中国血液净化2011年9月第1O卷第9期China JBloodPurif,Septenber,2011,Vo1.10,No.9 ・・5 0 3・ 综述・ 中心静脉导管纤维蛋白鞘的组织病理学特点及发生机制 的研究进展 段青青张丽红王保兴 【摘要】所有类别的中心静脉通路装置,其中心静脉内导管表面都有纤维蛋白鞘形成,是由内皮 细胞、平滑肌细胞和胶原蛋白组成的膜状物,可直接导致导管失功。其发生机制目前主要存在2种观点: 第1种观点认为,纤维蛋白鞘是血液中的蛋白沉积于导管表面,继发血栓机化而形成。第2种观点认为 纤维蛋白鞘的形成是静脉壁中的平滑肌细胞和内皮细胞,对导管成分和相关血栓的一种生物学反应,而不 单纯是非细胞成分的沉积和血栓形成。了解其组织病理学成分和发生机制可指导临床预防纤维蛋白鞘的发 生,保证透析导管的通畅。 【关键词】中心静脉导管;纤维蛋白鞘;组织病理学;发生机制 中图分类号:R318.16 文献标识码:A doi:10.3969/j.i ssn.1 671—4091.201 1.09.014 随着经济发展、医疗保险的普及,终末期肾 脏病患者得以依赖血液净化长期存活,建立良好的 血管通路是进行血液净化治疗的前题。在等待动静 脉内瘘成熟的过程中,以及不能建立有效动静脉内 瘘的透析患者,中心静脉插管成为患者赖以生存的 唯一通路。K/DOQI指南指出:目前21%终末期肾 脏病患者应用中心静脉导管作为透析通路。目前我 国血液透析的患者中,中心静脉导管均已广泛使 用。研究已证实,所有类别的中心静脉通路装置, 其中心静脉内都有纤维蛋白鞘形成_1, 。纤维蛋白 鞘可以直接导致中心静脉导管失功能,并是中心静 脉狭窄的重要危险因素,故引起国内外广泛关注。 本文旨在对纤维蛋白鞘的组织病理学成分和形 栓形成,管路功能障碍,继发感染,导管拔除及 拔除后肺栓塞等一系列并发症,是危害导管功能, 造成管路失功的最主要原因l4]。 2 纤维蛋白鞘的组织病理学成分 关于纤维蛋白鞘的组织病理学成分,是一个存 在争议的问题。 早在l971年,l篇对55名锁骨下静脉插管患 者尸体解剖的研究,首次对纤维蛋白鞘的组织病理 学成分进行了报道。该篇文章认为纤维蛋白鞘的组 成成分主要为血液中纤维蛋白的沉积,强调没有内 皮化和组织化的证据I5_。进入l9世纪90年代对该 问题又有了一系列新的实验研究。 1995年对52只大鼠的研究报道,所有导管的 成机制进行总结和整理,为纤维蛋白鞘的预防和治 疗提供理论依据和方法。 1 纤维蛋白鞘的概述 血管内部分表面都有鞘形成,由内皮细胞、平滑 肌细胞、成纤维细胞和大量胶原纤维组成,并证 实鞘的内皮细胞存在于鞘的血管管腔侧,并与静脉 纤维蛋白鞘是包裹于中心静脉导管表面,由细 胞成分和非细胞成分组成的膜状物。它起始于导管 与静脉壁的接触点,并与静脉壁紧密相联,即使 导管拔出也不易被移除。据报道在首次置管发生管 路功能障碍的患者中,由纤维蛋白鞘引起的在置管 1周约占1.3%,平均跟踪调查98天后约占75%E3, 。 穿刺点处血管自身的内皮细胞层相连续[ 。 l996年0’Farrell等人 对l5只大鼠进行 硅树脂导管颈静脉插管。发现早期在静脉导管插入 点形成红色血栓,其中含有纤维蛋白成分;7天 后,血栓开始部分机化;6 0天后血栓完全机化, 成为成熟的鞘,由大量纺锤样成纤维细胞和胶原蛋 白组成,不含有纤维蛋白成分,是一种致密的、 半透明的纤维结缔组织。该研究认为,所谓的“纤 维蛋白鞘”仅在早期含有纤维蛋白成分,而成熟 纤维蛋白鞘在置管24h后,在导管和静脉壁接 触点开始形成,然后沿管壁延伸,达到管壁全长 约需要5~7天的时间[s, 。纤维蛋白鞘可以导致血 作者单位:05005 1石家庄,河北医科大学第三附属医院肾内科 段青青与张丽红对本文有同等贡献,均为第一作者 通信作者:王保兴050051石家庄,河北医科大学第三附属医院肾内科Email:wbxing20lI@163.com ・5 0 4・ 中国血液净化2011年9月第1o卷第9划China J Blood Purif,Septenber,20ll,Vo1.10,No.9 后不含该成分。含纤维蛋白的血栓易碎裂,能被 溶栓剂溶解,而成熟的鞘是致密的纤维结缔组织,不 能被溶栓剂溶解。因此认为3~7天为血栓形成阶段, 是进行早期预防和.T预的治疗窗。 1998年Xiang DZ等人【。 对123只大鼠颈静脉插 管进行了6个月的观察研究,确认了平滑肌细胞的 参与。该研究发现穿刺后立即拔管观察组1~3天时 可见静脉导管穿刺处有静脉壁内皮缺失,并有附着 血栓形成,7天后,静脉壁内皮再生,血栓完全消 失;插管观察组,置管3天内在静脉穿刺点与导管 之间有血栓形成,成为血栓桥。置管7天后,逐渐 有平滑肌细胞从静脉壁通过血栓桥向导管侧迁移, 这些圆胖的合成型平滑肌细胞分泌胶原蛋白。置管 9天静脉壁内皮细胞沿血栓桥爬行,覆盖整个血栓 表面,逐渐形成了由平滑肌细胞和胶原蛋白为主体, 由内皮细胞覆盖表面,沿导管壁向远端生长的鞘。 随时间延长,鞘中平滑肌细胞逐渐减少,平滑肌细 胞由合成型逐渐转化成功能型,内皮细胞由立方活 跃型,逐渐转化为扁平静止型,胶原蛋白逐渐增 多;拔管后观察组可见,拔管后1 0个月,鞘仍 牢固的附着在静脉壁上。该研究强调平滑肌细胞迁 移是鞘形成的关键步骤。认为鞘是一种结构稳定的 组织,不会被血流和机体的纤溶系统破坏。2001年 该研究组对兔子的实验也支持以上观点,并明确指 出纤维蛋白鞘应称作导管相关鞘[9 3。 2000年Suojanen等人E加 应用经股静脉纤维蛋 白鞘剥除术,活体剥除了8位患者的1 0例管周组 织,通过大体观察和HE染色进行了组织病理学分 析。4例标本为长薄鞘状物,作者认为是通常所说 的纤维蛋白鞘,由大量层状嗜伊红组织和一定量炎 细胞组成,其中1例有新鲜血栓附着。4例为大块 状组织,作者认为是机化后的血栓,由深染的嗜 伊红组织,纤维组织,内皮细胞及大量炎细胞组 成,其中l例有新鲜血栓附着。2例成分介于这两 者之间。该研究认为造成导管失功的主要原因是导 管周围血栓形成,可伴或不伴纤维蛋白鞘的形成。 2006年对8只猪超声介导下颈静脉硅树脂插管 的研究,观察了置管7、l4、30、45天时导管表面 成分[¨]。置管7天时,导管周围主要由平滑肌细 胞,红细胞,血栓和小区域聚集的内皮细胞,胶原 蛋白组成的覆盖物。置管l4天时,鞘主要由内皮细 胞、平滑肌细胞和胶原蛋白组成。置管30天和45天 时,鞘中细胞成分逐渐减少,胶原蛋白逐渐增加。并 且随着插管时间的延长,内皮细胞层覆盖在鞘表 面,与插入点静脉壁逐渐融合。 3 纤维蛋白鞘的形成机理 3.1形成基础 日前国内外对纤维蛋白鞘的形成机制还没有定 论,但普遍认为与导管相关血栓形成有关。血栓 形成有3个必要『大】素,即血管内皮损伤,血流瘀 滞及机体高凝状态。研究证实,导管插入造成的 直接内皮损伤,导管留置对静脉壁的压迫I 2 ,导 管随呼吸、心跳… 及机体活动… 对静脉壁造成的 慢性摩擦,均会导致血管内皮损伤。导管插入占 据血管管腔,会造成局部血流瘀滞 ,・ 。1997年 James等人 的研究发现,血液透析患者特殊的血 流动力学比正常人更易形成血栓。该研究证实,透 析患者的血小板表面膜蛋白异常表达,更易被激 活。同时透析患者血浆也存在异常,如高纤维蛋 白血症,抗凝血因子III的水 降低,高半胱氨酸 血症等,均造成机体的高凝状态。 以上3点的相互作用,是血液透析患者导管相 关血栓形成的主要原因,被认为可能是彤成纤维蛋 白鞘的基础。 3.2形成过程 对于纤维蛋白鞘的形成过程,目前主要存在2 种观点。 第1种观点认为,纤维蛋白鞘是经过血液中的 蛋白沉积,继发血栓,血栓机化的过程而形成, 其本质就是机化的血栓。 当异物暴露在血液中,其表面会迅速形成一层 厚100nm的蛋白层,这些蛋白包括纤维蛋白原,Y 球蛋白,白蛋白,脂蛋白,凝血因子等E 8。也有 文章指出暴露在血液中的异物会直接激活凝血系统, 使其表面沉积纤维蛋白原和纤维蛋白,随后血小板 粘附形成血小板小梁作为支架,继而内源性凝血系 统被激活,红细胞和白细胞被网络在小梁中f1 9 3。 纤维蛋白鞘的形成与导管材料对血浆蛋白,血 小板的吸附性,对内源性凝血途径的激活能力及引 起机体炎症反应的程度均有关系。 第2种观点认为导管相关纤维蛋白鞘的形成是 静脉壁对导管成分和相关血栓的一种生物学反应, 强调静脉壁对损伤及异物刺激的反应,静脉壁中的 平滑肌细胞和内皮细胞在此过程中起决定性作用, 而不单纯是非细胞成分的沉积和血栓形成。插管造 成的血管壁损伤,启动血栓形成[20]。插管后血流 动力学的改变及导管和静脉壁之间的血液瘀滞均加 速了血栓的形成。血栓机化的同时损伤处静脉壁平 中国血液净化201i年9月第lO卷第9期China J Blood Purif,Septenber,2011,Vo1.10,No.9 ・5 0 5・ 滑肌细胞增殖、迁移,内皮细胞沿表面爬行覆盖, 最终形成纤维蛋白鞘。 许多研究均认为静脉壁中平滑肌细胞在纤维蛋 白鞘的形成过程中起决定作用。一些关于血管损伤 的研究认为,损伤的内皮细胞和平滑肌细胞,分泌 一系列生长因子[。 ,。 ,激活平滑肌细胞,使其由收 缩型转变为合成型,具有增殖和迁移的能力l2。, , 这是不同于单纯血栓机化的过程。 动物实验中已证实的纤维蛋白鞘中的合成型平 滑肌细胞由静脉壁平滑肌细胞迁移而来。一些对人 类插管后静脉壁的研究证实,插管后内皮细胞损伤, 随置管时问延长,静脉壁增厚,静脉壁内平滑肌细 胞增生,有些变为圆胖的合成型E25]。可以推测,人 类纤维蛋白鞘中的平滑肌细胞也有类似过程。 内皮细胞沿导管壁外侧爬行,覆盖整个纤维蛋 白鞘表面,参与纤维蛋白鞘的形成。增生活跃的 血管内皮特异性表达整连蛋白a v B 3,整连蛋白 拮抗肽能特异性抑制这种整连蛋白的活性 ],影响 内皮粘附于细胞外基质,从而降低内皮细胞的生存 和增生 ]。2003年对雄性sD大鼠的1项研究证明, 整连蛋白拈抗肽RGDFV可以影响内皮细胞的增殖及 粘附生长,使纤维蛋白鞘的延伸长度降低40%,认 为内皮细胞在鞘的形成中起重要作用E28]。内皮细胞 作为一种保护膜,一方面保护鞘内结构:不被纤溶系 统溶解,另 方面使鞘表向不易形成血栓。 4预防和治疗 埘于纤维蛋白鞘的治疗,有一些研究提出了 应用溶栓剂的治疗方案。2000年l项研究应用尿激 酶与纤维蛋白鞘剥除术进行了对比E29]。认为尿激酶 治疗有效。2000年Savader等人[30 研究认为rt—PA 有效。但是这些临床研究,仅限于导管功能恢复, 没有影像学和组织学的证据。而1 996年报道成熟 的鞘不能被纤溶剂溶解l8],1998年Xiang DZ[6]也证 实,成熟的鞘不含纤维蛋白,纤溶剂无效。 1998年的1篇尸体解剖的个例报道显示一部分 导管被鞘包裹,在鞘的末端有1小结节附着,小 结节一直延伸到导管表面[3 。1996年1篇研究, 区分出“管尖血栓”和“鞘血栓”,管尖血栓 在导管尖端,鞘血栓围绕导管末端一整圈E 3 2]。但 这些研究均没有进行组织病理学分析。1 9 9 6年 Sivaram等人l3。 用经食道超声心动图的方法观察到 两例“鞘血栓”,但是均为附壁血栓。直到2 0 0 1 年Xiang DZl9 报道,在鞘表面,尤其是鞘的末端, 约50%有小结节状鞘相关血栓形成。组织病理学证 实,这些血栓有不同程度的溶解, 没有平滑肌细 胞的浸}19,也没有机化。 以上研究均提示纤维蛋白鞘相关血栓易在鞘的 末端形成。导管置入体内后,在透析或输液间期, 鞘作为1个支架,沿其末端,形成了许多新鲜血 栓。由此认为纤溶剂溶解的是鞘末端阻塞导管的血 栓,并非鞘本身。然而正是这些鞘相关血栓造成 导管失功的重要原因,由于静脉造影及超声不能区 别鞘和血栓,故认为溶栓对纤维蛋白鞘有效。 5小结 动物研究表明,纤维蛋白鞘是在血栓桥的基础 上,逐渐转化为表面附有内皮细胞的细胞一胶原蛋 白组织。虽然形成初期纤维蛋白成分存在,但是 成熟的鞘不含纤维蛋白。目前对人类纤维蛋白鞘的 组织病理学研究仅限于早期的尸体解剖和小样本HE 染色研究,尚需要进一步的探索和证实。 纤维蛋白鞘的形成过程是机体对于异物的一种 保护性反应,是机体自身调整修复的过程,具体 形成机制,有待进一步的研究。 关于纤维蛋白鞘的转归,1998年Xiang DZ等 人㈤对123只大鼠颈静脉插管的研究报道,拔管10 个月后,证实鞘仍牢固的附着在静脉壁上,不被 机体纤溶系统清除。但目前对人类纤维蛋白鞘最终 转归还没有相关报道,推测有可能激活机体纤溶系 统而被清除,或在随后的一段时问内碎裂阻塞肺动 脉,或长期原位存在。同时,我们认为纤维蛋白 鞘如果覆在静脉壁上,与静脉壁逐渐融合,就成 为管壁增厚的一部分,可能造成中心静脉狭窄。 纤维蛋白鞘可以直接导致中心静脉导管的失 功,目前缺乏人类纤维蛋白鞘的组织病理学、发 生机制的大样本研究,需要进一步探索,以指导 其早期预防和有效治疗。 参考文献 [1j DamascelIi B,Patelli G,Frigerio LF,et a1.P1acement of long term central venous catheters in outpatients:stady of 1 34 patients over 24,596 catheter dayslJ]. 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