Einfluss einer kontrollierten Stabilisatorzuführung während der Spende auf die Lagerungseigenschaften leukozytendepletierten Vollblutes

Hintergrund: Die Transfusion von Blutkomponenten und Vollblut ist ein essentieller Bestandteil lebensrettender und lebenserhaltender Maßnahmen. In den entwickelten Industrienationen erfolgte in den 1970er und 1980er Jahren der Übergang von der Vollblutspende zur Blutkomponentenspende. Die Vollblutspende hat jedoch weiterhin einen Stellenwert bei der autologen Eigenblutspende und in Ländern der dritten Welt, in welchen die logistischen Gegebenheiten für die aufwendige Blutkomponentenspende nicht vorliegen. Zudem gewinnt in heutiger Zeit die Verwendung von – insbesondere frischem – Vollblut im klinischen Zustand einer massiven Hämorrhagie, im schweren hämorrhagischen Schock als auch bei einer Koagulopathie wieder vermehrt an Interesse. In der transfusionsmedizinischen Forschung bestehen fortwährend Bemühungen, die Qualität von Blutprodukten stetig weiter zu verbessern und somit auch die Dauer ihrer Lagerungsfähigkeit auszuweiten. Gibson et al. beschrieben 1956 den so genannten Sammlungsschaden („lesion of collection“). Bei der Blutsammlung in dem Antikoagulanz- und Konservierungsmedium ACD zeigten die Erythrozyten in den ersten 100 ml ein deutlich geringeres Posttransfusionsüberleben als der Durchschnitt aller Erythrozyten der gesamten Transfusionseinheit. Gibson et al. führten diese Beobachtung auf die schädigende Wirkung der hohen Citrat-Konzentration der in den Blutbeuteln vorgelegten ACD-Lösung zurück (1). Später registrierten Matthes et al. bei Blutsammlung mit dem Zellseparator MCS 3P® (Haemonetics Corp., USA), einem Apherese-system, eine bessere Bewahrung der erythrozytären ATP- und 2,3-DPG-Konzentrationen im Vergleich zur Blutsammlung mittels konventioneller Blutsammelwaagen (2). Bei der Apheresetechnik wird das gesammelte Blut kontinuierlich mit der Antikoagulanzlösung in einem konstanten Konzentrationsverhältnis vermischt und stellt somit eine schonendere Blutsammlung dar. Ausgehend von diesen Beobachtungen bestand die Fragestellung der vorliegenden ABC-Studie darin, ob durch die kontinuierliche Zuführung des Antikoagulanz- und Konservierungsmediums CPDA-1 zum gesammelten Vollblut die Qualität des anschließend gelagerten Vollblutes besser bewahrt werden könnte als bei Vollblut, das in einen Blutbeutel mit einer vorgelegten CPDA-1-Antikoagulanzlösung gesammelt wird. Da sich in jüngerer Zeit Studien mehren, in welchen negative Auswirkungen von Bluttransfusionen auf den Empfängerorganismus, eine erhöhte Morbidität und Mortalität publiziert wurden, welche möglicherweise auf die intrinsischen Eigenschaften der gelagerten Erythrozyten mit Beeinträchtigung der Mikrozirkulation zurückzuführen sind, wurden in der vorliegenden Studie rheologische Untersuchungen der Erythrozyten-verformbarkeit und Erythrozytenaggregation eingeschlossen. Material und Methoden: Die als randomisierte Kontrollstudie konzipierte Untersuchung umfasste in beiden Gruppen jeweils 20 Untersuchungseinheiten. In der ABC-Gruppe wurde Vollblut mit der ABC®-Waage (MacoPharma, Frankreich) gewonnen. Bei der ABC®-Waage wurde mittels eines Rollerpumpensystems die CPDA-1-Lösung kontinuierlich in gleichbleibender Konzentration dem gewonnen Vollblut beigemengt. Die Blutsammlung in der konventionellen Gruppe erfolgte mit der Blutentnahmewaage Compomixer M2® (Fresenius HemoCare, Deutschland), bei der mithilfe der Schwerkraft Spendeblut in einen mit CPDA-1-Antikoagulanzlösung vorgelegten Beutel floss. Anschließend erfolgte nach zwei Stunden bei allen Untersuchungseinheiten eine Leukozytendepletion. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich über 49 Lagerungstage. An den Lagerungstagen 1, 7, 21, 35, 42 und 49 wurden die Werte folgender Parameter im Vollblut bestimmt: pH-Wert, Glukose, ATP, 2,3-DPG (bis zum Tag 42), Hb, freies Hb, K+ sowie die Gerinnungszeiten TT, PT und aPTT, Faktor-V-Aktivität, Faktor-VIII-Aktivität, Fibrinogen, AT, D-Dimere und TAT-Komplexe. Die rheologischen Untersuchungen erfolgten mit dem LORCA™ (R & R Mechatronics, Niederlande). Die Verformbarkeit der Erythrozyten wurde mit dem Elongationsindex, die Aggregation mit dem Aggregationsindex beschrieben. Am ersten Untersuchungstag wurde einmalig der Restleukozytengehalt der leukozytendepletierten Vollblutkonserven bestimmt. Zudem wurden die beiden Gruppen hinsichtlich der Präzision des durch die Blutwaagen erzielten Spendevolumens, der Dauer der Blutspende und der Dauer der Leukozytendepletion verglichen. Ergebnisse: Mit beiden Blutwaagesystemen wurden annähernd gleiche Sammelvolumina erzielt, 525 (SD 5,3) ml in der ABC-Gruppe und 524 (SD 10,2) ml in der konventionellen Gruppe. Die Hb-Konzentrationen der Blutkonserven zeigten sich in beiden Untersuchungsgruppen mit 65,9 (SD 5,1) g pro Konserve in der ABC-Gruppe bzw. 67,5 (SD 7,8) g pro Konserve in der konventionellen Gruppe nahezu gleich. In der konventionellen Gruppe fanden sich jedoch eine signifikant höhere Variation der Konservenvolumina (p = 0,006), eine signifikant höhere Variation bei dem durch den Filtrationsprozess verursachten Blutverlust (p = 0,0002) und zudem eine Tendenz zu einer höheren Variation des Hb-Gehaltes pro Blutkonserve (p = 0,07). Die untersuchten Qualitätsparameter unterschieden sich in beiden Untersuchungsgruppen nicht signifikant voneinander. Die Konzentrationen von freiem Hb und K+ wiesen in der konventionellen Gruppe eine signifikant höhere Variation auf (p = 0,04), die Konzentration von Glukose zeigte eine Tendenz zu einer höheren Variation in der konventionellen Gruppe (p = 0,07). Die mittlere ATP-Konzentration betrug am 42. Lagerungstag in der ABC-Gruppe 2,33 (SD 0,41) µmol/g Hb versus 2,24 (SD 0,39) µmol/g Hb in den konventionellen Gruppe. In beiden Untersuchungsgruppen fanden sich eine Abnahme der Verformbarkeit und eine Verminderung der Aggregationsneigung der Erythrozyten. Der Aggregationsindex war in der konventionellen Gruppe höher als in der ABC-Gruppe (p = 0,056). Bis zum 21. Lagerungstag war diese Differenz signifikant (p = 0,03), verminderte sich aber gegen Ende des Untersuchungszeitraumes. Schlussfolgerung: Die klinische Einordnung der beobachteten rheologischen Veränderungen ist vor dem Hintergrund des heutigen Standes der Wissenschaft schwierig. Sowohl die Aggregationsfähigkeit als auch die Verformbarkeit der Erythrozyten bestimmen maßgeblich die Strömungseigenschaften des Blutes. Eine Abnahme der Verformbarkeit könnte zu einer vermehrten Sequestrierung der weniger flexiblen Erythrozyten in der Milz, aber auch in der Leber, der Lunge und dem Sternum führen. Bei Eintritt weniger verformbarer Erythrozyten in kleinste Blutgefäße wird ein größerer Perfusionsdruck benötigt und der Strömungswiderstand steigt an. Möglicherweise könnte es auch zu einer kompletten Verlegung kleinster Gefäße kommen, die FCD (functional capillary density, funktionelle kapillare Dichte) könnte sich vermindern und die O2-Versorgung der Gewebe eingeschränkt werden. Zudem wird bei Abnahme der Verformbarkeit durch Einschränkung des „tank-treadings“ und der Fähigkeit, sich zu Ellipsen auszudehnen, das Strömungsprofil des Blutes gestört. Eine erhöhte Aggregationsneigung steht in Zusammenhang mit einer ungünstigen Beeinflussung des Strömungswiderstandes, des Strömungsprofils und der Blutviskosität. Bei einer verstärkten Aggregationsneigung bedarf es eines höheren Energieaufwandes, um Aggregate aufzulösen. Die FCD könnte sich vermindern und durch größere Aggregate könnten Gefäße ganz verlegt werden. Insofern könnte sich eine verminderte Aggregation durchaus günstig auf das Strömungsverhalten des Blutes und die O2-Versorgung in der Mikrozirkulation auswirken. Auf der anderen Seite scheint aber eine bestimmte Aggregationsstärke zur Aufrechterhaltung der mikrozirkulatorischen Perfusion notwendig zu sein. Neben rheologischen Veränderungen bestehen zahlreiche weitere, v. a. immunologische Veränderungen, welche für die negativen Auswirkungen von Bluttransfusionen verantwortlich sein könnten. Zusammenfassend lässt sich aus den Ergebnissen der vorliegenden ABC-Studie schließen, dass die ABC®-MacoPharma-Waage ein besser standardisiertes Blutprodukt liefert. Ein Überschuss der Antikoagulanzlösung CPDA-1 am Beginn der Blutsammlung scheint die Qualität der Lagerungsparameter nicht signifikant zu beeinflussen. Quellen 1. Gibson JG, 2nd, Murphy WP, Jr., Rees SB, and Scheitlin WA. The influence of extracelluar factors involved in the collection of blood in ACD on maintenance of red cell viability during refrigerated storage. Am J Clin Pathol 26: 855-873, 1956. 2. Matthes G, Tofote U, Krause KP, Pawlow I, Kucera W, and Lerche D. Improved red cell quality after erythroplasmapheresis with MCS-3P. J Clin Apher 9: 183-188, 1994

Einfluss einer kontrollierten Stabilisatorzuführung während der Spende auf die Lagerungseigenschaften leukozytendepletierten Vollblutes

Hintergrund: Die Transfusion von Blutkomponenten und Vollblut ist ein essentieller Bestandteil lebensrettender und lebenserhaltender Maßnahmen. In den entwickelten Industrienationen erfolgte in den 1970er und 1980er Jahren der Übergang von der Vollblutspende zur Blutkomponentenspende. Die Vollblutspende hat jedoch weiterhin einen Stellenwert bei der autologen Eigenblutspende und in Ländern der dritten Welt, in welchen die logistischen Gegebenheiten für die aufwendige Blutkomponentenspende nicht vorliegen. Zudem gewinnt in heutiger Zeit die Verwendung von – insbesondere frischem – Vollblut im klinischen Zustand einer massiven Hämorrhagie, im schweren hämorrhagischen Schock als auch bei einer Koagulopathie wieder vermehrt an Interesse. In der transfusionsmedizinischen Forschung bestehen fortwährend Bemühungen, die Qualität von Blutprodukten stetig weiter zu verbessern und somit auch die Dauer ihrer Lagerungsfähigkeit auszuweiten. Gibson et al. beschrieben 1956 den so genannten Sammlungsschaden („lesion of collection“). Bei der Blutsammlung in dem Antikoagulanz- und Konservierungsmedium ACD zeigten die Erythrozyten in den ersten 100 ml ein deutlich geringeres Posttransfusionsüberleben als der Durchschnitt aller Erythrozyten der gesamten Transfusionseinheit. Gibson et al. führten diese Beobachtung auf die schädigende Wirkung der hohen Citrat-Konzentration der in den Blutbeuteln vorgelegten ACD-Lösung zurück (1). Später registrierten Matthes et al. bei Blutsammlung mit dem Zellseparator MCS 3P® (Haemonetics Corp., USA), einem Apherese-system, eine bessere Bewahrung der erythrozytären ATP- und 2,3-DPG-Konzentrationen im Vergleich zur Blutsammlung mittels konventioneller Blutsammelwaagen (2). Bei der Apheresetechnik wird das gesammelte Blut kontinuierlich mit der Antikoagulanzlösung in einem konstanten Konzentrationsverhältnis vermischt und stellt somit eine schonendere Blutsammlung dar. Ausgehend von diesen Beobachtungen bestand die Fragestellung der vorliegenden ABC-Studie darin, ob durch die kontinuierliche Zuführung des Antikoagulanz- und Konservierungsmediums CPDA-1 zum gesammelten Vollblut die Qualität des anschließend gelagerten Vollblutes besser bewahrt werden könnte als bei Vollblut, das in einen Blutbeutel mit einer vorgelegten CPDA-1-Antikoagulanzlösung gesammelt wird. Da sich in jüngerer Zeit Studien mehren, in welchen negative Auswirkungen von Bluttransfusionen auf den Empfängerorganismus, eine erhöhte Morbidität und Mortalität publiziert wurden, welche möglicherweise auf die intrinsischen Eigenschaften der gelagerten Erythrozyten mit Beeinträchtigung der Mikrozirkulation zurückzuführen sind, wurden in der vorliegenden Studie rheologische Untersuchungen der Erythrozyten-verformbarkeit und Erythrozytenaggregation eingeschlossen. Material und Methoden: Die als randomisierte Kontrollstudie konzipierte Untersuchung umfasste in beiden Gruppen jeweils 20 Untersuchungseinheiten. In der ABC-Gruppe wurde Vollblut mit der ABC®-Waage (MacoPharma, Frankreich) gewonnen. Bei der ABC®-Waage wurde mittels eines Rollerpumpensystems die CPDA-1-Lösung kontinuierlich in gleichbleibender Konzentration dem gewonnen Vollblut beigemengt. Die Blutsammlung in der konventionellen Gruppe erfolgte mit der Blutentnahmewaage Compomixer M2® (Fresenius HemoCare, Deutschland), bei der mithilfe der Schwerkraft Spendeblut in einen mit CPDA-1-Antikoagulanzlösung vorgelegten Beutel floss. Anschließend erfolgte nach zwei Stunden bei allen Untersuchungseinheiten eine Leukozytendepletion. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich über 49 Lagerungstage. An den Lagerungstagen 1, 7, 21, 35, 42 und 49 wurden die Werte folgender Parameter im Vollblut bestimmt: pH-Wert, Glukose, ATP, 2,3-DPG (bis zum Tag 42), Hb, freies Hb, K+ sowie die Gerinnungszeiten TT, PT und aPTT, Faktor-V-Aktivität, Faktor-VIII-Aktivität, Fibrinogen, AT, D-Dimere und TAT-Komplexe. Die rheologischen Untersuchungen erfolgten mit dem LORCA™ (R & R Mechatronics, Niederlande). Die Verformbarkeit der Erythrozyten wurde mit dem Elongationsindex, die Aggregation mit dem Aggregationsindex beschrieben. Am ersten Untersuchungstag wurde einmalig der Restleukozytengehalt der leukozytendepletierten Vollblutkonserven bestimmt. Zudem wurden die beiden Gruppen hinsichtlich der Präzision des durch die Blutwaagen erzielten Spendevolumens, der Dauer der Blutspende und der Dauer der Leukozytendepletion verglichen. Ergebnisse: Mit beiden Blutwaagesystemen wurden annähernd gleiche Sammelvolumina erzielt, 525 (SD 5,3) ml in der ABC-Gruppe und 524 (SD 10,2) ml in der konventionellen Gruppe. Die Hb-Konzentrationen der Blutkonserven zeigten sich in beiden Untersuchungsgruppen mit 65,9 (SD 5,1) g pro Konserve in der ABC-Gruppe bzw. 67,5 (SD 7,8) g pro Konserve in der konventionellen Gruppe nahezu gleich. In der konventionellen Gruppe fanden sich jedoch eine signifikant höhere Variation der Konservenvolumina (p = 0,006), eine signifikant höhere Variation bei dem durch den Filtrationsprozess verursachten Blutverlust (p = 0,0002) und zudem eine Tendenz zu einer höheren Variation des Hb-Gehaltes pro Blutkonserve (p = 0,07). Die untersuchten Qualitätsparameter unterschieden sich in beiden Untersuchungsgruppen nicht signifikant voneinander. Die Konzentrationen von freiem Hb und K+ wiesen in der konventionellen Gruppe eine signifikant höhere Variation auf (p = 0,04), die Konzentration von Glukose zeigte eine Tendenz zu einer höheren Variation in der konventionellen Gruppe (p = 0,07). Die mittlere ATP-Konzentration betrug am 42. Lagerungstag in der ABC-Gruppe 2,33 (SD 0,41) µmol/g Hb versus 2,24 (SD 0,39) µmol/g Hb in den konventionellen Gruppe. In beiden Untersuchungsgruppen fanden sich eine Abnahme der Verformbarkeit und eine Verminderung der Aggregationsneigung der Erythrozyten. Der Aggregationsindex war in der konventionellen Gruppe höher als in der ABC-Gruppe (p = 0,056). Bis zum 21. Lagerungstag war diese Differenz signifikant (p = 0,03), verminderte sich aber gegen Ende des Untersuchungszeitraumes. Schlussfolgerung: Die klinische Einordnung der beobachteten rheologischen Veränderungen ist vor dem Hintergrund des heutigen Standes der Wissenschaft schwierig. Sowohl die Aggregationsfähigkeit als auch die Verformbarkeit der Erythrozyten bestimmen maßgeblich die Strömungseigenschaften des Blutes. Eine Abnahme der Verformbarkeit könnte zu einer vermehrten Sequestrierung der weniger flexiblen Erythrozyten in der Milz, aber auch in der Leber, der Lunge und dem Sternum führen. Bei Eintritt weniger verformbarer Erythrozyten in kleinste Blutgefäße wird ein größerer Perfusionsdruck benötigt und der Strömungswiderstand steigt an. Möglicherweise könnte es auch zu einer kompletten Verlegung kleinster Gefäße kommen, die FCD (functional capillary density, funktionelle kapillare Dichte) könnte sich vermindern und die O2-Versorgung der Gewebe eingeschränkt werden. Zudem wird bei Abnahme der Verformbarkeit durch Einschränkung des „tank-treadings“ und der Fähigkeit, sich zu Ellipsen auszudehnen, das Strömungsprofil des Blutes gestört. Eine erhöhte Aggregationsneigung steht in Zusammenhang mit einer ungünstigen Beeinflussung des Strömungswiderstandes, des Strömungsprofils und der Blutviskosität. Bei einer verstärkten Aggregationsneigung bedarf es eines höheren Energieaufwandes, um Aggregate aufzulösen. Die FCD könnte sich vermindern und durch größere Aggregate könnten Gefäße ganz verlegt werden. Insofern könnte sich eine verminderte Aggregation durchaus günstig auf das Strömungsverhalten des Blutes und die O2-Versorgung in der Mikrozirkulation auswirken. Auf der anderen Seite scheint aber eine bestimmte Aggregationsstärke zur Aufrechterhaltung der mikrozirkulatorischen Perfusion notwendig zu sein. Neben rheologischen Veränderungen bestehen zahlreiche weitere, v. a. immunologische Veränderungen, welche für die negativen Auswirkungen von Bluttransfusionen verantwortlich sein könnten. Zusammenfassend lässt sich aus den Ergebnissen der vorliegenden ABC-Studie schließen, dass die ABC®-MacoPharma-Waage ein besser standardisiertes Blutprodukt liefert. Ein Überschuss der Antikoagulanzlösung CPDA-1 am Beginn der Blutsammlung scheint die Qualität der Lagerungsparameter nicht signifikant zu beeinflussen. Quellen 1. Gibson JG, 2nd, Murphy WP, Jr., Rees SB, and Scheitlin WA. The influence of extracelluar factors involved in the collection of blood in ACD on maintenance of red cell viability during refrigerated storage. Am J Clin Pathol 26: 855-873, 1956. 2. Matthes G, Tofote U, Krause KP, Pawlow I, Kucera W, and Lerche D. Improved red cell quality after erythroplasmapheresis with MCS-3P. J Clin Apher 9: 183-188, 1994

Soil bacterial consortia and previous exposure enhance the biodegradation of sulfonamides from pig manure

Persistence or degradation of synthetic antibiotics in soil is crucial in assessing their environmental risks. Microbial catabolic activity in a sandy loamy soil with pig manure using C-12- and C-14-labelled sulfamethazine (SMZ) respirometry showed that SMZ was not readily degradable. But after 100 days, degradation in sulfadiazine-exposed manure was 9.2%, far greater than soil and organic manure (0.5% and 0.11%, respectively, p < 0.05). Abiotic degradation was not detected suggesting microbial catabolism as main degradation mechanism. Terminal restriction fragment length polymorphism showed biodiversity increases within 1 day of SMZ spiking and especially after 200 days, although some species plummeted. A clone library from the treatment with highest degradation showed that most bacteria belonged to alpha, beta and gamma classes of Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes and Acidobacteria. Proteobacteria (alpha, beta and gamma), Firmicutes and Bacteroidetes which were the most abundant classes on day 1 also decreased most following prolonged exposure. From the matrix showing the highest degradation rate, 17 SMZ-resistant isolates biodegraded low levels of (14) C-labelled SMZ when each species was incubated separately (0.2-1.5%) but biodegradation was enhanced when the four isolates with the highest biodegradation were incubated in a consortium (Bacillus licheniformis, Pseudomonas putida, Alcaligenes sp. and Aquamicrobium defluvium as per 16S rRNA gene sequencing), removing up to 7.8% of SMZ after 20 days. One of these species (B. licheniformis) was a known livestock and occasional human pathogen. Despite an environmental role of these species in sulfonamide bioremediation, the possibility of horizontal transfer of pathogenicity and resistance genes should caution against an indiscriminate use of these species as sulfonamide degraders