【原创】术中自体输血在恶性肿瘤手术中的应用进展

【原创】1. 术中自体输血应用于恶性肿瘤手术的意义及现状
术中回收式自体输血(IAT)，即回收术野出血经过滤、离心、清洗，得到浓缩红细胞，再回输给病人。此法已较成功地应用于非恶性肿瘤手术，有效地节约了许多手术过程的用血。为不输或少输异体血开创了广阔的前景, 对日趋严重的血源紧张问题具有重大的意义。我科已将血液回收技术应用于非肿瘤手术过程，如全髋置换术、特发性脊柱侧凸矫治术、布加氏综合征、脑动脉瘤破裂出血、肝血管瘤破裂、宫外孕等，成功地减少了异体血用量，挽救了病人的生命。经观察，这些病人均无输血反应，无凝血障碍，无感染，术后恢复良好。
恶性肿瘤患者手术中或术后引流常伴大量失血，需及时输血。据估计总库血的四分之一被用于该类手术[1]。异体输血对于恶性肿瘤患者具有很大的危险性。除了传播血源性传染病（如肝炎、爱滋病、梅毒等），还有因库血引起异体免疫的输血反应。另外，由于免疫的抑制可导致术后感染率升高[2，3]，甚至术后复发率上升，生存期缩短[4~6]。回顾性的研究发现，接受同种异体输血的病人肿瘤切除术后复发的时间比没有输血的病人短。异体血引起的免疫抑制机制未完全阐明，大致可分为非特异性和抗原特异性免疫抑制2个方面［7］：①异体血对非特异免疫的抑制包括对中性粒细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞（NK细胞）、淋巴因子活化的杀伤细胞（LAK细胞）和补体系统的抑制。②异体血对抗原特异性免疫的抑制是指使机体B细胞产生抗体减少（体液免疫）或者T细胞亚型分化障碍（细胞免疫）。异体血作为一种外来的蛋白质抗原主要抑制CD4+（辅助性/诱导性T细胞）、细胞的功能，增加CD8+（抑制性/细胞毒性T细胞)细胞的功能。Brunson与Alexander［8］指出，输血引起的非特异性免疫抑制主要表现在：受血者辅助T细胞/抑制T细胞比率降低、自然杀伤细胞活性降低、巨噬细胞的功能降低、淋巴细胞转化受到抑制等。受血者出现这些变化的原因，过去多认为输血使单核巨噬系统负荷过重及铁盐介导了多数功能变化，而现在已将注意力集中在白细胞介素2（IL-2）和前列腺素E2（PGE2）上。一般认为输血后由淋巴细胞产生的IL-2降低，而由单核细胞产生的PGE2上升。IL-2和PGE2都是强有力的免疫调节剂。IL-2在增强免疫功能方面起重要作用。相反，PGE2提供强有力的免疫抑制信号。输血后前者功能降低，后者功能增强，势必导致机体免疫功能抑制。
而自体输血比异体输血所引起的免疫抑制危险小得多。最近的研究表明，自体血液回输可能对受血者的细胞免疫功能有内在的调节作用。Heiss等［9］的研究结果表明自体输血可调节手术创伤和麻醉引起的NK细胞和LAK细胞的活性抑制，改善了NK和LAK的功能。从理论上讲这种调节作用将有利于防止手术中脱落的肿瘤细胞的扩散，降低术后复发率，延长存活时间，更适用于恶性肿瘤患者术中使用。
恶性肿瘤患者常因慢性消耗而贫血，手术时间又紧迫，术前储血常受限制，而且这类患者储血的效率也很低[10]。另外，血源紧张是一个越来越严重的社会问题。所以，研究术中自体输血在肿瘤手术中应用的可行性具有重要的意义。如能将此技术安全用于恶性肿瘤手术，将给这类患者带来福音。在预防术后感染，降低肿瘤复发率，根除染上劣性传染病方面均有重要的意义 [3，11，12]。
由于担心恶性肿瘤细胞全身扩散的危险性，自体输血通常禁用于该类手术[13]。这种方法对于恶性肿瘤的复发率、肿瘤转移的危险性和术后无瘤生存期影响的程度仍未知。
研究表明93%的肿瘤病人术中出血中可检测到肿瘤细胞。这些肿瘤细胞经克隆后具有增殖能力、侵袭能力，接种到裸鼠身上能引起肿瘤生长 [14]。因此，只有找到有效的去除该类细胞的方法才能将术中自体输血安全用于这类患者。近年来，国外已开始了这方面的研究[15，16]。而国内未见有这方面的报道。
2. IAT用于恶性肿瘤手术的安全性研究
资料表明回收血经血液回收机加工处理后还不能有效地去除肿瘤细胞[14]。目前研究较多的去除回收血中肿瘤细胞的方法有白细胞微滤器和放射线照射法。有报道说白细胞微滤器能滤除血中的肿瘤细胞[16，17。但用高度敏感的方法检测，发现仍有一定的肿瘤细胞残留率[18]。经测定白细胞微滤器可滤除不同种系的肿瘤细胞104~105数量级，即与白细胞的滤除率相当[19]。另有实验以肿瘤手术的创面出血或含有新鲜肿瘤细胞的血为样本进行检测，发现肿瘤细胞系有选择性地粘附于微滤器的人造表面，经滤过后平均减少了103 [20]。由于少量肿瘤细胞经增殖即可引起肿瘤转移[21]，因此，这种过滤式方法不能达到完全去除肿瘤细胞的目的，这样回收的自体血是不安全的。
能有效去除自体血中残存恶性肿瘤细胞的方法是放射线照射法。常用射线能有效杀死恶性肿瘤内的富氧细胞。术中回收血中的肿瘤细胞是以单个细胞形式悬浮于血液中，且均为富氧细胞。这些富含氧的单个肿瘤细胞可被一次性单剂量射线杀灭[22]。
用来描述细胞放射敏感性的指数曲线叫细胞存活曲线（cell survival curve），它能定量描述辐射吸收剂量与“存活”细胞数量的相关性，可以综合反映放射杀灭肿瘤细胞的最终结果。其公式表达为: N=N0×exp(－D/D0) 。D0是指剂量效应曲线的直线部分使细胞存活从0.1下降到0.037所需的剂量，即使存活细胞数降为原来的37%时所需的剂量。肿瘤细胞对放射线的敏感性由D0表示。对于某种细胞来讲，其D0已确定。放射生物学经过多年的研究，大量的文献资料确定了数千种不同起源的肿瘤细胞的D0值位于1~2.2Gy范围内[23~26]。
Hansen在其研究中为确定有效杀灭回收血中癌细胞的照射剂量，曾假设回收血中含有肿瘤细胞达109数量级，即表示分布于血中的肿瘤细胞累加达到一个重1克的团块。这一估计值比实验测得的回收血中实际的肿瘤细胞含量的最高值还要高出100倍[14]。这样的话，如果能将肿瘤细胞减少1011数量级，只有一个单细胞的1%存留，足以杀灭所有的肿瘤细胞。事实上，放射线照射不是除掉细胞，而是降低增殖细胞的比例。在109个细胞中，大概只有106~107个增殖细胞。
根据上述公式，若给予D0剂量照射有N0个细胞存活，即具有分裂增殖能力，当给予D剂量时，细胞存活的数量为N。则根据Poisson分布可以推算出细胞死亡的概率P：
P=exp(－(N×exp［－D/ D0］)) [27]
当有107个具有增殖能力的细胞存在，D0 =2.2Gy, 以D=50Gy的剂量照射。则
P=exp(－(107×exp［－50/ 2.2］)) = 99.86%
故50Gy的剂量可以安全地杀灭所有的恶性肿瘤细胞。实际上，上述假设的回收血中癌细胞的含量远远高于实际的含量，从而保证了50Gy的剂量的安全有效性。
电离辐射所致细胞死亡的靶目标是在核内，即杀伤细胞核中的DNA，红细胞由于无细胞核，所以具有抗射线能力。经全自动血液回收仪回收的血液成分主要是红细胞，因此，电离辐射保证了回收血质量方面的安全性。实验证明，红细胞经100Gy的放射剂量照射仍能保持原有的流变学特性，2，3-DPG和ATP含量不变，不会引起溶血[28~30]。Schiffer 等人的以铬-51标记经500Gy放射剂量离体照射的红细胞，回输后24小时存活率仍高于80%[31]，高于库存期限末期库血中的红细胞存活率（75%）。血液照射已是一种公认的疗法，已长期应用于其它疾病的治疗，未有发生与血液成分照射有关的副反应的报道[32]。
癌症患者均有免疫抑制且易受病毒及细菌感染，易发生不利的细胞免疫反应包括移植物抗宿主反应（GVHD）。由于他们经常接受输血，所以易于产生HLA异体抗体并可导致对血小板输入的抗拒。另外，HLA抗体也是发热性输血反应的致病因素。因此，肿瘤患者通常被认为是经照射血制品的适用者。
血液回收过程不会影响红细胞的完整性，红细胞的活性和功能受到很好的保护[33~35]。经测定，以50Gy射线剂量照射过的术中回收的浓缩红细胞质量仍完好无损[36]。所以，这些回收的自体红细胞不仅有助于减少异体血用量，避免异体输血的危险，还因为它们的具有很好的存活能力和功能，其质量远远高于不论是异体还是自体的冷藏库血。
用放射线照射杀灭回收血中癌细胞的研究还仅限于实验阶段。这种经射线照射的自体血回输后对肿瘤患者全身实际的影响还有待进一步的探讨。目前，还没有证据证明存在或不存在相关的危险性。