一氧化氮對紅細胞保存質(zhì)量影響及臨床輸血研究進展

張警丹，王 紅，鐘 銳，黃曉倩，賀 曾，閆 東，韓玎玎綜述，劉嘉馨△審校
（中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院輸血研究所，四川 成都 610052）

一氧化氮； 紅細胞保存； 臨床輸血

從1818年第一次成功輸血開始，輸血已成為挽救危重患者的不可缺少的治療手段，輸血的安全性和有效性成為輸血研究永恒不變的主題。隨著保存時間的延長，紅細胞（RBC）會發(fā)生保存損傷［1－2］和細胞老化，盡管保存期內(nèi)血液符合相關(guān)標準要求，但輸注庫血時還是會引起輸血效果不佳甚至不良臨床反應(yīng)［3－4］。除此之外，已有研究表明輸注RBC效果不佳還可能與庫血中NO的缺失有關(guān)［5－7］。近年來，NO改善RBC保存質(zhì)量和在臨床輸血的研究關(guān)注者也較多，本文將主要從這兩個方面進行相關(guān)綜述。

1 NO的特性及改善RBC保存質(zhì)量研究

1.1 NO的生理特性 NO是一種非常不穩(wěn)定的生物自由基［8］，分子小，結(jié)構(gòu)簡單，常溫下為氣體，微溶于水，易溶于脂肪，極易透過細胞膜而擴散進入靶細胞，體內(nèi)NO主要由存在于血管內(nèi)皮細胞膜的內(nèi)皮型一氧化氮合成酶（eNOS）合成［9］。NO產(chǎn)生于L－精氨酸末端，反應(yīng)需要eNOS的催化，反應(yīng)式為：L－精氨酸＋NADPH（還原型輔酶Ⅱ）＋O2→瓜氨酸＋NO＋NADP＋（輔酶）。NO生物半衰期3～5s，在體內(nèi)循環(huán)能以S－亞硝基硫醇（RSNO）的形式存在，以此來解釋NO所產(chǎn)生的全身效應(yīng)［10］。RBC能夠儲存NO，成為運輸NO至遠處組織發(fā)揮作用的不可缺少的工具［11］。

1.2 保存過程中RBC內(nèi)NO含量變化 2007年，有學者報道了血液隨著保存時間RBC內(nèi)NO含量會發(fā)生變化［3］。有研究發(fā)現(xiàn)RBC內(nèi)NO的主要結(jié)合形式為亞硝基血紅蛋白（SNOHb），SNO－Hb含量在RBC離體后開始快速而持續(xù)減少，儲存RBC擴張血管的能力也持續(xù)下降，同時也初步證實NO對RBC的功能、形態(tài)和黏彈性都有保護調(diào)節(jié)的作用［8］；另一項由庫血引發(fā)的血管調(diào)節(jié)的抑制作用與儲存RBC中NO的缺失有關(guān)，但是可以通過補充外源性的NO來提高SNO－Hb的含量來提高輸血效率［12］。這兩項研究運用相同的方法（水銀耦合光解的化學發(fā)光法）來測定RBC內(nèi)SNO－Hb含量，雖然文獻［8］試驗對象是懸浮紅細胞，文獻［12］則是全血，但兩者的實驗結(jié)果綜合來看仍然是一致的。國內(nèi)則由于技術(shù)原因，并沒有能夠準確測定RBC內(nèi)SNO－Hb的方法，多采用的是測定血漿內(nèi)硝基離子或亞硝基硫醇的方法，這兩種檢測方式并不能準確反映RBC內(nèi)SNO－Hb的含量［13－14］。有研究報道，通過添加汞離子使得NO從Hb結(jié)合NO的形態(tài)釋放出來從而測得總NO減去血漿內(nèi)NO定義為結(jié)合NO，但仍然利用的是測試硝基離子的方法，只能為胞內(nèi)NO含量的測定提供相對值，并不能準確表示SNO－Hb的含量［15］。因而國內(nèi)學者仍然需要探索更準確的測定方法來檢測RBC內(nèi)SNO－Hb的含量，更好地為添加NO改善RBC保存質(zhì)量確定量效關(guān)系。

1.3 NO與RBC變形性的關(guān)系 2002年，Kucukatay等［16］通過向比容為40%的洗滌RBC內(nèi)加入不同的NO試劑來探索其在維持RBC變形性方面的作用。該課題組發(fā)現(xiàn)加入NO抑制劑對RBC變形性均有明顯抑制作用，而添加NO供體（硝普鈉）則顯著改善RBC變形性，其最佳濃度為10～6mol/L。由此可見，NO對RBC的變形性有十分重要的作用。與其結(jié)果不太相同的是，Kuwai等［17］通過抽取正常的兔子（對照組）和喂食高膽固醇食物的兔子（實驗組）的洗滌RBC來檢測其變形性，在急性孵育半小時后，發(fā)現(xiàn)在對照組中添加 NO供體（NOC5）對RBC變形性均沒有改善作用，而加入NO抑制劑RBC的變形性均明顯降低，同時加入抑制劑的同時再加入NO供體等物質(zhì)，則會明顯改善其變形性；而實驗組中直接介入NO供體發(fā)現(xiàn)RBC變形性有明顯改善作用。由此可見，損害的RBC變形性可能與NO途徑有關(guān)，外源性補充NO可能會重塑其變形性。2013年，Barodka等［18］探究NO供體硝普鈉（SNP）對鈣離子沉積的RBC中的變形性有明顯的改善作用，并且推測其機制是RBC內(nèi)的NO干預一些特異性的細胞膜表面的硫醇或者氧化的二硫化物從而來抑制Ca2＋進入細胞內(nèi)這一方式來改善RBC的變形性。2014年，Rey等［19］發(fā)現(xiàn)惡性瘧原蟲引發(fā)的低精氨酸血癥的患者RBC可能抑制NO的產(chǎn)生進而抑制其變形性，而加入NO前體或者NO產(chǎn)物后明顯改善其變形性。從上述研究可以發(fā)現(xiàn)，目前業(yè)界對NO介入RBC其變形性的改善目前有兩種結(jié)果：NO干預后對RBC變形性均有明顯改善作用；或者NO只對損害RBC變形性有明顯改善作用，對于正常狀態(tài)RBC變形性沒有作用。

隨著NO與RBC相互關(guān)系的不斷探究，國內(nèi)也陸續(xù)發(fā)表相關(guān)報道。2009年，張洪為等［20］通過向新鮮全血中添加NO供體SNP后，測定流變學指標表明在不同保存時相中添加不同適宜濃度的SNP可改善庫血RBC變形性，如7天內(nèi)為5 μmol/L，其他時間段為10μmol/L。并且還發(fā)現(xiàn)添加50μmol/L的SNP后RBC的變形性明顯降低，說明NO的臨界濃度對RBC變形性的維持有雙相性調(diào)控作用［21］。這個結(jié)果與文獻［15－16］的報道一致，但前者的最佳NO濃度并不相同。國內(nèi)也有與此結(jié)果不同的研究，馮雙利［22］在他的博士論文中提到加入NO前體精氨酸（L－Arg）后發(fā)現(xiàn)庫血中總Hb－NO含量提高，但是RBC的變形性和聚集性均沒有改善。這與魏天靜［23］的結(jié)果是一致的，在她的碩士論文中也發(fā)現(xiàn)無論加入NO供體還是NO前體，均對RBC變形性無影響；而于青［24］則通過將RBC分層，發(fā)現(xiàn)NO對老年RBC的變形性有明顯改善作用，而未分層的RBC在干預前后并沒有差異。值得注意的是國外和國內(nèi)所得到的NO最佳添加濃度并不一致，這可能與國外主要采用壓積紅細胞，而國內(nèi)一般采用全血的樣本有關(guān)，同時與國內(nèi)外檢測RBC變形性的儀器的原理不相同也可能有關(guān)系。

2 NO血管舒張作用及在臨床輸血方面的應(yīng)用

2.1 NO血管舒張作用 研究已明確了NO的三大作用：內(nèi)皮細胞依賴性血管舒張作用、神經(jīng)遞質(zhì)作用和細胞介導的免疫反應(yīng)［25］。諾貝爾醫(yī)學獎得主Ignarro［26］認為：NO在人體四個重要生理過程（血管緊張度調(diào)節(jié)、凝血過程、炎癥反應(yīng)和氧化作用）中都能發(fā)揮積極作用，降低消極作用；在NO的眾多作用中，又以血管舒張作用最為重要，NO可舒張和擴張血管以確保心臟的足夠血液供應(yīng)量。NO是一個重要的血管舒張調(diào)節(jié)因子，與血管收縮物質(zhì)（內(nèi)皮素－1、血管緊張素－Ⅱ等）共同調(diào)節(jié)人體血管的舒張和收縮，同時還可抑制血小板的聚集。NO缺乏可導致血管舒張收縮功能失調(diào)，血小板凝聚和內(nèi)皮細胞增殖，從而引起一系列心血管疾病。NO水平過高又會引發(fā)血管過度舒張和低血壓，從而造成器官的缺血性損害［27］。

2.2 吸入NO的有關(guān)研究及臨床應(yīng)用 吸入NO能選擇性擴張肺血管，降低肺循環(huán)阻力，但不影響體循環(huán)血流動力學。NO吸入治療具有快速的早期反應(yīng)性、高選擇性和非創(chuàng)傷性不良反應(yīng)相對較少等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于原發(fā)性繼發(fā)性肺動脈高壓癥、肺血管痙攣性低氧血癥BPD、新生兒持續(xù)性肺動脈高壓、肺纖維化及呼吸窘迫綜合征等治療［28－29］。2004年，美國新澤西醫(yī)學院針對急性肺損傷患者開展的臨床實驗發(fā)現(xiàn)：輸注庫血時吸入NO能增加患者的血樣飽和度［30］。在動物實驗中發(fā)現(xiàn)輸入血紅蛋白類氧載體（HBOC）時會引發(fā)血管收縮而在吸入NO后會消除這種副作用，隨后發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮功能紊亂的動物讓其吸入NO也可以補償這種紊亂所引發(fā)的血管收縮［31－32］。向動物體內(nèi)輸入同源性的庫血所引起的高血壓、休克在吸入NO后均有改善，在患有糖尿病的老鼠體內(nèi)輸入庫血后吸入NO均能抑制血管收縮，提高輸血有效性［33－35］。國內(nèi)尚沒有相關(guān)方面研究，現(xiàn)主要集中于臨床疾病的應(yīng)用方面，在此不再贅述。

2.3 NO與高原血的關(guān)系 早在上世紀90年代，人們就發(fā)現(xiàn)患有高海拔肺水腫的患者吸入NO對其治療有非常顯著地療效［36］。2005年，Hoit等［37］發(fā)現(xiàn)在西藏高原地區(qū)居民體內(nèi)NO的呼吸流速是平原地區(qū)居民的7倍；2007年，Erzurum等［38］觀察到高原地區(qū)居民體內(nèi)NO含量比平原地區(qū)多十倍之多。2012年，Beall等［39］在其綜述中提到在不考慮高度的情況下藏族人群在肺部和血液中的NO含量要比其他人群至少高兩倍之多，同時也提到在高海拔地區(qū)游客體內(nèi)NO含量也較平常增高。這些現(xiàn)象均說明生活在高原地區(qū)的人群能夠適應(yīng)高海拔地區(qū)的氧缺乏狀態(tài)，這可能是由他們本身的基因和生理性NO含量較高所決定的，這種生理特征對于貧血、高血壓等患者的治療提供了一個可能性的方向。

3 小 結(jié)

目前，關(guān)于NO與紅細胞體外保存質(zhì)量關(guān)系的研究已經(jīng)越來越多，也有學者關(guān)注于NO與體內(nèi)輸血的聯(lián)系，同時也在不斷探索NO與某些血管收縮引發(fā)的疾病的關(guān)系。越來越多的專家學者關(guān)注NO與輸血領(lǐng)域方面，這與前些年這方面的研究者較少形成鮮明對比［40］。但筆者仍然還有很多問題亟待解決，例如：為什么介入NO后報道的相關(guān)結(jié)果不同；如何能夠簡單有效的檢測RBC內(nèi)SNO－Hb含量；運用哪種方式能夠保證在體外保存中RBC內(nèi)NO含量不再迅速消耗；是否能夠?qū)BC體外保存中介入NO與吸入NO兩種方式有機結(jié)合，從而有效提高輸血效率等。筆者相信，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和研究人員地不斷探索，這些難題遲早會被攻克，為輸血事業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

［1］Glynn SA.The red blood cell storage lesion：a method to the madness［J］.Transfusion，2010，50（6）：1164－1169.

［2］Kamel N，Goubran F，Ramsis N，et al.Effects of storage time and leucocyte burden of packed and buffy－coat depleted red blood cell units on red cell storage lesion［J］.Blood Transfus，2010，8（4）：260－266.

［3］Bonaventura J.Clinical implications of the loss of vasoactive nitric oxide during red blood cell storage［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104（49）：19165－19166.

［4］Mangalmurti NS，Xiong Z，Hulver M，et al.Loss of red cell chemokine scavenging promotes transfusion－related lung inflammation［J］.Blood，2009，113（5）：1158－1166.

［5］Stapley B，Owusu BY，Benjamin A，et al.Erythrocyte sotage increases rates of NO and nitrite scavenging：implications for transfusion－related toxicity［J］.Biochemical J，2012，446（3）：499－508.

［6］Liu C，Liu X，Janes J，et al.Mechanism of faster NO scavenging by older red blood cells［J］.Redox Biol，2014，2（2）：211－219.

［7］ 朱奕，伍昌林，李嵐，等.貯存紅細胞中一氧化氮濃度的變化與輸注效果的研究［J］.國際檢驗醫(yī)學雜志，2012，33（14）：1673－1674.

［8］Bennett－Guerrero E，Veldman TH，Doctor A，et al.Evolution of adverse changes in stored RBCs［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104（43）：17063－17068.

［9］Alexander JT，El－Ali AM，Newman JL，et al.Red blood cells stored for increasing periods produce progressive impairments in nitric oxide－mediated vasodilation［J］.Transfusion，2013，53（11）：2619－2628.

［10］Stamler SJ.Nitric oxide regulates basal systemic and pulmonary vascular resistance in healthy humans［J］.Circulation，1994，89（5）：2035－2040.

［11］Reynolds JD，Alearn GS，Angelo M，et al.S－nitrosohemoglobin deficiency：a mechanism for loss of physiological activity in banked blood［J］.Proc Nat Acad Sci，2007，104（43）：17058－17062.

［12］Stamler JS，Jia L，Eu JP，et al.Blood flow regulation by S－nitrosohemoglobin in the physiological Oxygen gradient［J］.Science，1997，276（5321）：2034－2037.

［13］魏天靜，謝月娜，王紅，等.全血保存過程中血漿中S－亞硝基硫醇的測定［J］.中國輸血雜志，2011，24（4）：319－322.

［14］馮雙利，卓海龍，陳民才，等.影響庫存血運氧能力的指標分析［J］.臨床輸血與檢驗，2011，13（1）：1－4.

［15］解緒紅，姚慧青，楊秀華，等.添加SNP改變儲存紅細胞血流變學和一氧化氮含量研究［J］.中國輸血雜志，2014，27（2）：136－139.

［16］Kucukatay M，Wenby RB，Meiselman HJ，et al.Effects of nitric oxide on red blood cell deformability［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2003，284（5）：1577－1584.

［17］Kuwai T，Hayashi J.Nitric oxide pathway activation and impaired red blood cell deformability with hypercholesterolemia［J］.J Atheroscler Thromb，2006，13（6）：286－294.

［18］Barodka V，Mohanty JG，Mustafa AK，et al.Nitroprusside inhibits calcium－induced impairment of red blood cell deformability［J］.Transfusion，2014，54（2）：434－444.

［19］Rey J，Buffet PA，Ciceron L，et al.Reduced erythrocyte deformability associated with hypoargininemia during Plasmodium falciparum malaria［J］.Sci Rep，2014，4（12）：3767.

［20］張洪為，李代渝，趙華，等.一氧化氮對庫血紅細胞變形性的影響特征之探討［J］.重慶醫(yī)學，2009，38（21）：2695－2697.

［21］Carvalho FA，Maria AV，Braz Nogueira JM，et al.The relation between the erythrocyte nitric oxide and hemorheological parameters［J］.Clin Hemorheol Microcirc，2006，35（1/2）：341－347.

［22］馮雙利.庫存血乏氧性血管舒張功能的重建［D］.北京：中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院，2011.

［23］魏天靜.一氧化氮供體SNP對全血保存質(zhì)量影響的初步研究［D］.北京：北京協(xié)和醫(yī)學院，2011.

［24］于青.紅細胞老化及一氧化氮對紅細胞保存質(zhì)量影響的初步研究［D］.北京：北京協(xié)和醫(yī)學院，2012.

［25］Wlodek PJ，Kucharczyk J，Sokolowska MM，et al.Alteration in plasma levels of nonprotein sulfhydryl compounds and S－nitrosothiols in chronic renal failure patients［J］.Clin Chim Acta，2003，327（1/2）：87－94.

［26］Ignarro LJ.The unique role of nitric oxide as a signaling molecule in the cardiovascular system［J］.Ital Heart J，2000，1（suppl 3）：S28－S29.

［27］張洪為，李代渝，古天明.一氧化氮的生理學及對輸血的影響［J］.中國輸血雜志，2008，21（5）：384－386.

［28］黃斌.一氧化氮及其供體在兒科的臨床應(yīng)用新進展［J］.醫(yī)學綜述，2012，18（14）：2175－2177.

［29］李晉輝.吸入一氧化氮治療早產(chǎn)兒低氧性呼吸衰竭的應(yīng)用［J］.中國當代兒科雜志，2013，15（12）：1100－1103.

［30］Robert WT，Zimmerman JL，Dellinger RP，et al.Low－dose Inhaled Nitric Oxide in Patients With Acute Lung Injury［J］.JAMA，2004，291（13）：1603－1609.

［31］Yu B，Raher MJ，Volpato GP，et al.Inhaled nitric oxide enables artificial blood transfusion without hypertension［J］.Circulation，2008，117（15）：1982－1990.

［32］Yu B，Shahid M，Egorina EM，et al.Endothelial dysfunction enhances vasoconstriction due to scavenging of nitric oxide by a hemoglobin－based Oxygen carrier［J］.Anesthesiology，2010，112（3）：586－594.

［33］Baron DM，Yu B，Lei C，et al.Pulmonary hypertension in lambs transfused with stored blood is prevented by breathing nitric oxide［J］.Anesthesiology，2012，116（3）：637－647.

［34］Lei C，Yu B，Shahid M，et al.Inhaled nitric oxide attenuates the adverse effects of transfusing stored syngeneic erythrocytes in mice with endothelial dysfunction after hemorrhagic shock［J］.Anesthesiology，2012，117（6）：1190－1202.

［35］Yu BL，Chong L，David MB，et al.Diabets augments and inhaled nitric oxide prevents the adverse hemodynamic effects of transfusing syngeneic stroed blood in mice［J］.NIH Public Access，2012，52（7）：1410－1422.

［36］Scherrer U，Vollenweider L，Delabays A，et al.Inhaled nitric oxide for high－altitude pulmonary edema［J］.N Engl J Med，1996，334（10）：624－629.

［37］Hoit BD，Dalton ND，Erzurum SC，et al.Nitric oxide and cardiopulmonary hemodynamics in Tibetan highlanders［J］.J Appl Physiol，2005，99（5）：1796－1801.

［38］Erzurum SC，Ghosh S，Janocha AJ，et al.Higher blood flow and circulating NO products offset high－altitude hypoxia among Tibetans［J］.PNAS，2007，104（45）：17593－17598.

［39］Beall CM，Laskowski D，Erzurum SC.Nitric oxide in adaptation to altitude［J］.Free Radic Biol Med，2012，52（7）：1123－1134.

［40］劉嘉馨，鐘銳，王紅，等.一氧化氮與血液貯存質(zhì)量的研究進展［J］.中國輸血雜志，2008，21（7）：558－559.

10.3969/j.issn.1673－4130.2015.03.042

A

1673－4130（2015）03－0385－03

2014－10－06）

張警丹，女，在讀碩士研究生，主要從事臨床輸血與檢驗的研究?！?/p>

，E－mail：jxliu8122＠vip.sina.com。