血液及成分血的保存损伤.docx

1、血液及成分血的保存损伤 北京市红十字血液中心 邱艳 一、红细胞保存损伤 红细胞在贮存过程中 随着时间的延长，细胞内能量和 ATP 消耗导致红细胞形态和生物化学变化，这被称作红细胞贮存损伤， 其机制尚不完全明了，但其后果是影响红细胞 输血后 体内存活 功能 和疗效 。 （一）红细胞贮存损伤的因素 红细胞体外的代谢；红细胞上清液中维持其活性的残余血浆、营养添加剂和抗凝剂；来自红细胞、白细胞和血小板的积聚蛋白质；红细胞中残留的白细胞、血小板所分泌的生物活性物质，如细胞因子、血管活性介质、酶类等。 （二）保存红细胞的氧解离曲线 PPT4 显示的是保存红细胞的氧解离曲线，曲线一是新鲜红细胞的氧解离曲线，

2、保存一周的是曲线二，左移了，代表血红蛋白血氧 P50 就降低了。保存两天进一步左移，两周到三周时，一直左移，这样血红蛋白携带的氧越来越少。最终保存的红细胞导致综合的损伤就是血氧能力的降低。 （三）红细胞贮存损伤的变化 红细胞贮存损伤的变化主要表现在三个方面：一是体外贮存中生物化学 / 代谢变化导致 pH 值、 ATP 、 2 ， 3-DPG 、谷胱甘肽、 SNO-HB 浓度降低，乳酸增加。二是生物物理方面的变化导致细胞结构功能的变化。囊泡化增加，膜面积缩小，变形性减弱，一旦形成棘突状，红细胞变形能力发生不可逆改变，失去变形性；磷脂酰丝氨酸暴露；红细胞膜表面形成不可逆转的微囊胞，导致游离血红蛋白

3、上升。三是离子与生物活性分子的变化，红细胞结构功能的检测标记物主要有 pH 值、 K+ 浓度、 Na+ 浓度、渗透脆性、 P50 含量、最大变形指数（ DIMAX ）。 1. 生物化学 / 代谢变化 ATP 、 2 ， 3-DPG 、谷胱甘肽、 SNO-HB 浓度、 pH 值降低，乳酸增加。 （ 1 ） ATP 红细胞在储存过程中由于糖酵解产生乳酸，导致 pH 值降低，减弱红细胞的新陈代谢水平，使 ATP 的产出在储存过程中逐渐降低，最终导致血影蛋白磷酸化程度降低，使膜失去变形能力，因此红细胞输到体内的存活率与 ATP 含量相关，文献报道当 ATP 低于 1.5 mol/gHb ，生存力将明显

4、降低，任何保养液必须维持红细胞在 1.5 mol/gHb 以上，才能保持红细胞的完整性。 红细胞中的 ATP 浓度在保存初期维持不变，或者轻度升高，在 2 周时达到高峰，之后逐渐下降，到贮存第 6 周时下降 50% 以上。影响贮存红细胞的唯一能量来源途径无氧酵解；影响 NO 的合成： ATP 为一氧化氮合酶 eNOS 的激动剂；影响谷胱甘肽（ GSH ，抗氧化物）的合成：需要 ATP 的参与，其浓度降低使贮存红细胞中的 GSH 减少，至保存第 6 周时减少了 27% ，合成速度下降了 45% ；影响 ATP 依赖性的 Na + /K + 泵功能。（ 2 ） 2 ， 3-DPG 红细胞中的 2

5、， 3 二磷酸甘油醛（ 2 ， 3-DPG) 是红细胞代谢中间产物，也是反映 RBC 携氧能力最重要的指标。在贮存的第 1 周内就迅速下降，第 2 周末就测不到了。输注 2 ， 3-DPG 耗尽的储存血， Hb 氧解离曲线左移， Hb 在组织中释放氧的能力降低，血红蛋白对氧的亲和力增加，使红细胞不能向外周组织有效供氧。 在红细胞输注后的 7h 之内， 2 ， 3-DPG 的浓度就会重新合成至正常值的 50% ， 2-3 天达到正常水平，导致氧解离曲线右移，恢复向外周组织供氧的能力。虽然在 24 小时内有一半红细胞恢复到正常水平，但对贫血、低血压、组织缺氧、心脏病和出血休克等危急病人，输注 2

6、， 3-DPG 耗尽的储存血只会增加死亡率。 （ 3 ） NO 的作用 1992 年，一氧化氮（ NO ）被美国的 Science 杂志评为年度明星分子； 1998 年有三位科学家因 NO 研究荣获诺贝尔生理 / 医学奖。 NO 弥散至血管平滑肌细胞内，激活鸟苷酸环化酶使 GTP 生成 GMP ，引起平滑肌松弛和血管舒张。红细胞中的 NO 与 Hb 结合后有两种形式，一是形成亚硝基血红蛋白（ SNO-Hb ），发挥 NO 的扩血管作用和保持红细胞的变形能力，有利于对组织的供氧；二是形成铁亚硝酰血红蛋白 Hb(Fe )NO ，促进氧的释放。 亚硝基血红蛋白（ SNO-Hb ）是 NO 结合于血红

7、蛋白 -93 位半胱氨酸的产物，是红细胞储存 NO 的主要形式。血液采集后 3h 其含量就已经开始降低， 1 天后下降 70% ， 1 周后下降 83% ，到 21 天时就已经检测不到了， SNO-Hb 的迅速丧失，影响红细胞输注后的低氧性血管舒张功能。 （ 4 ）乳酸与 PH 值 红细胞不含线粒体， 90% 的能量依赖糖酵解供给，糖酵解时丙酮酸还原成乳酸，致使保存血液中的乳酸含量随保存日期延长而逐渐升高， pH 随之下降。 2. 生物物理变化 主要变现在四个方面：囊泡化增加、膜面积缩小、变形性减弱、磷脂酰丝氨酸暴露。 （ 1 ）红细胞微粒形成 随着贮存期的延长，红细胞质膜会释放一些亚微粒，称

8、之为红细胞微粒或微泡（ redbloodcellmicro-particles ， RMPs) 。 RMPs 的产生从贮存的第 10 天 第 15 天达到高峰，此后维持不变，直到第 58 周有一个平稳的增多。在 4 C 保存浓缩红细胞中的微颗粒数：增加了 20 倍； 5 天： 3370 1180MPs/l ； 50 天： 64850 37800MPs/l 。 RMPs 表面带负电荷，有大小 2 种，大的直径为 0.1-1.1m ；小的直径为 60-80nm 。 （ 2 ）红细胞微粒成分与作用 RMPs 富含磷脂和胆固醇，其中的成分包括基质蛋白、会联蛋白、阀蛋白 1 和 2 、抗药蛋白、带 3

9、蛋白、水通道蛋白、 CD47 、细胞凋亡蛋白酶、酶原 3 和 8 、凋亡相关因子、 Fas 相关死亡域和 IgG 等。 RMPs 含有的补体成分包括 C1q ， C1r ， C1s ， C3 ， C4 ，和 C9 片段。 RMPs 含有的凝集因子包括磷脂拼接酶 1 、纤溶酶原前体、纤维蛋白原 链前体和 2- 糖蛋白 1 。这使 RMPs 表现出促炎症和促凝血功能，因此，危重病人输注后有发生炎症、多脏器衰竭和血栓的可能。 RMPs 中还含有血红蛋白，后者是 NO 的清除剂，从而影响输注后的血管收缩调节。 RMPs 形成增加，膜面积缩小，导致红细胞膜与形态改变。 PPT17 显示的是红细胞的微囊慢

10、慢从细胞膜的表面脱落，这是正在形成微粒的过程。 （ 3 ）红细胞形态变化 红细胞在贮存期间经历了由双凹面圆盘状到钝锯齿状，再到球形棘状细胞的形态变化过程。球形棘状细胞因其表面积 - 体积比值下降，变形能力减弱，膜脆性增加，与内皮细胞的黏附力增加，使其不能通过 3-7m 的毛细血管（红细胞自身的直径是 8m ），所以，不能向局部组织有效供氧。这种变形的红细胞输注后很快被机体清除。 （ 4 ）磷脂酰丝氨酸的暴露 在红细胞膜上，磷脂酰丝氨酸（ phosphatidylserine ， PS ）占 10% ，是维持细胞膜流动性和通透性的重要分子。在贮存期间，细胞内 Ca 2+ 浓度和神经酰胺水平的增加

11、引起 PS 的暴露或外翻，介导红细胞被巨噬细胞吞噬清除。 （ 5 ）游离血红蛋白 每个红细胞含有 27000 万个 Hb 分子，占细胞质蛋白的 95% 。贮存红细胞衰老和损伤时容易溶解，将 Hb 释放到细胞上清中，可以高达 500mg/dL 。在体外， 5-10mg/dL 的 Hb 就可以引起血小板活化，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。 3. 离子与生物活性分子的变化 主要表现为细胞内 Na + 浓度升高， K + 浓度降低。 （ 1 ）钠钾（ Na + /K + ）离子的变化 红细胞在 4 保存时， Na + /K + 离子泵失去活性， ATP 浓

12、度的降低也影响 ATP 依赖性的 Na + /K + 泵功能。因此，细胞内 Na + 浓度升高， K + 浓度降低。细胞内的 K + 不断渗透出来却不能回去，使贮存红细胞上清中的 K + 浓度每天增加 1mEq/L 。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，曾有死亡的报道。会引起心律不齐。 红细胞在储存过程中由于排钾保钠，导致红细胞膜正常的化学组成和结构发生变化，渗透脆性增加，变形能力减低，加剧输入体内红细胞迅速被清除。 （ 2 ） Ca 2+ 与红细胞膜损伤 红细胞膜的损伤与 Ca 2+ 有关， Ca 2+ 的细胞内流与红细胞凋亡（ eryptosis ）密切相关： PGE

13、2 导致 Ca 2+ 通道的活化。磷脂酶 A2 介导的血小板活化因子的释放引起鞘磷脂酶的活化，导致神经酰胺的产生。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。 Ca 2+ 激活对其敏感的 K + 离子通道，使细胞内的 KCL 丢失，细胞皱缩。 Ca 2+ 激活 - 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者交联，导致膜完整性、变形性的丧失。 Ca 2+ 打破了磷脂酶与红细胞带 3 蛋白之间的交互作用。 （ 3 ）生物活性分子的变化 虽然在 4 条件下，细胞的代谢和分泌活动并没有完全停止，红细胞，未去除白细胞等分

14、泌的生物活性分子的积累。白细胞死亡崩解后也会释放生物活性分子。这些生物活性分子包括细胞因子、组胺、脂类、 HLA 分子等，如 TGF-1 、 sHLA-I 、 sFasL 、补体活性片段（ C3a 、 C5a ）等，他们是导致输血相关免疫调节和一些输血不良反应的元凶。总体来讲，红细胞的损伤整体就是在储存的过程中，会有微粒形成，然后释放血红蛋白，血红蛋白呢又能够结合一氧化氮，进一步造成膜的变化，最后导致输血反应发生。 PPT26 显示的是红细胞储存损伤的变化过程，如氧化的损伤，形成微粒，激活了脂类的释放，最后引起一些免疫调节，包括炎性、感染、高凝，或者内皮细胞的损伤等，最后会引起微血管的一些影响

15、。影响到红细胞的聚集和黏附，包括 2 ， 3DPG 的降低，一氧化氮的降低，最后影响到微血管的这个平滑肌，血管的舒张作用，导致氧耗降低，最后可能导致死亡。所以，红细胞的损伤直接影响临床输血后的一些效果。 （四）红细胞评价标准 1944 年 8 月 30 日召开的第三次血液储存大会上一致通过的评价红细胞存活力的公认标准标准：最理想的标准是 90% 的输注红细胞在 48 小时内仍能存活，可接受的标准是 70% 的输注红细胞在 48 小时内仍能存活。 二、血小板贮存损伤 血小板在采集、保存和运输过程中发生的形态、结构和功能等改变，可以概括地描述为血小板储存损伤。血小板损伤变化，有形态改变及膜分子表达。 （一）血小板成分制品质量评价 血小板成分血的评价，体内体外有不同的指标： 1. 体内有回输率、半衰期、 CCI ； 2. 体外有黏附功能、聚集功能、代谢功能、血小板活化因子等检测指标。 （二）影响血小板保存过程中质量的因素 1 、分离制备方法：制备方法有挤白膜的方法，制备 RDP ；机器单采法制备 SDP ； SDP 优于 RDP 。 2 、保存温度 3 、保存状态 4 、容量 5 、 PLT 计数 6 、红细胞和白细胞的污染量 （三）冰冻血小板 制备：将采集到的血小板缓慢加入二甲亚砜，混合好后迅速置入 -80 低温冰箱保存。