输血史话与变革
现代输血作为一项临床实用技术，成功的挽救了无数伤病员的生命，是医学史上重大事件之一。人们从对血液的早期认识，历经无数艰难探索，从鲁莽到文明，从经验到科学，至到现代输血新观念不断变革，经历了漫长阶段；了解其发展轨迹，吸取其间成败经验，将有助于推动输血技术的进一步发展。
一、漫长中求索
血液是人体重要的液体部分，是体内物质交换的重要媒介，具有运输各种物质，调节酸碱平衡，参与免疫及防御功能，并能维持细胞内外平衡并起到缓冲作用。通过现代输血能有效地维持血容量，改善循环状况，提升血压；改善血液动力学，提高携氧量，维持氧化过程；补充各种凝血因子和血浆蛋白，达到止血和维持体液渗透压的目的。因此，有效拓宽了手术范围和新的治疗技术的开展，不断攻克原先认为属于不治之症的领地。
然而，由于人类在自然界的生存斗争中，严重出血可造成病人短时间内死亡。所以远古人类认为血液是极其珍贵神圣的，对血液充满了各种各样的幻想。古埃及人认为血液是人赖以生存的源泉，提倡用血液来沐浴，认为血液能促使人返老还童及恢复健康。古罗马斗剑士比斗前饮血，希望从中获取勇气和力量，而我国则认为鹿血是上好的补药，从汉朝开始皇家就有鹿苑，以供皇帝不时之需。
早在15世纪初，当罗马教皇诺圣特八世（InnocentⅧ）病危时，群臣束手无策，有位叫卡鲁达斯的意大利医生提出给教皇输童男的热血以图挽救其生命。他残忍割开3位10岁男孩的血管，让血液流入铜质的器皿内后再混合名贵药草，用粗大针头输血于教皇，但教皇却立感胸闷而发生窒息，最后死亡[1]。这是人类输血史上最早的记载，虽然从现代观点来看，这种输血无异于谋杀，但它毕竟开了人类输血之先河。
17世纪的实验科学兴起，人体生理解剖学有了许多重要发现。1628年英国科学家威廉.哈维（WilliamHarvey）发表了《血液循环论》，提出了心脏是一个泵，血液是由心脏泵出，经动脉流至全身，再由静脉回到心脏。哈维的发现改变了陈旧的医学观念，根据他的循环理论，血流可携带液态药物送往人体各部以治疗体内疾病。英国牛津大学年轻生理学家和医生查德.劳尔（RichardLower）于1665年2月与助手一起演示了动物间的输血。通过银管连接两狗的颈动脉和颈静脉，血液流通后，接受输血的狗成活了。成功的试验坚定了他将动物血液输给人的信念[1]。由于当时人们认为羊温顺、圣洁，故而羊血是最合适的血源。1667年11月23日，劳尔受皇家协会邀请为一名22岁的自觉“不平衡”、“脑子热”的男子输入少量的羊血以求改变其行为，神奇的是，输血后病人无任何不良反应。当6天后病人在英国皇家协会报告了他的自我感觉，其结果震动了当时的社会[2]。在医学史上，劳尔被公认为最早试行输血的先行者之一。
法国医生吉恩.丹尼斯（JeanDenis）经过狗的输血实验后，于1667年6月15日为一长期发热昏睡经20次放血仍不好转的15岁男孩输入羊血，病人身体有所恢复，获得了一定成功。虽然输以少量的羊血可以侥幸存活，但大多数病人却因输血而死亡，故而输血只限于身患绝症之人。后有一位瑞典患狂犬病男孩要求丹尼斯为其输血，输入羊血后，病人出现黑色尿而死亡。虽然巴黎宗教法庭宣布其无罪，但巴黎医师会权威成员不与认同，一致反对这类输血。10年后，法国议会、英国皇家学会相继禁止人体作输血试验，随后罗马也禁止输血，输血从此中断了一个半世纪之久。
19世纪英国生理学家及产科医生詹姆斯.布伦道（JamesBlundell）发现濒死的狗若能及时输入另一只狗的血液即可获救，由此产生了将人的血液输给严重大出血的产妇以挽救其生命的设想。1824年先后给8位在分娩大出血的产妇输入人血，其中5例救活成功，成为第一位同种输血的成功者[3]。随后法国生理学家马根迪（Magendie），路易斯(Louis)，布朗(Brown)等均支持布伦道的发现和提出的观点。摒除异种输血后，为解决血液凝固的抗凝问题，英国产科医生希克斯（Hicks）首次使用磷酸钠抗凝剂，随后瑞士生理学教授亚瑟斯（Arshus）改用草酸盐作抗凝剂，最终选择了无毒的柠檬酸盐。
输血的抗凝完成后，溶血反应无疑是最大难题。德国病理学家潘弗克（Ponfik）和兰多伊斯（Landois）进行系列研究。1874年潘弗克提出血红蛋白尿源于供血者的血球破坏。兰多伊斯对大量输血病例分析研究于1875年发表论文，认为输血失败是“血液不合”或“血液相异”导致溶血反应。致此，安全输血曙光初露。
二、历史性突破
输血从异种发展到同种输血，但依然有很大的盲目性。1900年，维也纳大学病理解剖研究所助教兰斯坦纳（Landsteiner）首先发现人类红细胞血型，这一划时代的发现，为血液的安全、有效利用作出了重大贡献，输血才被普遍接受，作为一种有效的治疗方法。为此，1930年兰斯坦纳获诺贝尔医学奖，被誉为“血型之父”[4]。
1900年兰斯坦纳研究了22份人的血清和红细胞时，发现有些人的血清会与某些人的红细胞发生凝集,这种现象的发现是人类血型分类的基础。1927年兰斯坦纳根据红细胞膜上所含抗原（凝集素原）的不同，将人类的血液分为A、B、O、AB型。ABO血型系统为同种间安全输血提供了重要保证，而且在遗传学、人类学、法医学、免疫学上也有重大意义。
1939年莱汶（Levine）等发现1例O型血妇女在输入其丈夫O型血后，她的血清可凝集其丈夫的红细胞。后来这名妇女生了个死胎，胎儿解剖有严重的溶血。他们推测该胎儿通过遗传从其父获得了一种其母缺乏而能形成一抗原的物质，使其母在妊娠时产生与此相对应的抗体，此抗体再通过胎盘进入胎儿体内导致胎儿红细胞破坏。1940年兰斯坦纳和汶纳（Winer）将恒河猴（Rhesns）的红细胞注入家兔体内，使其产生抗恒河猴红细胞抗体，进一步发现该孕妇的血不与兔抗恒河猴血清凝集，而其丈夫的血则发生凝集。这说明其丈夫的红细胞膜上具有恒河猴红细胞膜上同样的抗原，故称Rh阳性血型，不凝集者则为Rh阴性血型。我国汉族Ph(-)占0.2～0.5%,居住北方维吾尔族、哈萨克族、乌孜别克族约占5%。Rh血型系统的发现进一步提高了人类输血的安全性。到目前为止，已发现人类有26个血型系统，400多种血型。
三、自体输血的进展
输血做为一种有效的治疗手段现已广泛应用于临床，但是存在着血源不足和传播疾病的可能。自体输血既解决了这个问题，同时又节约了患者的医疗费用。
早在1818年布伦道曾为1例产后大出血的妇女回输了收集的自身血液而获得了成功。1874年海莫（Highmore）将此输血方法广泛用于产后出血的治疗，并首次提出了术中自体血回输这一新的输血方式。在自体输血早期（1874～1965年）是使用简单的血液收集器，用纱布过滤后即回输，由此而引发的并发症有感染、红细胞破坏而引起的肾衰、空气及脂肪栓塞和潜在癌细胞转移的可能。1965～1970年克莱本夫设计了第二代Bentley-ATS100收集器，它有可装卸的储血器、滤器、管道及吸引器和固定的滚压式血泵。1970～1976年第三代Sorenson自体输血器问世。80年代第四代HamoneticsCedSaver装置问世。它包括旋转泵、储血器、离心器和清洗器4个部分。通过旋转泵抽吸手术区积血入储血器，经离心后收取洗涤后红细胞加入新的乳酸钠林格氏液中再予回输[5]。
自80年代以后，感染AIDS的日益增多。自体输血也有了较大的发展，目前已成为术前预存式自体回输血(PAT)、稀释式自体输血(ANH)和回收式自体输血(IAT)三种方式，并成为衡量一个国家输血水平的标志之一[6]。自身输血法按估计手术失血量于术前一次或数次采血。每七天采血一次，每次200～400ml是安全可靠的方法。如辅以输液，一次采血最多可达1200ml。另一种采血方法是交换递增法。在肿瘤病人手术及肿瘤放、化疗中有50％以上需要输血，但近年来研究证明，因肿瘤病人特殊体质，输血会导致受血者全面的免疫抑制，增加肿瘤复发和肿瘤术后感染的发生。所以对肿瘤患者自体输血较异体输血更为重要。国内有应用PAT、ANH对肺癌、食管癌手术，进行5年生存期比较有显著性差异。泌尿系肿瘤细胞可通过血液回输机及滤过器被清除，因而IAT技术在泌尿系肿瘤患者手术得以广泛应用[7]。
自体输血的优点有：（1）没有传播疾病的危险，可避免输血引起的AIDS、血清性肝炎等疾病的传播；（2）不会产生对红细胞、白细胞、血小板及蛋白抗原等血液成分的免疫反应；（3）无溶血、发热、过敏等输血反应，并发症少；（4）可解决特殊血型（如Rh阴性）病人的供血问题；（5）不需检验血型和交叉配血试验；（6）节约血源、节约开支、废血利用；（7）对不接受异体输血的宗教信仰者也能接受输血治疗。
四、成分输血新革命
随着科学进展，血液制剂不只局限在失血和手术病例，虽然输血技术不断发展，但仍有不良反应，有时后果甚至是非常严重的。国内外近年来综合报道输血反应发生率为2～10％，输血死亡率达1％。最常见输血反应为非溶血性输血发热反应，输血相关病毒感染及输血相关免疫抑制。所以现代输血已发展到去白细胞的成分输血新概念[8]。
白细胞作为血液细胞的一种重要成分，在抵制外来病原体与抗原等免疫功能中起着重要作用;但近来医学研究已证明，在同种异体输血中，白细胞则是一种“污染物”，会产生白细胞抗体，引起一系列副作用。为此英国在1999年底已正式制定了常规去白细胞政策。去除白细胞有离心法、右旋糖酐或羟乙基淀粉沉降法、连续流动洗涤法，但最好方法为过滤法。过滤是指采血后，用白细胞专用滤器的方法，滤除血液制品中的白细胞。自90年代推出的第4代滤器，除去白细胞率达90～99.9％，残留白细胞<1×106/单位血。经研究去白细胞的主要作用为：
1、预防非溶血性输血发热反应（FNP）该反应为临床最常见的输血反应，主要表现在输血中或输血后4小时内发热，伴有寒战、头痛、胸闷、呼吸困难、皮疹等，少数人可有休克，其发生率4～37%。发生原因是由一次或多次输入供者白细胞与受者发生了免疫反应产生了白细胞抗体所致。
2、降低输血后移植物抗宿主病（GVHD）发生率
GVHD发病原理是输入的血液中含有大量的免疫活性的淋巴细胞，而受血者免疫功能低下，未被宿主识别的外来物而植入，既引起极为严重的反应，表现高热、皮疹、肝功损害等，死亡率高达90%。一般认为输血中残留白细胞≤1x107/单位，可预防输血后GVHD发生。
3、防止输血相关病毒的感染
巨细胞病毒（CMV），人类嗜T淋巴细胞性白血病I型病毒（HTLV-1）、艾滋病病毒（HIV）和克雅氏病（CJO）病毒能紧密和白细胞结合，显高亲和性，而去除白细胞则可防止这些病毒通过输血传播。国内CMV阳性率高达83%，CMV对器官移植和骨髓移植、反复输血和免疫功能低下的病人感染最为严重，并有潜伏、复发、致癌倾向。在日本、英国、澳大利亚早已将HTLV-1列入对献血员必检项目。CJD又称人类疯牛病（海绵状脑病）是一种死亡率极高的疾病，近来研究这是非细菌非病毒疾病，英国、澳大利亚携带者较多，故1998年英国政府决定所有临床用血必须去除白细胞以防止CJD传播。
4、预防HLA同种异体免疫反应
血小板输注对血小板减少引起出血的防治具有重要意义。但是，临床上许多人在反复输注了血小板后并未收到良好效果，特别是多次输注的病人，血小板校正计数增加值低于预期值，临床称为血小板输注无效，其发生率30～70%，现已证实，原因为同种异体免疫反应。资料显示，一次输入的白细胞总数≤5x107/单位的血，也就是去除了血小板制剂中99%以上的白细胞，明显降低血小板输注无效的发生率。
5、去白细胞与输血相关免疫抑制
近多年研究证实，同种异体输血能导致受血者临床上出现明显的免疫抑制（PIM）。输注同种异体白细胞或白细胞产物至少在绝大多数情况下与PIM效应有明显的关系，其中包括通过细胞因子网络调节使受者机体免疫反应趋向II型免疫应答即免疫耐受或介导免疫细胞凋亡。
成分输血就是用物理或化学的方法把全血分离并制备成纯度高、容量小的血液成分，根据病情所需输给患者。二战期间为了战伤治疗的需要，将血浆和血细胞分离，制成冻干血浆，这就是成分输血的开始。1959年Gibsa首先提出成分输血的概念，目前世界上已把成分输血临床应用的比例视为一个国家、一个地区乃至一个医院输血技术是否先进的标志，同时也是衡量临床医师水平的标准之一[9]。
1、红细胞浓缩红细胞（CRC）和红细胞悬液（CRCs）全血离心后除去大部分血浆，制备成浓缩红细胞，再加入适量添加剂后成为红细胞悬液。“O”型红细胞悬液去掉了大多数血抗抗凝集素，而成为满意的“万能血”。对大量失血而一时无法提供相同血液时，可先输注未经配血的“O”型红细胞悬液以挽救患者生命。目前对急性出血病人通常的治疗方法是：（1）当失血量不超过血容量的20％时，只要输液就能见效，不必输血；（2）失血量达血容量的20％～50％时，除了输液还要输注一定量的红细胞悬液；（3）失血量超过血容量的50％或达到100％时，除了输液及输注红细胞悬液外，还要输注新鲜冰冻血浆及白蛋白；（4）失血量超过总血容量时，则应在上述成分的基础上，加用浓缩血小板及冷沉淀。由于血液一旦离开机体，就会发生称为“保存性损害”，即失去一些有用成分，还有保存中产生的代谢产物，所以，认为在急性失血宜补全血是非常的错误的。
洗涤红细胞（WRC）全血离心去除血浆后，在无菌条件下，用生理盐水洗涤3～6次后成为洗涤红细胞。对于因输血而发生严重过敏反应者，贫血伴IgA缺乏的患者及自身免疫性溶血性贫血的患者应首选WRC，对于高血钾、肝肾功能不全的患者输WRC明显优于全血。
新生红细胞就是年轻的红细胞，介于网织红细胞与成熟红细胞之间，因较红细胞体积大、密度小、比重轻而离心后在红细胞较上层。因半存活期长而输入可明显延长输血间隔日期。
冰冻红细胞在低温（-70～80℃）或超低温（-196℃）条件下保存，代谢活动几乎处停止状态。虽经长期保存，仍具代谢能力和生存能力，同时也避免有氨代谢物的积蓄。突出特点是保存时间长，对稀有血型血液的保存、自身血液的存储方面有重要意义。
2、粒细胞粒细胞是白细胞中最多、功能最重要的细胞、来源于骨髓中的干细胞，主要功能为趋化运动、吞噬作用和杀菌作用。粒细胞适宜在（22±2℃）条件下保存，制备后应尽快静脉输入，最长不超过8h，否则功能下降。
以往临床上因中性粒细胞减少而采用预防性的输注方式已被废除。目前，新的要求对于粒细胞缺乏病症在10d以内的患者暂时不输注粒细胞，主要用于抗生素控制感染。如果持续10d以上的非恶性血液病革兰阴性菌败血症患者，输入粒细胞是非常有意义的。研究提示大量输血与白血病的复发有关，许多学者认为肿瘤患者输注粒细胞指征为，中心粒细胞绝对值<0.5×109/L，伴有严重感染经强有力抗生素治疗48小时仍无效，每次输注粒细胞量应>1.0×109/L，连续输4～5d，并密切观察体温和感染的变化。
3、血小板血小板是止血机制中的一个重要因素。血小板输入不仅要查明血小板减少的原因和观察患者是否有自发性出血或伤口渗血等，更重要的根据血小板计数进行输入。对急性白血病国内外最新观点认为：在AL诱导和巩固化疗期间，把血小板计数<10×109/L，作为血小板输注的阈值，即不增加出血的危险，同时也减少了血小板的输注量。血小板无效是临床输血的一个难题，主要是多次输血后引起的同种异体免疫反应，在临床上遇到此类患者应选用HLA匹配的单采血小板或血小板交叉配合实验相匹配的单采血小板。
4、血浆血浆是全血的液体部分，含有水、电解质、蛋白质及脂类等。常用的血浆制剂有3种：（1）新鲜液体血浆（FLP）在4℃经离心分离制成，必须立即使用；（2）新鲜冰冻血浆（FFP）立即放入-50℃速冻冰箱内，在最短的时间内放入-20℃以下冰箱储存，有效期1年；（3）普通冰冻血浆，有效期为5年。
五、药物替代性输血治疗
尽管献血者在献血时已作了有关检测，但由于受目前检测试剂敏感性的局限和病毒感染人体存在“窗口期”，发生输血传播病症的危险仍不能完全避免。应用药物替代输血治疗日益受到重视，并成为现代输血技术新的方向。输血的替代药物包括能替代血液扩充容量的液体，以及能改变止血效果和加强内源性红细胞生成的药物[10]。
1、红细胞生成素（EPO）EPO是调控红细胞生成的一种糖蛋白，含有193个氨基酸，对红细胞生成具有促进作用。1989年开始应用于药物性贫血的治疗，1997年用于外科手术前治疗。目前常用的重组人EPO可结合到多能干细胞分化出来的红细胞前体的特殊受体上，从而刺激红细胞生成；EPO还能阻止红细胞凋亡，使红细胞前体转化为成熟红细胞，使红细胞得以继续存活，应用前景十分广阔。获准应用的适应症有肾性贫血、癌性贫血、AIDS贫血，尚在研究中的有自体供血、术后贫血、骨髓移植，并对再障、类风湿关节炎患者贫血、MDS、地中海贫血等有效。美国1996批准手术前应用EPO，结果异体输血明显减少。EPO应用剂量和红细胞生成之间有很好的相关性，不依据年龄和性别，反应程度因个体而异，在一定程度上受铁含量影响。
2、人工氧载体目前红细胞替代品仅是行使红细胞携氧、运氧和增加血容量、调节胶体渗透压的主要生理功能，故美国FDA建议定名为人工氧载体（artificialoxygencarriers,AOCs）。临床上现有2种AOCs处于应用研究中，无细胞血红蛋白液（HBOC）和全氟碳乳剂。HBOC研究已取得了很大进展，它转运氧的功能与红细胞内血红蛋白相同。研究表明外科手术患者麻醉后给予一定剂量的HBOC液后，血红蛋白携氧效率得到增强，但是氧的运送受血管弹性的影响，并直接影响到血红蛋白液的作用。全氟碳乳剂也有很大进展，对缺氧心肌的治疗显示令人信服作用，在改善微循环方面也受到重视。临床应用表明全氟碳化剂基本是安全的，能成为一种较好的红细胞替代品。其主要缺点是静脉注射大量氟碳化剂时，必须吸入高压氧才能满足机体对氧的需要。虽然应用HBOC和全氟碳化剂可以减少异体输血，但是在临床上广泛应用近期还不能实现。
3、血小板生成素（TPO）TPO由332个氨基酸组成，其N端与EPO相似，主要在肝合成，主要受外周血小板数量调节，是与巨核细胞的生长、发育和血小板的生成相关的造血生长因子。TPO能增加原核细胞的复制、倍性增加及血小板数量的倍性增加，并促其成熟，还能动员骨髓中的巨核系祖细胞向外周血中释放血小板，从而显著增加外周血中血小板的数量；此外，TPO还能促进粒、红系细胞的造血，因此，TPO能促进三系的造血。临床实验表明，应用重组人血小板生成素（rhTPO）能缓解与癌症治疗相关的血小板减少症，减少血小板输注次数并且联合粒细胞集落刺激因子能够增强外周血干细胞的动员作用。
4、白介素11（IL-11）IL-11是一种对造血细胞或非造血细胞有影响的多种功能细胞因子，在体内它能促进巨核细胞成熟，诱导外周血小板数量增加。重组人IL-11临床研究中安全有效，是第1个在促进造血方面有效细胞因子，因此被FDA批准应用。
5、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和粒-吞噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）GM-CSF的作用是以较未成熟的造血前体细胞为靶细胞，比G-CSF有更广泛的生物学作用，临床上主要应用于各种原因引起的白细胞减少症的治疗。应用G-CSF或GM-CSF可以从外周血采集更多高活性粒、单核细胞，回输后有利于患者术后防治感染。
6、白介素-3（IL-3）又称多克隆集落刺激因子，是一种多潜能集落刺激因子，可以促进多种造血前体细胞的增殖、分化，对红系、粒系和巨核系细胞均有刺激作用。临床实验表明，IL-3能使造血功能正常的癌症患者白细胞数增加，同时血小板数和红细胞计数增加，明显提高骨髓造血功能的恢复。LI-3联合G-CSF比GM-CSF在血小板减少症和白细胞减少症治疗方面更有效，在对MDS和再障贫血治疗中有不同程度的白细胞数增加，临床应用较广泛。
