DD298348B5 - Method for controlling the quality of stored erythocytes and blood transfusions - Google Patents

Method for controlling the quality of stored erythocytes and blood transfusions Download PDF

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DD298348B5 DD33483989A DD33483989A DD298348B5 DD 298348 B5 DD298348 B5 DD 298348B5 DD 33483989 A DD33483989 A DD 33483989A DD 33483989 A DD33483989 A DD 33483989A DD 298348 B5 DD298348 B5 DD 298348B5
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Gert Matthes
Werner Storek
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Universitaetsklinikum Charite
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Zur direkten Kontrolle der Blutkonserven ist eine lokalisierte P31 -Spektroskopie im Hochfeldtomographen (B > 1,5T) am zweckmäßigsten.For direct control of the blood supply, localized P31 spectroscopy in the high field tomograph (B> 1.5T) is most appropriate.

Die P-31-NMR-Spektroskopie beeinträchtigt in keiner Weise die Lebens- und Funktionsfähigkeit der roten Blutzellen. Die Erfindung soll nachstehend an 2 Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:P-31 NMR spectroscopy in no way affects the life and functioning of red blood cells. The invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments:

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

Eine Blutkonserve wurde wie üblich aufbereitet. Die Bestimmung des 2.3-DPG-Gehaltes zur Qualitätskontrolle von Konservenblut wurde 1 bis 6 Stunden nach einer Blutabnahme sowie bis zu 14Tagen nach einer Lagerung bei 4°C durchgeführt. Zusätzlich wurden einige Blutpräparate zwischenzeitlich für mehrere Stunden auf Zimmertemperaturen aufgewärmt, um die Effekte einer Unterbrechung der Kühlkette bei der Lagerung zu ermitteln. Die 31-P-NMR-Spektren wurden mit einem PFT (Pulse Fourier Transform)-Spektrometer unter Anwendung der Quadraturdetektion bei einer Resonanzfrequenz von 162MHz ohne Protonenbreitbandkopplung aufgenommen (typische Spektrenaufnahmeparameter: Sweepbreite: 36ppm, Zeitdomäne: 16K Datenpunkte, Anzahl der Spektrenakkumulationen: 400, Wiederholzeit pro Scan: 5s für Ρί/2-Anregungsimpulse). Die zu untersuchenden Erythrozytenkonserven wurden in das Spektrometer eingebracht. Zusätzlich wurde jeder Erythrozytenkonserve noch eine Doppelkapillare beigelegt. Die äußere Kapillare enthielt D2O für den Probenlock und die innere Kapillare 85%ige H3PO4, deren NMR-Signal sowohl als Standard für die chemische Verschiebung (δ = O) als auch als Integrationsstandard für die quantitative Auswertung benutzt wurde. In Abhängigkeit vom Medium und dem pH-Wert wurden die 2 Phosphorsignale des 2.3-DPG bei δ(3Ρ) = 3,1 ± 0,5 und δ(2Ρ) = 2,9 ± 0,5 gefunden und es wurden beide Signale zur quantitativen Auswertung herangezogen, wobei die Differenz δ(3Ρ) - δ(2Ρ) zwischen 0,4 bis 0,6ppm betrug. Die Messungen wurden bei Zimmertemperatur durchgeführtA blood bank was processed as usual. The determination of the 2.3-DPG content for the quality control of preserved blood was carried out 1 to 6 hours after blood sampling and up to 14 days after storage at 4 ° C. In addition, some blood preparations have been temporarily warmed to room temperatures for several hours to determine the effects of a cold chain interruption during storage. The 31 P NMR spectra were recorded with a PFT (Pulse Fourier Transform) spectrometer using quadrature detection at a resonant frequency of 162 MHz without proton broadband coupling (typical spectral acquisition parameters: sweep width: 36ppm, time domain: 16K data points, number of spectra accumulations: 400, Repetition time per scan: 5s for Ρί / 2 excitation pulses). The erythrocyte preserves to be examined were introduced into the spectrometer. In addition, each erythrocyte preserve was given a double capillary. The outer capillary contained D2O for sample blocking and the inner capillary 85% H3PO4, whose NMR signal was used both as standard for chemical shift (δ = O) and as integration standard for quantitative evaluation. Depending on the medium and the pH value, the 2 phosphorus signals of the 2.3-DPG were found at δ (3Ρ) = 3.1 ± 0.5 and δ (2Ρ) = 2.9 ± 0.5 and both signals became quantitative difference, the difference δ (3Ρ) - δ (2Ρ) was between 0.4 to 0.6 ppm. The measurements were carried out at room temperature

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. The results are shown in Table 1.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Zur Beurteilung des Therapieeffektes wurde Patientenblut (Blutgruppe A) nach der Transfusion von 4-6 Blutkonserven der Blutgruppe 0 in Abständen von 10min, 3,6,12,18,24,48 Stunden post transfusionem mittels Differentialagglutination aufgetrennt und die In-vivo-Regeneration von 2.3 DPG mit Hilfe der P-31-NMR-Spektroskopie ermittelt. Verwendet wurde ein Spektrometer, wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben. Die aufbereiteten Blutproben wurden in NMR-Röhrchen gefüllt (Außendurchmesser 10 mm; Mindestfüllmenge: 3 ml) in die bei jeder Messung noch eine Doppelkapillare eingeführft wurde, die ebenso wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben, D2O für den Probenlock und 85%ige H3PO4 als Standard und Integrationsstandard enthielt. Die Untersuchung und Auswertung erfolgte wie im Ausführungsbeispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.To assess the therapeutic effect, patient blood (blood group A) was fractionated by differential agglutination after transfusion of 4-6 blood groups of 0 blood group at intervals of 10 min, 3,6,12,18,24,48 post-transfusion and in vivo regeneration determined by 2.3 DPG using P-31 NMR spectroscopy. A spectrometer was used as described in Example 1. The prepared blood samples were filled into NMR tubes (outer diameter 10 mm, minimum filling quantity: 3 ml) into which a double capillary was also introduced in each measurement, the same as described in Example 1, D 2 O for Probenlock and 85% H 3 PO 4 as standard and integration standard contained. The examination and evaluation were carried out as in the embodiment 1. The results are shown in Table 2.

Tabelle 1: P-31-NMR-Messungen des 2.3-DPG-Gehaltes von frischen und konservierten roten Blutzellen in Blutkonserven (Verdünnungsfaktor 2.0)Table 1: P-31 NMR measurements of 2.3-DPG content of fresh and preserved red blood cells in blood conserves (dilution factor 2.0)

Probenmaterialsample material Hämoglobin-Hemoglobin- ReI. NMR-Signal-Rel. NMR signal 2.3-DPG-2.3-DPG 2.3-DPG-2.3-DPG (mmol/molHB)(Mmol / molHB) Gehaltsalary Intensitätintensity Gehaltsalary Gehaltsalary (mmol/l)(Mmol / l) (Integral)*(Integral)* (mmol/l)(Mmol / l) (mmol/molHb)(Mmol / molHb) Frischblutfresh blood ACD-A-stabilisiertACD-A-stabilized 8,48.4 2,022.02 1,581.58 188,1188.1 Konservenblutbottle blood ACD-A-stabilisiertACD-A-stabilized Lagerdauer bei 4°CStorage time at 4 ° C 2 Tage2 days 11,011.0 2,122.12 1,651.65 150,0150.0 5 Tage5 days 11,411.4 1,641.64 1,281.28 112,3112.3 14 Tage14 days 11,011.0 0,000.00 0,000.00 0,00.0 Erwärmungwarming bisauf25°Cbisauf25 ° C für 10 Stundenfor 10 hours (Vorkonservierung(Vorkonservierung 2 Tage bei 4 0C)2 days at 4 0 C) 10,010.0 0,600.60 0,470.47 46,546.5

* Integral (85% H3PO4) = 1 gesetzt (entspricht 0,39 mmol Glycerat^.S-Diphosphat/l)* Integral (85% H 3 PO 4 ) = 1 set (corresponds to 0.39 mmol glycerate ^ .S diphosphate / l)

Tabelle 2: P-31-NMR-Messungen zur In-vivo-Regeneration von 2.3-DPG nach Transfusion von DPG-verarmten Blutes (Verdünnungsfaktor für das Hämolysat 11.93)Table 2: P-31 NMR measurements for in vivo regeneration of 2.3-DPG after transfusion of DPG-depleted blood (dilution factor for the hemolysate 11.93)

Zeitpunkttime Hämoglobinhemoglobin ReI. NMR-Signal-Rel. NMR signal 2.3-DPG-2.3-DPG 2.3-DPG-2.3-DPG der Messungthe measurement gehaltsalary Intensitätintensity Gehaltsalary Gehaltsalary (mmol/l)(Mmol / l) (Integral)·(Integral)· (mmol/l)(Mmol / l) (mmol/lmolHb)(Mmol / lmolHb) Konservenblutbottle blood 14 Tage Lagerung14 days storage 11,011.0 0,000.00 0,000.00 0,000.00 bei 4 0Cat 4 0 C Patientenblut,Patient's blood, praetransfusionempraetransfusionem 4,24.2 0,200.20 0,930.93 221,4221.4 posttransfusionemposttransfusionem 10 min10 min 10,610.6 0,080.08 0,370.37 34,934.9 3Std.3 hours. 10,010.0 0,170.17 0,790.79 79,079.0 6Std.6h. 9,69.6 0,160.16 0,740.74 77,177.1 12Std.12h. 8,48.4 0,190.19 0,880.88 104,8104.8 8Std.8h. 9,29.2 0,220.22 1,021.02 110,9110.9 24Std.24h. 9,19.1 0,220.22 1,021.02 112,1112.1 48Std.48h. 4,04.0 0,120.12 0,560.56 140,0140.0

* Integral (85%ige H3PO4) = 1 gesetzt (entspricht 0,39mmol Glycerat^.S-Diphosphat/l)* Integral (85% H 3 PO 4 ) = 1 set (corresponds to 0.39mmol glycerate ^ .S diphosphate / l)

Claims (1)

Verfahren zur Qualitätskontrolle von Erythrozytenkonserven und Bluttransfusionen, dadurch gekennzeichnet, daßMethod for quality control of packed red blood cells and blood transfusions, characterized in that - die Erythrozytenkonserven im geeigneten Konservierungsverhältnis mittels der P-31-NMR-Spektroskopie zu Beginn, während und nach der Lagerung als prozeßbegleitende Qualitätskontrolle auf ihren Gehalt an intrazellulären Metaboliten, insbesondere auf die Konzentration an 2.3-Diphosphoglyzerat und der Adeninnucleotide, untersucht werden und/oder- The RBCs are examined in the appropriate conservation ratio by means of P-31-NMR spectroscopy at the beginning, during and after storage as in-process quality control on their content of intracellular metabolites, in particular on the concentration of 2,3-diphosphoglycerate and adenine nucleotides, and / or - post transfusionem das patienteneigene Blut nach Differentialagglutination von den im Kreislauf zirkulierenden konservierten roten Blutzellen aufgetrennt und bei diesen die In-vivo Regeneration von 2.3-Diphosphoglyzerat und der Adeninnucleotide ebenfalls mittels der P-31-NMR-Spektroskopie ermittelt werden.After post-transfusion, the patient's own blood after differential agglutination is separated from the circulating preserved red blood cells in the circulation and the in vivo regeneration of 2,3-diphosphoglycerate and the adenine nucleotides are also determined by P-31 NMR spectroscopy. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Anwendung der Erfindung bezieht sich auf die nichtinvasive Qualitätskontrolle von erythrozytenhaltigen Blutkonserven und zur Beurteilung des Therapieeffektes einer Transfusion.The application of the invention relates to the non-invasive quality control of erythrocyte-containing blood conserves and to the evaluation of the therapeutic effect of a transfusion. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Die derzeit bekannten technischen Lösungen zur Qualitätsbeurteilung und -kontrolle von erythrozytenhaltigen Blutkonserven beziehen sich auf die Charakterisierung von konservierungsbedingten Schädigungen der roten Blutzelle. Dazu müssen immer aus dem Konservierungsbehältnis Proben entnommen werden, um die Untersuchungen durchführen zu können. Diese betreffen die in vito-Untersuchungen der Lebens- und Funktionsfähigkeit der roten Blutkörperchen, wie z. B. biochemische Parameter (ATP- und 2.3-DPG-Gehalt), pH-Wert, extrazelluläres Hämoglobin und extrazellulärer Kaliumionengehalt), Parameter der Membranfunktion (Deformierbarkeit, morphologische Veränderungen, osmotische Resistenz, Lipidperoxidation, Lipid- und Cholesterolverlust, Vesikulation, Sialinsäureabspaltung etc.) oder die In-vivo-Ermittlung der eigentlichen Funktion der transfundierten roten Blutzellen, die Messung der Sauerstofftransportfunktion und der Überlebenszeit dieser Blutzellen im Empfängerorganismus.The currently known technical solutions for the quality assessment and control of erythrocyte-containing blood conserves relate to the characterization of preservation-related damage to the red blood cell. For this purpose, samples must always be taken from the preservation container in order to carry out the investigations. These concern the in vito studies of the life and functioning of the red blood cells, such as. Biochemical parameters (ATP and 2.3-DPG content), pH, extracellular hemoglobin and extracellular potassium ion content), parameters of membrane function (deformability, morphological changes, osmotic resistance, lipid peroxidation, lipid and cholesterol loss, vesiculation, sialic acid cleavage, etc.). ) or the in vivo determination of the actual function of the transfused red blood cells, the measurement of the oxygen transport function and the survival time of these blood cells in the recipient organism. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, sowohl eine nichtinvasive Qualitätskontrolle von Erythrozytenkonserven durchzuführen, um zu jedem Zeitpunkt der Konservierung Aussagen zur Lebens- und Funktionsfähigkeit der Erythryzten treffen zu können, als auch eine Beurteiling des therapeutischen Effektes einer Transfusion vornehmen zu können.The aim of the invention is to carry out both a noninvasive quality control of packed red blood cells in order to be able to make statements on the life and functionality of the erythrates at any time of preservation, as well as to make an assessment of the therapeutic effect of a transfusion. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zur nichtinvasiven Bestimmung des Gehaltes an 2,3-Diphosphoglyzerat und der Adeninnukleotide in Erythrozytenkonserven und zur Bestimmung der Qualität von Bluttransfusionen zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Erythrozytenkonserven im Konservierungsbehältnis (Blutkonservenflasche oder Blutbeutel) mittels P-31-NMR-Spektroskopie zu Beginn, während der Lagerung als prozeßbegleitende Qualitätskontrolle bzw. unmittelbar vor einer geplanten Transfusion getestet werden oder bei erfolgter Transfusion das patienteneigene Blut nach Differentialkagglutination von den im Kreislauf zirkulierenden konservierten roten Blutzellen aufgetrennt und ebenfalls der Testung mittels P-31-NMR-Spektroskopie unterzogen wird. Damit kann der Transfusionseffekt jeder erythrozytenhaltigen Bluttransfusion genau vorausgesagt und kontrolliert werden und ist insbesondere bedeutungsvoll bei transfusionsbedürftigen Patienten, deren kardiale und zerebrale Kompensationsmöglichkeiten eingeschränkt sind oder die massive Transfusionen benötigen. In diesen Fällen ist die Kenntnis des aktuellen Gehaltes an 2.3-DPG der Blutkonserven, der bereits nach 14tägiger Lagerdauer weniger als 10% des Ausgangswertes betragen kann, besonders wichtig, da die In-vivo-Regeneration dieses Metaboliten 3-6 Stunden posttransfusionen (p.t.) erst etwa 40% und Stunden p.t. ca. 80% beträgt. Es ist weiterhin von Vorteil, wenn Blutkonserven nichtinvasiv mittels P-31-NMR-Spektroskopie untersucht werden, weil damit ohne Eingriff in das sterile Konservierungsbehältnis havariebedingte Unterbrechungen der Kühlkette oder andere lagerungs- oder konservierungsbedingte Schädigungen an den roten Blutzellen festgestellt werden können.The object of the invention is to develop a method for the noninvasive determination of the content of 2,3-diphosphoglycerate and the adenine nucleotides in packed red blood cells and for the determination of the quality of blood transfusions. According to the invention this object is achieved in that the erythrocyte preserves in the preservation container (blood bank or blood bag) by P-31-NMR spectroscopy at the beginning, during storage as process-accompanying quality control or immediately before a planned transfusion are tested or transfusion the patient's own blood after differential agglutination is separated from the circulating preserved red blood cells in the circulation and also subjected to the testing by P-31 NMR spectroscopy. Thus, the transfusion effect of any red blood cell-containing blood transfusion can be accurately predicted and controlled, and is particularly significant in patients in need of transfusion, whose cardiac and cerebral compensation capabilities are limited or who require massive transfusions. In these cases, knowledge of the current level of 2.3-DPG of the blood conserved, which may already be less than 10% of baseline after 14 days of storage, is particularly important since the in vivo regeneration of this metabolite is 3-6 hours post-transfusion (pt). only about 40% and hours pt about 80%. It is furthermore advantageous if blood preserves are examined noninvasively by means of P-31 NMR spectroscopy, because they can be used to detect cavitation-related interruptions of the cold chain or other storage or preservation-related damage to the red blood cells without intervention in the sterile preservation container.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1597401A1 (en) * 2003-02-17 2005-11-23 Kiwi Ingenuity Limited Preparation of red blood cells with a modified level of blood group antigen expression and their use in the quality control of blood typing reagents

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1597401A1 (en) * 2003-02-17 2005-11-23 Kiwi Ingenuity Limited Preparation of red blood cells with a modified level of blood group antigen expression and their use in the quality control of blood typing reagents
EP1597401A4 (en) * 2003-02-17 2007-08-22 Kiwi Ingenuity Ltd Preparation of red blood cells with a modified level of blood group antigen expression and their use in the quality control of blood typing reagents

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