Bestrahlung leukozytendepletierter Erythrozytenkonzentrate in der additiven Lösung SAG-M aus dem Blutspendedienst Suhl zu verschiedenen Zeitpunkten

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2012-04-18
Issue Year
2012
Authors
Frisch, Andreas
Editor
Abstract

Background Irradiation of red blood cell (RBC) concentrates with gamma rays is performed to prevent transfusion-associated graft-versus-host disease (TA-GvHD), especially in some risk groups of patients. Besides its designated effect on viable lymphocytes, that is the damage of their DNA and hence their disability to grow up in number, gamma irradiation causes alterations of RBCs, too. These radiation-induced cell lesions add to usual storage lesions and lead to increased leakage of potassium ions, accelerated loss of intracellular purine nucleotides and accelerated in vitro hemolysis. The introduction of general leukodepletion in Germany in 2001 improved the quality of blood products considerably. However, there are only a few studies, which examine the impact of gamma irradiation on these leukodepleted RBC concentrates. Furthermore reported studies reflect neither the current Food and Drug Administration (FDA) nor the European recommendations on timing and subsequent storage. Study Design and Methods We studied 80 leukodepleted RBC concentrates in the additive solution saline-adenine-glucose-mannitol (SAG-M) for their whole shelf-life, that is 42 days, and analysed their in vitro quality parameters once a week. Thereby the RBC concentrates were divided into four groups á 20 units. Three groups were irradiated once with 30 Gy either on day +14, +28 or +35. The fourth group remained as a control unirradiated. The in vitro evaluation was accomplished on day +3, +7, +14, +21, +28, +35 and +42, related on the day of collection (day 0). The following data were collected on each measuring point: free potassium, inorganic phosphate, glucose, lactate, lactate dehydrogenase (LDH), cell-free hemoglobin in the supernatant and a complete blood count (including values for hemoglobin, hematocrit, mean corpuscular volume (MCV) and especially on day +3 a count of potentially contaminating leukocytes). Furthermore the pH-value and the concentrations of adenosine triphosphate (ATP) and 2,3-diphosphoglycerate (2,3-DPG) were determined on all of these seven days, too. Results Gamma irradiation provoked leakage of potassium ions and lactate dehydrogenase and an enhanced in vitro hemolysis rate in the irradiated components. From the day of irradiation all of these parameters started to rise in value much faster than the unirradiated control. Two RBC concentrates, both belonging to the group that were irradiated on day +14, exceeded a hemolysis rate of 0.80%, which is the upper limit for the in vitro hemolysis in Europe for the first time on day +42. All of the other units stayed remarkably beneath this value. The preservation of the ATP content was satisfying in all of the four groups, the final mean values were more than 50% of the initial mean values. Conclusions This study provides data on the in vitro quality of leukodepleted RBC concentrates that were gamma-irradiated either on day +14, +28 or +35 after collection. Our current proceeding reflects the recommendations of the FDA. In Europe RBC concentrates should not be irradiated if they are older than 14 days and in addition, their shelf-life is stronger limited in time (day +28). Our results demonstrate that RBC concentrates which were irradiated later than on day +14 still fulfill European quality standards. On the other hand our results remind us not to deregulate the post-irradiation shelf-life completely. It seems more secure with respect to the quality of RBC concentrates to limit their shelf-life after gamma irradiation depending on the day of irradiation.

Abstract

Hintergrund Die Bestrahlung von Erythrozytenkonzentraten geschieht mit dem Ziel, einer so genannten transfusionsassoziierten Graft-versus-Host-Erkrankung (transfusion-associated graft-versus-host disease, TA-GvHD) vorzubeugen, die bei bestimmten Patientengruppen von teilungsfähigen, im Blutprodukt noch enthaltenen Leukozyten ausgehen kann. Die Gammastrahlen schädigen dabei aber nicht nur die kernhaltigen Leukozyten, sondern in einem gewissen Umfang auch die kernlosen Erythrozyten. Dieser strahleninduzierte Schaden addiert sich zu den üblichen Lagerungsschäden der roten Blutkörperchen, die während der extrakorporalen Aufbewahrung derzeit unvermeidbar sind. Die Einführung der generellen Leukozytendepletion von Blutprodukten, die in Deutschland im Jahr 2001 erfolgte, konnte zwar das Auftreten der TA-GvHD nicht gänzlich verhindern, die Qualität von Erythrozytenkonzentraten aber deutlich verbessern. Dennoch wurden seither nur wenige Studien durchgeführt, die die Auswirkungen der radioaktiven Bestrahlung auf diese jetzt leukozytendepletierten Erythrozytenkonzentrate erneut evaluierten. Außerdem berücksichtigte keine dieser Arbeiten die Empfehlungen des Europarates oder die der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA), die entsprechend unterschiedliche Vorgaben enthalten, bis zu welchem Zeitpunkt Erythrozytenkonzentrate bestrahlt und daran anschließend gelagert werden dürfen. Studiendesign und Methoden Achtzig leukozytendepletierte Erythrozytenkonzentrate, versetzt mit der additiven Lösung SAG-M, wurden, ihrer gewöhnlichen Haltbarkeit entsprechend, 42 Tage lang im wöchentlichen Turnus auf ihre Qualität hin überprüft. Dabei bildeten jeweils 20 von ihnen eine Untersuchungsgruppe. Drei Gruppen wurden entweder an Tag +14, Tag +28 oder Tag +35 nach Blutspende (=Tag 0) in einem dafür vorgesehenen Bestrahlungsgerät mit 30 Gy radioaktiv bestrahlt. Die vierte Gruppe blieb als Referenz unbestrahlt. Die In-vitro-Untersuchungen sämtlicher Erythrozytenkonzentrate erfolgten an den Tagen +3, +7, +14, +21, +28, +35 und +42. Das Untersuchungsprogramm umfasste dabei zu allen genannten Messzeitpunkten die folgenden klinisch-chemischen und hämatologischen Parameter: Kalium, anorganisches Phosphat, Glukose, Laktat, Laktatdehydrogenase (LDH), freies Hämoglobin im Überstand sowie ein Differentialblutbild. Außerdem wurden stets der pH-Wert und die Konzentrationen von Adenosintriphosphat (ATP) und 2,3-Diphospho-Glycerat (2,3-DPG) bestimmt. Ergebnisse Die Gammabestrahlung verursachte eine zusätzliche Schädigung der Erythrozyten. Diese äußerte sich ab dem jeweiligen Tag der Bestrahlung in einer verstärkten Freisetzung von Kalium und LDH sowie einer gesteigerten In-vitro-Hämolyserate im Vergleich zur unbestrahlten Gruppe. Zwei Erythrozytenkonzentrate, die an Tag +14 bestrahlt wurden, überschritten an Tag +42 den für die In-vitro-Hämolyserate geltenden europäischen Grenzwert von 0,80%. Alle anderen Präparate blieben deutlich darunter. Die Konservierung der ATP-Konzentration war in allen vier Gruppen am Ende des Beobachtungszeitraums mit über 50% des Ausgangswertes zufriedenstellend. Schlussfolgerungen Die vorliegende Studie liefert Daten zur In-vitro-Qualität leukozytendepletierter und bestrahlter Erythrozytenkonzentrate. Das Vorgehen spiegelt dabei die Empfehlungen der US-amerikanischen Behörde FDA wider. Gemäß den Empfehlungen des Europarates ist die radioaktive Bestrahlung von Erythrozytenkonzentraten nur bis Tag +14 zulässig, mit einem zusätzlich eingeschränkten Lagerungszeitraum bis maximal Tag +28. Die vorgelegten Ergebnisse zeigen, dass Erythrozytenkonzentrate auch dann die strengeren europäischen Qualitätsstandards erfüllen, wenn sie später als an Tag +14 bestrahlt werden. Dennoch erscheint es sinnvoll zu sein, entgegen den Empfehlungen der FDA, die zulässige Verwendbarkeit bestrahlter Konserven in Abhängigkeit vom Bestrahlungszeitpunkt zu limitieren.

DOI
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