背景:西部高原和东南沿海,是我国两个重要的国家战略方向,具有极大的经济和战略价值。在西部开发、青藏旅游、南海岛礁建设和亚丁湾护航等大背景下,人员奔赴上述地区日渐密集,给当地的医疗卫生条件带来了严峻考验。受伤人员,尤其是失血危重伤员,在治疗中亟需血液保证;若血液无法充足供给,往往威胁伤员生命。然而海上和高原地区医疗资源尤其是血液储备量有限,不能保障突发情况时的大量用血需求。因此,需要从陆地(平原)地区调集血液到海上和高原特殊地区储存。我国《全血及成分血质量要求》(GB18469-2012)对全血或成分血的保存条件作了明确规定,即一个标准大气压、恒温、静置。然而在海上和高原特殊环境下,这些条件难以保证。这也就意味着需要全面评价运送到海上和高原后的血液质量情况。但是有关这些特殊地区的血液质量情况,目前尚缺乏具体结论;评价策略仍然是业界的争论焦点,有待进一步解决。红细胞在保存过程中,会随着时间的推移,发生一系列改变,最终发生死亡、崩解。具体包括:细胞双凹圆盘状消失、细胞膜破裂、内容物流出,发生溶血等结构性变化。这些结构改变可以通过目前公认的指标如溶血率、血红蛋白含量、血细胞比容等反映出来。这些经典指标也是构成前述我国血液保存标准的主要内容。除了这些,在红细胞发生结构改变的同时,甚至于结构改变之前,细胞内就会发生乳酸积累、三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate,ATP)和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-diphosphoglycerate,2,3-DPG)浓度降低等能量代谢改变的一系列事件。因此我们从结构和能量代谢两个角度开展研究,将有利于全面评价海上和高原特殊环境下储存红细胞的质量变化。不过,特殊地区保存红细胞评价的相关研究,尤其是缺乏基于能量代谢的研究,仍需要深入探讨。细胞外流量分析(Extracellular flow analysis,XF)技术是一种在活细胞水平对细胞进行高通量多指标动态的能量检测技术。在红细胞中,由于其仅有无氧代谢通路的特点,XF技术可以通过检测胞外酸化率(Extracellular acidification rate,ECAR)进而计算基础糖酵解、葡萄糖反应性和糖酵解能力这3个反映红细胞糖酵解水平的指标。然而,目前缺少XF技术在特殊环境下储存红细胞能量代谢检测方面的应用研究。目的:本研究选定悬浮红细胞(目前国内外应用最广泛的成分血)为主要研究对象,通过将平原(陆地)采集的悬浮红细胞分别运送到高原地区(拉萨、林芝)和海上舰船(渤海湾、太平洋),利用结构和能代谢检测方法,旨在:(1)系统评价高原/海上储运后的悬浮红细胞质量情况;(2)明确能量研究策略在评价高原/海上储运后悬浮红细胞质量的可行性。方法:1.海上储运血液的质量评价我们以陆地血液补给海上为背景,将陆地采集的悬浮红细胞放置在陆地血库和舰船上4℃储存。舰船在海上的航行路线分为环渤海湾航行和环太平洋航行:环渤海湾航行20天,任务结束,收集海上航行组和陆上血库组的样品,待做检测;环太平洋航行路线分为环南太平洋航行(B区)和环太平洋中部航行(C区),分别航行14天和16天,任务结束,收集各组样品。按照以下方法检测:(1)利用全自动血液分析仪检测各组样品的红细胞数、血细胞比容、血红蛋白含量等指标。(2)利用试剂盒检测各组样品的游离血红蛋白含量,结合血红蛋白含量和血细胞比容,根据公式计算各组样品溶血率。(3)利用XF技术检测各组悬浮红细胞样品的能量代谢变化。根据红细胞的ECAR计算基础糖酵解、葡萄糖反应性和糖酵解能力这3个指标。(4)利用试剂盒检测各组样品的ATP含量。2.高原储存血液的质量评价我们以平原血液补给高原地区为背景,将北京地区采集的悬浮红细胞分别放置于平原地区(北京)和高原地区血库(拉萨和林芝)4℃保存。在悬浮红细胞储存期末(35天和42天)收集各地保存的样品,按照以下方法检测:(1)利用全自动血液分析仪检测各组样品的红细胞数、血细胞比容、血红蛋白含量等指标。(2)利Triton?/NaOH法检测各组样品的游离血红蛋白含量,根据公式计算溶血率。(3)利用细胞外流量分析技术检测各组样品红细胞的ECAR值,计算得到基础糖酵解、葡萄糖反应性和糖酵解能力这3个反映红细胞糖酵解水平的指标。(4)利用比色荧光法检测各组样品的ATP含量。结果:1.海上储运血液的质量评价(1)在环渤海湾航行中,与陆上血库储存的悬浮红细胞相比,舰船上储存的悬浮红细胞的基础糖酵解、葡萄糖反应性和糖酵解能力没有显著性变化;溶血率、血红蛋白含量、血细胞比容、细胞存活率和红细胞数等血液质量评价指标也无明显变化。与对照组(新鲜悬浮红细胞)相比,陆上血库储存悬浮红细胞和舰船上储存的悬浮红细胞的葡萄糖反应性有所降低,基础糖酵解和糖酵解能力以及上述血液质量指标均无明显变化。(2)在环太平洋航行中,与阳性对照组(新鲜悬浮红细胞)相比,环南太平洋航行(B区)和环太平洋中部航行组(C区)的悬浮红细胞的溶血率、血红蛋白含量、血细胞比容、细胞存活率和红细胞数均无明显变化;在能量代谢方面,B区的悬浮血细胞的基础糖酵解和葡萄糖反应性有所降低,糖酵解能力无显著性变化;C区的悬浮红细胞的基础糖酵解、葡萄糖反应性和糖酵解能力这3项指标均降低。与阴性对照组(过期悬浮红细胞)相比,B区和C区的悬浮红细胞的血红蛋白含量、血细胞比容、细胞存活率和红细胞数均有所升高;B区悬浮红细胞的能量代谢指标没有差异;C区悬浮红细胞的基础糖酵解和糖酵解能力均有所降低。2.高原储存血液的质量评价(1)与北京储存的悬浮红细胞相比,拉萨储存悬浮红细胞在储存期末(35天和42天)的基础糖酵解、葡萄糖反应性、糖酵解能力和ATP含量均无显著性差异;溶血率、血红蛋白含量、血细胞比容、红细胞存活率、细胞数等血液质量评价指标均无显著性差异,且溶血率均小于0.8%,血红蛋白含量均≥20g/200mL,符合国家血液质量标准。(2)与北京储存的悬浮红细胞相比,林芝储存悬浮红细胞在储存期末(35天和42天)的基础糖酵解、葡萄糖反应性、糖酵解能力和ATP含量均无显著性差异;溶血率、血红蛋白含量、血细胞比容、红细胞存活率、细胞数等血液质量指标均无显著性差异,且符合国家血液质量标准。结论:本研究通过结构和能量代谢两方面的研究手段,对特殊环境(海上和高原)特储存悬浮红细胞的质量进行评价,研究发现:(1)不同海况对悬浮红细胞保存质量影响明显。(2)在一定海拔范围内,海拔高度对悬浮红细胞保存质量影响不显著。本研究为特殊环境下(海上和高原)储存血液质量的评价提供了新思路,即从结构和能量代谢的角度全面准确地探究血液质量变化。能量代谢反映了红细胞崩解死亡前的胞内变化,是“预测指标”;结构改变则反映了红细胞的“即刻”状态,是“现实指标”。二者缺一不可,共同研究将极大丰富红细胞质量评价的内涵,有着很重要的理论价值和现实意义。