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术中自体血液回收对电镜下红细胞形态

时间:2010-08-24 11:38:49  来源:  作者:

Abstract

Objective To study the effect of intraoperative autot ransfusion ( IAT) on the erythrocyte morphosis and red blood cell membrane protein secondary st ructure.

Methods  Thirty ASA II~III patient s , who underwent elective spinal operation under general anesthesia , were selected for IAT. RBCs collected f rom the operative field( Group S) and those af ter cell saver processing ( Group H) , were compared with the CPDA-preserved , 9-15 day storage RBCs ( Group K) for erythrocyte ult rast ructure , percent of nondisk shaped red cells , and erythrocyte membrane protein secondary st ructure , by electron microscope and Inf rared Spect ra.

Results  The percentage of nondisck shaped red cells of Group H was the lowest , and Infrared Spectra examination showsed no significant difference among the three groups.

Conclusions  The cell saver processed erythrocytes are superior in morphosis as observed by electron microscope.
Key words : Blood salvage ; Stored red cells ; Erythrocyte morphosis ; Membrane protein secondary structure
 术中回收式自体输血对减少异体输血、保护血资源起到了积极作用,已广泛应用于临床,同时回收自体血的质量也日益引起人们的关注。笔者观察了脊柱手术中经自体血液回收处理后红细胞的形态并检测了膜蛋白的二级结构,为临床应用回收式自体输血的安全性可行性提供实验室依据。
1  材料与方法
1. 1  病例选择 选取2004 年3~5 月北京大学第一医院择期行腰椎管减压加内固定术的患者30 名,年龄(62 ±12) 岁,男女各15 人。美国麻醉医师协会体格情况分级(ASA) Ⅱ~ Ⅲ级,既往均无血液系统、恶性肿瘤及慢性失血性疾病,无高血脂及血电解质异常。既往有高血压病史者均已在术前予以控制,其它常规化验检查均正常。
1. 2  麻醉方法 所有患者均采用静吸复合全麻。1. 5 %~2. 5 %异氟醚、氧气和氧化亚氮维持麻醉,维库溴胺间断静脉注射维持肌肉松弛。术中输注复方乳酸钠林格氏液和6 %羟乙基淀粉维持血容量及循环稳定,本组患者采血前均未输入异体血。
1. 3  分组与取材 术野血组:30 例,术中由术者用去除针头的肝素抗凝注射器于手术野采集活动性出血2ml/ 人;回收血组:30 名术野血组患者的术野活动性出血由连接中心负压吸引( - 150 ~ -200mmHg) 的血液回收机(自体22000 型,北京京精医疗设备公司) 吸引回收经离心、清洗,获得浓缩红细胞;库存血组:30 份采用CPD-A 保养液保存9~15d 的库存异体去白细胞浓缩红细胞悬液(均来自北京大学第一医院血库) 。回收血组与库存血组均
于连接输血器的三通取血2ml 。
1. 4  扫描电子显微镜观察红细胞形态 标本经固定、脱水、镀膜等制样[1 ] 后由从事细胞生物学研究的专人使用扫描电子显微镜(J EOL 5600-LV 型,日本电子光学公司) 观察红细胞结构: 在400 倍放大率下浏览整个玻片,随机选取20 个细胞疏密程度适中的视野,放大2000 倍,计数每个视野内红细胞总数及异常细胞数,计算非双凹圆盘状红细胞的百分比,取均数作比较。正常形态红细胞的标准参考文献[2 ,3 ] 。
1. 5  红细胞膜蛋白二级结构的检测 由从事生物物理学研究的专业人员使用红外光谱仪(NEXUS-470 F T-IR , 美国Nicolet 公司) 扫描处理过的红细胞膜,以0. 9 %NaCl 重水的红外吸收谱作为空白对照谱。将红细胞膜的谱与重水的谱作差减,再进行傅立叶变换自去卷积,在去卷积谱上选取2 个最低的峰谷作为基线,测量每个峰的高度即为样品在该峰位的吸收度,据此判断膜蛋白中不同二级结构的数量。以上取材与实验分别由专人负责且实验人员对试验设计及分组意义均不清楚。
1. 6  统计学处理 计量资料采用 ±s 表示,回收血组与术野血组间比较采用配对t 检验;回收血组与库存血组间比较采用两样本t 检验;以上数据均使用SPSS11. 5 软件进行统计处理, P < 0. 05 为差异有统计学意义。
2  结果
2. 1  红细胞形态 扫描电子显微镜视野下术野血红细胞尚能保持双凹圆盘状结构,但出现了较明显的的肿胀现象,部分细胞局部突起,形态不规则即非双凹圆盘状红细胞,视野可见组织碎屑(图1) 。回收血红细胞除有少部分细胞边缘不规整外,基本保持着良好的双凹圆盘状结构,视野干净,罕见组织碎屑(图2) 。库存血红细胞出现了明显的形态改变,可发现较多棘形红细胞(外周长短不一,有不规则的钝锯齿状突起或红细胞呈皱缩形) 和形态不规则的红细胞(图3) 。扫描电镜下异常形态红细胞百分比:回收血组、术野血组、库存血组依次为(15. 4 ±5. 0) %、(21. 3 ±5. 1) %、(44. 9 ±4. 5) % ,回收血组低于术野血组( t = 3. 363 , P < 0. 05) 及库存血组( t= 19. 496 , P < 0. 01 ) 。
2. 2  回收血组、术野血组及库存血组红细胞膜蛋白二级结构 酰胺Ⅰ带中α2螺旋结构吸收峰的高度分别为1. 0 ±0. 3 、1. 0 ±0. 4 、1. 1 ±0. 3 。

3  讨论
        红细胞的双凹圆盘形是影响红细胞变形能力、悬浮稳定性和渗透脆性的重要因素同时也有利于O2 和CO2 的交换,是红细胞重要生理特征[4 ] 。扫描电子显微镜拥有较高的解析度并可提供光学显微镜无法提供的高清晰度三维图像,可以直观评价红细胞形态。笔者观察了发现回收血明显好于术野血及库存血。
有研究表明手术创面的组织表面及空气与手术野的红细胞相接触会对红细胞产生破坏作用[5 ,6 ] ,同时组织细胞损伤后释放的各种细胞因子与红细胞接触后也对红细胞造成一定程度的损伤[7 ] ,因而术野血红细胞的形态功能均明显下降;而术中自体血液回收中负压吸引产生的剪切力和气血截面会导致红细胞破裂溶血[8 ] 。在离心杯内以5000r/ min 速度高速离心旋转的回收红细胞会在外部应力的方向上拉长,过大的外部应力也可引起膜破坏而溶血,所以在负压吸引与高速离心的作用下形态及变形能力较差的红细胞容易发生破裂溶血而被清除,因而回收自体血红细胞的形态要好于术野血红细胞。Paravicini 等[9 ] 发现术野血棘形细胞率明显高于回收血,Yawn 等[10 ] 也认为回收后的红细胞更多的是年轻的正常红细胞,二者均支持本研究的结果。
  近年来输血理论和临床均表明,去白细胞输血具有减少同种异体输血引起的非溶血性发热反应、HLA 同种免疫和血小板输注无效以及降低白细胞相关性传染性疾病等多种常规输血无法比拟的优点[11 ] ,因而笔者选用了目前使用最普遍的CPD-A保养液去白细胞浓缩红细胞悬液作库存异体血,以使结论更具普遍意义。结果显示回收自体血红细胞的形态明显优于库存血,可能的原因为:低温保存下的库存红细胞代谢几乎停止钠泵不能活动细胞内K+ 浓度降低Na + 浓度和Ca2 + 浓度升高,红细胞从正常的双凹圆盘形变成球形[4 ] 。已有研究发现红细
        胞悬液储存3 周,80 %的红细胞变为棘形,储存6周,95 %的红细胞变为棘形[12 ] . 所以库存血红细胞的形态比相对正常的回收自体血红细胞要差。
        蛋白质的二级结构包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲,其中α-螺旋结构伸入到膜脂双层中,而β-折叠则多铺于膜表面,因此膜的稳定性在很大程度上依赖于β-螺旋的稳定。Byler 等[13 ] 经过研究给出了傅立叶变换红外光谱中各构象成分特征酰胺Ⅰ带位置与二级结构的关系并确定了各子峰的归属。笔者据此首先判断出各波峰所代表的蛋白质二级结构,再统计分析不同波峰的吸光度来判断膜蛋白所含二级结构的数量,结果显示术中自体血液回收对红细胞膜蛋白的二级结构并无明显影响,同时回也无明显差异。说明回收血与术野血红细胞在电镜观察下形态上的差异并非由红细胞膜蛋白的二级结构的改变引起的,而红细胞的双凹圆盘状结构在对抗自体血液回收过程中的机械破坏溶血作用也许要强于膜蛋白的结构。库存血低温保存下细胞钠泵功能减低及保存损伤也许是造成回收自体血与库存异体血间差异的主要原因。由于β-折叠结构出现率很低,未做比较,具体原因有待于进一步探讨。
参考文献
1  齐淑玲,刘津华,刘述文. 造血细胞超微结构的研究技术[ A ]. 见:郑德先,吴克复,褚建新. 现代实验血液学研究方法与技术[M] . 北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1999 :178~180
2  Shen-Ching Y. Scanning electron microscopy of normal human peripheral blood cell s [ J ] . J Formosan Med Assoc , 1989 , 88 (12) : 1128
3  Reinhart WH , Chien S. Echinocyte 2stomatocyte t ransforma-tion and shape cont rol of human red blood cells :morphological aspects[J ] . Am J Hematol , 1987 , 24 (1) : 1
4  蒋德昭. 血液[A ] . 见:姚 泰主编. 生理学[M] . 第5 版. 北京:人民卫生出版社,2001 ,52~53
5  Clifford PC , Kruger AR ,Smit h A ,et al . Salvage autot ransfusion in a ortic surgery :initial studies using a disposible reservoir[J ] . Br Surg J ,1987 ,74 (8) :755
6  Stillman RM ,Wrezlewicz WW,Stanczewski B ,et al . The haematological hazards of autot ransfusion [ J ] . Br J Surg , 1976 , 63(8) :651
7  Mottl2Link S , Russlies M , Klinger M ,et al . Eryt hrocytes and proinflammatory mediators in wound drainage [ J ] . Vox Sang , 1998 ,75 (3) :205
8  De Haan J ,Boonst ra PW,Monnink SH , et al Ret ransfusion of suctioned blood during cardiopulmonary bypass impairs homeostasis. Ann Thorac Surg[J ] . 1995 ,59 (4) :901
9  Paravicini D ,Wasylewski AH , Rassat J , et al . Red blood cell survival and morphology during and after int raoperative autot ransfusion[J ] . Acta Anaest hesiol Belg ,1984 ,35 (Suppl) :43
10  Yawn DH. Properties of salvaged blood[ A ] . In : Taswell HF , Pineda AA ,eds. Autologous t ransfusion and hemot herapy[M] . Boston :Blackwell ,1990 ,194~206
11  刘景汉,欧阳锡林. 去白细胞输血基础和临床应用研究进展[J ].中国输血杂志,2001 ,14 (4) :252
12  Hovav T , Yedgar S , Manny N , et al . Alteration of red cell aggregability and shape during blood storage [ J ] . Transfusion , 1999 , 39 (3) : 277
13  Byler DM , Susi H. Examination of t he secondary st ructure of proteins by deconvolved FTIR spect ra [J ] . Biopolymers ,1986 , 25 (3) :469
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