当机体受到一定剂量射线照射后,临床上易引致出血现象,其发生机制较为复杂,涉及到造血、凝血、纤溶、血管等多个系统[1]。与普通的出血相比较,电离辐射导致的出血,在其病理变化、临床表现、出血部位、出血严重程度等方面虽有一定的规律和特点,但由于涉及原因多,机制较复杂,救治困难,因此称电离辐射后的出血为电离辐射出血综合征[2]。本文主要阐述电离辐射出血综合征的病理生理机制和临床特点,旨在为提高电离辐射出血综合征的救治水平提供理论依据。
1 电离辐射出血综合征的病理生理机制 1.1 血小板异常血小板是机体参与凝血的重要细胞,在骨髓内由巨核细胞产生,骨髓内造血干细胞(Hematopoietic stem cell,HSC)可以分化为定向的巨核-红系祖细胞(Megakaryocyte-erythroid progenitor,MEP),巨核-红系祖细胞可进一步分化为巨核系祖细胞(Megakaryocyte progenitor,MKP)。巨核系祖细胞经过细胞质的成熟和核内有丝分裂等一系列变化,变为成熟的巨核细胞,成熟的巨核细胞通过细胞骨架重构形成伪足,然后释放在外周血中成为血小板。既往认为,在成人体内,骨髓是生成血小板的场所,但最新的研究表明,肺也是血小板生成的场所[3]。血小板的清除通过衰老诱导的信号以及抗体介导的免疫反应进行,以维持血小板的正常循环。电离辐射对血小板的影响非常明显,也是导致出血发生的一个重要原因。
1.1.1 血小板数量减少电离辐射后因造血障碍,各类血细胞的数量都会减少,但由于红细胞对射线敏感性较低,而血小板和白细胞的数量减少尤为显著。有研究表明,射线并不会直接影响血小板的寿命,故电离辐射引起的血小板减少是因骨髓造血功能障碍所致[4-5]。电离辐射后血小板生成受到影响,但清除反应仍在继续,使得外周血血小板的数量持续性减少。
1.1.2 血小板功能障碍电离辐射能损伤血小板的结构,使其携带的如PF3、PF4、PF9等血小板因子减少,导致凝血过程受阻[6]。血小板携带的另一种重要物质5-羟色胺在电离辐射后也会因失去依附的场所而被分解[7],研究还发现在放射损伤后血小板会释放vWF因子,从而使其加速活化,而血小板异常活化的同时导致了凝血因子的消耗,从而加重出血倾向[8]。此外,当血小板存在功能障碍时,对血管壁的保护作用也会减弱,使得血液更易通过血管壁漏出。
1.1.3 血小板形态异常在电离辐射后数小时,就能在血液中检测出幼稚型血小板(巨型血小板),并且血小板伸出的伪足变短或消失。同时血小板在电离辐射后会出现肿胀、液化、空泡等改变,从而影响血小板的凝血功能。
1.2 凝血障碍血液凝固的实质是血液中的可溶性纤维蛋白原,经过凝血酶(Thrombin)的活化,从而变成不溶性的纤维蛋白。这一过程可分为3个阶段,首先为凝血酶原复合物的形成,其次为凝血酶原的激活,最后是纤维蛋白的生成阶段;而参与其中最重要的物质是凝血因子,凝血酶原复合物的形成也是一系列凝血因子相继激活的过程。
凝血酶原时间(PT)和活化部分凝血活酶时间(APTT)是反映机体凝血功能的重要指标[9-10]。有研究表明,在电离辐射后PT和APTT的水平持续高于未辐射对照组[11],表明机体凝血功能出现障碍。电离辐射可影响凝血因子的水平,抑制凝血因子活性[12],从而导致凝血功能障碍。
1.3 血管受损血液在血管内流动,而血管完整的结构和正常的功能是非常重要的。即使血小板和凝血功能有异常时,若血管壁完整,在短时间内也不会发生明显的出血。电离辐射会损伤血管内皮细胞,严重可能导致内皮细胞的坏死、脱落[13],引起全身血管系统的退行性变化,如胶原纤维退行性变、基底膜断裂等[14-15]。同时,电离辐射会引起内皮细胞炎症物质代谢发生改变[16],上调内皮细胞黏附分子的表达[17],这种变化会加重局部的炎症反应,导致血液容易渗出。此外,电离辐射还可抑制血管的再生[18],使得损伤的血管不能进行及时有效的修复,导致出血时间的延长。
此外,电离辐射可影响体内的抗凝和纤溶系统,主要因电离辐射会影响抗凝和纤溶相关分子的水平与活性[19- 20]。在全身受照射后,血液中抗凝物质的含量与活性有显著提高[21],同时,电离辐射可增强纤溶酶的活性[22],这种影响使得止血不良以及纤维蛋白降解的发生明显增加。
2 电离辐射出血综合征的临床特点 2.1 出血程度轻度骨髓型急性放射病患者一般无肉眼可见的出血,中度及重度患者,随受照剂量的不同,可见不同程度的出血,根据日本广岛、长崎原子弹爆炸受害者的统计结果来看,在爆心5 km和1 km内的幸存者,皮肤及黏膜出血的发生率分别为0.5%和49%,表明出血的程度与受照剂量之间呈正相关。而极重度以上急性放射病患者,由于死亡时间较早,故一般观察不到出血综合征。
2.2 出血时间中度和重度骨髓型急性放射病患者,临床出血的特点有明显的规律[23],在辐照后第2~4 d,病人皮肤粘膜会出现点状出血。而后由于骨髓增生低下和外周血血小板水平的进一步降低,并伴随着外周血血小板功能的减退,以及血管壁通透性的改变,导致全身多发性出血,且临床的出血表现进一步加重,出血呈斑状或片状。
2.3 出血部位电离辐射出血综合征患者的出血部位并不固定,在全身各内脏器官和皮肤粘膜均可发生出血。一般情况下,内脏器官的出血要早于皮肤粘膜,而内脏出血也有一定的先后顺序,如对射线敏感性和血流分布的不同,内脏器官出血的先后一般是骨髓、小肠、胃、大肠、心、肺、肾、膀胱等[23]。
2.4 其它持续出血会导致贫血的发生[24],尤其是内脏出血,表现为心慌、头晕以及乏力等症状。若出血未及时处理,且出血量较多时,可能会导致全身衰竭,甚至会引起失血性休克[25]。其它部位的出血也可能导致相应的症状,如呼吸道或消化道的大量出血能导致窒息的发生,泌尿道出血引起血尿,心脏出血导致心脏骤停等。
3 电离辐射出血综合征的治疗在电离辐射出血综合征的发生过程中,血小板的减少和功能障碍是最主要的原因,它是由电离辐射导致骨髓损伤发展的结果[26],因此提高血小板的数量和功能,对于电离辐射出血综合征的治疗有着重要意义。前期我们提到,血小板本身的抗辐射能力是比较强的,血小板的减少主要是由于造血障碍引起,故促进造血干细胞的恢复是提高血小板水平的重点。
由于放射剂量的不同,对于不同程度的骨髓型急性放射病所采取的措施也不尽相同。对于轻度骨髓型急性放射病(1~2 Gy),一般不需要药物或住院治疗,只需要医学观察和加强营养,就能达到较好的预后结果。对于中度的骨髓型急性放射病(2~4 Gy),应早期使用造血生长因子(如促血小板生成素,粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子,干细胞因子等),同时应用抗放药(WR-2721、盐酸胱胺、雌激素)并配以抗感染和镇静止吐等对症治疗,病人在治疗后可全部存活。重度骨髓型急性放射病(4~6 Gy),此类患者病情较重,治疗方法同中度,大多可恢复,但要注意感染的风险较大,如应住层流病房等。对于极重度骨髓型急性放射病患者,造血功能很难或几乎不能恢复,因此必须行造血干细胞移植治疗,并辅助以造血生长因子和抗感染、抗代谢紊乱治疗,即便如此,这类患者依旧大多不能存活。除了剂量的不同,症状分期也是急性放射病的重要表现,在初期应根据病变对症治疗以减少损伤;假愈期以保护造血,防止出血和感染为主;极期是症状最为严重的阶段,应全力抗出血感染,以及电解质紊乱;在恢复期防止病情反复,加强修养调息。
血小板生成过程主要包括造血干细胞分化为巨核祖细胞,巨核祖细胞进一步分化为成熟巨核细胞,成熟巨核细胞最终释放血小板,而巨核细胞的分化成熟则是血小板产生的最关键步骤[27]。促血小板生成素(TPO)虽是强有力的促进血小板产生的物质,但存在见效时间长及生物抗性问题,最新的研究发现,将生长激素和TPO发挥作用的肽段相结合,可同时促进巨核细胞的恢复并减少产生血小板所需要的时间[28]。研究还表明,部分体内的激素和神经分泌物质,有促进电离辐射后血小板恢复的作用,如雌激素可以促进巨核细胞的多倍体形成,并通过促进小鼠骨髓巨核细胞的成熟分化,提高外周血血小板水平,可用于电离辐射出血综合征的治疗[27],交感神经(多巴胺)类物质也能通过促进巨核细胞的黏附迁移和血小板的生成[29-30],从而发挥促进电离辐射后血小板恢复的效果。
4 小 结综上所述,电离辐射出血综合征的发生机制和临床表现较为复杂,在出血过程中,血小板数量减少和功能障碍是出血发生的最主要原因,血管壁结构受损和通透性增加是其重要因素,而凝血系统功能障碍起加重因素。在电离辐射出血综合征的治疗中,除了对症治疗,最重要的是促进血小板的快速恢复,而其中的关键因素是促进巨核细胞的恢复和快速产生血小板。而最新的研究表明,即使是接触低剂量的电离辐射,如介入放射科的工作人员,其血小板水平也会有降低,因此研究电离辐射后血小板的恢复有着重要意义[31-32]。
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