內源性一氧化碳呼氣試驗檢測高原紅細胞增多癥患者紅細胞壽命

普布旺堆 方 潔 羅布卓瑪 巴頓 許彭鵬 鄭 宇 李軍民 李嘯揚

高原紅細胞增多癥(high altitude polycythemia，HAPC)是由于高原低氧環境引起的機體紅細胞過度代償性增生的一種慢性高原病。與同海拔高度的健康人相比，HAPC患者以紅細胞、血紅蛋白、血細胞比容顯著增高，動脈血氧飽和度降低為主要特征[1]。根據2004 年第6屆高原醫學國際會議的標準，對于長期居住于海拔>2 500 m的居民，血紅蛋白男性>210 g/L，女性>190 g/L者應考慮為HAPC[2]。我國西藏地區平均海拔>4 000 m，該地區 HAPC 患病率約為3%～5%[3]。近年來，國內外學者對 HAPC的發病機制、流行病學、治療手段等進行了廣泛研究，以期減少HAPC發生，改善患者預后。本研究采用快速內源性一氧化碳(CO)呼氣試驗檢測HAPC患者的紅細胞壽命，以探討HAPC發生的病理學機制和紅細胞代謝動力學的改變。

1 對象與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2020年4—9月由日喀則市人民醫院血液科收治并確診的50例HAPC患者。所有入選患者經仔細詢問病史、體格檢查，完善外周血細胞計數和涂片分類，肝、腎功能，動脈血氣分析，JAK2基因、CALR基因、MPL基因、BCR-ABL融合基因的定性檢測等檢查，排除真性紅細胞增多癥和繼發性紅細胞增多癥，均符合HAPC診斷標準[2]。正常對照組10例，均為健康志愿者；既往無慢性病史，體格檢查未發現異常體征，血常規、肝腎功能、心肺功能等檢查結果均無異常，且在納入研究之前至少4周內無急性疾病史、用藥史、吸煙史。本項目經醫院倫理委員會審核和批準(批準號為2020RSYLL1001)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 紅細胞壽命測定 采用內源性CO呼氣試驗檢測紅細胞壽命[4]，檢測設備為深圳先亞生物科技有限公司生產的RBCS-01型紅細胞壽命測定儀。采氣前24 h內禁止吸煙，清晨起床后受檢者保持空腹、靜息狀態，采氣時間限定在上午9：00-12：00。采氣時受檢者首先深吸氣，屏氣10 s以上，隨之口含密封鋁箔肺泡氣收集袋的單向導氣管并深呼氣，去除呼吸道死腔氣體后，收集呼出氣；同時，應用手動氣泵采集同室空氣樣本。2份氣樣同時送檢，上機測定CO濃度[5]。儀器操作嚴格按照使用說明進行。

1.3 紅細胞單采術 應用COBE Spectra血細胞分離機(美國泰爾茂比司特公司)進行紅細胞單采術。全血處理量約為1 000～1 500 mL，全血流速為40～60 mL/min，復方枸櫞酸鈉溶液(ACD-A)抗凝劑平均用量為350 mL，處理時間為(74±21) min。單采濃縮紅細胞時，以同樣速度輸入等量的乳酸林格液和低分子右旋糖酐。治療前先靜脈推注10%葡萄糖酸鈣10 mL，治療后根據ACD-A用量決定是否追加10%葡萄糖酸鈣，以預防枸櫞酸鹽中毒反應[6]。

2 結 果

2.1 一般資料 50例初診為HAPC的患者均為男性，年齡范圍28～76歲，中位年齡為48歲，其中藏族41例，漢族9例。患者在入院后均接受持續低流量吸氧和改善循環治療，并行紅細胞單采術，藏、漢兩族患者初診時血紅蛋白等的差異無統計學意義(P值均>0.05)。見表1。

表1 50例HAPC患者的一般資料比較

高原地區血液檢查正常參考值： 紅細胞計數為(4.3～5.8)×1012/L，血紅蛋白為130～175 g/L，血細胞比容為0.40～0.50，白細胞計數為(3.5～9.5)×109/L，血小板計數為(125～350)×109/L，網織紅細胞絕對值為(22～83)×109/L，血清總膽紅素為3.4～17.1 μmol/L，血清間接膽紅素為0～22 μmol/L，乳酸脫氫酶為110～245 U/L10例正常對照者均為男性，其中藏族8例，漢族2例，年齡范圍25～64歲，中位年齡為37歲，血紅蛋白水平(149.8±10.0) g/L。

2.2 紅細胞壽命測定 HAPC患者治療前血紅蛋白為(229.1±13.9) g/L，內源性CO呼氣試驗測得紅細胞壽命為(69.4±34.5) d，較正常對照組的(101.5±14.9) d顯著縮短(P=0.001)。其中，藏族患者治療前紅細胞壽命為(58.1±24.5) d，較正常對照組顯著縮短(P=0.001)；漢族患者治療前紅細胞壽命為(114.6±31.9) d，與正常對照組的差異無統計學意義(P=0.255)。接受紅細胞單采術治療后1周，總體患者血紅蛋白為(170.3±19.7) g/L，紅細胞壽命為(80.3±28.1) d，后者較治療前顯著延長(P值均<0.05)。其中，藏族患者治療后紅細胞壽命為(74.6±27.1) d，較治療前顯著延長(P=0.005)；漢族患者治療后紅細胞壽命為(103.0±19.5) d，與治療前的差異無統計學意義(P=0.340)。見圖1。

圖1 HAPC患者治療前后與正常對照組紅細胞壽命情況

2.3 影響紅細胞壽命的相關因素分析 初診HAPC患者紅細胞壽命的相關因素分析結果顯示，HAPC患者紅細胞壽命與外周血血小板計數呈正相關(r=0.320，P=0.023)，與血清維生素B12水平呈負相關(r=-0.325，P=0.021)；與患者現實年齡、初始發病年齡、病程[發現紅細胞增多(或)出現癥狀至檢測紅細胞壽命時]、外周血白細胞計數、外周血白細胞分類、紅細胞計數、血紅蛋白水平、血細胞比容、網織紅細胞絕對值、網織紅細胞比例、總膽紅素、間接膽紅素、血清促紅細胞生成素(EPO)水平、可溶性轉鐵蛋白受體水平、血清鐵、鐵蛋白、葉酸等均無顯著相關性(P值均>0.05)。

3 討 論

呼氣CO來源于血紅素降解、非血紅素代謝和外源吸入。內源性CO的86%來自血紅素降解，14%為非血紅素代謝產生。而產生CO的血紅素85%來自于紅細胞降解，15%來自于其他物質降解。因此，內源性 CO 呼氣試驗檢測紅細胞壽命的原理是快速檢測肺泡呼出氣體中CO濃度來反映即時機體紅細胞的血紅蛋白分解，以間接推算紅細胞存活情況[7]。Zhang等[4]采用該方法檢測正常人紅細胞壽命為(126±26) d，范圍82～215 d，與傳統標記法檢測結果相當。溶血性貧血、真性紅細胞增多癥(PV)、再生障礙性貧血、慢性腎病等患者的紅細胞壽命顯著縮短[4-5，7-9]。本研究采用內源性CO呼氣試驗法測得正常對照組的紅細胞壽命為(101.5±14.9) d，與上述文獻報道的正常人紅細胞壽命相似，進一步驗證了本方法在高原地區應用的可行性和結果的可靠性。

紅細胞壽命檢測一直被應用于紅細胞增多癥病因及其發病機制的研究中。Huff等[10]檢測PV患者時發現，其紅細胞壽命縮短。國內學者于2019年首次報道采用內源性 CO 呼氣試驗檢測PV患者紅細胞，結果顯示其紅細胞壽命較正常人顯著縮短[5]。由于存在基因突變，PV患者體內的克隆性紅細胞大量增殖，縮短紅細胞壽命或是機體代償性減少過量生成的紅細胞的代償性反應。

HAPC的發病機制與PV不盡相同，高原地區的居民長期處于低氧環境，對缺氧的關鍵生理反應是EPO水平升高，這會導致紅細胞生成增加。EPO基因受大氣中氧含量調控[11]。而EPO水平升高是HAPC的主要發病機制，但與紅細胞壽命的關系仍不清楚。

Bogdanova等[11]發現，EPO過表達小鼠的紅細胞增多，小鼠紅細胞中加速老化標志物增多，紅細胞壽命縮短，提示可能是機體對紅細胞絕對數量增加做出的代償性反應。國內研究[12]顯示，慢性低氧環境下，大鼠體內被標記的成熟紅細胞增多，表明紅細胞在高原缺氧環境下衰亡減緩、壽命延長。兩組研究均是模擬高原環境中小鼠紅細胞變化。本研究直觀地檢測日喀則市部分HAPC患者體內的紅細胞壽命，結果顯示藏族HAPC患者紅細胞壽命顯著縮短，而漢族患者紅細胞壽命接近正常。這可能與藏漢兩族HAPC患者發病機制存在差異有關。

藏族HAPC患者由于世代生活在高原地區，機體已適應缺氧環境。在血液中的含氧量降低時，藏族HAPC患者體內常見的EPAS1基因被激活，通過上調缺氧誘導因子1-EPO通路觸發生成更多的紅細胞[13]。這一機制使藏族HAPC患者發病類似于PV，即都是由基因功能激活導致細胞增殖上調，因此藏族HAPC患者紅細胞壽命顯著縮短。漢族HAPC患者在慢性低氧條件下，紅細胞膜表面磷脂酰肌醇外翻程度降低，紅細胞內CD47的表達增加，從而使得巨噬細胞識別紅細胞功能下降，導致紅細胞壽命不縮短[14-15]。

本團隊在前期工作中采用紅細胞單采術治療HAPC患者，取得了良好的療效[3]。本研究發現，紅細胞單采術治療后患者的紅細胞壽命顯著回升，可能原因是該治療將部分壽命縮短的紅細胞清除，而新生正常壽命紅細胞的補充使得整體紅細胞壽命延長。

同時，本研究顯示HAPC患者的紅細胞壽命與血清維生素B12水平呈負相關，但維生素B12與紅細胞壽命相互影響的機制尚不明確；患者的血小板計數與紅細胞壽命呈正相關，這與PV患者情況類似，可能與髓系細胞發育過程中，紅細胞增殖活躍后反饋性抑制血小板生成有關。

綜上，本研究發現內源性CO呼氣試驗檢測HAPC患者的紅細胞壽命較正常人縮短約1/3，漢族HAPC患者外周血血紅蛋白水平顯著增高可能是因為紅細胞衰亡平衡被打破，使得紅細胞壽命無法代償性縮短，從而導致紅細胞數量失衡。缺氧環境中基因功能的變化或是發生HAPC的根本原因。