红细胞储存过程中添加丙酮酸钠对回输不良反应的保护作用及机制研究

During ex vivo storage, RBCs undergo numerous alternations, such as disorder of energy metabolism, enhancement of oxidative stress levels and decrease of intracellular pH, which are collectively termed the “storage lesion”. Clinical studies have documented that transfusion of stored RBCs is associated with complications of blood transfusion, such as tissue injury and an increased rate of mortality. Sodium pyruvate (SP) is the ionic type of pyruvate, which is an endogenous metabolic substrate, and has been demonstrated to have the effects of anti-inflammatory, antioxidative stress, correction of intracellular acidosis and organ protection. Thus, we speculate that adding SP to stored RBCs would improve the quality of the stored RBCs and reduce the adverse effects associated with stored RBC transfusion. In our previous study, we found that SP can reduce oxidative stress, inflammation and tissue injury. In this project, health animal model and hemorrhagic shock animal model will be employed to test the hypothesis that adding SP to stored RBCs would alleviate complications produced by the “storage lesion”. The mechanisms of SP alleviating the “storage lesion” and complications will be explored on the level of cellular, molecular biology , and examined in vivo. This research will provide new ideas in the prevention of complications of blood tansfusion.

红细胞在体外储存过程中会发生能量代谢障碍、氧化应激水平升高和细胞内pH值下降等“储存损伤”，是导致组织损伤、死亡率增加等红细胞回输不良反应的关键因素。丙酮酸钠既可以提供能量，又具有抗炎、抗氧化、纠酸和多器官保护等作用。因此，我们推测红细胞储存过程中添加丙酮酸钠对红细胞“储存损伤”及其回输不良反应具有保护作用，并在前期工作中首次证实红细胞储存过程中添加丙酮酸钠可以改善储存红细胞回输所致氧化应激、炎症反应及组织损伤等不良反应。本项目将在前期工作基础上，利用健康动物和失血性休克动物模型，模拟临床红细胞回输不良反应发生情况，研究红细胞储存过程中添加丙酮酸钠的影响；并从细胞、分子水平考察丙酮酸钠改善红细胞“储存损伤”情况，进一步通过动物水平验证，探讨红细胞储存过程中添加丙酮酸钠对回输不良反应的保护作用和机制，为储存红细胞回输不良反应的预防提供新思路。

红细胞在体外储存过程中会经历一系列生理、生化及结构功能的改变，比如能量代谢障碍、氧化应激水平升高等，即红细胞“储存损伤”，这些是导致组织损伤、死亡率增加等红细胞回输不良反应的关键因素，如何减少红细胞储存损伤，改善红细胞回输不良反应仍然是目前研究迫切需要解决的难题。丙酮酸钠既可以提供能量，又具有抗炎、抗氧化、纠酸和多器官保护等作用。因此，本项目提出在红细胞储存过程中添加丙酮酸钠会有效改善红细胞储存损伤，减少回输不良反应。本项目基于动物模型深入研究红细胞储存过程中添加丙酮酸钠对回输所致急性肝损伤等不良反应的影响，并基于体外红细胞储存模型研究了添加丙酮酸钠对红细胞“储存损伤”的作用及其机制。结果表明：红细胞储存过程中添加丙酮酸钠能够显著降低红细胞氧化应激，改善能量代谢，维持红细胞携/释氧能力，改善红细胞储存损伤，降低包括小鼠肝脏氧化应激、炎症反应及病理损伤在内的储存红细胞回输不良反应，进一步机制研究发现，添加丙酮酸钠可以直接抑制红细胞氧自由基生成，维持红细胞抗氧化能力，降低氧化应激损伤；上调乳酸脱氢酶活性，促进糖酵解，提高胞内ATP含量，改善能量代谢；恢复2,3-DPG水平，提高P50值，维持红细胞正常携/释氧功能；恢复Na+-K+- ATPase活性，维持红细胞内外离子平衡。综上所述，本研究探讨了添加丙酮酸钠在红细胞保存及其储存红细胞回输不良反应中发挥的作用及其机制，为红细胞储存液的改进及储存红细胞回输不良反应的防治提供了新的思路及实验依据。