红细胞输注无效原因的分析*

王伟 李娜 袁君 栾建凤

输注红细胞后24 h内复查血红蛋白（Hb），如果没有达到预期值并排除继续失血、血液稀释，且未发现临床溶血体征则称为无效输血。有报道，临床红细胞输注无效发生率可达18.2%，其中血液病、恶性肿瘤患者的红细胞输注无效率更是高达37%和42.8%[1]。对于输注无效，临床上部分医生往往采取继续输注的措施，盲目地反复输注血液，既浪费了宝贵的血液资源又增加了患者的治疗费用，有可能延误治疗时机，同时还大大增加了因输血感染各种传染性疾病的风险。目前，对于红细胞输注无效的原因较少深入分析。掌握输注无效的原因，可更好地指导临床安全、有效用血。本文对可能引起红细胞输注无效的原因作一综述。

1 红细胞免疫因素

1.1 红细胞表面物质：红细胞是一类具有免疫效应的细胞：红细胞表面的补体受体CR1属于补体调控蛋白，能与补体系统中C3b、C4b高亲和性地结合，参与红细胞免疫粘附机制（RCIA）[2]；红细胞膜表面血型抗原（blood group antigens，BGAs）包括：ABO、Rh、MNS、Kell、Lewis、Duffy、Landsteiner-Wiener（LW）、Indian等也广泛参与其他免疫相关功能，其中ABO抗原作为最重要的BGAs，不仅在红细胞和血小板上表达，同时在内皮细胞、皮肤黏膜等组织器官均有表达。当红细胞上A抗原或B抗原和血清中相应的抗体发生变异或缺失时，会产生正反定型不符的现象[3]，亚型在正反定型中不发生或发生较弱的凝集反应，容易发生亚型漏检[4]。LW抗原与细胞间粘附因子（intercellular cell adhesion molecule，ICAM）的基因序列有较高的同源性，可发挥细胞间粘附分子的作用[5]；Duffy血型抗原被证实可作为趋化因子的受体参与中性粒细胞活化[6]；Indian血型抗原位于CD44分子上，糖蛋白CD44含有大量可被单克隆抗体识别的表位，又被称为淋巴细胞归巢相关细胞粘附分子[7]；红细胞相关表面分子CD44、CD47、CD55、CD58等均参与红细胞的免疫调节[8]。有研究表明：红细胞表面分子CD47与巨噬细胞表面分子SIRPα相互作用，CD47分子表达量的下调加强巨噬细胞对红细胞的吞噬，从而影响红细胞输注效果[9，10]。

人体输注不同表达量的红细胞表面物质后会产生不同的免疫效应，如红细胞表面补体受体变化影响抗体粘附情况，可能导致红细胞被巨噬细胞吞噬[11]；ABO亚型漏检会影响红细胞输注效果，可能危害生命[12]。血型抗原系统和表面分子均与受血者机体免疫微环境的变化相关，这可能干扰红细胞正常代谢功能，影响输注效果，这种红细胞本身的状态改变，正是造成红细胞输注无效的最主要原因之一。

1.2 红细胞代谢产物：常见的红细胞代谢产物包括：血红蛋白、铁离子、乳酸、乳酸脱氢酶等。血红蛋白是由血红素与4个珠蛋白肽链（2个α-，2个β-珠蛋白肽链）合成[13]。随着红细胞贮存期的延长，游离血红蛋白含量上升，降解产生的血红素分子（Heme）增多。Heme是一种对机体上皮细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞等都具有免疫调节效应的模式分子[14]。在Heme的刺激下，巨噬细胞分泌促炎性细胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-6等[15]，极化呈现M1型巨噬细胞，机体产生炎症应答。铁离子与巨噬细胞关系密切，游离铁离子增加使巨噬细胞代谢铁离子的平衡能力紊乱，导致巨噬细胞摄取铁异常，使NF-κB信号通路活化，刺激机体巨噬细胞向M1型极化，上调促炎性因子及基因表达[16]。Heme和铁离子的大量释放使受血者机体呈现炎症反应的微环境，铁调素（hepcidin）合成分泌增多，无法正常维持机体铁稳态，从而干扰红细胞生成，继而影响机体产生炎症性贫血（anemia of inflammation，AI），降低输血治疗的效果。

2 患者自身免疫因素

2.1 特殊抗体：特殊抗体多见于多次输血及妊娠、自身慢性疾病等[17]，随着输血次数的增多，输注无效呈现上升趋势[18]。免疫系统疾病患者的输注无效发生率最高，可能与该类患者体内有不同血型的同种抗体有关，从而导致输注无效的产生[19]。特殊抗体主要通过以下途径粘附红细胞致破坏：①激活补体，补体C5b与C6、C7、C8和C9结合形成具有溶细胞作用的即膜攻击复合物（membrane attack complex，MAC）。MAC形成后在靶细胞膜上形成小孔，使小的可溶性分子、离子以及水分自由通过细胞膜，细胞内渗透压降低，导致细胞发生溶解、破裂或死亡[20]。②抗体包裹红细胞，形成抗原抗体复合物（immune complex，IC），由于红细胞表面存在大量补体1型受体（CR1）结合位点，补体C3裂解形成的C3b、iC3b和C3c通过该结合位点与单核和巨噬细胞上的 CR1结合，介导 IC的清除[21]。

2.2 调节性T细胞：调节性T细胞（regulatory Tcell，Treg）是维持机体自身免疫耐受的重要组成部分，CD4+CD25+Treg是人体内主要的T细胞亚群，具有免疫抑制效应，可抑制其他免疫效应细胞的增殖和活化[22]。对比红细胞输注前后患者T淋巴细胞亚群和调节性T细胞水平变化，红细胞输注无效者体内常存在着T淋巴细胞异常活化现象。红细胞输注无效患者体内CD4+CD25+Treg细胞数量明显减少，机体免疫耐受平衡破坏，不能正常抑制T淋巴细胞的活化，导致患者体内存在大量活化的T淋巴细胞，细胞因子释放，加速红细胞破坏[23]。因此，受血者体内的CD4+CD25+Treg细胞水平对红细胞输注效果有一定影响。

3 非免疫因素

3.1 红细胞成分：随着保存时间的延长，红细胞的氧化应激能力、细胞膜完整性和代谢功能发生渐行性变化，具体如下：①红细胞发生氧化损伤。即在有氧条件下红细胞高铁血红蛋白（methemoglobin, MetHb）转化脱氧血红蛋白（deoxygenated hemoglobin）能力不足，同时使MetHb稳定性下降，进而形成羟自由基。羟自由基具有强氧化能力，可抢夺蛋白质、脂肪等物质的电子，这将破坏红细胞结构并影响其功能[24]。②红细胞膜改变。红细胞膜形态正常且具有良好的变形性和稳定性是保证红细胞功能和活力的关键因素。红细胞膜的成分包括由磷脂、胆固醇和脂肪酸共同构成的脂质双分子层。其中磷脂酰丝氨酸是重要的脂质层成分，正常情况下完全存在于膜内层，在衰老的红细胞中膜外层表达增多[25]。磷脂酰丝氨酸是一种重要的衰老信号，可导致红细胞被巨噬细胞清除。胆固醇是另一种重要的脂质层成分，红细胞贮存过程中胆固醇与磷脂比率增加可损害红细胞粘度和变形性，并诱发红细胞形态改变[26]。③红细胞代谢产物改变。 红细胞代谢过程中ATP水平会影响细胞膜的稳定性，并因此影响红细胞存活。随着红细胞贮存时间延长，乳酸在上清中不断积累，ATP在贮存达2周后浓度逐渐降低，ATP水平失衡使红细胞代谢功能降低，红细胞活力下降。红细胞贮存过程中，生化和形态改变是导致红细胞发生衰老甚至凋亡的重要因素[27]。不同贮存状态的红细胞，其重要成分改变对红细胞的活力、携氧能力、代谢功能等均产生影响，这些均可能降低异体红细胞的输注效果。

3.2 NO的生物活性：NO是人体生理功能发挥作用的重要分子[28]。NO具有扩张血管、抑制血小板活化、介导免疫反应、参与神经传递等重要作用，且参与维持红细胞正常生理形态、红细胞存活和抑制红细胞凋亡的过程[29]。有报道：游离Hb与NO的结合能力是机体内Hb的500～1 000倍，而红细胞贮存期间游离血红蛋白大量增多，贮存红细胞输注后，使机体NO浓度大幅度下调，大大降低了NO的生物利用率，增加了氧化损伤，从而影响红细胞输注效果，严重时可产生输血不良反应如输血相关急性肺损伤等，对患者生命安全产生威胁[30]。

3.3 高热反应：高热反应是最常见的输血不良反应。红细胞输注前后或输注过程中，高热可能会导致红细胞输注无效或者效果欠佳。一方面与机体免疫系统活化相关，发热时机体产生致热原（IL-6、IL-1、TNF等），激活体内单核巨噬细胞吞噬系统，导致红细胞被清除，缩短其存活期。另一方面，发热时机体常处于物质高代谢和血液快循环状态，因此输注的红细胞容易被快速消耗[31]。

3.4 脾功能亢进：当患者脾功能亢进时，脾脏中的单核吞噬细胞会大量破坏输注的红细胞，产生输注无效。正常人体中，红细胞在脾内破坏不超过20%，脾功能亢进患者脾索中的红细胞容量增加，压积增高，红细胞的高度拥挤和脾索内缓慢血流降低了红细胞膜的稳定性，不利于红细胞正常代谢，从而导致破坏增加[32]。

3.5 弥散性血管内凝血：弥散性血管内凝血（disseminated intravascular coagulation，DIC）是一组严重的出血性综合征，血液制剂的替代治疗常用于DIC的临床救治，然而合理适时使用血液制剂是有效替代治疗的关键，由于DIC患者在微循环过程中广泛形成微血栓和体内复杂的炎症环境，不仅导致红细胞输注后的效果难以控制，而且要注意“火上浇油”的情况发生[33]。在使用红细胞和血小板救治发生DIC且有明显出血的病人时，必须根据 DIC的病因、患者情况、疾病状态、出血量和出血位置等临床参数并结合实验室检测指标，采取多方面的综合措施，才有可能达到较好的输注效果[34]。

3.6 药物应用：常用的抗生素、抗感染、抗肿瘤、抗高血压等药物会破坏红细胞，使红细胞结构功能和代谢受到影响，继而发生药物性免疫性溶血性贫血（drug-induced immune hemolytic anemia，DIHA）。有报道，在1996年至2015年间，共确定了73名发生DIHA的患者，其中女性49人，男性24人，患者平均年龄为63岁，与15种不同的药物有关， 其中最常见的药物是双氯芬酸，其次是哌拉西林，头孢曲松和奥沙利铂[35]。其机制可能是大量使用抗生素类药物，诱导患者产生针对性抗体，药物抗体致敏或吸附在患者红细胞上，引起红细胞破坏，从而使红细胞输注无效。另外，对于化疗的肿瘤患者，化疗药物可能会抑制骨髓增殖，直接破坏输注体内的红细胞，因此产生输注无效现象[36]。

4 实验室判定标准和检测方法

4.1 判定标准 红细胞输注无效判定方法包括直接法和间接法，直接法即检测输注前后血红蛋白数值，按八省市无效输血协作组的试行标准[37]，观察血红蛋白是否达到上述标准的理论参考范围。间接法是利用溶血产物的含量来评估是否发生输注无效，常用的溶血产物有游离血红蛋白和胆红素等。

4.2 检测方法 红细胞输注无效的实验室判定试验尚处于研究阶段，主要从两个方面，一是检测红细胞破坏的产物，如血浆游离血红蛋白、胆红素等；二是检测是否存在导致破坏的物质，如特殊抗体、代谢产物、功能性细胞的改变等。

4.3 判定流程 第一步：临床查看受血者有无溶血临床症状。输血科复核血型血清学试验并查看保存的血袋及配血用供、受者标本有无溶血现象；第二步：如复核血型血清学试验结果正确，且保存的血袋及配血用供、受者标本无溶血现象，临床分析受血者的自身状况。第三步：根据第一、二步结果与红细胞输注无效原因进行对照，并进行鉴别诊断检测。

5 结语与展望 临床如发现输注无效现象，需结合受血者疾病史、输血史、妊娠史等具体情况分析输注无效的原因，根据原因进行针对性处理以减少或避免红细胞输注无效现象的再次发生。然而，红细胞输注无效原因复杂，判定产生的具体原因仍存在诸多亟待解决的问题：①输注的红细胞贮存状态无法判定，不同贮存期内红细胞相关成分（如Heme、铁离子）输注后对机体微环境的影响难以评估；②受血者状态复杂，紧急或非常规条件下无法获知患者状态。③红细胞输注无效相关判定实验尚需完善，有些实验方法仅停留在实验室水平，距临床常规开展还有很长距离。本文对红细胞输注无效可能原因进行分类及分析，为医务人员解决此类问题提供参考，为红细胞输注无效的早期判定、早期治疗提供理论基础和新的思路。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突