研究人員努力開發治療敗血症的新方法

在敗血症期間,身體會攻擊自身。研究人員正在研究新的反擊方法

敗血症是一種嚴重且通常致命的疾病,但對於大多數公眾來說,它仍然是一種陌生的威脅,對於醫生來說,它也是最難診斷和治療的疾病之一。這種情況始於免疫系統對感染的強烈反應,每年在全球範圍內導致 1800 萬人死亡,其中包括美國約 26 萬人。據許多估計,敗血症及其最嚴重的形式,即感染性休克,是美國重症監護患者的主要死因,也是該國其他所有人中第 10 位最常見的死因。然而,根據非營利組織“敗血症聯盟”委託進行的一項 2011 年研究,只有五分之一的美國人認識到這個術語,而在那些聽說過敗血症的調查參與者中,大多數人無法定義它。

即使是醫學院學習過敗血症的醫生,也經常錯過其早期跡象,因為這些跡象與其他疾病相似,而且這種疾病從看起來像輕微感染迅速發展為危及生命的情況。由於這些困難,醫生通常會延遲採取必要的干預措施,例如使用抗生素來消除感染,使用藥物來對抗危險的血壓下降,以及使用機械呼吸機來提高危險的低氧水平。

俄亥俄州哥倫布市 Riverside Methodist 醫院的質量和患者安全醫療主管,同時也是敗血症聯盟顧問的 James O'Brien 說:“抗生素給藥的時間是決定某人生死攸關的關鍵因素。” 但他說,一些最令人信服的資料表明,只有 50% 的感染性休克患者在首次被醫療專業人員診治後的六小時內獲得了適當的抗生素。“如果我們在將心臟病發作患者送到導管實驗室方面有類似的記錄,那將會引起軒然大波,”他補充道。


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更復雜的是,更好的治療方法遲遲沒有出現。一些治療方法即將問世——例如一項實驗性血液測試和過濾療法——但過去兩年中四種潛在的抗敗血症藥物的失敗讓研究人員和倡導者都感到沮喪。退休牙醫卡爾·弗萊特利 (Carl Flatley) 在他的女兒於 2002 年死於該綜合徵後創立了敗血症聯盟。“自那以來的 10 年裡,我們已經在美國失去了 250 萬人,而且可能還需要 10 年才能找到有效的方法,”他說。“我們需要加快速度。”

化學級聯反應

當免疫系統執行其識別入侵細菌、病毒或真菌的通常任務時,敗血症開始時是無害的。免疫細胞釋放稱為細胞因子的訊號蛋白,以相互刺激並克服入侵者——但由於原因尚不清楚,免疫細胞釋放的細胞因子和其他炎症分子遠多於通常情況。所有額外的免疫分子在血液中激增,無意中導致血管鬆弛和滲透性增強,降低血壓,並使血液的液體成分滲入周圍組織。剩餘的血液成分在最小的血管中凝結,阻止氧氣到達主要器官。此時,敗血症患者已從疾病的最早階段(稱為全身炎症反應綜合徵)過渡到嚴重敗血症和感染性休克的後期階段。出現意識模糊,心臟的電活動變得不穩定,腎臟和其他器官衰竭,即使使用大量的靜脈輸液和藥物也無法升高血壓。

由於免疫系統的反應是敗血症破壞性進展的原因,研究人員嘗試使用各種藥物來中斷引發炎症和凝血的化學級聯反應。最近的嘗試令人失望。

2011 年 1 月,總部位於東京的衛材公司生產的備受期待的藥物 eritoran 在臨床試驗顯示與安慰劑相比在預防敗血症死亡方面沒有益處後被撤回。到當年 10 月,原計劃與 eritoran 競爭的藥物——禮來公司生產的 Xigris——在美國食品和藥物管理局批准上市 10 年後被撤出銷售,因為強制性的上市後研究表明對患者沒有益處。2012 年 2 月,德國慕尼黑的 Agennix 公司停止了將其現有癌症藥物 talactoferrin 應用於敗血症的研究,因為在嚴格的臨床試驗中,接受該藥物治療的患者死亡人數多於安慰劑接受者的死亡人數。同年晚些時候,8 月,阿斯利康和 BTG 的合作伙伴取消了對新藥 CytoFab 的研究,此前一項早期試驗表明其效果不優於安慰劑。

如果所有這些藥物被證明對敗血症有效,預計都將成為價值數十億美元的重磅炸彈,但實際上,它們讓其創造者損失了數百萬美元的預期研究和取消的試驗。因此,弗吉尼亞聯邦大學的長期敗血症研究員理查德·P·溫澤爾說:“我認為大公司已經放棄了。”

來自如此多不同公司的如此多樣的化合物是如何失敗的?研究人員提出了幾個原因。2 月份線上發表的一項為期 10 年的研究揭示了敗血症藥物試驗所依據的動物研究中存在的嚴重缺陷。事實證明,小鼠的嚴重炎症反應並不能準確地模擬人類的敗血症——因此,對小鼠有幫助的藥物可能會使人的情況更糟。此外,敗血症試驗中的患者可能病情太重,無法對任何藥物產生良好反應。由於敗血症患者很少在早期得到診斷,因此當他們入組試驗時,他們可能更難治療。此外,敗血症患者的患病方式可能並不完全相同,因此個體對同一種化合物的反應可能大相徑庭。

O'Brien 解釋說:“我們目前的情況類似於診斷人們患有‘癌症’,而不向他們提供任何進一步的資訊——不是他們患有白血病,不是什麼細胞型別,也不是存在什麼分子異常。” “‘敗血症’是一個包含不同患者群體的桶。我們還沒有完成區分其潛在病理生理學的基礎工作。”

新思路

儘管經歷了很多失望,研究人員仍在繼續尋找可以在敗血症變得致命之前阻止它的治療方法。例如,多倫多光譜診斷公司將診斷性血液測試與治療裝置配對。該測試尋找內毒素,內毒素是從垂死細菌中釋放出來並可能引發敗血症的分子。大約 50% 的敗血症患者(通常是病情最危重的患者)血液中內毒素水平很高。從這些患者身上抽取血液,並泵過注入抗生素的過濾器,抗生素與內毒素結合,在血液返回患者體內之前去除分子。FDA 批准了該測試(過濾器已經存在,光譜公司已獲得許可),診斷和裝置的組合目前正在美國 14 個州和加拿大的大型試驗中進行測試。

光譜公司承認,即使其治療成功,也無法幫助內毒素水平不高的患者。但光譜公司的執行長兼重症監護專家 Paul Walker 表示:“如果我們的試驗結果為陽性,我們每年可能會挽救 50,000 人的生命。”

聖路易斯華盛頓大學醫學院麻醉學、醫學和外科學教授 Richard Hotchkiss 提出了一個非常不同的方法——不僅針對治療,而且針對將敗血症視為一個整體的方式。他將他對當前研究形勢的看法總結為:“僅僅因為你走在一條磨損嚴重的道路上,並不意味著你正朝著正確的方向前進。”

儘管目前的教條將敗血症解釋為持續的、過度的炎症反應,但 Hotchkiss 的方法是基於相反的證據。他的研究,包括對從死後不久的患者身上提取的細胞進行檢查,表明敗血症的症狀持續存在,是因為在疾病過程中,免疫系統從過度反應轉變為一種崩潰——它不是做得太多,而是做得太少。Hotchkiss 說,如果這是正確的,那麼免疫刺激化合物(如白介素-7,已用於癌症治療)可以預防敗血症導致的死亡——傳統敗血症研究人員可能會認為這種想法是火上澆油。

由於沒有新的藥物問世,一些研究人員敦促將重點從發現藥物治療轉移到重症監護、改善長期護理和提高公眾意識的重要性。他們指出,雖然敗血症的死亡率仍然很高,但隨著時間的推移,死亡率有所下降,這不是因為敗血症的新療法,而是因為醫生總體上更擅長挽救危重患者的生命。一些研究人員認為,臨床醫生應更多地關注五分之四的敗血症倖存者。許多幸存者患有嚴重的殘疾,例如截肢、失明和認知問題。敗血症聯盟顧問 O'Brien 強調,公眾意識有助於早期識別,這大大提高了康復的機會。


早期預警訊號

敗血症的診斷需要至少兩種以下症狀,以及疑似或確診的細菌、病毒或真菌感染。敗血症的最早症狀通常與輕微感染相似,但病情會迅速惡化,摧殘身體。

✓ 呼吸加快(呼吸頻率 > 20 次/分鐘)

✓ 心率加快(> 90 次/分鐘)

✓ 核心體溫異常偏高或偏低(< 36° 攝氏度或 > 38° 攝氏度)

✓ 白細胞計數異常偏高或偏低

Maryn McKenna 是一位專注於公共衛生、全球健康和食品政策的記者,也是《大眾科學》的特約編輯。她是《大雞:抗生素如何創造現代農業並改變世界飲食方式的不可思議的故事》(National Geographic Books,2017)的作者。

更多作者:Maryn McKenna
大眾科學雜誌 第308卷 第4期本文最初以“系統衝擊”為標題發表於大眾科學雜誌 第308卷 第4期(),第30頁
doi:10.1038/scientificamerican0413-30
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