呼氣試驗(yàn)檢測(cè)紅細(xì)胞壽命及其臨床應(yīng)用進(jìn)展

黎璐茜，鄧慧敏，馬 雯，周義文

(南方醫(yī)科大學(xué)深圳醫(yī)院臨床檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中心，廣東 深圳 518000)

紅細(xì)胞壽命(red blood cell survival，RBCS)指紅細(xì)胞在外周循環(huán)血液中的存活時(shí)間，即紅細(xì)胞從骨髓釋放入血液循環(huán)開始到最終破壞為止所持續(xù)的時(shí)間，不同物種和個(gè)體間差異較大。健康人體平均RBCS變化約為15%，波動(dòng)在70～140 d，平均115 d[1-2]。RBCS是反映紅細(xì)胞生存狀態(tài)的重要基礎(chǔ)生理指標(biāo)，與多種疾病關(guān)系密切。RBCS過長(zhǎng)或過短均屬于病態(tài)，臨床上許多疾病會(huì)引起RBCS異常(包括血液系統(tǒng)疾病和其他非血液系統(tǒng)疾病)，RBCS是診斷溶血性貧血的“金標(biāo)準(zhǔn)”。檢測(cè)RBCS的方法有放射性15N-甘氨酸標(biāo)記法、51Cr標(biāo)記法和生物素標(biāo)記法等，各種標(biāo)記法對(duì)RBCS的測(cè)定比較直觀，但由于操作繁瑣、測(cè)定周期長(zhǎng)、不良反應(yīng)大和費(fèi)用昂貴等原因，臨床難以推廣，極大地限制了RBCS異常相關(guān)疾病的檢測(cè)和精準(zhǔn)診斷。通過測(cè)定呼氣中一氧化碳濃度計(jì)算RBCS的方法，稱為一氧化碳呼氣試驗(yàn)。一氧化碳呼氣試驗(yàn)檢測(cè)RBCS具有快速、準(zhǔn)確、無創(chuàng)和安全等優(yōu)點(diǎn)，為RBCS測(cè)定帶來新的突破?，F(xiàn)對(duì)一氧化碳呼氣試驗(yàn)檢測(cè)RBCS進(jìn)展、原理及其臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展予以綜述。

1 一氧化碳呼氣試驗(yàn)原理與方法

人體肺泡呼出氣體中一氧化碳主要來自內(nèi)源性血紅蛋白(hemoglobin，Hb)代謝和外源吸入。內(nèi)源性一氧化碳的86%來自Hb降解，非Hb代謝所產(chǎn)生的一氧化碳不超過14%，Hb降解產(chǎn)生的一氧化碳中，85%來自紅細(xì)胞降解，15%來自非紅細(xì)胞Hb代謝，肺是機(jī)體一氧化碳的唯一排出途徑，總體上約70%內(nèi)源性一氧化碳來自紅細(xì)胞破壞后的Hb降解[3-4]。由此可見，排除外源性一氧化碳干擾后測(cè)定肺泡氣內(nèi)源性一氧化碳的濃度即可推算出紅細(xì)胞的代謝速度。當(dāng)機(jī)體Hb合成速度等于分解速度時(shí)，機(jī)體Hb總量除以每天分解的Hb即可得到當(dāng)天的平均RBCS[5]。由于Hb的4條肽鏈各含1個(gè)血紅素亞基，而1 mmol血紅素降解可產(chǎn)生1 mmol的一氧化碳，所以等式轉(zhuǎn)化表達(dá)為紅細(xì)胞Hb來源的一氧化碳總量除以每天一氧化碳肺排泄量，公式(1)如下：RBC=[(4×Hb×22 400)/(0.7×endPco×64 400×1 440)]×(Vb/Vt)[Hb：血紅蛋白(g/L)；22 400：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣體克分子容積(mL)；4:1 mmol血紅蛋白釋放4 mmol一氧化碳；0.7：來源于紅細(xì)胞血紅蛋白產(chǎn)生的一氧化碳占內(nèi)源性一氧化碳的比例；64 400：血紅蛋白分子量；1 440：一天的總分鐘數(shù)(min)；endPCO：內(nèi)源性一氧化碳分壓(ppm)；Vb：血容量(mL)；Vt：靜息肺泡通氣量(mL/min)][3-5]。Vb和Vt的大小與體表面積相關(guān)，兩者數(shù)值大致相等。公式簡(jiǎn)化后，只要提供Hb濃度和一氧化碳值即可推算出平均RBCS。公式(1)可簡(jiǎn)化為公式(2)：RBC=(Hb×K)/endPco[常數(shù)K：1 380，單位:mL/(d·g)]。選取患者上午空腹靜息狀態(tài)時(shí)檢測(cè)，禁煙24 h，深吸氣后屏氣20 s后對(duì)采樣裝置深呼氣，自動(dòng)收集肺泡氣樣于密封鋁薄袋中；手動(dòng)或電動(dòng)氣泵采集同室空氣樣本1份，2份氣樣同時(shí)送檢測(cè)定一氧化碳濃度，兩者的差值即為內(nèi)源性一氧化碳分壓，輸入當(dāng)天患者Hb濃度，即可得出RBCS值。臨床參考值≥75 d。

一氧化碳呼氣試驗(yàn)為RBCS測(cè)定帶來新的突破，采集受檢者呼氣樣本，輸入當(dāng)日Hb濃度，15 min即可準(zhǔn)確測(cè)定RBCS，且無須注射放射性核素，將耗時(shí)長(zhǎng)(需1個(gè)月左右)、費(fèi)力(需標(biāo)記、回輸并每3天抽血檢測(cè)1次)、有放射性風(fēng)險(xiǎn)(輻射體進(jìn)入體內(nèi))的檢測(cè)改善為快速、省力、無創(chuàng)的檢測(cè)項(xiàng)目[6-9]。一氧化碳呼氣試驗(yàn)的突出優(yōu)勢(shì)是“一氣呵成”，并不像標(biāo)記測(cè)試那樣耗時(shí)數(shù)周甚至數(shù)月，是當(dāng)前唯一可臨床常規(guī)開展的項(xiàng)目，改變了目前臨床上難以直接測(cè)定RBCS的現(xiàn)狀，使RBCS的大樣本檢測(cè)和研究成為可能。

2 一氧化碳呼氣試驗(yàn)檢測(cè)RBCS

Coburn等[10]首次利用一氧化碳呼氣試驗(yàn)檢測(cè)RBCS，利用隔膜密封的重復(fù)呼吸系統(tǒng)檢測(cè)RBCS，觀察數(shù)小時(shí)直到一氧化碳濃度穩(wěn)定增加，利用此方法測(cè)定7例溶血性貧血患者一氧化碳生成與紅細(xì)胞和Hb分解代謝的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，所有患者一氧化碳產(chǎn)生率均顯著升高；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，一氧化碳產(chǎn)生率法的結(jié)果與51Cr紅細(xì)胞標(biāo)記金標(biāo)法研究計(jì)算的RBCS密切相關(guān)(r=0.94)，一氧化碳產(chǎn)生率法的結(jié)果均低于51Cr紅細(xì)胞標(biāo)記法結(jié)果，與非Hb分解產(chǎn)生一氧化碳有關(guān)，若除去多余的一氧化碳，兩種方法結(jié)果基本相同。Coburn等[10]首次闡明平均RBCS可由額外一氧化碳校正的一氧化碳產(chǎn)生率計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)誤差為±3 d。Strocchi等[11]對(duì)Coburn等[10]的方法進(jìn)行改良，應(yīng)用模擬機(jī)體內(nèi)一氧化碳平衡裝置替代了笨重的重復(fù)呼吸系統(tǒng)，肺泡一氧化碳濃度中減去該裝置中的一氧化碳濃度以獲得內(nèi)源性一氧化碳濃度，簡(jiǎn)單、無創(chuàng)的一氧化碳呼吸測(cè)試可廣泛用于評(píng)估貧血和黃疸。Furne等[12]對(duì)Coburn等[10]的方法進(jìn)行簡(jiǎn)化改進(jìn)發(fā)現(xiàn)，環(huán)境中一氧化碳濃度足夠恒定，采集肺泡氣的同時(shí)收集呼吸環(huán)境氣體，同時(shí)測(cè)定2份氣體的一氧化碳濃度，肺泡氣與環(huán)境一氧化碳濃度差即是校正后的內(nèi)源性一氧化碳濃度，利用此方法測(cè)定40名健康個(gè)體的平均RBCS為(122±23) d，測(cè)定結(jié)果與復(fù)雜的標(biāo)記方法的獲得值相當(dāng)。

一氧化碳呼氣試驗(yàn)測(cè)定RBCS具有準(zhǔn)確性高、耗時(shí)短(約為標(biāo)記法的1/30)、無創(chuàng)等優(yōu)勢(shì)，但無專用儀器。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，一氧化碳呼氣試驗(yàn)技術(shù)不斷改良優(yōu)化，利用一氧化碳呼氣試驗(yàn)法研發(fā)出世界首臺(tái)RBCS測(cè)定儀(型號(hào)RBCS-01)，廣泛應(yīng)用于臨床RBCS檢測(cè)[13-17]。Zhang等[18]利用新研發(fā)RBCS測(cè)定儀測(cè)定109名健康受試者和91例慢性溶血性貧血患者的RBCS發(fā)現(xiàn)，健康受試者RBCS為(126±26) d，與經(jīng)典標(biāo)記方法的獲得值相似，此數(shù)據(jù)是迄今為止最大樣本的RBCS平均值；溶血性貧血患者RBCS縮短為(29±14) d，明顯低于健康人(P=0.001)，由此得出，RBCS縮短的臨界值為75 d，診斷溶血性貧血的特異度為100%，靈敏度為100%，表明一氧化碳呼氣試驗(yàn)是測(cè)量人體RBCS的理想方法，新研發(fā)的RBCS測(cè)定儀測(cè)定結(jié)果可靠，便于臨床應(yīng)用。

3 臨床應(yīng)用

RBCS是紅細(xì)胞破壞程度或紅細(xì)胞更新時(shí)間的生理標(biāo)志，是反映紅細(xì)胞生存狀態(tài)的重要基礎(chǔ)生理指標(biāo)。任何原因引起的體內(nèi)紅細(xì)胞更新或破壞加速均表現(xiàn)為RBCS縮短。RBCS測(cè)定是反映紅細(xì)胞破壞程度最直接、最可靠的指標(biāo)，對(duì)溶血相關(guān)疾病的明確診斷和不明原因的貧血鑒別均有極大價(jià)值，在血液病鑒別診斷和療效觀察[19-28]、急慢性疾病病情監(jiān)控和鑒別[6,29]以及臨床診療措施的安全性評(píng)估等方面均有重要的臨床意義[30-32]。

3.1血液病鑒別診斷和療效觀察 血液病指原發(fā)于造血系統(tǒng)疾病，也是貧血的常見原因[33]。溶血性疾病以RBCS顯著縮短為主要病理生理特征，RBCS的輕度至中度縮短可通過促紅細(xì)胞生成素依賴性紅細(xì)胞生成增加補(bǔ)償，但更嚴(yán)重的縮短導(dǎo)致溶血性貧血，無論溶血性貧血或溶血狀態(tài)，RBCS檢測(cè)均是溶血診斷的金標(biāo)準(zhǔn)[34]。James等[19]測(cè)量18例鐮狀細(xì)胞貧血患者、21例地中海貧血患者和62名健康對(duì)照者的呼氣末一氧化碳(end-tidal carbon monoxide，ETCO)濃度后發(fā)現(xiàn)，鐮狀細(xì)胞貧血患者ETCO濃度最高，地中海貧血患者次之，均高于健康對(duì)照者，Lal等[20]也得出相似的研究結(jié)果。Sylvester等[21]測(cè)量87例鐮狀細(xì)胞貧血患兒(2.3～17.6歲)和26名年齡種族匹配的健康對(duì)照者的ETCO濃度顯示，鐮狀細(xì)胞貧血患兒ETCO濃度顯著高于對(duì)照組[(4.9±1.7)×10-6比(1.3±0.4)×10-6(P<0.000 1)]。可見，溶血性貧血患者ETCO濃度升高，測(cè)量ETCO可識(shí)別貧血患者的溶血狀態(tài)。通過測(cè)定ETCO推算出RBCS同樣適用于新生兒。黃疸是新生兒期最常見的臨床問題，其中血清非結(jié)合膽紅素異常升高可導(dǎo)致新生兒神經(jīng)系統(tǒng)損傷，而溶血是造成新生兒黃疸的常見病因。鄒佩佩[22]檢測(cè)10例黃疸新生兒的ETCO濃度發(fā)現(xiàn)，其ETCO濃度顯著高于14例非溶血組，與傳統(tǒng)溶血指標(biāo)(網(wǎng)織紅細(xì)胞、總膽紅素、紅細(xì)胞脆性)相比，內(nèi)源性一氧化碳對(duì)新生兒溶血有早期診斷價(jià)值，ETCO濃度可作為早期篩查手段。隨后Tidmarsh等[23]和Christensen等[24-25]的研究也得出相同的結(jié)論。此外，Blok等[26]通過檢測(cè)105例早產(chǎn)兒出生24 h內(nèi)ETCO濃度，并隨訪其中69例到3.5歲時(shí)的神經(jīng)發(fā)育情況發(fā)現(xiàn)，隨訪者中 3.5歲時(shí)神經(jīng)發(fā)育不良者出生后24 h內(nèi)的ETCO濃度顯著高于神經(jīng)發(fā)育良好者，提示神經(jīng)發(fā)育不良與ETCO濃度增加有關(guān)，并且ETCO濃度<2 ×10-6的早產(chǎn)兒神經(jīng)發(fā)育情況均良好。ETCO濃度升高對(duì)預(yù)測(cè)早產(chǎn)兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不良的靈敏度和特異度分別為93%和85%，由此推測(cè)，ETCO濃度可作為預(yù)測(cè)早產(chǎn)兒神經(jīng)發(fā)育情況的指標(biāo)之一。葉蕾等[27]對(duì)51例初診重型再生障礙性貧血(severe aplastic anemia，SAA)和極重型再生障礙性貧血(very severe aplastic anemia，VSAA)患者以及77例免疫抑制治療的SAA/VSAA患者和13例健康個(gè)體進(jìn)行一氧化碳呼氣試驗(yàn)測(cè)定其RBCS提示，SAA/VSAA患者RBCS縮短，免疫抑制治療后患者RBCS可延長(zhǎng)或恢復(fù)正常。

RBCS測(cè)定有助于辨別輕微溶血，可反映紅細(xì)胞的破壞程度和部位，對(duì)血液病尤其是溶血性疾病以及原因不明性貧血的診斷和鑒別診斷具有可靠?jī)r(jià)值。美國(guó)兒科學(xué)會(huì)發(fā)布的新生兒高膽紅素血癥處理指南已將一氧化碳呼氣試驗(yàn)作為確認(rèn)是否存在溶血(即RBCS縮短)的唯一推薦方法[28]。RBCS也可用于SAA/VSAA患者免疫抑制治療療效的預(yù)測(cè)。

3.2急性和慢性疾病病情的監(jiān)控和鑒別 RBCS可作為鑒別急性和慢性疾病的指標(biāo)。一氧化碳呼氣試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，某些急慢性疾病(如肺損傷、心臟瓣膜病變、肝硬化、糖尿病血糖控制不佳等)可伴發(fā)RBCS縮短，提示RBCS測(cè)定可用于肝硬化監(jiān)測(cè)以減少胃鏡檢查，也用于彌補(bǔ)糖化血紅蛋白(glycosylated hemoglobin，HbA1c)監(jiān)控糖尿病的不足等[6,16]。Cohen等[1]通過測(cè)定23例2型糖尿病患者的RBCS和HbA1c發(fā)現(xiàn)，HbA1c每增加1%，RBCS縮短6.9 d。Huang等[16]通過測(cè)定38例糖尿病患者和40名健康個(gè)體的RBCS、HbA1c等多項(xiàng)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，糖尿病患者的RBCS顯著下降[(86.08±18.13) d比(103.6±22.02) d，P<0.01]，主要受空腹血糖水平影響，與HbA1c無關(guān)，該結(jié)果與Cohen等[1]的研究結(jié)果不一致，但均認(rèn)為若不調(diào)整RBCS，則RBCS的縮短將低估2型糖尿病患者的血糖實(shí)際控制水平和疾病進(jìn)展，故HbA1c測(cè)定時(shí)建議行RBCS校正。此外，Mitlyng等[29]利用一氧化碳呼氣試驗(yàn)檢測(cè)骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和其他慢性疾病造成的慢性貧血患者的RBCS發(fā)現(xiàn)，骨關(guān)節(jié)炎患者RBCS與正常人比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者RBCS顯著低于貧血患者[(90±15) d比(87±33) d，P<0.05]；類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者Hb與正常人相近，可能是骨髓增生代償RBCS的減少，提示RBCS測(cè)定對(duì)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的早期發(fā)現(xiàn)和診斷有重要意義。

3.3治療措施安全性的評(píng)估 RBCS可作為治療措施安全性評(píng)估的指標(biāo)。Medina等[30]測(cè)定9例慢性病透析患者RBCS發(fā)現(xiàn)，透析前平均RBCS為(70±9) d，約為32名健康受試者[(101±3.5) d]的50%。透析過程中，內(nèi)源性一氧化碳濃度增加14%，相同時(shí)間未行透析患者內(nèi)源性一氧化碳濃度減少6%，表明血液透析可增加人體內(nèi)20%的紅細(xì)胞降解，Vos等[31]的研究結(jié)果與上述研究一致。Mitlyng等[6]進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)于置換心臟瓣膜對(duì)RBCS影響的研究，通過檢測(cè)20例置換機(jī)械性心臟瓣膜患者和18例置換生物心臟瓣膜患者的一氧化碳濃度計(jì)算RBCS顯示，20例機(jī)械瓣膜受試者和18例生物瓣膜的受試者的RBCS分別為(98.8±23) d和(103±15) d，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，均顯著小于健康受試者[(122±23) d](P<0.01)，兩組患者平均Hb濃度均在正常范圍內(nèi)，提示植入心臟瓣膜會(huì)引起輕微溶血，可通過骨髓造血系統(tǒng)代償增加來彌補(bǔ)。貧血是利用利巴韋林治療病毒性丙型肝炎最常見的不良反應(yīng)，不同研究均對(duì)接受利巴韋林治療和未接受利巴韋林治療的丙型肝炎患者利用一氧化碳呼氣試驗(yàn)測(cè)定其RBCS，結(jié)果均為接受利巴韋林治療的丙型肝炎患者RBCS顯著降低，提示利巴韋林導(dǎo)致的貧血是紅細(xì)胞破壞增加所致[12,32]。James等[19]通過縱向監(jiān)測(cè)7例地中海貧血患者在2個(gè)例行輸血周期間的實(shí)驗(yàn)室常規(guī)指標(biāo)和ETCO濃度發(fā)現(xiàn)，輸血后第1～2周地中海貧血患者的ETCO濃度顯著減少，第3～4周后又明顯增加，由此可見，測(cè)量ETCO濃度可作為Hb測(cè)量的輔助指標(biāo)，幫助確定輸血的適當(dāng)時(shí)機(jī)。綜上所述，利用一氧化碳呼氣試驗(yàn)檢測(cè)RBCS有利于發(fā)現(xiàn)某些治療措施(如慢性腎功能不全血液透析、機(jī)械性心臟瓣膜置換術(shù)和利巴韋林用藥等抗病毒治療等)引起的RBCS縮短，RBCS可作為其安全性評(píng)估指標(biāo)和改進(jìn)依據(jù)。

4 小 結(jié)

一氧化碳呼氣試驗(yàn)具有無創(chuàng)傷、無輻射、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，為RBCS測(cè)定帶來了新的突破，是目前唯一可以臨床常規(guī)開展的RBCS測(cè)定項(xiàng)目，可迅速反映患者病情，對(duì)于疾病生理、病理的研究和臨床診斷具有重要的臨床意義，可廣泛應(yīng)用于臨床。一氧化碳呼氣試驗(yàn)檢測(cè)RBCS的臨床價(jià)值不僅為修訂貧血的鑒別診斷思路提供了明確有效的檢測(cè)手段，還簡(jiǎn)化了糖尿病血糖監(jiān)控效果的評(píng)估以及心臟人工瓣膜、利巴韋林藥物、肝硬化等監(jiān)測(cè)和新生兒溶血等疾病對(duì)紅細(xì)胞破壞程度的評(píng)估。一氧化碳呼吸試驗(yàn)無創(chuàng)診斷技術(shù)的推廣，將進(jìn)一步提高臨床診斷效率，并有望改變現(xiàn)有的貧血診斷流程，帶來更好的臨床診斷新思路，更好地造福人類。