输血相关急性肺损伤的发病机制及预防策略

邱 丽

・综述・

输血相关急性肺损伤的发病机制及预防策略

邱 丽

输血相关急性肺损伤（TRALI）是指输入血制品6 h内发生的急性肺损伤，是输血导致患者死亡的主要原因之一。TRALI的发病机制有抗体介导和非抗体介导两种，同时较为认可的“二次打击学说”和阈值模型也得到许多动物模型试验的支持。在TRALI的发病机制中中性粒细胞的激活扮演着重要作用。因此，临床制定严格的输血策略是预防TRALI的最有效方法，供血机构排除高风险献血者（如有多次妊娠史的女性献血者）也会有效降低TRALI的发生发展。同时，临床和供血机构仍在探讨“量身输血”、血浆汇集等策略对降低TRALI发生的可行性。

输血相关急性肺损伤 发病机制 预防策略

输血相关急性肺损伤（transfusion related acute lung injury，TRALI）是一种严重的输血不良反应，现已成为输血相关死亡的主要原因，接受外科手术（尤其是心脏手术）、严重感染和危重等患者需要输血治疗时，TRALI的发病率显著增高[1-3]。近年来随着对TRALI研究的深入，多认为TRALI是机体全身炎症反应失衡后的严重后果[4]。本文就近年来TRALI的发病机制和预防策略的最新研究进行综述，供国内TRALI研究者参考。

1 TRALI的定义 2004年在加拿大召开的共识会议上，与会专家基于临床及影像学表现，将TRALI定义为输入血制品6 h内发生急性肺损伤（acute lung injury，ALI），且不伴随其他ALI危险因素；若伴随其他危险因素（如肺炎、肺挫伤、败血症等），则定义为可疑TRALI[5]。由于以上TRALI的定义仅包括输血6 h内发生ALI的病例，而输血后6～72 h也可能发生TRALI，因此提出了迟发型TRALI的概念，将输血后6～72 h发生的ALI定义为迟发型TRALI[6]。

2 TRALI的发病机制 TRALI的发病机制较公认的是抗体介导和非抗体介导，而中性粒细胞在两种机制中都扮演着重要角色[7]。

2.1 中性粒细胞的作用 TRALI的发病与中性粒细胞密切相关，在严重的TRALI患者肺部均发现有大量中性粒细胞聚集和浸润，且患者外周血出现中性粒细胞一过性减少[8]。正常情况下肺是中性粒细胞边缘池的主要器官，并与循环池保持动态平衡。因此，在许多原发性损害因素（如严重创伤、感染、休克等）作用下，肺是特别危险的易损器官。中性粒细胞平均直径约7μm，而50%肺毛细血管的直径约为5.5μm，低于球形中性粒细胞直径，所以中性粒细胞若要通过肺毛细血管就必须进行变形，而中性粒细胞的变形能力较差，因此造成在肺微血管处存在生理性的中性粒细胞“扣押”和“溢出”趋势[9]。这种物理性“扣留”在肺毛细血管腔的中性粒细胞在没有受到信号调节时，一般不会发生化学性粘附、进入肺泡腔、粘附于肺毛细血管壁等行为。

一旦体内发生炎症，内皮细胞立即释放出信号，使血管内皮细胞激活亲炎症反应，表达化学引诱物如白细胞介素8（IL-8）、P选择素、E选择素及细胞间粘附分子（ICAM）。中性粒细胞表面存在P选择素受体、E选择素受体、L选择素、CD44和β2整合素。其中P选择素受体与P选择素结合使中性粒细胞与内皮细胞链接；E选择素受体与E-选择素结合介导中性粒细胞缓慢滚动；而E选择素与CD44的结合可以介导P选择素受体和L选择素重新分配并形成集落，从而进一步减慢中性粒细胞滚动的速度[10]。选择素之间的结合力较弱，因此这一阶段的粘附是较为松散的粘附[10，11]。化学引诱物IL-8能使毛细血管内皮细胞表面释放ICAM-1增加，同时使中性粒细胞表面的β2整合素家族分子发生快速的构象改变，活化的β2整合素家族CD11b/ CD18分子和ICAM-1结合介导中性粒细胞与内皮细胞发生牢固的粘附[11-13]。中性粒细胞这种从非粘附的物理扣留状态到化学粘附性改变的过程称为中性粒细胞活化，活化后的中性粒细胞粘附功能亢进，被隔离在肺部，当再次遇到刺激物如生物反应调节剂（BRM）、血液中的抗体时，便会导致宿主易感TRALI。

当这些粘附功能亢进的中性粒细胞被二次激活后，便会释放化学刺激物，损伤肺泡-毛细血管基底膜。受损的肺毛细血管内皮肿胀，细胞间隙增大，渗透性增强，中性粒细胞从与内皮紧密接触点渗出，渗出的中性粒细胞进入富含蛋白的炎性渗出液中，炎性渗出液中含有大量的IL-1、IL-6、IL-8，这些细胞因子进一步刺激中性粒细胞，形成弹性蛋白-α1-抗胰蛋白酶复合物（EA），而EA可以破坏肺泡基底膜从而利于中性粒细胞跨膜进入肺泡。有研究显示TRALI患者症状发作前存在IL-6、IL8、EA浓度的升高[14]。进入肺泡的中性粒细胞释放氧自由基、蛋白酶、血小板激活因子（PFA）等炎性因子，造成组织的损伤和破坏；PFA可以活化血小板，血小板活化进一步利于形成中性粒细胞杀菌网络（Nets）[15，16]。虽然Nets可以保护机体对抗感染，但是它们对于肺组织是利大于害的。在TRALI患者的肺部已经检测到Nets的存在，动物实验显示，使用DNase处理治疗可以减少Nets的形成从而降低TRALI 的严重性[15，16]。

2.2 抗体介导 研究发现，86%的TRALI是由HLA或HNA抗体引发的免疫反应所致。供血者血液中存在的抗-HLAⅠ类抗体、抗-HLAⅡ类抗体、抗中性粒细胞（HNA）抗体等和受血者血液中相应的抗原结合，形成免疫复合物激活补体，使中性粒细胞向肺组织聚集并释放有毒介质，损害肺毛细血管内皮细胞，破坏血管完整性、使其渗透性增强，渗出液和炎性细胞导致肺水肿，最终引发TRALI[12]。在抗体介导的TRALI中，中性粒细胞可被抗原抗体复合物直接激活，也可被HLAⅡ类抗体活化的单核细胞释放的中性粒细胞刺激物间接激活[17]，且抗体的滴度和含有抗体的血液容量都会影响TRALI的发作[18，19]。

2.3 非抗体介导 非抗体介导的TRALI有两种机制。一是由血液制品在储存过程中老化的红细胞和血小板释放的BRM（包括生物活性脂质、CD40受体及各种细胞因子）引起[20]。生物活性脂质或过期的血液制品常被用于制备此种TRALI模型，部分模型显示血液制品中的血细胞层可产生生物活性脂质和可溶性CD40受体（sCD40L）[21，22]。生物活性脂质通过与中性粒细胞表面的G蛋白偶联受体结合使其激活，sCD40L通过与中性粒细胞和内皮细胞表面的CD40受体结合从而使二者激活，导致炎性因子释放[23]。动物模型实验中发现，将库存血和血小板洗涤后输注可以起到预防TRALI发生的作用[24，25]。二是与血液的“储存损伤”有关。血液储存过程中，红细胞形态发生改变，老化红细胞表面的Duffy抗原表达减少，而Duffy血型抗原是许多趋化因子的非特异性受体，Duffy抗原是已证实的疟原虫受体，并与炎性CXC和CC趋化因子具有高度亲和力，可以清除血液中内毒素诱导的趋化因子[26]。在清除从肺微血管到循环系统的趋化因子作用方面，红细胞Duffy抗原比内皮细胞的Duffy抗原扮演更重要的角色，因此Duffy抗原表达减少的老化红细胞降低了对趋化因子的清除。此外，随着血液储存时间的延长，生成5＇三磷酸腺苷二钠盐（ATP）的释放减少，使红细胞易于粘附于内皮细胞，红细胞粘附内皮细胞后，释放氧自由基、减少生物活性NO，引发或加重内皮炎性事件[20]。

2.4 “二次打击”学说和阈值学说

2.4.1 “二次打击”学说 许多动物模型试验结果支持“二次打击”学说[12]。TRALI症状早期，即第一次打击，为全身性反应。第一次打击发生在输血前，为患者自身潜在因素诱导肺毛细血管内皮细胞发生活化，吸引中性粒细胞粘附聚集于毛细血管内皮细胞。TRALI的急性期，即第二次打击，输入的血液制品中的介质（抗体和BRM等），激活粘附聚集于肺部的中性粒细胞，进而发生一系列反应，并释放氧自由基和蛋白酶，导致肺毛细血管内皮细胞受损，渗透性增强，富蛋白液渗出，引起非心源性肺水肿以至发生TRALI。

2.4.2 阈值学说 肺内皮细胞促炎症启动是二次打击的基本要求，然而没有肺部疾病的患者也发生了由白细胞抗体引发的TRALI。显然单一的“二次打击”学说并不能完全解释TRALI，因此有研究者提出“阈值模型”学说[27]。阈值模型认为导致TRALI的前提条件是中性粒细胞的能力和患者潜在因素综合在一起必须达到一定的阈值。阈值由两方面因素决定：一是患者的潜在因素（第一次打击），即决定肺中性粒细胞启动的能力；二是输入的血液制品中中性粒细胞刺激物的浓度（第二次打击），即介导中性粒细胞激活的能力。对于有ALI倾向的危重患者，即使输入含有较少的中性粒细胞激活刺激物的血液制品，可能就足以达到阈值而诱发TRALI[28]。而当高浓度高活性的白细胞抗体与相应抗原接触后，即使是不存在内皮诱导的中性粒细胞活化的健康受血者，也能引发严重的TRALI。也就是说，大量的血液制品输注，尤其含有白细胞抗体，可以导致没有罹患风险的健康受血者发生TRALI。

3 TRALI的预防策略

3.1 临床医生应采取的策略

3.1.1 严格的输血策略 预防TRALI最有效的办法就是严格的输血策略。对临床危重患者的临床随机试验显示，与非限制性输血策略相比，限制性输血策略可以降低TRALI的发生率[29]。Clifford[30]等报道由于大量血液产品的应用，使住院患者围手术期TRALI或具有潜在风险的TRALI发生率大大增加（达2.25‰）。最佳的输血策略是既能保证提供充足的血液产品从而达到最大疗效，又能避免输血的副作用。对于处在急性炎症期的患者，若不是紧急输血，建议延期输血，直至急性炎症期减退。对于行择期手术的患者，严格把握输血指征是完全可以接受的，并且可以改善结局。

3.1.2 “量身输血”策略 输血毕竟是不可避免的。对重症患者的多元分析显示，与输血相关的危险因素相比，患者自身潜在的危险因素更引发TRALI，提示TRALI的发生更多取决于宿主因素而输血因素次之[31]。因此针对患者“量身”制定输血策略可以有效降低TRALI发生的风险。内科医生首先要能识别出患者发生TRALI的潜在危险因素，并决定是否需要输血，若输血不可避免则为高危患者预定特殊血液制品。对于那些具有潜在危险因素的患者最好使用新鲜血液制品以预防非抗体依赖性TRALI 的发生。一项临床研究显示除使用新鲜血，将贮存血进行红细胞洗涤后也可起到预防TRALI的作用[24，25]。但是由于缺乏大量临床试验数据，因此，临床上洗涤红细胞是否预防TRALI的发生仍在讨论中[11]。

3.2 血库应采取的策略

3.2.1 献血者排除策略 如果输入的血液中抗体浓度足够高且患者存在易感因素，任何血液制品都可以引发抗体介导的TRALI，即使是只含有10～20 ml血浆的悬浮红细胞制品[32]。因此排除那些可能含有HLA或HNA抗体的献血者也是很重要的。需要识别的两类高危献血者：有多次妊娠史的女性献血者和有输血史的献血者。文献报道[33，34]与TRALI病例相关的大多数供血者是有多次妊娠史的女性献血者，且随着妊娠次数的增加，HLA同种免疫的几率增大，无妊娠史时为8%，多此妊娠史者可增加到26%。

为降低TRALI的发病，国外一些国家先后采取了献血者排除策略。英国从2003年开始主要使用男性献血者血液制备新鲜冰冻血浆，临床尽量减少使用女性献血者来源的血浆制品，到2010年实现新鲜冰冻血浆全部来源于男性献血者。美国从2003年起仅使用男性献血者血浆供于临床，这一策略使美国的TRALI病例减少了2/3；德国和荷兰业采取不允许将有多次妊娠史的女性献血者的血浆制品供于临床，使TRALI的发生率降低33%～66%。然而以上方法不可避免地会导致献血者的流失。另一种策略是对于具有潜在风险的献血者进行HLA和HNA抗体检测。这种方法可以降低TRALI 的发生率，但也存在缺点：除成本投入较大外，由于阈值模型的存在，抗体滴度临界值的确定也不明确，因为对于一个危重患者，即使很低的抗体滴度也足够引发TRALI。

目前最有效的排除策略是把TRALI病例中已证实存在HLA或HNA抗体的献血者进行屏蔽。在荷兰，若献血者的血液与2例TRALI可疑相关，便被屏蔽不能献血。美国血库协会（AABB）规定，对于与TRALI“可疑相关”的献血者，应评估其继续献血资格。该标准定义“可疑相关”是依据TRALI的定义，即受血者输血后6 h内发生ALI，供血者血液中检测出特异性HLA或HNA抗体，且与受血者的HLA或HNA抗原分型相对应，或与之发生交叉反应[35-36]。当然以上方法首先依靠临床医生对TRALI病例诊断的可靠性。

3.2.2 血浆汇集策略 另一种降低受血者暴露于献血者血液中抗体风险的策略是汇集血浆。汇集量至少为300个单位，这种方法可以将白细胞抗体进行稀释。一些使用有机溶剂/去污剂法进行血浆病毒灭活的国家没有报道过使用此类血浆引发TRALI的病例[37]。但是人们担心这种血浆汇集的方法使受血者暴露于过多的献血者，增加了输血感染病毒或朊病毒的风险。尽管朊病毒过滤器被引入用于防止输血传播克雅氏病，但是使患者暴露于上百位献血者的血液仍是不太可取的，且这种方法同样不能解决阈值模型的问题，对于危重患者即使是稀释后抗体，也有可能引发TRALI。

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The Pathogenesis and Prevention Strategies of Transfusion Related Acute Lung Injury

QIU Li.
Binhai Tanggu Blood Station，Tianjin 300456

Transfusion related acute lung injury（TRALI），which is defined as the onset of acute lung injury within 6h of transfusion，is the most common cause of transfusion related death worldwide.The two most prevalent pathogenesis of TRALI are antibody mediated and non-antibody mediated. Meanwhile，the two-hit model and threshold model are supported by many animal studies.So the most effective prevention is a restrictive transfusion strategy，and making exclusion policy that exclude high-risk donor with multiparous history can also reduce the incidence of TRALI.In addition，either the clinical department or blood service are discussing if some other strategies such as“patient-tailored transfusion policy”and “pooling of plasma”have value in reducing the incidence of TRALI.

Transfusion related acute lung injury（TRALI） Pathogenesis Prevention policy

R457.1

A

1671-2587（2017）02-0205-05

2016-10-24）

（本文编辑：姚萍）

10.3969/j.issn.1671-2587.2017.02.034

300456 天津市滨海新区塘沽中心血站

邱丽（1982–），女，回族，天津人，主管技师，学士，主要从事输血免疫学工作，（Tel）13702129325（E-mail）qiuli1982@126.com。