接种新冠疫苗后发生血栓,为什么PF4

本文作者：一节生姜

近日，《新英格兰医学杂志》连续发表三篇分别来自德国、挪威和英国的研究论文，指出牛津阿斯利康新冠疫苗（AZD）有潜在导致血栓和血小板减少风险。[1～3]

出现相关症状患者体内有大量血小板因子4（PF4）抗体，研究者建议将此类情况称为「疫苗相关免疫性血栓性血小板减少症」（VITT）。

NEJM截图

另一款同样属于腺病毒载体路线的新冠疫苗此前也有报道血栓风险。

据4月16日《新英格兰医学杂志》，一名48岁女性接种强生新冠疫苗（Ad26.COV2.S）2周后出现不适和腹痛，检查发现血小板重度减少，患者有脑静脉窦血栓（CVST），检测中发现PF4／聚阴离子聚合物抗体阳性。[4]

在这几起病例中，不难看出「PF4抗体」是一个被反复提及的词。

这个抗体在凝血过程中究竟扮演什么角色？为什么说PF4抗体可能是帮助临床识别VITT的关键证据？

PF4抗体在凝血过程中扮演什么角色？

首先，我们需要先了解一下另一个疾病：肝素诱导的血小板减少症(heparin-inducedthrombocytopenia,HIT)。为什么抗凝血的肝素，反而会导致血栓？病如其名，这是一种人体使用抗凝血药肝素后出现的自身免疫性疾病。

在HIT患者中，免疫系统分泌血小板因子4（PF4）的抗体。PF4蛋白本身具有独特的化学结构，并不容易被抗体识别，所以HIT患者虽然体内存在大量抗体，但可以在不接触肝素的情况下保持长时间不发病。

一旦这些人群因为医疗因素再次接受了肝素治疗，PF4蛋白就会在肝素的牵线搭桥下，直接产生和抗体接触的机会，导致血小板被抗体刺激而产生自发凝集。

也就是说，真正的致病原因是抗PF4-肝素复合物的自身抗体（HIT抗体）。该抗体能激活血小板导致血栓形成，血小板激活后会释放出更多PF4，形成恶性循环。同时因为血循环系统中的血小板已被大量消耗，血小板数值严重减少，患者会出现灾难性动脉和静脉血栓，可能危及生命，死亡率高达20%。

VITT患者血小板在血管内无序凝集，导致血栓形成和血小板被消耗

（图源：保罗-埃里希研究所）

提出疫苗相关免疫性血栓性血小板减少症（VITT）概念的研究人员，就是推测VITT的发生与HIT的机制类似，其过程都有PF4抗体的参与。但两者的不同之处在于，在德国和挪威的两份报告中，患者都没有使用肝素的历史。[1,2]在HIT中，需要有肝素的参与才会看到血小板激活。而在VITT中，不需要肝素额外助力，只需要患者血清中的PF4抗体，就可以激活血小板（研究人员推测是疫苗扮演了肝素的角色）。[3]那么紧接着的一个问题就是，血小板因子4（PF4）明明是一个人体自身分泌的蛋白，为什么人会对自身蛋白产生抗体？这在很长时间里都是一个谜，一项研究提出了一个可能的方向。为什么会产生PF4抗体？此前，宾夕法尼亚大学蔡征博士等通过对抗体与PF4复合物的晶体结构的研究，解释了HIT抗体导致血栓之谜。[7,8]（注：本文作者为[7]研究通讯作者）Antibodies截图该领域既往研究已经表明PF4能结合肝素，一个名为KKO的PF4单克隆抗体可以诱发HIT。蔡征获得的晶体结构表明，KKO结合的其实是四聚体PF4结构，这个结构的核心是类似肝素的多糖分子。如果我们用糖葫芦来比喻一下，肝素这个多糖分子就是一根棍子，这跟棍子穿起来的山楂果就是四聚体PF4。

KKO与四聚体PF4和类似肝素的多糖分子结合

人体中本来有肝素，也有PF4，但一般情况下浓度不高，不会形成这样的「糖葫芦」，只有在注射肝素之后才有可能形成。正因为其结构比较特殊，可能导致免疫细胞认为是非天然结构，诱发产生抗体。而像KKO这样的抗体，可以进一步稳定「糖葫芦」结构，而且因为大量的抗体附着在糖葫芦上，形成庞大的免疫复合物，这也是导致血小板减少的关键。值得注意的是，人体对PF4产生的抗体，不仅有KKO这样识别四聚体的抗体，也有另外一种只识别单体的抗体，其中一个代表就是RTO。PF4上结合RTO的位点与结合KKO的不完全一样，最重要的是，PF4结合RTO后不容易形成四聚体，也就不容易形成糖葫芦引发血栓。KKO与RTO不同的结合方式认识到PF4有两类功能完全不同的抗体（姑且称之为一好一坏吧），也就能够理解为什么「出现PF4抗体」并不是诊断HIT的唯一条件。如果只筛查PF4抗体，绝大部分患者会出现假阳性，只有极少数会发生HIT。要诊断HIT，除了筛查PF4抗体，还需要看患者是否使用过肝素、血小板是否出现严重减少。既然PF4抗体有「好坏」之分，那么RTO这类「好」抗体能不能用来预防HIT发生？目前体外实验的结果表明确实可以[8]，但能不能用来治疗，还需要人源化RTO抗体的临床试验来验证。再回到这次与新冠疫苗有关的VITT：患者没有使用过肝素，这意味糖葫芦不需要肝素这根棍子串起来，就可以诱导免疫细胞产生「坏」抗体。研究人员推测「扮演肝素角色」的疫苗，究竟是什么成分在起作用？鉴于患者在接种一剂疫苗后就出现问题，说明人体此前已经接触过抗原，免疫记忆细胞已经存在。而两者都是腺病毒载体疫苗（AZD使用的是一种黑猩猩携带的腺病毒，Ad26.COV2.S则是血清型为26型的人腺病毒），是否腺病毒提供了某种串糖葫芦的棍子？是否HIT和VITT的起源，其实都源自某种病毒的感染呢？这个问题目前也没有答案，还需要更多研究来解答。为什么VITT女性患者居多？还有一个许多人关心的事实是，在与阿斯利康AZD疫苗相关的39个VITT病例中，27人是女性，占69%。而与强生Ad26.COV2.S疫苗相关的6个病例，全部都为女性。为什么会出现这样的差异？从当前情况来看，VITT主要发生于相对比较年轻的人群，Ad26.COV2.S疫苗相关的6名女性年龄为18～48岁，属于生育年龄。因此，之前有人怀疑过与患者服用避孕药可能导致血栓生成有关。但是这个因素很快被排除，后续调查发现这些病例都没有服用避孕药史。目前这个现象还没有非常准确的解释，我在这里提出几点个人的猜测。形成血栓的机制与抗体对抗原形成的交联、聚合有关，HIT、VITT都是属于免疫疾病。在类似的自身免疫性疾病中（如类风湿关节炎等）女性发病风险也高于男性，患者中男女性别比例达到1:3。自身免疫性甲状腺疾病、多发性硬化症、系统性红斑狼疮、干燥综合征等等都有「重女轻男」现象。[9]男性中雄性激素（睾酮）水平较高，睾酮已知有免疫抑制的功能。在接种季节性流感疫苗的男性中，过高的睾酮与抗体反应降低有关。[10]此外，从年龄上来说，年轻者相对有着更强的免疫功能。综合上述几个原因，VITT患者当前以「年龄相对年轻的女性」为主。不过这只是一个粗浅的猜测，并不能说明为什么绝大部分年轻女性在接种这两款疫苗之后都没有问题。对治疗方案的启示显然，PF4抗体为我们提供了一个破案线索，并不能解释所有问题的答案。但有赖于PF4抗体提供的线索，对于HIT和VITT患者应该谨慎选择治疗方案。HIT患者发生的血栓不能使用肝素治疗，肝素反而会加重HIT，尤其如果使用的是一般的非低分子量肝素。对于VITT，在德国的11个病例中4个病例使用了肝素治疗血栓，结果是2人死亡，2人恢复中。另外有一人使用了低分子量肝素，血小板出现升高。后来因为检测到PF4抗体，患者停用小分子肝素，改用口服的非肝素类抗凝剂，目前处于恢复中。[1]在挪威的5个病例中，一人使用了肝素治疗，不幸死亡；另外4人使用低剂量或减剂量的低分子量肝素，2人死亡，2人完全康复。[2]所以，虽然目前不清楚肝素到底会如何影响VITT，但有研究者建议，在救治中应该选用非肝素类抗凝剂。[11]

参考文献11截图

此外，从现有VITT病例的治疗结果来看，静脉注射免疫球蛋白（IVIG）和大剂量糖皮质激素使用可在数天内改善血小板计数，由此可降低出血性风险，尤其是在采用抗凝治疗的时候。IVIG可以阻断Fc受体活化，减少免疫复合物对血小板的进一步激活；糖皮质激素可以减轻过激的免疫反应。这些方案对于VITT这样一个免疫疾病是合理的。当然，这还不是VITT最理想的治疗方案，随着研究深入，也许会有更好的治疗方案出现。根据世界卫生组织（WHO）和欧洲药品管理局（EMA）的统计，目前在全球范围已有超过两千万人接种AZD疫苗，总计报告例血栓病例。因此，EMA认为这些VITT不良事件属于罕见事件，接种新冠疫苗防止感染的收益仍然远远大于出现血栓等不良反应的风险。（策划：gyouza）作者张洪涛，笔名「一节生姜」，宾夕法尼亚大学医学院病理及实验医药系研究副教授，研究领域：癌症的靶向治疗以及免疫治疗。致谢：本文经中国细胞生物学会科普工作委员会主任委员、上海交通大学医学院上海市免疫研究所研究员李斌教授专业审核题图来源：图虫创意参考文献：[1]A.Greinacher,T.Thiele,T.E.Warkentin,K.Weisser,P.A.Kyrle,S.Eichinger,ThromboticThrombocytopeniaafterChAdOx1nCov-19Vaccination,NewEnglandJournalofMedicine,().[2]N.H.Schultz,I.H.S?rvoll,A.E.Michelsen,L.A.Munthe,F.Lund-Johansen,M.T.Ahlen,M.Wiedmann,A.-H.Aamodt,T.H.Skatt?r,G.E.Tj?nnfjord,P.A.Holme,ThrombosisandThrombocytopeniaafterChAdOx1nCoV-19Vaccination,NewEnglandJournalofMedicine,().[3]M.Scully,D.Singh,R.Lown,A.Poles,T.Solomon,M.Levi,D.Goldblatt,P.Kotoucek,W.Thomas,W.Lester,PathologicAntibodiestoPlateletFactor4afterChAdOx1nCoV-19Vaccination,NewEnglandJournalofMedicine,().[4]K.-L.Muir,A.Kallam,S.A.Koepsell,K.Gundabolu,ThromboticThrombocytopeniaafterAd26.COV2.SVaccination,NewEnglandJournalofMedicine,().[5]J.Sadoff,K.Davis,M.Douoguih,ThromboticThrombocytopeniaafterAd26.COV2.SVaccination—ResponsefromtheManufacturer,NewEnglandJournalofMedicine,().[6]C.T.Rentsch,J.A.Beckman,L.Tomlinson,W.F.Gellad,C.Alcorn,F.Kidwai-Khan,M.Skanderson,E.Brittain,J.T.King,Y.-L.Ho,S.Eden,S.Kundu,M.F.Lann,R.A.Greevy,P.M.Ho,P.A.Heidenreich,D.A.Jacobson,I.J.Douglas,J.P.Tate,S.J.W.Evans,D.Atkins,A.C.Justice,M.S.Freiberg,EarlyinitiationofprophylacticanticoagulationforpreventionofcoronavirusdiseasemortalityinpatientsadmittedtohospitalintheUnitedStates:cohortstudy,BMJ,().[7]Z.Cai,M.I.Greene,Z.Zhu,H.Zhang,StructuralFeaturesandPF4FunctionsthatOccurinHeparin-InducedThrombocytopenia(HIT)ComplicatedbyCOVID-19,Antibodies,9()52.[8]Z.Cai,S.V.Yarovoi,Z.Zhu,L.Rauova,V.Hayes,T.Lebedeva,Q.Liu,M.Poncz,G.Arepally,D.B.Cines,M.I.Greene,Atomicdescriptionoftheimmune