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2018年6月14日 星期四

貧血及其他血球因子

貧血:紅血球攜氧能力缺乏或不足。
  • 可能因素:血色素不足、紅血球數目不足、紅血球不成熟。
  • 症狀:pallor (蒼白), dizziness, exertional dyspnea (運動性呼吸困難), 心悸。

造血所需成分:
  • hemoglobin (血紅素、血色素) 攜帶氧氣:Fe2+
  • 細胞複製:folic acid (葉酸)、Vit B12 (cobalamin)。
  • 骨髓製造紅血球、白血球、血小板,所以需要有指令(hemotopoietic growth factor,造血生長因子)告訴骨髓應該製造哪一種血球。erythropoietin (紅血球生成素) 就是製造紅血球的 "指令"。當腎臟感應到血液含氧量偏低的時候,就會釋放紅血球生成素,然後紅血球生成素就會作用在骨髓,骨髓就會開始製造紅血球。

缺乏任一成分所導致的症狀相同嗎?
答:缺鐵性貧血和缺乏葉酸、B12 的貧血要分開考慮。

顯微鏡檢查生化檢查
缺鐵性貧血 (IDA)
microcytic (血球偏小)
hypochromic (血紅素偏低)
MCV < 80 fL
SI 偏低
TIBC 上升
SI/TIBC < 10 %
缺乏葉酸、B12 的貧血
macrocytic (血球偏大)
血紅素正常
MCV > 100 fL
葉酸偏低
B12 偏低(伴隨 homocysteine, methylmelonic acid 偏低)
Hct:hematocrit (血比容),指紅血球在血液中所占的體積,以百分比顯示。
MCV:mean cell volume (平均紅血球體積),即:每公升血液之血比容 ("紅血球總體積") ÷ 每公升血液中紅血球數。
SI:serum iron (血清鐵),包含指血清內與蛋白質結合的鐵。
  • 血清:不含血球、凝血因子的血液。
TIBC:total iron-binding capacity (總鐵結合能力),又稱 transferrin iron-binding capacity,指 transferrin (運鐵蛋白) 能夠結合(飽和)鐵的總量。
  • 個人對缺鐵性貧血的疑問:如果鐵不足,則運鐵蛋白就只能和比較少的鐵結合,所以結合總量應該變低?從結果來看,TIBC 上升表示 "血液中運鐵蛋白所能夠結合鐵的總量增加",難道說是蛋白結合更多的鐵?
  • 答:當體內鐵缺乏時,導致血紅素無法充分產生而發生貧血。此時體內的儲藏鐵 (ferritin) 已經用完,又由於貧血的緣故,每日破壞衰老紅血球所產生的血紅素相對減少,藉此所獲得的鐵量也自然不足,因此血清鐵的數值往往相當低。而身體感受到血中鐵的不足而大量製造了運鐵蛋白 (transferrin) 企圖能載運更多的鐵的一種補償作用,而使得 TIBC 會呈明顯的升高。
  • 個人解讀:假設平常在體內有 3 個鐵,1 個運鐵蛋白,此時 SI 為 3;TIBC 為 1;SI/TIBC 為 3。然而,在缺血性貧血的情況下,假設少了 1 個鐵,則為了避免未來體內可能再失去更多的鐵,體內補償性生成 1 個運鐵蛋白來結合,所以變成有 2 個運鐵蛋白。則此時 SI 下降為 2;TIBC 增加為 2,所以 SI/TIBC 下降為 1。也就是說,身體不會因此而補償性生成太多的鐵,(因為生成太多也是浪費資源),所以 TIBC 依然是上升的。
SI/TIBC:代表運鐵蛋白結合鐵的飽和程度,正常人的飽和程度介於 20~45 %。

鐵的生理、病理:
  • 1 分子的 hemoglobin (血紅素,血色素) 帶有 4 分子的 Fe2+。( Fe3+ 不具攜帶氧氣的功能。)
  • 鐵所在的位置:hemoglobin, myoglobin, enzyme, transferrin, ferritin。
  • 正常 70 kg 男性的血紅素應有 16 g/dL;正常 55 kg 女性則是 14 g/dL。
  • 體內的鐵一定要跟某些蛋白質結合,如果沒有,表示上述位置皆已飽和,則鐵以游離態呈現。游離的鐵是很強的氧化劑,會攻擊細胞上的蛋白質,所以很毒。首當其衝,就是血量很多的器官,例如肝臟、心臟、脾臟。
  • 需要更多鐵的人:早產兒、成長中的小孩、孕婦、哺乳婦女、慢性腎臟疾病患者、鐵吸收不足者。
    • 因為紅血球生成素是由腎臟釋放,所以慢性腎臟疾病患者可能還需補充紅血球生成素。
    • 鐵吸收不足的因素:胃切除病史、嚴重的小腸性疾病
  • 流失很多鐵的因素:月經、開刀、意外受傷出血。
  • 體內沒有主動排除鐵的機制,所以只能藉由吸收來調節。例如:飲食(從 duodenum, proximal jejunum 吸收)。
  • 吸收機制:小腸→血液。
    • apical membrane
      • 由 HCP (heme carry protein,血基質攜帶蛋白) 吸收含在蛋白質(肉類)裡面的鐵。
      • 植物性的鐵屬於 non-heme iron,必須先轉化為 Fe2+ 之後,再由 DMT1 (divalent metal transporter 1,二價金屬離子運輸蛋白) 吸收。 
        • 只要是二價金屬離子,都會競爭抑制 Fe2+ 被 DMT1 吸收
    • basolateral membrane
      • ferroportin (FP):把細胞中的 Fe2+ 運輸到血液中
      • ferroxidase (FO):把 Fe2+ 氧化成 Fe3+
        • 血液中的 transferrin 只能運輸 Fe3+,不能運輸 Fe2+,所以 FP 主要運輸動物性蛋白中的鐵。
    • hepcidin 調節鐵的吸收。
      • 由肝臟製造。
      • ferritin 是一個儲存鐵的蛋白質。當 ferritin 處於飽和狀態時,肝臟釋放 hepcidin,和 ferroportin 結合,使抑制小腸細胞釋放(吸收)鐵到血液中,所以會持續保留在小腸的上皮細胞裡面,避免體內鐵含量過高。
        • apoferritin 和 Fe2+ 結合,以 Fe3+ 的型式儲存
        • 問:把鐵留在小腸細胞難道就不會造成體內鐵含量過高嗎?
        • 答:消化道上皮細胞的汰換率很高,約 5 天汰換一次。小腸上皮細胞脫落之後,就會隨著糞便一起排出去。
    • 老化的紅血球會被脾臟或肝臟破壞掉,然後藉由 apoferritin 和 ferritin 進行儲存(回收再利用),而 transferrin 會回到血液循環中接收小腸釋放出來的鐵。


鐵劑治療
  • 口服:除非有嚴重的消化道副作用,導致無法服用鐵劑,才會改成注射。
    • 鐵劑的口服和注射是一樣快。
    • 亞鐵離子(Fe2+)可直接由 DMT1 運輸(吸收),所以鐵劑的成分是亞鐵離子。
    • 為避免亞鐵離子被氧化,通常會以糖衣包覆。
    • 建議飯後或飯中服用。
    • 常見消化道副作用:nausea (噁心), epigastric discomfortable (上腹疼痛), abdominal cramp (腹部絞痛), constipation, diarrhea, black stool (黑便)
      • 消化道內出血者應注意黑便。
  • 注射:風險較高,所以一般以口服為主要治療方式。
    • 適合注射的人:慢性腎臟疾病患者、無法忍受口服鐵劑副作用者、部分小腸切除者、發炎性腸疾病患者。
    • 肌肉注射會導致注射部位疼痛、組織染色,所以通常靜脈注射給藥。
    • 副作用:頭痛、發燒、arthralgias (關節痛)、anaphylaxis (過敏)、死亡。
      • 所以每次都要先做測試才能注射。
      • 最容易導致過敏的是:Fe dextran(可以靜脈注射或靜脈輸注)。
      • 較不會導致過敏的是:Fe gluconate, iron sucrose。
  • 不論何種劑型,都應監控鐵的儲存能力(serum ferritin, transferrin saturation)

過量的鐵劑所導致的毒性
  • 急性鐵中毒
    • 中毒因素:短時間內服用過量鐵劑。
    • necrotizing gastroenteritis (壞死性腸胃道發炎):會嘔吐、腹痛、血便,甚至會休克、lethargy (昏睡)、dyspnea (呼吸困難)、代謝性酸中毒、昏迷、死亡。
    • 如果已經鐵劑中毒一段時間,鐵劑可能已經通過胃,這時就不是核洗胃、催吐,可能就要做 whole bowel irrigation (灌腸) 來解毒。經由此急救,可以把剩餘還沒被吸收的鐵劑沖洗出來。
    • 如果懷疑有相當量的鐵劑,可能就要用鐵的螯合劑 Deferoxamine
  • 慢性鐵中毒
    • 中毒因素:經常接受輸血、hemochromatosis (血色病)。
      • 血色病:過量的鐵儲存在肝臟、心臟、脾臟,導致器官衰竭,甚至死亡。
      • 經常需要輸血的人:重症的 thalassemia (地中海型貧血) 病人。
        • 溶血性貧血:指紅細胞破壞過快,而骨隨造血功能代償不足時,所發生的貧血現象。
        • 重症的地中海型貧血病人需要輸血球(不是全血﹚。可是因為地中海型貧血是溶血性貧血,所以進入體內的血球容易被破壞掉,所以需要接收別人的血球。大量的血球表示大量的血紅素。然而,由於體內缺乏排除鐵的機制,所以需要 intermittent phlebotomy (定期放血)。每周約放 450 ~ 500 mL。
    • 有些人無法承受放血療法,所以必須使用鐵的螯合劑:Deferoxamine (iv), Deferiprone (po), Deferosirox (po)。

Vit B12 (cobalamin) 又稱 extrinsic factor (外在因子),需要和胃的 parietal cell 所釋放的 intrinsic factor (內在因子) 結合才能被 distal ileum (遠端迴腸) 吸收。

缺法症狀:megaloblastic (巨母紅血球性) anemia, GI symptoms, neurologic abnomalities (神經病變)。
  • 神經病變:splaticity (痙攣), ataxia (運動協調不良)。

飲食來源:肉類、蛋類、乳製品。
儲存部位:肝臟。

試問生化檢查中 homocysteine, methylmelonic acid 和 B12 的關係?


B12 參與葉酸的合成(細胞的複製),所以不單純只是紅血球的複製。但是因為每天會製造大量的紅血球,(紅血球的壽命約為 120 天),所以缺乏 B12 就會導致貧血;同時,因為上皮細胞汰換率高,所以也可能造成(消化道)黏膜潰瘍。

如果 homocysteine 不參與 cobalamin 的生成反應,homocysteine 就會堆積(增多)。

同時,因為不會生成 methionine(保護神經的物質),所以會引起神經病變

如果缺乏 cobalamin,methylmelonic acid 就無法參與 methylmelonyl-CoA 的反應,所以 methylmelonic acid 就會增多。

為什麼化療藥物容易導致貧血或骨髓抑制?


5-FU 抑制 thymidylate synthase。
MTX, trimethoprim, pyrimethemine 會干擾 folate reductase 的作用,導致葉酸缺乏,引起貧血或骨髓抑制。

很多人在葉酸或 B12 缺乏的時候,雖然從鏡檢看起來,貧血的症狀類似,但是如果冒然地以補充葉酸來治療貧血,會有風險存在。(雖然直接跳過 B12 的途經仍然可以解決貧血問題,但是無法解決缺乏 B12 所導致的神經病變。)

因此一定要知道是缺乏 B12 還是葉酸,如果不確定,應追加測定 homocysteine, methylmelonic acid, folic acid 的濃度。

如果已知缺乏 B12,須做 Schilling test 確認是否為因缺乏內在因子所引起。

Schilling test
  • stage 1:以放射 Co-60 標定 B12,並收集尿液。如果排出的尿液沒有放射性 B12,代表消化道可能缺乏內在因子或無法吸收 B12。
  • stage 2:給予放射性 B12 + 內在因子。此時,B12 會和內在因子結合,所以如果吸收正常,尿液中就會有放射性 B12,表示體內缺乏內在因子。
    • 可能因素:
      • 胃切除。
      • 無法分泌胃酸。(因為胃酸和內在因子都是由 parietal cell 所釋放。)
      • pericious anemia:內在因子分泌不足。
    • 如果尿液還是沒有放射性 B12,表示病人無法吸收 B12,所以應注射 B12。
      • 可能因素:腸道疾病或者腸道被切除。
      • B12 注射液:cyanocobalamin, hydroxycobalamin

吸收葉酸的位置:proximal jejunum。

因為我們無法儲存葉酸,所以與 B12 相比,其實比較容易缺乏葉酸。
因為葉酸是胎兒神經管發育重要的一個物質,所以在國外會建議適孕婦女應保持葉酸充足。

飲食來源:綠色蔬菜。
根據上面的圖片,飲食獲得的葉酸和補充的葉酸會在體內走不同的路徑。

診斷:測定血清中葉酸的量。

導致葉酸缺乏的因素:酗酒、肝臟疾病部分化療藥物phenytoin

造血生長因子:
  • 紅血球:erythropoietin (紅血球生成素)。
  • 白血球:G-CSF (granulocyte colony-stimulating factor,顆粒球群落刺激因子), GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,顆粒球巨噬細胞群落刺激因子)。
  • 血小板:IL-11 (interleukin-11), Romiplostim (thrombopoietin receptor agonist)。

紅血球生成素
  • 接受器:JAK/STAT superfamily。
  • 功能:促進紅血球增生、分化,reticulocyte (網狀紅血球) 增加。
    • 網狀紅血球是指骨髓剛製造完成,且剛釋放到週邊血液的最年經紅血球,其成熟度尚差,比正常紅血球稍大,細胞質中還殘留 RNA 及粒腺體等顆粒。
    • 如果骨髓快速大量製造紅血球,一定會有來不及把內質網拖掉的網狀紅血球。因此,reticulocytes count (網狀紅血球計數) 主要用來評估骨髓對紅血球的製造功能,也可在貧血治療時做為療效的評估。
  • 紅血球生成素是由腎臟製造,所以通常是慢性腎臟疾病患者比較需要。
  • 紅血球生成素和 hemoglobin (血紅素), hematocrit (血比容) 成反比,所以除非有慢性腎臟疾病,否則貧血時紅血球生成素會上升。

藥物:epoetin alfa, Darbepoetin, methyl polyethylene glycol epoetin beta
  • methyl polyethylene glycol epoetin beta 半衰期較長。
  • 血紅素控制目標:10 ~ 12 g/dL。
  • 治療指標:reticulocytes count, hemoglobin, hematocrit 上升。
  • 血液透析的人可能會把鐵給透析掉,所以通常也會給予鐵的補充。
  • 通常不會用在化療引起的貧血。

毒性
  • 血比容上升太快可能誘發高血壓。
  • 血球比較多(血液比較濃)可能會惡化心肌梗塞、心衰竭。
  • 紅血球生成素可能被視為外來物質,所以體內可能產生抗體導致過敏,常見於洗腎的病人。

血液中各種成熟的細胞株都是起緣於骨髓的多潛能造血幹細胞,然而這些細胞在發育為成熟細胞的過程中,需要有適當的生長因子刺激,這些生長因子稱為群落刺激因子 (colony stimulating factor;CSF),例如:顆粒球群落刺激因子 (granulocyte colony stimulating factor;G-CSF)、顆粒球巨噬細胞群落刺激因子 (granulocyte macrophage colony stimulating factor;GM-CSF)。

recombinated G-CSF:filgrastim, pegfilgrastim(長效型), lenograstim
recombinated GM-CSF:sargramostim

C-GSFCM-GSF
生長因子的接受器都是 JAK/STAT
只刺激顆粒性白血球生長及分化。同時刺激顆粒性白血球及單核白血球(吞噬細胞)。
都可減少白血球低下症的時間。

活化成熟白血球吞噬的作用。搭配 IL-2 可促進 T 細胞增生。
減少廣效型抗生素的使用時間。發炎部位濃度高。
搭配 plarixafor (hematopoietic stem cell mobilizer) 可用於 non-Hodgkin's lynphoma。
不管是 G-CSF 還是 GM-CSF,都可用於化療引起的白血球低下症,尤其是 neutropenia (嗜中性白血球低下症)。(因為嗜中性白血球是數量最多的白血球。)

毒性
  • C-GSF:脾臟破裂
  • C-GSF & pegfilgrastim:骨頭疼痛
  • GM-CSF:發燒、肌肉疼痛、周邊水腫、pleural or pericardial effusion (腹膜或心包膜積水)。

血小板缺乏容易導致 purpura (紫斑症)、hemorrhage (出血)。
  • 紫斑症指的是紅血球從微血管滲漏出來造成皮膚或黏膜的出血症狀,紫斑可能很小像針點一樣稱為瘀點,或是較大片稱為瘀斑,因為是紫紅色故稱為紫斑。

recombinated IL-11:oprelvekin (sc)。
  • IL-11主要刺激血小板的生成。
  • 用於化療(nonmyeloid cancer)引起的血小板低下症。
  • 對於白血球低下症的治療較無效。
thrombopoietin receptor agonist:romiplostim (sc), eltrombopag (po)。
  • 特發性血小板減少性紫斑 (idiopathic thrombocytopenia purpura,ITP) 屬於自體免疫疾病,所以通常會使用類固醇、免疫球蛋白、脾臟切除。如果控制有效,才會考慮使用 romiplostim 減緩血小板被破壞的速度。

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