红细胞的贮存损伤
2012-03-25 12:00:14   来源：医学论坛网   作者：  评论：0 点击：

随着无偿献血的全民普及、血液筛查的严格执行，输血传播疾病的几率越来越小，但输血相关非感染性严重危害（NISHOT）却成为其主要并发症，其发 生率远远超过输血传播疾病。NISHOT包括免疫介导（溶血性输血反应等）和非免疫介导（脓毒血症输血反应等）的并发症，本文将重点介绍红细胞贮存损伤引起的输血并发症（非免疫介导）。越来越多的研究显示，危重和创伤患者输注贮存时间超过14天的血液后，其不良后果的发生率高于输注贮存期短的血液。

　　Q1：血液是否有有效期？

　　有！血液的主要成分红细胞在正常人体血液循环中的寿命是120天，当血液被采集离体后，其保存期约为21~42天（取决于所使用的保养液）。

　　Q2：红细胞在4℃ 条件下为什么不能永久保存？

　　红细胞在4℃时其代谢并没有完全停止，随着贮存时间的延长，细胞内能量和三磷酸腺苷（ATP）消耗导致红细胞形态和生物化学变化，被称之为红细胞贮存损伤。这些损伤是影响输注后红细胞生存和功能改变的主要原因。

　　贮存红细胞的变化

　　红细胞贮存损伤的机制

　　氧化损伤

　　贮存红细胞的氧化损伤主要由Hb引起。正常人体内，红细胞的胞质溶胶维持一种高度还原状态，使铁处于亚铁（二价铁）状态，并可有效逆转Hb的氧 化。但仍有部分Hb自身氧化生成高铁Hb和过氧化阴离子，体内这种自氧化反应可通过还原型辅酶Ⅰ（NADH）介导的细胞色素b5逆转，但在4℃低温条件下 却不能逆转。高铁Hb进一步降解为高铁血色原，沉积在红细胞膜脂质和骨架上，继之引起红细胞带3蛋白聚集，结合IgG和补体C3，被机体免疫系统识别并清 除。

　　游离于Hb的铁被过氧化氢氧化后产生羟自由基，羟自由基可使红细胞膜上的脂质和蛋白（如血影蛋白、脂蛋白等）氧化和交联；并与甘油三酯作用导致 脱酰，生成溶血卵磷脂。这些是导致红细胞膜渗漏、溶血、形态改变和变形能力减弱的主要原因。因此，贮存红细胞悬液中会出现K+离子和游离Hb浓度增加。

　　红细胞膜与离子通道的损伤

　　贮存红细胞的膜变化包括磷脂酰丝氨酸的翻转，从内膜翻转至外膜，介导红细胞被巨噬细胞吞噬清除。膜损伤的另一机制是脂质过氧化产物的积累，降低膜的完整性并导致溶血。低温保存导致膜微观结构的重组，如基质蛋白和脂筏蛋白，或整个贮存过程中氧化损伤膜蛋白的积累。

　　红细胞膜的损伤与Ca2+有关，而Ca2+的细胞内流与红细胞凋亡密切相关。首先，前列腺素E（PGE2）导致Ca2+通道活化；其次，磷脂酶 A2介导的血小板活化因子的释放引起鞘磷脂酶活化，产生神经酰胺；细胞内Ca2+浓度和神经酰胺水平的增加引起磷脂酰丝氨酸的暴露或外翻。

　　另外，Ca2+激活对其敏感的K+离子通道，使细胞内的氯化钾（KCL）丢失，细胞皱缩；且Ca2+激活μ-钙蛋白酶-谷氨酰胺转胺酶2，偶尔 激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶，使细胞骨架蛋白降解或交联，导致膜完整性、变形性的丧失；Ca2+破坏了磷脂酶与红细胞带3蛋白间的交互作用。

　　NO的作用

　　NO分子可弥散至血管平滑肌细胞内，激活鸟苷酸环化酶使三磷酸鸟苷（GTP）生成鸟苷酸（GMP），引起平滑肌松弛和血管舒张。

　　红细胞中NO与Hb的结合有两种形式：一是形成SNO-Hb，发挥NO的扩血管作用并保持红细胞的变形能力，有利于组织供氧；二是形成铁亚硝酰 血红蛋白[Hb（FeⅡ）NO] ，促进氧的释放。研究还发现，SNO-Hb浓度与库存血诱发的乏氧性血管舒张程度显著相关（P＜0.0005）。但研究 显示，新鲜血液保存21天时，NO已消耗殆尽，血液输注后失去了低氧性血管舒张功能。

　　NO生成减少 NO合成需一氧化氮合酶（eNOS）参与，ATP是eNOS的激动剂，贮存期间红细胞内ATP水平的下降影响了NO的生成。血液 中脱氧Hb可结合亚硝酸盐与质子产生NO，2，3-DPG促进Hb脱氧并稳定脱氧Hb，其浓度的降低不利于NO的生成和释放。另外，eNOS存在于红细胞 膜上，膜的损伤也可能影响了eNOS的活性。

　　NO消耗增加 贮存期间溶血释放的游离Hb和红细胞微粒中的Hb均可消耗NO的活性，游离Hb与NO反应的速度是红细胞内Hb的150倍，红细胞微粒与NO反应的速度是完整红细胞的1000倍。

　　NO生物利用度降低 内皮细胞功能的丧失，尤其是心血管疾病（CVD）患者，可导致NO合成减少、利用度降低，促进血小板黏附和聚集，影响其血管舒张功能（图1）。另外，NO从Hb的释放速度慢于Hb-NO的合成速度，严重影响了NO的生物利用。

　　红细胞贮存损伤的危害

　　输注贮存损伤的红细胞后，受血者会发生一系列不良后果，从炎症反应、凝血障碍至多功能脏器衰竭、死亡。

　　代谢或分解产物的 直接危害

　　K+ 虽然贮存期末红细胞上清中的K+浓度可达到0.05 mEq/ml，但输注后很快被稀释并被重新吸收入细胞。曾有报告，当大量高钾血液输 给新生儿、心肺分流术和其他高流量装置中时，受血者出现死亡。红细胞输注复温、平衡pH和重量渗透浓度后会重新吸收K+，到达中心循环时会引起心律不齐。 所以，此类情况下应尽可能输注新鲜血或洗涤红细胞。

　　溶解的红细胞 输注溶解的红细胞会发生类似于免疫性溶血性输血反应的反应，虽然轻微，但可伴随急性肾衰或高血钾性猝死。

　　膜氧化损伤的红细胞 红细胞膜氧化损伤产生的溶血磷脂是引起输血相关急性肺损伤（TRALI）的因素之一。

　　红细胞微粒 贮存期间产生的红细胞微粒具有促炎症和促凝血功能，危重患者输注后可能发生炎症、多脏器衰竭和血栓。

　　游离Hb 每个红细胞含有27000万个Hb分子，占细胞质蛋白的95%。在体外，5~10 mg/dl的Hb就可引起血小板活化。贮存红细胞 衰老和损伤时容易溶解，将Hb释放至细胞上清，使其浓度高达500 mg/dl，这可能是输血后高血小板活性的原因。Hb还能引起氧化还原反应损伤和免疫 反应。

　　铁离子超负荷 每单位红细胞平均含200 mg铁。铁危害的病理生理机制是游离铁参与氧化反应，产生自由基氧化细胞蛋白、脂质等。未使用铁螯合 剂的长期输血治疗会导致肝、心功能不全和内分泌功能失调。铁可以增加感染的几率与严重程度，因为铁是生物生长的必需元素，某些细菌如肠炎耶尔森氏菌，在多 余铁存在下繁殖更快。

　　TRIM

　　同种异基因的血液输注会导致受血者免疫状态发生一系列改变，称为输血相关性免疫调节（TRIM），包括免疫增强和免疫抑制。

　　TRIM的发生机制很复杂，包括非特异性免疫抑制、封闭性抗体、血浆抑制因子、克隆衰竭、抗独特型抗体、抑制性淋巴细胞、供-受者微嵌合体白细 胞的形成、抑制自然杀伤（NK）细胞的活性等。目前倾向于“二次打击”学说，尤其是TRALI，即第一次打击为各种诱发因素，包括感染、近期手术、大量输 血和应用细胞因子等，第二次打击为输入含有生物活性脂质的血液或血液成分。TRIM引起的后果有多种，在此仅介绍与红细胞贮存损伤有关的内容。

　　白细胞引起的不良后果 白细胞及其分泌的生物活性分子可引起多种输血不良反应，包括非溶血性输血反应、病毒的传播等。

　　其他产物的作用 Hb、血红素、铁等对机体的免疫系统都有不同程度、性质的作用。铁能刺激单核细胞分泌肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素 -1（IL-1）、IL-8等细胞因子，发挥促凝血和促炎性反应。在体液免疫方面，铁促进抗炎性细胞因子水平升高，如IL-4、IL-6、IL-10，增 加患者易感性。在细胞免疫方面，铁使Th1（CD8+）淋巴细胞/Th2（CD4+）淋巴细胞比值下降，导致促炎性细胞因子如γ-干扰素（IFN-γ）的 分泌减少，减弱巨噬细胞的功能活性，从而降低TNF-α的分泌。因此，细胞内寄生菌如李斯特菌、埃里克体（Erlichia）、军团杆菌等不能被有效清 除。

　　NO与TRIM NO主要参与免疫系统的氧化还原生物学反应，NO对免疫系统的作用往往是双向的，取决于剂量、时相和部位，剂量不同引发的信号转导作用也各异。

　　NO对病原体的杀灭作用和免疫调节作用的机制包括其本身的作用、与其他氧化还原分子的相互作用、对细胞因子分泌的调节作用和对细胞因子基因的调节作用。简单地说，低、中浓度的NO主要发挥免疫抑制作用；高浓度的NO主要发挥免疫活化作用。

　　NO与输血不良事件

　　NO对机体的影响是多方面的，包括神经递质、防御因子、血小板凝聚抑制、内皮细胞黏附和分子表达的调节、抗氧化等等。但其最重要、最广泛的作用 莫过于血管舒张。因此，不难想象，NO水平的下降可导致多种病理变化，如炎症、血栓和其他心血管疾患，尤其是抗休克治疗时，不能向外周组织有效供氧。

　　红细胞贮存损伤的预防

　　除了严格掌握输血适应证，科学合理用血之外，目前临床上已有一些正在应用的和处于研究阶段的方法来避免或预防红细胞贮存损伤带来的危害。

　　贮存方法的改进

　　完全的厌氧保存 在血袋中充入惰性气体，如＜ 4%的二氧化硫（SO2）、氮气（N2）等，可以预防贮存氧化损伤。研究发现，在此条件下保存的红细胞，其ATP含量增加，变形能力增强。

　　深低温保存 由于代谢活动的大大减少，含40%甘油的红细胞悬液在零下150℃条件下可以保存10年以上。缺点是使用前要复温、去甘油、洗涤，不但不适用于急救，因冰冻损伤回收率也不高。因此，有学者正尝试在0℃或＜3℃条件下保存红细胞。

　　保养液的改进

　　加入抗氧化成分 有学者尝试在血液保养液中加入抗氧化剂GSH等，维持GSH水平和还原状态。

　　增加磷酸盐和碳酸盐浓度 其目的是维持pH值和ATP浓度，更好地发挥GSH介导的抗氧化作用，防止红细胞微粒的形成，减少溶血。

　　其他方法

　　白细胞过滤 目前的白细胞滤器可去除99.99%以上的白细胞，是预防非溶血性发热反应等输血不良反应的有效方法。

　　洗涤 洗涤是去除红细胞悬液中可溶性介质如游离Hb、异前列腺素等的有效方法，不足之处是洗涤后的红细胞不能长时间保存，必须在24小时内输用。

　　复原 贮存红细胞在输注前用含肌苷、磷酸和腺嘌呤的保养液重悬，洗涤后输用。研究表明，用此方法处理的红细胞在4℃保存3天后的回收率为95%，体内24小时存活率＞75%。但开放洗涤增加了污染机会，故应在24小时内使用。
作者：解放军307医院输血科 王全立