,除了酶性激活FⅫ外,还可直接激活FⅩ和凝血酶原,促使凝血酶生成。
(2)羊水中富含组织因子样物质,故羊水栓塞可启动外源性凝血途径。此外,羊水中的角化上皮细胞、胎脂、胎粪等颗粒物质进入血液后可通过表面接触而激活FⅫ,启动内源性凝血途径。羊水中还含有纤溶酶原激活物,激活纤溶系统,从而使血液由高凝状态迅速转入低凝状态,发生严重的产后大出血。
(3)异常颗粒如转移的癌细胞或某些大分子颗粒(如细菌等)进入血液,可以激活FⅫ,启动内源性凝血途径。
(4)外源性毒素如某些蜂毒或蛇毒入血:斑蝰蛇毒中含有两种促凝成分,一种在Ca2+参与下激活FⅩ,另一种可加强FⅤ的活性;而锯鳞蝰蛇毒则可直接激活凝血酶原转变为凝血酶;响尾蛇蛇毒可直接使纤维蛋白原转变为纤维蛋白。
(五)继发性纤溶系统功能亢进
纤维蛋白溶解系统主要包括纤溶酶原激活物、纤溶酶原、纤溶酶及纤溶抑制物。其主要功能是清除沉积于血管壁上的纤维蛋白,溶解血凝块,维持血流通畅。正常情况下,由于血管内皮细胞分泌纤溶酶原激活物抑制物(plasminogen activator inhibitor type-1,PAI-1)的量10倍于组织型纤溶酶原激活物(t-PA),加之α2-抗纤溶酶(α2-antiplasmin,α2-AP)对纤溶酶的灭活作用,血液中的纤溶活性很低。
DIC时,继发性纤溶系统功能亢进的发生机制如下:①凝血系统被激活,激活的凝血因子如FⅫa、凝血酶及激肽释放酶作为内源性纤溶酶原激活物,可使纤溶酶原变成纤溶酶,继发性激活纤溶系统。②由于血管内大量纤维蛋白形成,刺激相对正常的血管内皮细胞分泌组织型纤溶酶原激活物增多,纤维蛋白对组织型纤溶酶原激活物和纤溶酶原具有较高的亲和力,既可避免纤溶酶原激活物抑制物对组织型纤溶酶原激活物的灭活,又有利于组织型纤溶酶原激活物对纤溶酶原的激活,使其亲和力大大增加,激活效应增强。此外,结合于纤维蛋白上的纤溶酶还可避免血液中α2-AP对它的灭活,从而引起全身性纤溶亢进。③某些细胞因子如肿瘤坏死因子α(TNF-α)也可促使相对正常的血管内皮细胞、上皮细胞释放组织型纤溶酶原激活物和尿激酶增多,从而直接激活纤溶酶。④应激时,交感-肾上腺髓质系统兴奋,肾上腺素等增多可促进血管内皮细胞合成、释放组织型纤溶酶原激活物。⑤富含纤溶酶原激活物的器官,如子宫、卵巢、前列腺、心、肺、脑等,在大量微血栓形成、组织器官缺血、缺氧、变性坏死时,可释放大量纤溶酶原激活物,引起纤溶亢进。纤溶酶是血浆中活性最强的蛋白酶,特异性较低,除主要降解纤维蛋白(原)外,还能水解凝血酶、FⅤ、FⅧ、FⅩ、FⅫ等,参与抗凝。因此,纤溶系统的异常亢进是DIC患者具有显著出血倾向的重要机制之一。
多数情况下,DIC的病因通过多种机制引起DIC的发生、发展。例如,严重感染是目前国内引起DIC最常见的原因,其相关机制如下:①白细胞被激活,可合成、释放大量组织因子。②内毒素及白细胞激活后产生的细胞因子和炎症介质等均可损伤血管内皮细胞,使其组织因子表达增加,内皮下胶原暴露,从而启动内、外源性凝血途径;同时血管内皮细胞分泌、表达组织因子途经抑制物、抗凝血酶、凝血酶调节蛋白及硫酸乙酰肝素减少(可减少到正常的50%左右),使血管内皮细胞由抗凝变为促凝。③内皮下胶原暴露导致血小板黏附、聚集,同时受损的血管内皮细胞合成、释放PGI2、NO及ADP酶减少,其抑制血小板黏附、聚集的功能降低,从而促进血小板性微血栓的形成。此外,内毒素也可通过激活血小板活化因子,促进血小板活化、聚集。④继发性纤溶系统功能亢进。