中华输血学
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第十二章 血液保存

血液组成及其功能极为复杂,主要由红细胞、血小板、白(粒)细胞等有形成分与血浆及其百余种蛋白质和多肽类物质、凝血因子和无机盐等无形成分组成。这些成分都有其固定的结构、形态、物理化学性质和含量水平,并各司其独特的不可替代的重要生理功能,在体内正常血液循环中保持相对稳定。但离开人体后,在现有保存液、容器与保存温度等条件下,都会发生各种各样可逆与不可逆的复杂变化,从而引起它们生理功能的降低以至产生有害作用,给患者输用后达不到“安全”“有效”等预定的治疗或者抢救目的。因此,“血液保存”就成为输血医学,特别是临床输血学中最重要的基础科学和临床应用实践中的课题之一,也正是从事输血医学研究工作者的重大历史责任和面临的挑战。我国范启修教授对此曾做出了突出贡献,被誉为中国血液保存的开拓者。他在《临床输血学》一书中[1],曾撰写一章“血液保存”的专述,为中国输血界所赞誉。本章在此基础上增加了近20年来相关的研究进展和实际经验,并报告了相关学者的不同理念,期望能对读者有所裨益。

第一节 全血的保存
一、血液的组成

血液中的细胞成分约占血液总体积的40%~45%,数量最多的是红细胞,约为(3.5~5.5)×1012/L,血小板约为(100~300)×109/L,白细胞约为(4.0~10.0)×109/L。非细胞成分约占血液总体积的55%~60%,由蛋白质(主要是白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原)、凝血因子、非蛋白氮化合物(尿素、尿酸、肌酸、肌酐等)、不含氮的有机化合物(葡萄糖、激素、维生素等)、无机盐类(主要是氯化钠,钙、钾、磷、镁等离子)和水组成。

血液中各种细胞的代谢需在适宜稳定的酸碱度条件下通过一系列的酶促反应才能进行。由于血浆中有较强大的缓冲体系如H2CO3-缓冲体系等,维持血液的pH在7.35~7.45,保证各种细胞的正常代谢。

二、全血保存后的主要功能

将献血者的静脉血液采入含有抗凝保存液的血袋中,在2~6℃贮存,不作任何加工处理,即为全血。人体的血液构成复杂,成分种类繁多,主要含有红细胞、血小板、白细胞及各种血浆蛋白和凝血因子等。由于不同血液成分的寿命不同且需要不同的体外保存条件,在贮存过程中会发生一系列可逆和(或)不可逆的变化。血液中红细胞在血液循环中的正常寿命约120天,在2~6℃保存时,在不同保存液中,有效保存期从21~42天;血小板的体内寿命约12天,在2~6℃保存时,血小板迅速被活化并长出伪足,24小时内至少有50%丧失功能,72小时完全失去止血功能并被体内清除。白细胞的体内寿命最长约12天,在2~6℃保存时,只能保存5~8天,其中粒细胞保存1天后即丧失功能,白细胞的吞噬能力在7天后完全丧失;不稳定凝血因子如凝血因子Ⅷ在2~6℃保存24小时后活性下降50%,凝血因子Ⅴ保存3~5天也损失50%。所以,全血似乎含有各种血液成分,但实际上血液采集离体后的“全血”不再是真正意义上的全血,输注在2~6℃保存5天后的全血实际上只相当于输注红细胞、血浆蛋白和稳定的凝血因子,希望通过输全血而发挥血液的全部功能是不可能的。

三、全血的保存

目前,针对全血保存所设计的抗凝剂是针对血液中重要的红细胞成分的保存,主要是防止血液凝固、维持适宜的pH范围、延缓红细胞代谢、保持红细胞的正常生理功能等,主要是给组织器官供氧功能。

血液循环中的成熟红细胞无细胞核和线粒体等细胞器,不能合成蛋白质、不能分裂,在循环内只能存活120天。红细胞为维持其形态、结构和组成的稳定,行使其物质运输、免疫反应、信息传递及药物作用等功能,必然要消耗能量。葡萄糖是红细胞代谢的主要能量来源。正常情况下,红细胞代谢所需能量的90%是通过葡萄糖的无氧酵解主途径生成三磷酸腺苷(ATP),约10%可通过磷酸戊糖旁路(hexose monophophate pathway,HMP)途径生成ATP,另外,红细胞还保留着核苷酸的降解以及核苷酸的补救途径以提供红细胞的能量并维持其代谢和寿命。作为代谢产物之一的乳酸蓄积将导致pH降低,对红细胞造成损伤。

血液中最主要的成分为红细胞,因此全血保存期限以体外红细胞生存期为准。容许红细胞的最长保存时间,称为有效保存期,它是按红细胞输注人体后24小时,在受血者循环血中预期至少能够保留输注红细胞有效功能的70%而确定的,主要采用输注的放射标记物标记的红细胞在受者体内的24小时回收率进行评价,同时,以红细胞破坏造成的溶血率小于0.8%作为标准。我国范启修曾发明“华伯仪体外酵解法”,用于评估红细胞体外保存的有效期[2]

(一)抗凝剂

血液离体后产生血液凝固的主要原因是:①钙离子:钙离子是启动并参与凝血瀑布(coagulation cascade)生成的主要因素;②凝血酶原激活而生成凝血酶。

血液抗凝剂是防止血液凝固的化学物质,目前常用的血液抗凝剂主要有枸橼酸/枸橼酸钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA·2Na)、肝素等。

枸橼酸/枸橼酸钠是目前最常用的血液抗凝剂,其原理是枸橼酸或枸橼酸盐与血液中钙离子结合生成可溶性的螯合物枸橼酸钠钙,抑制了凝血瀑布中几个依赖钙离子的步骤,从而防止血液凝固。枸橼酸钠的最低抗凝浓度为0.2%,在血液保存液里的浓度是1.32%~2.63%,一般在保存液里最终浓度为0.4%~0.6%。由于缺乏葡萄糖等能量物质,单纯枸橼酸钠抗凝的血液不宜长期贮存。目前0.4%枸橼酸钠溶液作为血浆单采的抗凝剂使用。

EDTA·2Na是一种强力抗凝剂,它与钙的结合能力比枸橼酸钠大10倍,1.5g EDTA·2Na的5%葡萄糖溶液在4℃保存500ml血液的有效期可达28天,输入人体后血浆钙离子浓度不变。但EDTA·2Na抗凝的血小板对血小板功能有损伤,在体内很快会被脾脏扣留、破坏,不宜作为制备血小板的抗凝剂,主要用于实验室血样分析及特殊血液保存液的配制。

肝素是一种酸性黏多糖,其作用是阻止凝血酶的生成而达到血液抗凝的目的。10mg(1 000单位)肝素可使100ml血液数天不凝固,但由于肝素化血液中没有葡萄糖等能量物质,用肝素抗凝的血液必须在48小时内输注。另外,肝素能激活脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase),增加循环中的游离脂肪酸并在蛋白结合位点上同胆红素竞争,虽然可避免枸橼酸盐引起的低钙血症,但存在着减少胆红素的风险。目前,肝素主要用于实验室血样分析及外科体外循环手术的输注。

尽管1916年Rous F和Turner JR采用枸橼酸盐和葡萄糖制成血液保持液,在2℃条件下保存血液2周,并在1918年成功的用于临床输血,但由于当时没有意识到葡萄糖对维持红细胞能量代谢的重要性,直到20世纪30年代,血液保存仍然没有太多的进步。第二次世界大战期间,由于对血液和血浆蛋白的需求急剧增加,推动了血液保存研究的进展。1943年,Loutit JF和Mollison PL发明了枸橼酸-枸橼酸钠-葡萄糖保存液(ACD保存液),在2~6℃条件下可以保存全血21天。虽然ACD保存液的pH值较低(pH 5.03),对红细胞有一定的酸损伤作用,但酸化溶液防止了抗凝剂在高温高压灭菌时葡萄糖被氧化生成有害的糠醛。

1957年,Gibson在ACD保存液的基础上加入磷酸盐,发明了枸橼酸-枸橼酸钠-磷酸二氢钠-葡萄糖保存液(CPD保存液),不仅提高了保存液的pH值(pH 5.63),减少酸性环境对细胞功能的影响,同时,磷酸盐也可被红细胞利用为能量代谢物质,在2~6℃条件下可以保存全血21天,保存的红细胞输入体内后的存活率较ACD保存液的红细胞高。CPD保存液取代了ACD保存液作为全血保存的标准保存液。

1962年,Simon ER发现,在ACD血液保存液中加入少量腺嘌呤,可以提高血液在4℃贮存期间ATP的水平和活性。

1975年,瑞士伯尔尼输血中心在CPD保存液中加入腺嘌呤,发明了枸橼酸-枸橼酸钠-磷酸二氢钠-葡萄糖-腺嘌呤保存液(CPD-A保存液)。腺嘌呤是ATP的前体,红细胞可以将腺嘌呤转变成磷酸腺苷(AMP),并进一步磷酸化生成ATP,为红细胞新陈代谢活动提供高能化合物的物质来源,可使血液在2~6℃条件下保存全血35天。1980年以后,许多国家开始采用CPD-A取代CPD作为全血的保存液。

目前常用的血液保存液的种类与配方(表12-1)。

表12-1 各种血液保存液配方
注: *指1L全血所需要的保存液用量
(二)保存条件
1.保存温度

红细胞的代谢随着温度的降低可以得到明显抑制,可降低乳酸生成速度和蓄积,减少酸性环境,维持pH值在适宜的范围。全血应在不使红细胞冻结的2~6℃静止保存。

2.保存容器

曾经玻璃瓶被广泛使用于采集和保存血液。自1950年后,美国率先使用塑料血袋进行血液采集、分离和保存。血液在代谢过程中会产生乳酸,乳酸与血浆中的碳酸盐反应生成碳酸进而分解为CO2和水,而塑料血袋薄膜具有一定的氧气和CO2的通透能力,可使CO2排出,减少了乳酸蓄积导致的pH值下降,有利于血液的保存;另外,塑料血袋的柔软性便于血液成分的分离。塑料血袋的发明是输血医学史上一次重要的革命和里程碑。鉴于塑料血袋与玻璃瓶相比具有非常的显著优势,世界各国现已普遍采用塑料血袋来采集和保存全血和血液成分。我国于1967年由杨成民等研究成功并推广应用,至1970年已覆盖全国。

四、全血保存的不足
1.形成微聚体

采血后24小时就开始形成由全血保存过程中死亡的白细胞、血小板及释放物质和纤维蛋白形成直径约为10~170μm的微聚体,输入体内后不能解聚,易造成肺损伤和栓塞。

2.全血“不全”

全血表面上似乎含有各种血液成分,但实际上血液采集离体后的“全血”不再是真正意义上的全血。希望通过输注保存的全血而发挥血液的全部功能是不可能的。

血液是维持人体生存的基本物质。血液构成复杂,成分种类繁多,主要含有红细胞、血小板、白细胞等细胞成分及各种血浆蛋白、凝血因子等,分别起着各种重要的生理作用,以维持生命的正常活动。针对不同的患者所缺乏的血液成分及病情需要,根据“缺什么,补什么”的原则,不同的血液成分有不同的输血治疗目的。成分输血具有减少血液输注量“过载”、输血疗效好、副反应少、可减低输血风险、节约血液资源等优点,将血液进行成分分离和保存是输血医学史上又一重要的历史性变革。由于不同血液成分的寿命不同且需要不同的体外保存条件,全血保存就显示出它的局限性,目前,不同血液成分的保存是血液保存研究与应用的主要方向。

第二节 红细胞的保存

红细胞输注是临床输血的最主要内容之一,因此,红细胞的保存研究是血液保存最重要的研究课题。红细胞制品主要有浓缩红细胞、悬浮红细胞、洗涤红细胞、冰冻红细胞等品种用于临床。红细胞保存的研究方向主要是利用各种技术和保存液,设法延长红细胞的有效保存时间,包括添加剂红细胞的液态保存和红细胞冰冻及冻干保存等。

一、红细胞的生理功能及代谢

红细胞是由细胞膜及胞浆组成,红细胞膜的主要成分是蛋白质、脂质、糖类及无机盐,胞质中的主要成分为血红蛋白、水、无机盐、维生素、红细胞糖和少量与核苷酸代谢有关的物质。成熟的红细胞呈双面或单面凹陷的盘状,表面积与体积的比值较大,有利于细胞变形、气体携带和交换。红细胞具有多种重要的生理功能:①物质运输:红细胞内外的气体、无机离子、糖、氨基酸等物质交换必须通过红细胞膜的调控;②信息传递(受体)。细胞外的信息物质通过细胞膜上(或胞质中)的相应受体结合后引发一系列的反应;③免疫功能。红细胞不仅可清除免疫复合物(immune complex,IC),防止IC在组织沉积,还可参与免疫调控,而且,红细胞的某些免疫功能是其他免疫细胞所不能替代的;④变形能力:红细胞在外力的作用下具有很强的变形能力。红细胞的直径约为8m,当其通过直径只有2~3μm的脾窦毛细管时,必然受到挤压,从盘形变为细条状,因此可以顺利通过而不影响其正常功能,不然就难以生存。红细胞的变形能力是红细胞特殊的重要功能。红细胞的携释氧能力是由血红蛋白的解离度决定的。影响因素有O2分压、CO2分压、pH和2,3-DPG含量及其生成有关的酶系统。当2,3-DPG含量减少时,氧解离曲线向左移,血红蛋白与氧亲和性增加,释放氧的能力减弱,会导致对组织氧供给不足。红细胞除运输O2和CO2外,还对维持体内正常的功能稳态(homeostasis)起着重要的作用。维持红细胞代谢所需能量的大部分是通过葡萄糖的无氧酵解主途径获得,生成ATP,在某些情况下也可通过磷酸戊糖旁路(hexose monophophate pathway,HMP)途径生成ATP,提供红细胞的能量以维持其代谢和寿命。另外,红细胞还保留着核苷酸的降解以及核苷酸的补救途径。

二、红细胞的保存

红细胞的保存主要围绕保持红细胞制品输入体内后具有可接受的功能来确定。开展的体外研究及评价指标主要有:pH、ATP、2,3-DPG、溶血率及游离血红蛋白、P50、血浆Na+、K+离子含量、红细胞的变形能力、红细胞膜的变化、NO的消耗、带3蛋白聚簇化、电导率、渗透压、CD47等。目前国内外使用的红细胞制品及保存条件如下。

(一)浓缩红细胞

采用特定的方法将采集到多联塑料血袋内的全血中大部分血浆分离出后剩余部分所制成的红细胞成分血。

1.用ACD或CPD保存液

采集的全血分离血浆后的浓缩红细胞,血细胞比容<0.70,可在2~6℃分别保存21天和35天。

2.用ACDA或CPDA保存液

采集的全血分离血浆后的浓缩红细胞,血细胞比容<0.75,可在2~6℃保存35天。

3.用CPDA-2保存液(比CPDA-1多1倍腺嘌呤和0.4倍葡萄糖)

采集的全血分离血浆后的浓缩红细胞,血细胞比容为0.80左右,在2~6℃可以保存35~42天。CPDA-2是较理想的浓缩红细胞保存液。

4.用浓缩红细胞复苏液

将含有丙酮酸盐、肌苷、葡萄糖、磷酸盐、腺嘌呤及NaCl的浓缩红细胞复苏液加入到保存末期的浓缩红细胞中,在37℃保温1小时,复苏后的红细胞可使ATP和2,3-DPG恢复到正常水平,有正常携氧和放氧能力,并改善输血后红细胞的存活率。复苏后的红细胞用前要去除复苏液,24小时内输用或甘油化冰冻保存。

浓缩红细胞的优缺点:因去除了全血中的大部分血浆,仅有少量的血浆残留在浓缩红细胞中,可以预防血浆引起的大多数不良反应。但除去大部分血浆后,维持红细胞能量代谢的物质如腺嘌呤和葡萄糖等大部分随血浆被移出,剩下的浓缩红细胞变得非常黏稠,给患者输注时,流速变慢,输注不容易,贮存中也易发生溶血,因此很少使用。目前基本上被悬浮红细胞所取代。

(二)悬浮红细胞(添加剂红细胞)

在浓缩红细胞中加入红细胞保存液,使浓缩红细胞适当稀释,便于输注,同时因含有红细胞能量来源成分和红细胞膜稳定剂成分,以利于红细胞的有效保存。

1.晶体盐悬浮红细胞

①浓缩红细胞加入生理盐水,只能保存24小时。②浓缩红细胞中加入含NaCl、腺嘌呤、葡萄糖的SAG溶液保存悬浮红细胞,在2~6℃可保存35天。

2.SAGM保存液悬浮红细胞

在SAG保存液中加入细胞膜稳定剂甘露醇,形成了氯化钠-腺嘌呤-葡萄糖-甘露醇的红细胞保存液(SAGM),可减少红细胞悬液的溶血率,在2~6℃可保存35天。

3.MAP保存液悬浮红细胞

由于浓缩红细胞去掉了大部分的血浆,其抗凝成分也随之减少,长期保存可能有纤维蛋白生成。在SAGM保存液的基础上按一定比例加入少量的枸橼酸-枸橼酸钠和磷酸盐,形成MAP保存液,可在2~6℃保存35天。

悬浮红细胞的优点:①在浓缩红细胞中加入了各种晶体液溶液,红细胞流动性好、输注方便。②因去除了全血中的大部分血浆,仅有少量的血浆残留在红细胞悬液中,可以预防血浆引起的大多数不良反应。③含有葡萄糖、腺嘌呤等营养物质,同时具有红细胞膜稳定剂的保存液可为红细胞提供足够能量物质,可延长红细胞有效保存期。因此,悬浮红细胞是目前应用最多的一种红细胞制剂。

目前国际上主要使用的红细胞保养液的种类与配方(表12-2)。

表12-2 红细胞保养液的种类与配方 [2,3](mg/ml)

同时国内外还在研发新的红细胞保存液,其主要目的是降低红细胞体外保存损伤,同时延长红细胞体外保存时间,改善红细胞输注时的流动性。输血领域相关杂志一直很关注相关领域的研究进展,目前上市及开发中的新型红细胞保存液包括:PAGGSM、EAS-64、EAS-81、RAS2等[4]

(三)洗涤红细胞

保存期内的悬浮红细胞、浓缩红细胞、少白细胞红细胞或全血经离心后在无菌条件下分出血浆的制品中加入适量无菌生理盐水混匀,再离心去除上清和白膜,如此反复洗涤3次,最终去除98%以上的血浆蛋白,90%以上的白细胞、血小板,同时也去除了红细胞在保存过程中产生的钾、钠、氨、枸橼酸盐、乳酸、IgA等物质,保留了70%以上红细胞,最后加入适量的生理盐水悬浮,于2~6℃保存。

洗涤红细胞的优缺点:①洗涤红细胞除去了绝大部分的血浆和白细胞组分,可降低非溶血性发热反应,预防血浆蛋白所致的过敏反应和因多次输血而产生白细胞抗体的贫血患者。同时对于器官移植后患者,可以减少排斥反应。洗涤红细胞适用于血浆过敏、自身免疫性溶血性疾病、阵发性睡眠性血红蛋白尿(PNH)和器官移植患者。②由于缺乏葡萄糖等能量物质,洗涤红细胞不能保存,应于24小时内输注。

(四)冰冻红细胞

血液的长期保存一直是一个重要的问题。虽然冰冻可以降低红细胞的代谢速度,但直接冰冻红细胞会导致红细胞膜的渗透性损伤,在红细胞胞内形成冰晶,对细胞产生机械损伤,造成红细胞破损、溶血。1949年,Polge和Smith等人发现甘油对牛精子的冰冻保存有保护作用,在Smith应用甘油作保护剂冰冻红细胞获得成功后,血液冰冻保存的研究迅速发展。红细胞的冰冻保护剂可分为胞内保护剂和胞外保护剂,胞内保护剂也称渗透性保护剂,是一些小分子物质,进入细胞内增加胞质浓度,减少水分含量,包括甘油、二甲亚砜(DMSO)、乳酸钠、葡萄糖、乙二醇、丙三醇、甲醇、乙醇、乙酰胺、甲酰胺等;胞外保护剂也称非渗透性保护剂,有大分子聚合物类、蛋白质类、脂类等,可以固形并防止膜损伤等,包括乳糖、麦芽糖、木糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、右旋糖酐、白蛋白、羟乙基淀粉、聚乙二醇、甘露醇等。但是由于没能解决去除冰冻保护剂的问题,临床未能得到广泛应用。1956年,Tullis应用Cohn分离器去除保存红细胞中的冰冻保护剂甘油,从而使冰冻红细胞成功地应用于临床。但因该方法操作复杂,未得到广泛推广。1963年,Huggins发现红细胞在糖溶液中有可逆性的聚集反应,可用糖液洗涤法去除冰冻保护剂甘油,冰冻红细胞逐渐在临床上得到广泛应用。之后,Meryman等人又对去除冰冻保护剂的方法进一步改进,利用不同浓度梯度的氯化钠洗涤红细胞去除冰冻保护剂,并在工艺方法上不断完善,开创了冰冻保存血液的另一重要途径。目前,冷冻红细胞作为一种特殊的血液制剂已经常规供应临床使用。冷冻红细胞保存技术的应用为解决血液的长期贮存、调整血液的季节性供需平衡、稀有血型血液的贮备以及开展自身输血等创造了条件。冰冻红细胞保存研究和临床应用的成功是血液保存研究的重大突破。

冰冻红细胞的优点:①冰冻红细胞是目前已被认可且逐渐推广的一种保存方案,保存期可长达10年。为解决血液长期贮存、调节血液供求不平衡、特别是为稀有血型患者输血以及自身输血创造了条件。②与洗涤红细胞一样,可预防和减少输血不良反应。不足之处主要是:①制备、复温和洗涤去除低温保护剂的操作过程复杂费时,不利于及时应用;②需要超低温冰箱(-80℃)或液氮罐,消耗大量的液氮或电能;③运输困难等。

(五)冻干红细胞

冷冻干燥法是实现血液长期保存的理想方法。冻干保存血液具有明显的优点,如:①样品室温下即可保存,保存成本低;②使用前不需要复温;③重量和体积大大减轻,易于运输;④可以实现更长时间的保存等。该方法有可能成为最有效、经济的血液长期保存方法,也是目前血液保存研究的热点和重点。

要实现冻干红细胞的制备和保存,首要解决的问题是维持红细胞膜的完整性和功能。低温和干燥是对细胞膜产生损伤的主要因素。冷冻干燥保存对红细胞的损伤主要表现在4个方面:①渗透性损伤,细胞的冰点为0.6℃左右,温度不低于-10℃时,细胞受膜保护处于过冷状态而不结冰,细胞外液先结冰,渗透压增高,细胞处于高渗环境中,产生渗透休克;②低温损伤,降温过快,细胞内水分来不及移出,当温度降到-10℃以下,胞内开始形成冰晶,对细胞产生损伤;③干燥损伤,水分蒸发时,分子间和分子内部之间的联系发生剧烈的变化,膜的完整性受损;④复水损伤,复水时样品吸水,细胞环境溶液渗透压变化,细胞体积变化剧烈,超出细胞所承受的范围,细胞破裂。通过添加冻干保护剂,优化降温速率、冻干程序及复水方法等,可以缓解冻干过程对红细胞膜的损伤。冻干保护剂的作用是保持细胞膜结构和减少渗透性损伤,其构成主要为碳水化合物(糖类)、聚合物、蛋白类和其他一些成分,主要作用原理有以下几个方面:①保护剂的渗透压比较大,加入保护剂预处理,使细胞平衡并适当脱水,以抵抗渗透性损伤;②在降温时保护剂与水分子作用,能降低冰晶形成速度,减小胞内冰晶损伤的程度;③保护剂通过氢键代替水分子与胞膜上的蛋白或脂类结合,避免干燥时胞膜发生融合,维持了细胞膜结构的完整性。目前,研究中常用的红细胞冻干保护剂可分为胞内保护剂和胞外保护剂,胞内保护剂也称渗透性保护剂,是一些小分子物质,进入细胞内增加胞质浓度,减少水分含量,包括甘油、DMSO、葡萄糖、乙二醇、丙三醇、甲醇、乙醇、乙酰胺、甲酰胺等;胞外保护剂也称非渗透性保护剂,有大分子聚合物类、蛋白质类、脂类等,可以固形防止膜损伤等。包括乳糖、麦芽糖、木糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、右旋糖酐、白蛋白、羟乙基淀粉、聚乙二醇、甘露醇等。另外还有一些其他类型保护剂如海藻糖、Ectoine等正在进行研究。

目前还没有制备和保存技术成熟的冻干红细胞制品进入临床应用。

三、红细胞保存的研究进展

红细胞在体外保存期间,会发生一系列的生物化学与形态学变化,即“保存损伤”。大量研究发现保存损伤包含以下几个方面:pH、ATP、2,3-DPG、S-NO-Hb、葡萄糖、红细胞内酶活力、变形性降低;而GSSG、乳酸、丙二醛含量、蛋白质羰基化、K+、ROS等指标随保存时间延长而逐步增加,以及炎症因子的聚集、流变学性质的变化、红细胞形态变化(棘形红细胞增加、红细胞破裂等)。而保存损伤与红细胞输注后的副作用密切相关,因而受到输血领域研究者的密切关注。红细胞保存损伤的主要指标变化(表12-3)。

表12-3 红细胞保存损伤的主要指标变化
续表
注:ADP:二磷酸腺苷;AMP:单磷酸腺苷;ATP:三磷酸腺苷;DPG:二磷酸甘油酸的异构酯;Hb:血红蛋白;IL:白介素;RBC:红细胞;TNF-α:肿瘤坏死因子-α;TRALI:输血相关急性肺损伤;S-NO-Hb:亚硝基血红蛋白;NO:一氧化氮

研究者做了大量工作选择指标来建立体外红细胞保存损伤的评价系统,目前该领域最新的进展是将质谱技术纳入到红细胞保存损伤的研究中,从组学的角度来评价红细胞在体外保存中发生的变化,从而改进现有干预措施,优化现有红细胞体外保存条件。目前研究较多的是从代谢组学和蛋白质组学的角度加以研究:代谢组学从糖酵解途径和氧化-还原平衡入手,分析红细胞在体外保存过程中细胞内的动态变化,让研究者得以深入全面的理解体外保存条件下红细胞的生理变化,为改进体外干预措施和调整保养液组分提供了详实的参考文献[5,6];同时研究发现红细胞内的peroxinredoxin-2循环因为低温和底物维生素C的消耗而受到抑制[7],使得体外保存的红细胞更容易受到氧化损伤,如何在改进保养液成分或改善红细胞体外保存条件来减轻红细胞的氧化损伤,为输血研究者提出了新的课题。而蛋白质组学则从红细胞体外保存的蛋白变化,发掘红细胞膜蛋白的磷酸化变化情况和羰基化修饰位点。研究发现在体外保存过程中氨基酸残基磷酸化变化最大的膜蛋白分别是α-spectrin,β-spectrin和带3蛋白[8],提示体外保存对以上蛋白的功能具有负面影响,红细胞保养液的组分需要针对以上膜蛋白的磷酸化和氧化损伤情况进行优化。

四、库存血和新鲜血在临床输血中的争论

红细胞在体外保存过程中,2,3-DPG含量降低,氧亲和力(P50)升高,血浆中钾离子浓度升高,最终红细胞破裂释放游离血红蛋白。除了上述变化外,研究者对关于红细胞在体外保存过程中的变化做了大量的研究,发现在体外保存过程中,红细胞中的亚硝基硫醇血红蛋白含量会随保存时间延长而显著降低[9],而作为一氧化氮(NO)前体的亚硝基硫醇血红蛋白含量降低,会显著影响红细胞的变形性等生理功能。除此之外,还有上面章节提到的peroxinredoxin-2活性降低及α-spectrin,β-spectrin和带3蛋白的磷酸化等蛋白质组学和代谢组学的变化。既然红细胞在体外保存过程中发生了如此多的变化[10],对于输血患者的临床预后又会带来什么影响呢?近几年,许多研究者做了大量的临床研究工作,形成了两种不同的观点和看法。

一项1998—2006年的大规模临床实验表明,输注新鲜血(平均保存时间11天)与输注库存血(平均保存时间20天)会对接受冠状动脉旁路移植术和心瓣膜手术的心脏外科患者(2872位患者总计输注了8802单位的新鲜血,3130位患者总计输注了10 782单位的库存血)的临床预后产生显著影响:输注新鲜血的患者住院死亡率显著低于输注库存血的患者(2.8%vs 1.7%,P=0.004),肾衰发生率也显著低于输注库存血组(2.7%vs 1.6%,P=0.003),败血症发生率也显著较低(4.0%vs 2.8%,P=0.01),其他并发症也显著低于输注库存血组(25.9%vs 22.4%,P=0.001)。术后一年,输注新鲜血的患者的死亡率也同样低于输注库存血组(7.4%vs 11.0%,P<0.001)[11]。从文献中可以看出,输注库存血对心脏外科患者的预后带来了显著的负面影响,这可能和库存血中较高的钾离子浓度、游离血红蛋白含量和受损的红细胞功能有关。而另一方面,也有更多的临床实验数据显示输注新鲜血与输注库存血对预后没有显著性差异。一项在加拿大和欧洲开展的多中心随机对照实验,显示输注新鲜血(平均保存6.1天±4.9天)与输注库存血(平均保存22.0天±8.4天)的90天死亡率没有显著性差异(P=0.38)[12]。另一项于2010—2014年间开展的大规模临床实验(n=1098)显示,心脏外科患者术中及术后输注新鲜血(保存时间小于10天)与输注库存血(保存时间大于21天)对患者的多器官功能障碍评分结果(multiple organ dysfunction score,MODS)没有显著性影响(两组评分分别下降8.5和8.7,(95%置信区间,t值为-0.6和0.3;P=0.4)。7天病死率分别为2.8%和2.0%(P=0.43),28天病死率分别为4.4%和5.3%(P=0.57)。唯一差别仅在于输注库存血的患者血胆红素指标较高。该项临床实验也显示输注库存血没有对心脏外科患者产生不良预后[13]

新英格兰医学杂志的编辑Aaron AR.Tobian和国际输血协会主席Paul M.Ness也对迄今为止输注库存血相关的13例临床实验进行了梳理,同样认为输注库存血与输注新鲜血对临床预后并没有显著影响,并以此为基础,对美国输血协会(AABB)的输血指导原则进行了标注:对于输血患者,只要是在保质期内的红细胞制剂都是可用的,没有必要采用保存期较短的血液[14]。并给予“强烈建议”和“稳健的质量证据”评级。上述数据都认为库存血对输血患者的预后没有显著性影响。但红细胞在体外保存中的变化也是确实存在的。很多红细胞功能评价指标在输注到患者体内过后是可逆,可恢复的,如红细胞内2,3-DPG、S-NO-Hb含量和ATP浓度,但红细胞膜蛋白的磷酸化、羰基化修饰和磷脂氧化损伤、棘形红细胞产生又是不可逆的。如何科学评判红细胞体外损伤(库存血)和临床预后(不仅是上述文献中作为主要评价指标的死亡率,还包括上述文献未提到的副作用发生率)的关系,仍将是输血领域研究工作者未来的工作重点。

第三节 血小板的保存

血小板是血液中比重最轻的一种血细胞。利用较大的比重差,采用离心法可以从全血中分离提取浓缩的血小板制品。目前有两种浓缩血小板(platelet concentrate,PC)制品供应临床使用,一是机采血小板,采用血细胞分离机,从单一献血者体内选择性的单纯采集可达1~2个治疗剂量的浓缩血小板,将其他的血液成分回输献血者;二是随机供者血小板(random donor platelet,RDP)或称手工血小板,需在4~6小时内离心分离新鲜采集的抗凝全血,可采用富含血小板血浆法(platelet-rich plasma,PRP)和白膜法(buffy coat,BC)两种制备方式,普通成年患者一次输注手工血小板一般需要10~12单位制备的浓缩血小板(我国1单位全血为200ml)作为一个治疗剂量。

一、血小板的生理功能及代谢

血小板来源于巨核细胞,无细胞核。正常状态下,静息血小板呈两面微凸的圆盘状,平均直径3.1μm±0.3μm,用51Cr标记法测得的人体内血小板寿命为9~12天。

血小板的主要生理功能作用是参与正常的止血,防止损伤后的血液丢失。血小板的生理功能主要通过如下几种方式完成。①黏附功能:血小板具有黏附在异物表面的功能,正常情况下,血小板不与血管表面的内皮细胞发生反应,只有在血管受损后,内皮细胞的完整性被破坏时,血小板才开始黏附在破损的血管壁上,形成白色血栓。②聚集功能:血小板相互间黏着在一起的现象。当血小板黏附在血管破损处或受到激活剂作用后即被活化,在钙离子的参与下,激活的膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa,暴露出纤维蛋白原受体,血小板通过各自表面的膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa和不同血小板的纤维蛋白原结合聚集成团。③释放功能:血小板在活化过程中将其贮存在致密体、α颗粒或溶酶体内的内容物释放到细胞外,通过释放反应形成的物质所产生的生物效应实现血小板的止血功能。④凝血功能:活化的血小板通过吸附和聚集凝血因子,刺激凝血因子Ⅷ:C、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ和凝血酶原活化,参与凝血过程。⑤血块回缩功能:血小板通过伪足黏附在纤维蛋白原上,形成三维结构,当伪足收缩时,形成整个血块的收缩。此外,血小板还具有参与炎症、免疫及支持内皮完整性的功能。

血小板的能量代谢十分活跃,能量主要来源于无氧酵解,其次为有氧酵解和6G旁路。血小板糖酵解的速度约为红细胞的15倍,葡萄糖是其主要的能量来源,代谢产生ATP和乳酸等。另外,血小板还具有核苷酸代谢、花生四烯酸代谢和磷脂酰肌醇代谢等途径。血小板对pH值非常敏感,适宜的pH在6.8~7.2之间,当pH小于6.0或大于7.4时,血小板被活化、发生从圆盘状到球形的变化,失去功能。

二、血小板的保存
(一)血小板保存的评价方法

血小板的主要功能是参与止血,其性质敏感、脆弱,易活化,离体后几小时就会发生变形、破裂和损伤,体外保存困难。自20世纪60年代起,许多学者对如何保存血小板并延长其体外保存时间进行了大量的研究。血小板保存后输入体内的评价最有效和客观的方法是体内标记法。用51Cr或111In标记新鲜或保存的血小板,输入人体后1小时、24小时及以后,检测血小板在体内的存活数量和存在时间,判断血小板的回收率及存活时间。但这种方法操作复杂、困难,主要用于基础研究,不适合常规的应用和评价。目前,国内外广泛采用的评价保存血小板输注是否有效的临床验证方法是输入后血小板校正计数值(corrected count increment,CCI)法。

CCI=[输注后血小板计数值-输注前血小板计数值(109/L)]×体表面积(m2)/输入血小板总数(1011),其中体表面积=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)-0.1 529。

评价标准一般以英国血液学标准委员会编写的血小板输注指南上的标准来判断:1小时CCI>7.5×109/L,20~24小时CCI>4.5×109/L为有效。对于1小时CCI和24小时CCI哪个能更好地反映血小板输注的有效性,大多数研究者更趋向于1小时CCI值,认为“1小时CCI可以了解输入血小板的量是否足够,判断是否输注无效;而24小时CCI可以了解血小板的寿命,决定血小板输注的频率。”。除体内验证保存血小板的质量外,研究者也研究制订了体外检查评价血小板质量的指标和方法。主要有pH,血小板计数和形态观察,涡旋、低渗休克(HSR)、聚集与释放、乳酸含量、酶活性、葡萄糖的消耗、血小板活化指标(CD62p)、血栓弹力图等。

目前血小板的保存主要有常温液态保存和冰冻保存两种方法,前者可保存浓缩血小板3~7天,后者则可长期保存血小板。血小板的液态保存温度、保存方式、保存时间、保存液以及保存袋等是影响血小板功能的重要因素。

(二)血小板的保存方法
1.22℃振荡保存法

在1969年,Murphy和Gardner曾对比研究了人体输注22℃振荡保存血小板及4℃冷藏保存血小板的区别,结果发现血小板在4℃冷藏保存环境下会发生一系列分子生物学改变,如血小板发生不可逆转的微管周围带环消逝,导致形状从盘形到球形的变化,容易产生聚集和破坏,血小板活化后的α-颗粒释放和表面糖残基的暴露,输入体内后2~4天将被肝脏巨噬细胞吞噬而清除。而22℃振摇保存的血小板其形态与分子生物学发生上述变化的时间延长,输入人体后可存活于外周血液循环中的时间为7~9天。

目前标准的血小板体外保存方法是22±2℃振荡保存法,一般认为在该条件下保存血小板24小时,仍具有与新鲜血小板相同的效果,保存120小时仍具有止血功能。由于血小板具有黏附、聚集的特性,振荡的目的是使大量、浓缩的血小板处于分散状态,不在体外产生聚集,以保持其输入体内后的黏附与聚集功能。摇动速度以20~30次/分为宜。振荡方式对血小板质量也有影响,滚动式比水平式摇动更易产生异常形态的血小板,所以水平振荡方式较好。血小板贮存过程中,耗氧量较大,易导致PO2下降,乳酸和PCO2水平升高,使pH下降,振荡可减慢这一过程。由于血小板代谢的能量物质葡萄糖等主要来源于血浆,血小板的保存对血浆容量有一定要求。22℃±2℃保存时,两个单位(来自40ml全血)的手工血小板悬浮的血浆容量需50~70ml。

需要特别注意的是:因为浓缩血小板悬浮在血浆中,血浆是细菌的良好生长繁殖基质,22℃±2℃时细菌容易生长繁殖,因此在浓缩血小板的制备和保存过程中要特别注意无菌操作,防止细菌污染。

(1)保存液:

血小板保存在全血分离出血小板的血浆中。ACD、CPD或CPDA-1、CPDA-2等血液抗凝剂采集全血后分离制备的浓缩血小板仍然是保存浓缩血小板的较好保存液。它们对血小板的活力和功能均无明显的损害。虽然在ACD或CPD血液抗凝剂采集全血后分离制备的浓缩血小板易聚集,但是解聚后的血小板仍能保持其功能。EDTA抗凝的血小板在体内很快被脾脏扣留、破坏,且对血小板功能有损伤,不宜作制备血小板的抗凝剂。

(2)保养液:

由于输注保存在血浆中的浓缩血小板时可能引起血浆对患者的过敏和发热性输血反应等副作用,尤其是欧洲使用较多由多人份的白膜法制备的混合浓缩血小板,其中混合的多人份血浆更有可能导致副作用出现,同时也为了改善血小板在体外的保存质量和增加血液利用率,延长浓缩血小板只能贮存5天的现状,欧洲国家研制了多种血小板保养液(platelets additive solution,PAS)。目前在欧美等国家临床使用较多的血小板保养液有PAS-Ⅱ,PAS-Ⅲ,PAS-ⅢM,Composol等配方[15-17]。血小板保养液配方(表12-4)。

血小板保养液组分中的镁离子、钾离子能够让血小板维持更好的功能状态;枸橼酸盐可防止血小板在介质中的聚集;醋酸盐能够参与细胞的三羧酸循环产生ATP,同时降低糖酵解速度;磷酸盐除了维持体系的pH值稳定外,在糖酵解反应中还具有使3-磷酸甘油醛转变为磷酸甘油酯的作用;同时组分中的葡萄糖等能量物质能够比血浆更好的维持血小板的生理代谢。因而,保养液能够有效降低血小板在保存过程中的活化和凋亡,具有广泛的临床应用价值。在推广混合浓缩血小板的临床应用中扮演着重要的角色。

表12-4 血小板保养液配方
(3)保存容器:

血小板具有亲水性,与湿润或粗糙的玻璃接触便易于黏附于其表面,产生伪足、活化并失去功能。用塑料袋代替玻璃瓶进行采血、血小板制备和血小板保存可以使保存效果明显提高。至今用于保存浓缩血小板的塑料袋已经过多次改进。血小板在贮存过程中利用进入袋内的氧进行有氧代谢,如果通过袋壁的气体交换不能满足血小板对氧消耗的需求,血小板代谢就从需氧代谢转换为无氧代谢。无氧代谢使糖酵解增加而产生过多的乳酸,使pH下降,此外CO2的生成而不能逸出袋外也会导致pH下降。第一代的血小板保存袋产品是由增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)增塑的聚氯乙烯(PVC)制成Fenwal-146血袋,由于通透气体能力较低,析出的DEHP对血小板的功能有一定的损伤等,在22℃可保存血小板3天,3天以后pH常下降到6.0以下。第二代血小板保存袋产品是透气性能更好的聚烯烃(Polyolefin)膜材制成的Fenwal PL-732血袋,聚烯烃膜透氧性比PVC/DEHP膜高3倍,CO2逸出袋外的能力比PVC/DEHP膜高2.3倍,可贮存浓缩血小板5~7天。随着技术的发展,为了改善血小板贮存袋的透气性和减少血袋中析出的增塑剂对血小板功能的影响,国内外的血袋生产厂商开发了新的增塑剂如偏苯三酸三辛酯(TOTM)、丁酰化枸橼酸己酯(BTHC)以及DINCH等增塑的PVC血袋,上述产品的透气性都优于DEHP增塑的PVC血袋,是目前国际市场上的主流产品[18-21],可在22℃保存血小板5~7天。

2.冷冻保存法

血小板的冰冻保存已有20多年历史,目前已在国内部分采供血机构投入临床应用。因为血小板冷冻保存后损失较大,体内存活率较低,一般冷冻血小板融化、洗涤后,止血效果只有新鲜血小板的55%左右,因此,主要应用于外科、妇产科的应急使用和自体血小板的保存。目前常用的冷冻保护剂有二甲亚砜(DMSO)和甘油。血小板冷冻保存方法有以下两种。

(1)用DMSO作保护剂冷冻保存:

将12%的DMSO 36ml,在30分钟内慢慢加入到30ml的浓缩血小板袋中。将血小板袋冷冻,控制降温速度为(2~3)℃/min,然后放置在-80℃低温冰箱中保存。需要使用时,将冷冻保存的血小板放入37℃水浴中1~2分钟进行快速解冻,解冻后在室温放置30分钟。用含有16mlACD的2%DMSO血浆100ml洗涤血小板浓缩液,以4500×g的离心力离心5分钟除去上清液,将沉淀血小板用血浆30ml悬浮,室温放置4小时后,即可输用。

本法保存的血小板体内回收率是46%±11%,为新鲜血小板体内回收率的70%,体内寿命是8.5天。新鲜浓缩血小板90%±4%呈卵圆形,8%±2%呈球形;而冷冻血小板50%~60%呈卵圆形,20%~30%呈球形。

去除保护剂常使用的洗涤液有:DMSO血浆洗涤液、含有蛋白质的NaCl、葡萄糖、磷酸盐洗涤液。DMSO易引起人恶心、口臭等副作用。

(2)用甘油作保护剂冷冻保存:

用含5%甘油和4%葡萄糖的生理盐水溶液,以每分钟30℃的速度降温冷冻血小板,于-150℃保存。输注前不必进行洗涤,或用少量血浆稀释后输注,体外回收率达90%,在血液循环中相似于新鲜血小板。

日本福岗医院用含有0.65%NaCl和3%甘露醇的14%的甘油作为血小板保护剂,以每分钟2℃的降温速度进行冷冻,然后保存在-80℃冰箱中。融化后,用250ml13%枸橼酸钠洗涤两次,并悬浮于0.9%NaCl或原来的血浆内,临床使用效果满意。

3.冻干保存法

血小板冻干保存的影响因素包括以下四种。

(1)保护剂的预处理:

海藻糖是目前研究中最广泛使用的血小板冷冻干燥保护剂。Wolkers等首次使用海藻糖做血小板冻干前预处理,发现在37℃条件下,将海藻糖利用液相内吞法载入血小板中再冷冻干燥,血小板回收率高达85%[22,23]。国内学者卢发强等进一步优化血小板冻干前的最佳负载海藻糖的条件,认为胞外海藻糖浓度应<50mmol/L[24]。单桂秋研究组在此基础上,采用了海藻糖和前列腺素E1等制备冻干预处理液,改进了配方,取得了比较好的冻干效果。近来研究又发现微脂粒通过脂质或者固醇类转移因子来修饰细胞膜,从而在冷冻和干燥过程中稳定血细胞,有望用于冻干前处理血小板[25]

(2)血小板浓度:

冻干液中血小板浓度也是影响血小板回收率的重要因素。Wolkers等发现血小板回收率与冻干缓冲液中血小板浓度有关,当其浓度>0.3×109/ml时,血小板回收率急剧下降[22]。Zhou等研究发现当冻干液中血小板浓度在(0.2~0.4)×109/ml时,冻干后血小板回收率达81.4%,对1U/ml凝血酶最大聚集率为新鲜血小板的83.9%[26]。单桂秋等制备冻干血小板时使用的浓度为1×109/ml,冻干后血小板回收率>90%[25]

(3)冻干工艺:

冻干过主要包括预冻、升华干燥和解析干燥3个环节。冻干血小板每个环节的温度和持续时间都需要摸索。

(4)血小板复水化配方及方法:

复水化配方从2001年Wolkers等使用的贫血小板血浆(PPP)/水(体积比1∶1),发展到2005年曹伟等使用PPP复水化冻干血小板。2010年范菊莉和单桂秋则分别使用含75%血浆的复水溶液。对于复水化配方中血浆的使用比例,不同研究组的观点略有差异。关于复水化的方法,不同课题组采用的方法也大同小异:Wolkers采用的是冻干血小板先在37℃湿度饱和密闭环境中预水化2小时后,再行复水化,其血小板体积与新鲜血小板相似[22]。范菊莉等采用的是在37℃的饱和水蒸气中预复水15分钟[27]。单桂秋等则用实验室内部研制的复水化液(含75%血浆)进行等体积复水化[25]

三、存在的问题及展望

血小板作为重要的成分血制剂,在临床的使用量越来越大。不同于红细胞可以低温保存,为了维持血小板正常的生理功能,降低血小板活化,采供血机构主要将血小板置于22℃条件下振荡保存,国家标准规定血小板可在上述条件下保存5天。较高的保存温度使得血小板容易遭受细菌污染;较短的时限也限制了血小板的采集制备,大量贮存容易导致过期报废。为了解决上述问题,一方面输血研究工作者将精力投入到新的血小板保养液开发中;另一方面,研究者也在开发新的血小板贮存手段,如4℃保存和冰冻保存。国内外针对血小板不同保存温度进行了研究。

1.超低温保存(低温冷冻保存与冷冻干燥保存) [28,29]

需添加深低温保护剂(如PVP,PEG,海藻糖等),该方法的优点是储存期长,运输方便,输注安全等优点。费用相对较高。

2.4℃低温保存 [30]

4℃可导致vWF因子受体复合物在血小板表面聚集,血小板膜发生脂相转移,膜通透性增加,导致蛋白变性,血小板异常激活。现在研究尝试在4℃液态保存中加入抑制细胞骨架肌动蛋白、第二信使抑制剂、海藻糖和抗冻蛋白等,防止血小板激活。

第四节 粒细胞的保存
一、粒细胞的生理功能及代谢

当机体受到外来病原体、抗原等入侵,会受到白细胞的保护与防御。由于中性粒细胞迁移快、数量大,首先到达感染部位,释放活性氧物质(reactive oxygen species,ROS)和各种蛋白水解酶,杀伤外来入侵的细菌等病原体,在机体防御中起关键的作用。循环中的中性粒细胞是一种分化完全的终末细胞,占血液中白细胞总数的50%~60%,在循环系统中循环4~10小时后再进入组织存活1~2天,发挥吞噬功能。衰老的中性粒细胞发生凋亡,由于其膜的变化,引起巨噬细胞的识别,对其进行吞噬、清除。中性粒细胞具有趋化作用、黏附作用和杀菌作用,但同时,中性粒细胞也是组织损伤的直接参与者,它分泌的ROS和蛋白质水解酶是造成组织损伤、导致大多数炎症疾病的主要因素。红细胞、血小板、血管内皮细胞均可因ROS过量而受到破坏。因而中性粒细胞具有明显的利弊二重性。因而单采粒细胞的输注仅应用于严重感染以及升粒细胞治疗措施无效的时候。

二、粒细胞的保存

粒细胞在采集后应尽快使用,不适于贮存。如确有需要可在22℃±2℃的条件下运输、保存24小时,最好是在辐照后使用。粒细胞的体外保存研究较少,因为普遍认为粒细胞在采集后只能在数小时内维持吞噬活力。为了延长粒细胞的保存,输血研究者尝试将重组人粒细胞集落刺激因子和地塞米松结合用于动员献血者的粒细胞,结合袋式分离法,可提高粒细胞吞噬功能和活力,并使粒细胞体外保存时间延长到72小时[31]

三、存在的问题及展望

由于之前单采粒细胞产品的粒细胞采集数量不足以及输注异体粒细胞带来的HLA抗原和粒细胞特异性抗原容易引发较强的同种免疫,临床应用一直处于较低水平。同时,由于抗生素和其他抗感染及升粒细胞治疗措施(如重组人粒细胞集落刺激因子的上市)的提高以及对输注粒细胞可能产生不良反应和传播疾病的认识,粒细胞的输注量逐年下降[32]。但临床上白血病和恶性肿瘤患者经化疗和放疗,骨髓受损严重,导致中性粒细胞数下降,继而并发感染,需要输注粒细胞以增加抗感染能力,因此粒细胞输注仍作为中性粒细胞计数低而并发感染患者的一项可选择的治疗措施。另一方面,随着异体白细胞应用于肿瘤患者治疗研究领域的发展,因此单采粒细胞制品可能会引起更多研究者的重视[33]

第五节 血浆的保存

血液中的非细胞成分是血浆,约占血液总体积的55%~60%,由蛋白质(主要是白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原)、凝血因子、非蛋白氮化合物(尿素、尿酸、肌酸、肌酐等)、不含氮的有机化合物(葡萄糖、激素、维生素等)、无机盐类(主要是氯化钠,钙、钾、磷、镁等离子)和水组成,含有氧、二氧化碳、氮等气体。

一、血浆的生理功能
1.调节血浆胶体渗透压和pH

血浆胶体渗透压约75%由血浆蛋白质产生,取决于蛋白质的浓度和分子大小。血浆蛋白质以弱酸或弱酸盐的形式组成缓冲对参与维持血液的pH相对稳定在7.35~7.45。

2.小分子物质

血浆中一些难溶于水或易从尿液中排出、易被酶破坏及易被细胞摄取的小分子物质,可通过与血浆中的特定蛋白结合进行运输。

3.免疫功能

血浆中含有抗体活性的免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)和补体(complement),可对入侵机体的病原体微生物进行防御。

4.凝血和抗凝血功能

血浆中含有大量的凝血因子和凝血酶原,被激活后发挥其生理功能。

二、血浆的保存

根据血浆来源和制备方法的不同分为:新鲜冰冻血浆、普通冰冻血浆、新鲜液体血浆、普通液体血浆、经隔离延迟复检的新鲜冰冻血浆(FFP-donor retested,FFP-DR)、有机溶剂/去污剂处理的血浆和灭活病毒血浆等。

(一)液态保存
1.新鲜液体血浆的保存

采血后6~8小时内由全血中分离出的血浆,含有全部的凝血因子,包括第Ⅴ因子和第Ⅷ因子,相当于体内生理状况下的血浆成分。采集、制备后尽快输注或在4℃冷藏箱保存,保存期不超过24小时。

2.普通液体血浆的保存

全血采集后,于4℃冷藏箱的保存期中或期末,经自然沉淀或离心分离出的血浆,在4℃条件下可保存3~4周。

3.血浆液态保存的不足

液态保存的血浆许多有效成分会降低或丧失活性,因此,液态保存不是血浆的常规保存方法,仅用于特定情况下使用。

(二)冰冻保存

可以有效保存血浆的各种活性成分,是血浆的常规保存方法。根据分离血浆时的状态,可分为两种。

1.新鲜冰冻血浆

采血后6~8小时内迅速由全血中分离血浆,并在-50℃以下的速冻机快速冻结(速冻),然后在-20℃以下冰箱中保存,有效保存时间为1年。保存1年内,多数凝血因子保持与新鲜时近似,第Ⅶ、Ⅸ、第Ⅻ因子相当于新鲜时的80%,最不稳定的第Ⅷ因子约下降65%,但在输血时此制剂有良好的止血效果。保存期满后若仍未使用,可改为普通冰冻血浆,可继续保存4年。

2.冰冻血浆

全血采集后,若超过6~8小时才分离血浆,则将血浆在-50℃以下的速冻机快速冻结(速冻),然后,置于-20℃以下冰箱中保存,有效期5年。

(三)血浆的病毒灭活技术(详见第十八章“血液和血液制品的病原体灭活”)

为进一步提高输注血浆相关制品的安全性,在不断改进对病原物检测技术的同时,国际上也开展了各种血浆灭活技术的研究。目前使用较多的是亚甲蓝联合可见光照射法。亚甲蓝(methylene blue)属于吩噻嗪类染料。由于亚甲蓝既可与细胞膜上的脂质和蛋白质结合,又可与核酸结合,经过一定波长的光照后,可产生活跃的氧自由基,能破坏病毒脂包膜并阻止病毒复制[34]。除此之外,以补骨脂素和维生素B2介导的核酸打靶技术(nucleic acid targeted technology),通过和核酸形成特异性的加合物来介导病毒的灭活也取得了显著的进展[35,36]

第六节 冷沉淀的保存

正常人血浆中第Ⅷ因子含量较低,用血浆补充第Ⅷ因子治疗甲型血友病患者,需要的血浆容量大且效果差。新鲜冰冻血浆经0~4℃融化后离心沉淀下来的白色不融物质称为冷沉淀,含有大量、浓缩的第Ⅷ因子、纤维蛋白原和纤维粘连蛋白等。冷沉淀的制备方法于1965年由Pool建立,冷沉淀的出现是血友病治疗的最重要进展。除甲型血友病患者外,冷沉淀也可治疗Von Willebrand病、ⅩⅢ因子缺乏症及纤维蛋白原缺乏症等。

冷沉淀的保存与使用方法:

冷沉淀的保存对温度要求很严格,温度越低对保持其活性越有利,冷冻保存优于零上温度保存。Ⅷ因子在血浆中比在全血中稳定,在无血小板的血浆中比在富含血小板的血浆中稳定,在冷沉淀中又比在血浆中稳定。在新鲜液体血浆中,4℃冷藏保存3天后Ⅷ因子几乎下降一半,可见Ⅷ因子在冷藏箱中活性丧失很快,所以不主张冷沉淀液体贮存,而是在制备后立即输用或冰冻-20℃保存。

冷沉淀在-20℃以下可以保存一年,融化后尽快使用或室温保存6小时内输注,不可再次冰冻或冷藏。冷沉淀也可冰冻干燥后在冷藏箱保存,保存期为2年。

冷沉淀系冰冻保存,因此,使用前要融化成液态。融化温度不宜超过37℃,以免引起Ⅷ因子的失活。如冷沉淀在37℃温度下仍不能融化,提示纤维蛋白原已经转化成纤维蛋白则不能使用。此外,冷沉淀在室温下放置过久,Ⅷ因子活性降低,甚至丧失。因此,融化后的冷沉淀应尽快输注,即使没有输注,也不能反复冻存。

冷沉淀黏度较大,如经静脉推注,最好在注射器中加入少量枸橼酸钠溶液,以免推注时针头堵塞。

(刘嘉馨 贺曾 张学俊)

参考文献

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