輸血相關(guān)急性肺損傷發(fā)病機(jī)制及防治措施研究進(jìn)展

胡 嬡，陳唯韞，黃宇光

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院麻醉科，北京 100730

輸血相關(guān)急性肺損傷(transfusion-related acute lung injury，TRALI)是輸血期間或輸血后6 h內(nèi)發(fā)生的以低氧血癥和急性非心源性肺水腫為特點(diǎn)的臨床綜合征[1]，美國食品藥品管理局2016年年度報(bào)告顯示TRALI仍是輸血導(dǎo)致死亡的主要原因之一[2]，然而其具體的病理生理學(xué)機(jī)制尚未完全闡明，診斷和治療也面臨巨大挑戰(zhàn)。當(dāng)前研究大多基于各種假說，探究多種效應(yīng)細(xì)胞和效應(yīng)分子在TRALI中的作用及可能存在的相關(guān)機(jī)制，以期尋找誘發(fā)TRALI的關(guān)鍵因素及潛在的防治措施。本文就TRALI的發(fā)病機(jī)制及防治措施做如下綜述，以期為進(jìn)一步探究TRALI的發(fā)病機(jī)制及防治措施提供一定的思路和策略，提高臨床用血安全。

發(fā)病機(jī)制

TRALI相關(guān)假說

二次打擊學(xué)說：是目前最為接受的假說，并被廣泛用于TRALI的基礎(chǔ)研究，以建立穩(wěn)定可靠的體內(nèi)體外模型。該學(xué)說認(rèn)為TRALI的發(fā)生包括兩次打擊事件：第1次打擊事件即為患者自身潛在的醫(yī)學(xué)情況(包括膿毒血癥、近期手術(shù)或創(chuàng)傷、機(jī)械通氣、血液系統(tǒng)惡性腫瘤、心血管疾病、慢性酗酒、急性腎功能衰竭以及嚴(yán)重的肝臟疾病等[3- 8])可激活肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，釋放炎性介質(zhì)，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞聚集、黏附于肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞表面，使中性粒細(xì)胞處于預(yù)激狀態(tài)。第2次打擊事件即為輸血因素，血液中的抗體或非抗體成分可直接或間接激活已處于預(yù)激狀態(tài)的中性粒細(xì)胞，使中性粒細(xì)胞脫顆粒，破壞肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及肺泡上皮細(xì)胞，誘發(fā)TRALI[9]。

閾值模型：盡管二次打擊學(xué)說被廣為接受，但研究發(fā)現(xiàn)，并非所有含有抗體甚至同源抗體的血制品均可引起TRALI，抗體的效價(jià)和血漿中抗體的數(shù)量均與TRALI的發(fā)生及嚴(yán)重性息息相關(guān)[10]。因此，在二次打擊學(xué)說的基礎(chǔ)上，閾值模型應(yīng)運(yùn)而生[11]。該學(xué)說認(rèn)為TRALI的發(fā)生是患者自身潛在因素(第1次打擊事件)和輸血因素(第2次打擊事件)共同作用的結(jié)果，當(dāng)各種因素累積到一定程度超過某一特定閾值時(shí)即可誘發(fā)TRALI，且TRALI的嚴(yán)重程度隨著累積因素的增加而增加，即輕癥TRALI閾值較低，重癥TRALI閾值較高。相較于二次打擊學(xué)說，該模型更強(qiáng)調(diào)多因素共同作用在TRALI發(fā)生中的作用。

充分病因模型：Middelburg等[12]研究認(rèn)為，充分病因模型同樣適用于闡述TRALI的發(fā)生機(jī)制。該模型將任何可以誘發(fā)或促進(jìn)某一疾病發(fā)生的病因稱為組分病因，足夠引起某一疾病發(fā)生的任何組分病因的組合稱為充分病因，所有充分病因中均存在的組分病因稱為必要病因。在TRALI的發(fā)生過程中，輸血因素即為必要病因，而膿毒血癥、近期手術(shù)或創(chuàng)傷、機(jī)械通氣等患者自身潛在的可促進(jìn)TRALI發(fā)生的因素均為TRALI發(fā)生的組分病因。類似于閾值模型，充分病因模型同樣強(qiáng)調(diào)多因素共同作用在TRALI發(fā)生中的作用，同時(shí)還允許對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行單獨(dú)判斷，以期制定針對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的預(yù)防策略。

輸血因素

抗體介導(dǎo)的TRALI：輸血因素作為誘發(fā)TRALI的必要因素，是TRALI發(fā)生機(jī)制中不可忽略的重要環(huán)節(jié)。依據(jù)血制品中作用成分的不同，可將TRALI分為抗體介導(dǎo)和非抗體介導(dǎo)兩類。多數(shù)TRALI由被動(dòng)輸注同源抗體所誘發(fā)[13]，小部分(<10%)由自身抗體與血制品中相應(yīng)抗原相互作用所誘發(fā)。由此可見，抗體在TRALI的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用?？贵w主要包括人白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)-Ⅰ 類抗體、HLA-Ⅱ類抗體和人中性粒細(xì)胞抗原(human neutrophil antigen，HNA)抗體[14]。不同類型的抗體可作用于不同的效應(yīng)細(xì)胞，通過不同途徑誘發(fā)TRALI。HLA-Ⅰ 類抗體可與中性粒細(xì)胞表面抗原結(jié)合活化中性粒細(xì)胞或直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷[15]。HLA-Ⅱ類抗體可與單核細(xì)胞表面抗原結(jié)合，激活單核細(xì)胞，間接活化中性粒細(xì)胞[16]或直接作用于中性粒細(xì)胞，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷[17]。HNA抗體可直接與中性粒細(xì)胞表面抗原結(jié)合活化中性粒細(xì)胞，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷，且HNA- 1、HNA- 2、HNA- 3a(5b)抗體與相應(yīng)抗原結(jié)合可誘發(fā)嚴(yán)重甚至致死性TRALI[18- 19]。

非抗體介導(dǎo)的TRALI：盡管抗體在TRALI的發(fā)生中發(fā)揮重要作用，但并非所有TRALI患者血漿及血制品中均可檢測(cè)到相應(yīng)抗體[10]。因此除抗體外，血制品中還存在一系列非抗體成分可誘發(fā)TRALI。

紅細(xì)胞、血小板及其他血制品在存儲(chǔ)過程中會(huì)發(fā)生一系列形態(tài)學(xué)和生理學(xué)改變，不僅影響其輸注后的功能和在血液循環(huán)中存活的時(shí)間，衰老的紅細(xì)胞、血小板及其代謝產(chǎn)生的生物反應(yīng)調(diào)節(jié)因子如生物活性脂、可溶性CD40配體(soluble CD40 ligand，sCD40L)、微粒體還可激活中性粒細(xì)胞，誘發(fā)TRALI[20- 22]。

正常情況下，紅細(xì)胞表面的達(dá)菲抗原可以高親和力結(jié)合多種炎性因子，具有清除炎性因子的作用。隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長，衰老的紅細(xì)胞表面達(dá)菲抗原表達(dá)減少，結(jié)合炎性因子能力顯著降低，增加了炎性因子與中性粒細(xì)胞相互作用的可能性，進(jìn)而誘發(fā)急性肺損傷(acute lung injury，ALI)[23]。此外，衰老的紅細(xì)胞變形能力下降，自我聚集能力增加，易于黏附于內(nèi)皮細(xì)胞表面造成微循環(huán)梗阻，局部肺組織缺血[24]，可能在TRALI的發(fā)生中起到一定作用。血小板隨儲(chǔ)存時(shí)間的延長逐漸皺縮、細(xì)胞質(zhì)凝結(jié)、質(zhì)膜出泡，有絲狀偽足延伸，研究發(fā)現(xiàn)輸注儲(chǔ)存時(shí)間較長血小板的患者發(fā)生TRALI的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。

血制品存儲(chǔ)過程中衍生的生物活性脂如溶血磷脂酰膽堿，結(jié)構(gòu)與血小板活化因子類似，可與中性粒細(xì)胞表面G蛋白偶聯(lián)受體G2A結(jié)合激活中性粒細(xì)胞[25]。主要由血小板衍生的促炎介質(zhì)sCD40L可與中性粒細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞表面的CD40結(jié)合，誘導(dǎo)促炎因子釋放，進(jìn)而誘發(fā)TRALI[26]。紅細(xì)胞、血小板以及白細(xì)胞代謝產(chǎn)生的微粒體是含有多種成分并包被有雙層脂質(zhì)的小囊泡，研究發(fā)現(xiàn)微粒體可以通過多種不同途徑啟動(dòng)和激活中性粒細(xì)胞，誘發(fā)ALI[27- 28]。

由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法、血制品制備及儲(chǔ)存方式的不同，上述部分研究結(jié)果尚存在一定爭(zhēng)議，如研究發(fā)現(xiàn)溶血磷脂酰膽堿僅在庫存血小板中輕度升高，并未在庫存紅細(xì)胞中升高[29]；部分動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究結(jié)果顯示，sCD40L可能在TRALI的發(fā)生中作用甚微[21]。因此，有關(guān)非抗體介導(dǎo)的TRALI的發(fā)生機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

效應(yīng)細(xì)胞如上所述，除輸血因素外，TRALI的發(fā)生涉及體內(nèi)多種效應(yīng)細(xì)胞的活化和相互作用，其中，中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞是TRALI發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞[30- 31]。TRALI相關(guān)動(dòng)物模型及TRALI患者肺組織中均可見大量中性粒細(xì)胞浸潤[32- 34]。局部浸潤的中性粒細(xì)胞可直接或間接被血制品中的抗體或非抗體成分激活，通過脫顆粒釋放大量促炎介質(zhì)、蛋白酶，并合成具有毒性的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，形成中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)[35]，進(jìn)而破壞肺泡毛細(xì)血管屏障，增加肺泡毛細(xì)血管通透性，引起肺水腫[36]。而中性粒細(xì)胞的完全活化須經(jīng)歷“預(yù)激”這一啟動(dòng)過程，預(yù)激可以促進(jìn)相關(guān)表面受體(如FcγRIIa和β2-整聯(lián)蛋白)的聚集，以及負(fù)責(zé)ROS合成的NADPH氧化酶復(fù)合物的形成，加強(qiáng)中性粒細(xì)胞對(duì)活化刺激的反應(yīng)。這一過程的實(shí)現(xiàn)與內(nèi)皮細(xì)胞的活化息息相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，即使活化的中性粒細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞未完全活化時(shí)也難以通過內(nèi)皮細(xì)胞屏障[37]。機(jī)體由于手術(shù)創(chuàng)傷、膿毒癥等醫(yī)學(xué)情況處于炎癥狀態(tài)時(shí)，體內(nèi)的腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)- 1β、IL- 6、IL- 8、C反應(yīng)蛋白等炎性介質(zhì)均可激活內(nèi)皮細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞活化后可以釋放多種趨化因子，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞于炎性部位，同時(shí)上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞表面黏附分子P選凝素、E選凝素、細(xì)胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule- 1，ICAM- 1)、血管細(xì)胞黏附分子的表達(dá)，與中性粒細(xì)胞表面的β2-整聯(lián)蛋白結(jié)合，使中性粒細(xì)胞穩(wěn)定黏附于內(nèi)皮細(xì)胞表面。這些相互作用同時(shí)通過ICAM- 1與細(xì)絲蛋白(一種肌動(dòng)蛋白調(diào)節(jié)因子)和皮層肌動(dòng)蛋白的相互作用導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞骨架重排，皮層肌動(dòng)蛋白和細(xì)絲蛋白可將F-肌動(dòng)蛋白轉(zhuǎn)移至跨內(nèi)皮遷移位點(diǎn)，啟動(dòng)中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移。因此，抑制內(nèi)皮細(xì)胞活化、中性粒細(xì)胞募集及活化，加強(qiáng)肺泡毛細(xì)血管屏障功能可能成為預(yù)防TRALI的有效措施。

除中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞外，單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞在TRALI的發(fā)生發(fā)展中也起到重要作用。Sachs等[16]研究發(fā)現(xiàn)，HLA-Ⅱ類抗體可激活單核細(xì)胞，活化的單核細(xì)胞可進(jìn)一步激活中性粒細(xì)胞，引起肺泡毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障破壞。McKenzie等[38]研究顯示，HLA-Ⅰ類抗體34- 1- 2S可與單核細(xì)胞以高親和力結(jié)合，促進(jìn)巨噬細(xì)胞炎性蛋白2(macrophage inflammatory protein- 2，MIP- 2)的合成釋放，耗竭小鼠體內(nèi)單核細(xì)胞可顯著減輕肺損傷，外源性補(bǔ)充單核細(xì)胞后可恢復(fù)34- 1- 2S介導(dǎo)的TRALI。因此，抑制單核細(xì)胞活化，減少相關(guān)趨化因子的產(chǎn)生，同樣可能成為預(yù)防TRALI的有效措施。

研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷小鼠(缺乏T、B淋巴細(xì)胞)輸注MHC-Ⅰ類抗體后將發(fā)生嚴(yán)重的TRALI，將CD4+或CD8+T淋巴細(xì)胞而非CD19+B淋巴細(xì)胞輸注入免疫缺陷小鼠體內(nèi)，可顯著減輕肺損傷，降低死亡率[39]。Kapur等[40]發(fā)現(xiàn)耗竭小鼠體內(nèi)CD4+CD25+FoxP3+Treg和CD11c+樹突狀細(xì)胞可加重肺損傷，增加TRALI死亡率，且Treg細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞可通過分泌抑炎因子IL- 10減輕小鼠肺損傷。此外，血小板在TRALI的發(fā)生中也具有一定作用。Zarbock等[41]發(fā)現(xiàn)耗竭小鼠體內(nèi)血小板或阻斷血小板-中性粒細(xì)胞相互作用可以抑制中性粒細(xì)胞募集，減輕肺損傷。Caudrillier等[42]發(fā)現(xiàn)活化的血小板可以促進(jìn)中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)的形成。也有研究者發(fā)現(xiàn)抑制小鼠體內(nèi)血小板功能可減輕或防止肺泡出血，但并不能防止TRALI的發(fā)生[43]，因此認(rèn)為血小板并非是抗體介導(dǎo)的TRALI發(fā)生的必要條件。由此可見，淋巴細(xì)胞和血小板也可能成為防治或減輕TRALI發(fā)生的潛在干預(yù)靶點(diǎn)。

防治措施

預(yù)防措施

減少患者相關(guān)危險(xiǎn)因素：由上述TRALI的發(fā)生機(jī)制可知，TRALI發(fā)生的危險(xiǎn)因素可分為患者相關(guān)危險(xiǎn)因素和輸血相關(guān)危險(xiǎn)因素。TRALI的預(yù)防首先應(yīng)盡可能減少患者相關(guān)危險(xiǎn)因素。對(duì)于需要輸血的患者，尤其是危重癥患者，應(yīng)嚴(yán)格掌控輸血指征，避免不必要輸血。若患者情況允許，可待患者情況較為穩(wěn)定后再行輸血治療[44- 45]。同時(shí)，臨床醫(yī)師應(yīng)積極改善患者自身情況，糾正機(jī)體炎性狀態(tài)及輸血前休克狀態(tài)，避免過多的液體攝入、機(jī)械通氣時(shí)氣道壓過高等，減少促進(jìn)TRALI發(fā)生的各種組分病因。

減少輸血相關(guān)危險(xiǎn)因素：除積極改善患者醫(yī)學(xué)情況，減少患者自身潛在危險(xiǎn)因素外，還可進(jìn)一步減少輸血相關(guān)危險(xiǎn)因素。多數(shù)TRALI病例是由血液中的抗體成分誘發(fā)，因此，避免使用既往TRALI病例中已證實(shí)HLA、HNA抗體陽性或存在抗體陽性風(fēng)險(xiǎn)獻(xiàn)血者的血漿制品均可有效預(yù)防抗體介導(dǎo)的TRALI發(fā)生。由于分娩、應(yīng)激、輸血等均可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗體，且隨著分娩和輸血次數(shù)增加，體內(nèi)檢出抗體的頻率也隨之增加，因此，經(jīng)產(chǎn)婦和有輸血史者均為存在HLA、HNA抗體陽性風(fēng)險(xiǎn)者，應(yīng)避免使用其血漿制品。目前，英國、法國等國家已將這一措施落實(shí)于臨床工作中，并且在一定程度上減輕了TRALI的發(fā)生[46- 48]。

此外，國際輸血協(xié)會(huì)曾建議對(duì)獻(xiàn)血者進(jìn)行HLA、HNA抗體篩查，聯(lián)合其他措施以進(jìn)一步降低TRALI發(fā)生[49]，但抗體檢測(cè)在增加工作量的同時(shí)也增加了相關(guān)費(fèi)用，且難以確定排除獻(xiàn)血者的抗體效價(jià)界值。因此，這一建議目前并未被用于臨床。此外有部分血站將多個(gè)獻(xiàn)血者來源的富血漿血制品匯集，以達(dá)到稀釋或中和其中抗體成分的目的，進(jìn)而降低抗體介導(dǎo)的TRALI發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[50]。

在血制品采集、制備和保存過程中，還須盡量避免人為因素造成的損傷，盡量減輕存儲(chǔ)病變，提高血制品質(zhì)量。具體可使用洗滌血制品、過濾減白技術(shù)或添加血制品保存液等[51- 52]，以降低非抗體介導(dǎo)的TRALI發(fā)生。但目前暫無研究明確支持以上措施的有效性，仍需臨床研究進(jìn)一步證實(shí)[53- 54]。

治療措施除呼吸支持外，目前尚無針對(duì)TRALI的特異性治療方式。輕癥TRALI僅須輔助供氧，重癥TRALI則須行機(jī)械通氣改善癥狀。部分病例報(bào)告中使用地塞米松和利尿劑治療TRALI，但目前尚無研究證明糖皮質(zhì)激素在TRALI中有確切的治療效果，盡管限制性液體治療對(duì)ALI患者有利，但尚無指南推薦使用利尿劑治療TRALI。近年來，研究者針對(duì)TRALI的發(fā)病機(jī)制對(duì)相關(guān)防治措施進(jìn)行了多方面的探索。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，炎性因子抗體如血小板活化因子受體拮抗劑、抗TNF-α抗體可全部或部分抑制人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加[55]；靜脈注射免疫球蛋白可通過直接抑制小鼠體內(nèi)中性粒細(xì)胞的活化防止抗體介導(dǎo)的TRALI發(fā)生；注射IL- 10可減輕小鼠TRALI發(fā)生[40]；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示抗血小板藥物阿司匹林在TRALI治療中存在一定的應(yīng)用前景[56]。但相關(guān)研究多為基礎(chǔ)研究，尚缺乏可靠的臨床證據(jù)。

綜上，TRALI本質(zhì)上是由血制品中的抗體或非抗體成分誘發(fā)，由多種效應(yīng)細(xì)胞、炎性介質(zhì)參與的臨床綜合征，是輸血導(dǎo)致死亡的主要原因之一，其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，尚無有效的特異性防治措施。由現(xiàn)有理論基礎(chǔ)可知，抑制TRALI發(fā)生過程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)均有可能減輕或抑制肺損傷發(fā)生，未來研究可著重探索TRALI發(fā)生的關(guān)鍵靶點(diǎn)及針對(duì)性防治措施。

臨床工作者應(yīng)嚴(yán)格掌握輸血指征，對(duì)需要進(jìn)行血制品輸注的患者進(jìn)行輸血風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，早期采取干預(yù)性措施改善患者自身醫(yī)學(xué)情況，避免輸血不良反應(yīng)的發(fā)生。另外，臨床工作者還需加強(qiáng)自身對(duì)TRALI的認(rèn)識(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別TRALI的發(fā)生，早期進(jìn)行干預(yù)，提高臨床用血安全。