红细胞深过冷保存新策略：代谢组学揭示E-Sol5添加剂联合亚零度储存可显著延缓储存损伤

　　为解决红细胞（RBC）冷藏储存中存在的代谢性储存损伤（storage lesion）问题，研究人员开展超冷储存（-4°C至-8°C）联合碱性添加剂（E-Sol5）对RBC代谢影响的研究。通过高通量代谢组学分析发现，E-Sol5能增强糖酵解、维持还原型谷胱甘肽（GSH）与氧化型（GSSG）比值，而超冷储存显著降低溶血、减缓葡萄糖消耗和乳酸积累，并保护ATP和2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）水平。该研究为延长RBC储存时间及提高输血安全性提供了新思路。

　　

红细胞输血是一项挽救生命的重要临床干预措施，全球每年捐献约1.2亿单位血液。然而，红细胞在储存过程中会随时间推移发生功能衰退，目前标准冷藏条件（+4°C）下最多保存42天。这种保存方式会导致所谓的“储存损伤”（storage lesion），表现为细胞代谢紊乱、形态改变、氧化应激加剧等，最终影响输血疗效和安全性。据估计，输血时红细胞效能损失高达17%。尽管美国食品药品监督管理局（FDA）和国家心肺血液研究所（NHLBI）均指出当前质控指标（如溶血率<1%和24小时体内存活率>75%）不足以全面反映红细胞储存期间的复杂变化，行业仍迫切需要新的保存策略以延长红细胞保质期并维持其功能。

近年来，研究者尝试通过改进添加剂配方（如碱性添加剂E-Sol5）或采用超冷储存（supercooled storage，低于冰点但仍保持液态）以减缓代谢损伤。然而，超冷储存下红细胞的代谢变化尚未系统研究。为此，本研究探讨了不同添加剂（碱性E-Sol5与标准SAGM）和储存温度（+4°C、-4°C、-8°C）对红细胞21天和42天储存期间代谢谱的影响，并采用高通量代谢组学技术进行全面分析。

研究团队主要运用了以下关键技术方法：从4名健康捐献者（2男2女）获取红细胞单元，经洗涤后分别悬浮于E-Sol5或SAGM添加剂中，调整血细胞比容至约50%，分装后于不同温度下储存；通过溶血率测定评估细胞完整性；利用超高效液相色谱-质谱联用（UHPLC-MS）进行高通量代谢组学分析，覆盖糖酵解、磷酸戊糖途径、谷胱甘肽代谢、嘌呤代谢及脂质代谢等多条通路；采用多变量统计方法（如PLS-DA）和相关性分析挖掘数据。

研究

研究结果显示，添加剂类型和储存温度对红细胞代谢有显著影响。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）表明，储存添加剂和温度（PC1解释27.3%方差）以及时间（PC2解释10.8%方差）是主要变异来源。E-Sol5组红细胞溶血率显著低于SAGM组，尤其在-8°C时差异明显。溶血与多种氨基酸（如蛋氨酸、异亮氨酸）水平呈正相关，提示蛋白水解可能与溶血过程相关。

E-Sol5促进红细胞代谢，而超冷保存减缓分解代谢：

红细胞在E-Sol5中储存时，糖酵解活性更高，细胞内葡萄糖水平显著升高，所有糖酵解中间产物稳态水平均较高。超冷储存（-4°C和-8°C）减缓了糖酵解通量，表现为葡萄糖消耗减少和乳酸积累速率降低。更重要的是，超冷储存尤其在E-Sol5中更好地维持了2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）和ATP池，表明能量状态得到保护。

超

超冷储存缓解氧化应激驱动的磷酸戊糖途径激活：

在+4°C储存时，尤其是E-Sol5组中，晚期糖酵解受阻（甘油醛-3-磷酸积累）导致磷酸戊糖途径（PPP）氧化相激活，表现为6-磷酸葡萄糖酸内酯、6-磷酸葡萄糖酸和景天庚酮糖-7-磷酸升高。超冷储存则逆转这一现象，在E-Sol5中未见PPP终产物显著变化，表明氧化应激减轻。

E-Sol5和超冷储存提高还原型与氧化型谷胱甘肽比值，且超冷储存阻止胱氨酸外流：

谷胱甘肽代谢分析显示，超冷储存促进细胞外谷氨酰胺积累，并阻止胱氨酸外流（一种 eryptosis 标志物）。尽管所有组中细胞内谷氨酰胺、谷氨酸及谷胱甘肽（GSH和GSSG）均随储存时间消耗，但E-Sol5中超冷储存组的GSH/GSSG比值保持较好，反映氧化应激缓解。γ-谷氨酰循环和谷胱甘肽合成在储存期间被激活，尤其在E-Sol5中。

超

超冷储存保护高能腺苷酸池：

E-Sol5储存的红细胞在所有时间点均显示较高ATP和ADP水平。超冷储存减缓了ATP和ADP向AMP的分解，腺苷酸能量电荷（AEC）维持较好。IMP向肌苷的转化在+4°C且使用E-Sol5时最为明显，而超冷温度下IMP/肌苷比值较高，提示嘌呤补救途径可能得以维持。S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）积累在E-Sol5低温组中较为明显，表明蛋白质损伤修复系统（如PCMT1）可能被激活。

超冷防止游离脂肪酸积累和酰基肉碱消耗：

储存诱导的脂质过氧化表现为长链和极长链多不饱和脂肪酸（如FA 18:3至22:6）升高，尤其在+4°C E-Sol5组中最显著。超冷储存（特别是E-Sol5中）减弱了这种效应。酰基肉碱（AC）池在E-Sol5中增加，但受供体生物学（如性别二态性）影响较大。花生四烯酸过氧化终产物（HETE异构体）在+4°C储存红细胞中积累，而超冷储存减轻了该现象。

研究

研究结论与讨论表明，超冷储存（尤其是-4°C）结合碱性添加剂E-Sol5可显著减缓红细胞代谢，降低溶血倾向，保护关键能量和抗氧化分子库，并减少脂质过氧化损伤。该策略不仅有望延长红细胞储存时间，还可能提高输血安全性。然而，研究存在一定局限性，如样本量较小（仅4名供体）、处理过程（洗涤和分装）与标准血库实践不同，以及未考察供体年龄和遗传背景等因素。未来需扩大样本规模、优化添加剂配方，并探索在常规血袋系统中实现超冷储存的可行性。此外，研究结果提示FDA当前储存温度指南（1-6°C）或可重新评估，短暂低于1°C的波动可能不会损害红细胞存活。总体而言，本研究通过代谢组学揭示了超冷储存联合碱性添加剂在缓解红细胞储存损伤中的巨大潜力，为开发新一代红细胞保存技术奠定了坚实基础。

该论文发表于《Scientific Reports》（2025年15卷34574期），由Travis Nemkov、Ziya Isiksacan等合作完成，多个单位参与研究，包括美国科罗拉多大学、麻省总医院和加拿大阿尔伯塔大学等。