隨著無償獻血的全民普及、血液篩查的嚴格執行，輸血傳播疾病的幾率越來越小，但輸血相關非感染性嚴重危害（NISHOT）卻成為其主要並發症，其發生率遠遠超過輸血傳播疾病。NISHOT包括免疫介導（溶血性輸血反應等）和非免疫介導（膿毒血症輸血反應等）的並發症，本文將重點介紹紅細胞貯存損傷引起的輸血並發症（非免疫介導）。越來越多的研究顯示，危重和創傷患者輸注貯存時間超過14天的血液後，其不良後果的發生率高於輸注貯存期短的血液。
Q1：血液是否有有效期？
有！血液的主要成分紅細胞在正常人體血液循環中的壽命是120天，當血液被采集離體後，其保存期約為21~42天（取決於所使用的保養液）。
Q2：紅細胞在4℃ 條件下為什麼不能永久保存？
紅細胞在4℃時其代謝並沒有完全停止，隨著貯存時間的延長，細胞內能量和三磷酸腺苷（ATP）消耗導致紅細胞形態和生物化學變化，被稱之為紅細胞貯存損傷。這些損傷是影響輸注後紅細胞生存和功能改變的主要原因。
貯存紅細胞的變化
紅細胞貯存損傷的機製
氧化損傷
貯存紅細胞的氧化損傷主要由Hb引起。正常人體內，紅細胞的胞質溶膠維持一種高度還原狀態，使鐵處於亞鐵（二價鐵）狀態，並可有效逆轉Hb的氧化。但仍有部分Hb自身氧化生成高鐵Hb和過氧化陰離子，體內這種自氧化反應可通過還原型輔酶Ⅰ（NADH）介導的細胞色素b5逆轉，但在4℃低溫條件下卻不能逆轉。高鐵Hb進一步降解為高鐵血色原，沉積在紅細胞膜脂質和骨架上，繼之引起紅細胞帶3蛋白聚集，結合IgG和補體C3，被機體免疫係統識別並清除。
遊離於Hb的鐵被過氧化氫氧化後產生羥自由基，羥自由基可使紅細胞膜上的脂質和蛋白（如血影蛋白、脂蛋白等）氧化和交聯；並與甘油三酯作用導致脫酰，生成溶血卵磷脂。這些是導致紅細胞膜滲漏、溶血、形態改變和變形能力減弱的主要原因。因此，貯存紅細胞懸液中會出現K+離子和遊離Hb濃度增加。
紅細胞膜與離子通道的損傷
貯存紅細胞的膜變化包括磷脂酰絲氨酸的翻轉，從內膜翻轉至外膜，介導紅細胞被巨噬細胞吞噬清除。膜損傷的另一機製是脂質過氧化產物的積累，降低膜的完整性並導致溶血。低溫保存導致膜微觀結構的重組，如基質蛋白和脂筏蛋白，或整個貯存過程中氧化損傷膜蛋白的積累。
紅細胞膜的損傷與Ca2+有關，而Ca2+的細胞內流與紅細胞凋亡密切相關。首先，前列腺素E（PGE2）導致Ca2+通道活化；其次，磷脂酶A2介導的血小板活化因子的釋放引起鞘磷脂酶活化，產生神經酰胺；細胞內Ca2+濃度和神經酰胺水平的增加引起磷脂酰絲氨酸的暴露或外翻。
另外，Ca2+激活對其敏感的K+離子通道，使細胞內的氯化鉀（KCL）丟失，細胞皺縮；且Ca2+激活μ-鈣蛋白酶-穀氨酰胺轉胺酶2，偶爾激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶，使細胞骨架蛋白降解或交聯，導致膜完整性、變形性的喪失；Ca2+破壞了磷脂酶與紅細胞帶3蛋白間的交互作用。
NO的作用
NO分子可彌散至血管平滑肌細胞內，激活鳥苷酸環化酶使三磷酸鳥苷（GTP）生成鳥苷酸（GMP），引起平滑肌鬆弛和血管舒張。
紅細胞中NO與Hb的結合有兩種形式：一是形成SNO-Hb，發揮NO的擴血管作用並保持紅細胞的變形能力，有利於組織供氧；二是形成鐵亞硝酰血紅蛋白[Hb（FeⅡ）NO] ，促進氧的釋放。研究還發現，SNO-Hb濃度與庫存血誘發的乏氧性血管舒張程度顯著相關（P＜0.0005）。但研究顯示，新鮮血液保存21天時，NO已消耗殆盡，血液輸注後失去了低氧性血管舒張功能。
NO生成減少 NO合成需一氧化氮合酶（eNOS）參與，ATP是eNOS的激動劑，貯存期間紅細胞內ATP水平的下降影響了NO的生成。血液中脫氧Hb可結合亞硝酸鹽與質子產生NO，2，3-DPG促進Hb脫氧並穩定脫氧Hb，其濃度的降低不利於NO的生成和釋放。另外，eNOS存在於紅細胞膜上，膜的損傷也可能影響了eNOS的活性。
NO消耗增加 貯存期間溶血釋放的遊離Hb和紅細胞微粒中的Hb均可消耗NO的活性，遊離Hb與NO反應的速度是紅細胞內Hb的150倍，紅細胞微粒與NO反應的速度是完整紅細胞的1000倍。
NO生物利用度降低 內皮細胞功能的喪失，尤其是心血管疾病（CVD）患者，可導致NO合成減少、利用度降低，促進血小板黏附和聚集，影響其血管舒張功能（圖1）。另外，NO從Hb的釋放速度慢於Hb-NO的合成速度，嚴重影響了NO的生物利用。
紅細胞貯存損傷的危害
輸注貯存損傷的紅細胞後，受血者會發生一係列不良後果，從炎症反應、凝血障礙至多功能髒器衰竭、死亡。
代謝或分解產物的 直接危害
K+ 雖然貯存期末紅細胞上清中的K+濃度可達到0.05 mEq/ml，但輸注後很快被稀釋並被重新吸收入細胞。曾有報告，當大量高鉀血液輸給新生兒、心肺分流術和其他高流量裝置中時，受血者出現死亡。紅細胞輸注複溫、平衡pH和重量滲透濃度後會重新吸收K+，到達中心循環時會引起心律不齊。所以，此類情況下應盡可能輸注新鮮血或洗滌紅細胞。
溶解的紅細胞 輸注溶解的紅細胞會發生類似於免疫性溶血性輸血反應的反應，雖然輕微，但可伴隨急性腎衰或高血鉀性猝死。
膜氧化損傷的紅細胞 紅細胞膜氧化損傷產生的溶血磷脂是引起輸血相關急性肺損傷（TRALI）的因素之一。
紅細胞微粒 貯存期間產生的紅細胞微粒具有促炎症和促凝血功能，危重患者輸注後可能發生炎症、多髒器衰竭和血栓。
遊離Hb 每個紅細胞含有27000萬個Hb分子，占細胞質蛋白的95%。在體外，5~10 mg/dl的Hb就可引起血小板活化。貯存紅細胞衰老和損傷時容易溶解，將Hb釋放至細胞上清，使其濃度高達500 mg/dl，這可能是輸血後高血小板活性的原因。Hb還能引起氧化還原反應損傷和免疫反應。
鐵離子超負荷 每單位紅細胞平均含200 mg鐵。鐵危害的病理生理機製是遊離鐵參與氧化反應，產生自由基氧化細胞蛋白、脂質等。未使用鐵螯合劑的長期輸血治療會導致肝、心功能不全和內分泌功能失調。鐵可以增加感染的幾率與嚴重程度，因為鐵是生物生長的必需元素，某些細菌如腸炎耶爾森氏菌，在多餘鐵存在下繁殖更快。
TRIM
同種異基因的血液輸注會導致受血者免疫狀態發生一係列改變，稱為輸血相關性免疫調節（TRIM），包括免疫增強和免疫抑製。
TRIM的發生機製很複雜，包括非特異性免疫抑製、封閉性抗體、血漿抑製因子、克隆衰竭、抗獨特型抗體、抑製性淋巴細胞、供-受者微嵌合體白細胞的形成、抑製自然殺傷（NK）細胞的活性等。目前傾向於“二次打擊”學說，尤其是TRALI，即第一次打擊為各種誘發因素，包括感染、近期手術、大量輸血和應用細胞因子等，第二次打擊為輸入含有生物活性脂質的血液或血液成分。TRIM引起的後果有多種，在此僅介紹與紅細胞貯存損傷有關的內容。
白細胞引起的不良後果 白細胞及其分泌的生物活性分子可引起多種輸血不良反應，包括非溶血性輸血反應、病毒的傳播等。
其他產物的作用 Hb、血紅素、鐵等對機體的免疫係統都有不同程度、性質的作用。鐵能刺激單核細胞分泌腫瘤壞死因子（TNF）、白細胞介素-1（IL-1）、IL-8等細胞因子，發揮促凝血和促炎性反應。在體液免疫方麵，鐵促進抗炎性細胞因子水平升高，如IL-4、IL-6、IL-10，增加患者易感性。在細胞免疫方麵，鐵使Th1（CD8+）淋巴細胞/Th2（CD4+）淋巴細胞比值下降，導致促炎性細胞因子如γ-幹擾素（IFN-γ）的分泌減少，減弱巨噬細胞的功能活性，從而降低TNF-α的分泌。因此，細胞內寄生菌如李斯特菌、埃裏克體（Erlichia）、軍團杆菌等不能被有效清除。
NO與TRIM NO主要參與免疫係統的氧化還原生物學反應，NO對免疫係統的作用往往是雙向的，取決於劑量、時相和部位，劑量不同引發的信號轉導作用也各異。
NO對病原體的殺滅作用和免疫調節作用的機製包括其本身的作用、與其他氧化還原分子的相互作用、對細胞因子分泌的調節作用和對細胞因子基因的調節作用。簡單地說，低、中濃度的NO主要發揮免疫抑製作用；高濃度的NO主要發揮免疫活化作用。
NO與輸血不良事件
NO對機體的影響是多方麵的，包括神經遞質、防禦因子、血小板凝聚抑製、內皮細胞黏附和分子表達的調節、抗氧化等等。但其最重要、最廣泛的作用莫過於血管舒張。因此，不難想象，NO水平的下降可導致多種病理變化，如炎症、血栓和其他心血管疾患，尤其是抗休克治療時，不能向外周組織有效供氧。
紅細胞貯存損傷的預防
除了嚴格掌握輸血適應證，科學合理用血之外，目前臨床上已有一些正在應用的和處於研究階段的方法來避免或預防紅細胞貯存損傷帶來的危害。
貯存方法的改進
完全的厭氧保存 在血袋中充入惰性氣體，如＜ 4%的二氧化硫（SO2）、氮氣（N2）等，可以預防貯存氧化損傷。研究發現，在此條件下保存的紅細胞，其ATP含量增加，變形能力增強。
深低溫保存 由於代謝活動的大大減少，含40%甘油的紅細胞懸液在零下150℃條件下可以保存10年以上。缺點是使用前要複溫、去甘油、洗滌，不但不適用於急救，因冰凍損傷回收率也不高。因此，有學者正嚐試在0℃或＜3℃條件下保存紅細胞。
保養液的改進
加入抗氧化成分 有學者嚐試在血液保養液中加入抗氧化劑GSH等，維持GSH水平和還原狀態。
增加磷酸鹽和碳酸鹽濃度 其目的是維持pH值和ATP濃度，更好地發揮GSH介導的抗氧化作用，防止紅細胞微粒的形成，減少溶血。
其他方法
白細胞過濾 目前的白細胞濾器可去除99.99%以上的白細胞，是預防非溶血性發熱反應等輸血不良反應的有效方法。
洗滌 洗滌是去除紅細胞懸液中可溶性介質如遊離Hb、異前列腺素等的有效方法，不足之處是洗滌後的紅細胞不能長時間保存，必須在24小時內輸用。
複原 貯存紅細胞在輸注前用含肌苷、磷酸和腺嘌呤的保養液重懸，洗滌後輸用。研究表明，用此方法處理的紅細胞在4℃保存3天後的回收率為95%，體內24小時存活率＞75%。但開放洗滌增加了汙染機會，故應在24小時內使用。
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