激肽释放酶/凝血因子XII通路在低温体外循环凝血过程中的作用及机制研究

Severe coagulopathy can occur during the surgery with hypothermia and cardiopulmonary bypass, but very few previous studies explored the mechanism, especailly the intrinsic coagulation pathway. Kallikrein/coagulation factor XII pathway is considered as the initiating process of intrinsic pathway. The prior studies of our team found that coagulation factor XII underwent significant inhibition because of hypothermia and cardiopulmonary bypass during the perioperative period, with an inhibited trend far greater than the extrinsic clotting substances. Accordingly, we come up with the hypothesis that due to the process of hypothermia, the synthesis of prokallikrein and kallikrein in hepatic parenchymal cells are critically inhibited, results in decreased generation of coagulation factor XII and continuous coagulopathy. The study will be conducted in three aspects to verify the hypothesis above: Firstly, observe the changing trend of kallikrein/coagulation factor XII pathway in the hypothermia and cardiopulmonary bypass animal model; Secondly, explore the mechanism of coagulopathy during hypothermia and cardiopulmonary bypass caused by kallikrein/coagulation factor XII pathway, using the gene knockout mice hypothermic model in vivo and primary cells culture experiment in vitro; Thirdly, evaluate the effect of improving perioperative coagulation function by complementing exogenous kallikrein in animal surgical model. We expect to clarify the function and mechanism of kallikrein/coagulation factor XII pathway in coagulopathy during hypothermia and cardiopulmonary bypass, and provide new targets for preventing hemorrhagic complications during the perioperative period with the present project.

低温体外循环手术中会出现严重凝血功能障碍，既往研究对其机制，尤其是内源性凝血途径极少涉及。激肽释放酶/凝血因子XII通路是内源性凝血途径的始动通路。本课题组研究发现，凝血因子XII在低温体外循环围手术期受到明显抑制，程度远大于外源性凝血物质。据此我们提出假说：因低温抑制肝脏实质细胞分泌的激肽释放酶原及其活化产物激肽释放酶，导致凝血因子XII合成下降，进而引起凝血功能障碍。本课题拟在低温体外循环手术动物模型上，通过分组温度实验观察激肽释放酶/凝血因子XII通路在低温体外循环围手术期的变化规律，通过基因敲除小鼠实验及体外肝脏细胞原代培养探索激肽释放酶/凝血因子XII通路在低温下引发凝血功能障碍的作用机制，通过围术期补充激肽释放酶验证其纠正围手术期凝血功能障碍的效果，最终阐明激肽释放酶/凝血因子XII通路在低温体外循环凝血过程中的作用及机制，为低温体外循环手术中失血并发症的防治策略提供新靶点。

低温体外循环技术广泛应用于心脏外科手术，尤其针对包括Stanford A型主动脉夹层、主动脉弓部瘤等在内的危重复杂疾病，是国际公认的标准治疗方案。术中低温（18-25℃）为体外循环及低流量手术提供较长时间的脏器保护，但这严重影响了患者的凝血机能，导致术中及术后出血问题时常发生，严重影响手术效果及患者预后，而作为内源性凝血途径启动因子的凝血因子XII，在机体凝血系统中发挥着重要作用，在多种疾病中发生剧烈变化并发挥重要作用。但到目前，其在主动脉疾病及低温体外循环手术过程中的变化规律仍不清楚。.本研究基于临床研究中探索低温停循环中凝血系统变化规律，研究发现凝血因子Ⅻ作为内源性凝血途径的启动因子，在主动脉夹层患者围术期的凝血功能中发挥着巨大作用，其在术中最低温时的水平可能是术后由于凝血功能障碍导致二次开胸的独立危险因素;而凝血因子XII作为凝血共同途径的重要因子，更多地参与纤维蛋白原围术期变化的反馈调节作用中。.本研究基于低温体外循环模型下凝血系统及脏器功能保护研究发现，相较深低温体循环（DHCA），中低温停循环（MHCA）更适用于夹层患者外科手术并提供相似脏器保护效果。同时我们还发现DHCA期间凝血系统被激活，可能导致更严重的止血功能受损，这在主动脉弓手术中经常被观察到。在凝血级联激活期间，尽管完全肝素化，但在CPB期间凝血酶生成显著增加。凝血酶的生成反映了最初止血机制的活性。在我们的研究中，DHCA组的凝血酶生成率高于MHCA组。由于促凝状态而产生的大量凝血酶的产生是一个关键因素。.基于夹层模型病理生理研究发现，血管内皮细胞的炎症变化在主动脉夹层的发病机制中起着关键作用。炎症损伤诱导的血管平滑肌细胞表型转化是主动脉夹层的一个重要原因。通过分析主动脉夹层模型组的血清样本，发现与对照组相比，炎症因子显著激活。BK是激肽系统激活的产物，在IL-6、IL-2和TNF-α的炎症反应中起关键作用。阻断FXII-BK通路可以显著抑制炎症因子的激活，为临床干预靶点建立提供理论基础。