Transfusionsrisiken bei Mensch und Hund unter besonderer Berücksichtigung von Vascular endothelial growth factor in Blutprodukten in Abhängigkeit von ihrer Lagerungszeit

Abstract

Die vorliegende Dissertation hatte zum Ziel, einen Literaturüberblick über Transfusionsrisiken bei Mensch und Hund zu geben. Dabei wurde die Akkumulation von Vascular endothelial growth factor (VEGF) in gelagerten Blutkonserven genauer betrachtet. VEGF ist einer der wichtigsten Wachstumsfaktoren für Gefäße und somit wichtig während Embryonalentwicklung und Wundheilung. Zudem ermöglicht VEGF Tumoren den Anschluss an das Gefäßsystem und erleichtert durch seine permeabilitätssteigernde Wirkung die metastatische Ausbreitung. Die Bildung von VEGF findet nicht nur in Endothel- und Tumorzellen, sondern auch in Thrombozyten und Leukozyten statt. Da diese in Blutkonserven zerfallen, stieg in humanmedizinischen Studien die VEGF-Konzentration in gelagerten Blutprodukten wie Vollblut und thrombozytenreichem Plasma an. Durch den Einsatz von Leukozytenfiltern vor der Lagerung kann diese Anreicherung vermindert werden. Die Freisetzung von VEGF aus Tumorgewebe ist bei Hunden beschrieben, doch es gibt bisher keine Daten zur Akkumulation von VEGF in Blutkonserven. Der Einsatz von Leukozytenfiltern bei Vollblut vor der Auftrennung und Lagerung bei Hunden wurde bereits beschrieben. Ziel des experimentellen Teils der Dissertation war es, die Anreicherung von VEGF incaninen Blutkonserven während des Lagerungsverlaufs sowie den Einfluss von Leukozytenfiltern zu untersuchen. Dazu wurden Plasmaproben von 10 caninen Blutspendern entnommen und mittels eines humanen ELISA, der bereits für canines VEGF etabliert worden war, untersucht. Die Proben wurden in Zitratplasmaröhrchen gesammelt, die durch den Zusatz von Theophyllin, Adenosin und Dipyridamin eine maximale Thrombozytenstabilität gewährleisteten. Fünf der 10 Vollblut-Spenden wurden vor der Auftrennung in Erythrozytenkonzentrat und frisch gefrorenes Plasma durch einen Filter der 3. Generation (Sepacell RS-2000, Baxter, Unterschleißheim) leukozytenreduziert. Direkt nach der Auftrennung erfolgte die Probenentnahme aus Erythrozytenkonzentrat und frisch gefrorenem Plasma, und in wöchentlichem Abstand wurden Aliquoten der Erythrozytenkonzentrate untersucht. Frisch gefrorene Plasma-Proben, von denen je 2 gefiltert und nicht-gefiltert waren, wurden nach ca. 4 bzw. 6 Wochen untersucht. Es gab keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Erythrozytenzahl zwischen gefilterten und ungefilterten Konserven. Durch die Leukozytenfilter wurden jedoch sowohl Leukozyten als auch Thrombozyten effektiv entfernt (Leukozytenzahl 0 – 0,2 G/l und Thrombozytenzahl 0 – 10 G/l nach Filtration). Die VEGF-Konzentration lag im Plasma von 9 der 10 Blutspender unterhalb der Nachweisgrenze von 9 pg/ml, in einer Plasmaprobe betrug die Konzentration 12 pg/ml. Der VEGF-Wert war < 9 pg/ml in allen Erythrozytenkonzentraten und frisch gefrorenen Plasma-Konserven direkt nach der Auftrennung. Nach 1 Woche Lagerungszeit lag die mediane VEGF-Konzentration der 5 ungefilterten Ec-Konzentrate bei 37 (0-139) pg/ml, nach 2 Wochen bei 164 (0-333) pg/ml und nach 3 Wochen bei 110 (37-358) pg/ml. In den 5 gefilterten Erythrozytenkonzentraten und in allen gelagerten frisch gefrorenen Plasma- Konserven blieb die VEGF-Konzentration während der gesamten Lagerungszeit unterhalb der Nachweisgrenze. In einem zweiten Teil der Arbeit erfolgte die VEGF-Messung im Plasma von 5 transfundierten Hunden, die niemals zuvor eine Transfusion erhalten hatten und während des Probenentnahmeintervalls nicht operiert wurden. Die Untersuchung wurde vor, direkt nach und 6, 12 und 24 Stunden nach Ende der Transfusion durchgeführt. Die VEGF-Konzentration von 3 der 5 Patienten lag zu jedem Zeitpunkt unterhalb der Nachweisgrenze. Bei einem Hund fiel der VEGF-Wert von 154 pg/ml vor Transfusion auf 53 pg/ml 24 Stunden nach Transfusion ab. Ein weiterer Hund zeigte nach 6 Stunden (176 pg/ml) und nach 24 Stunden (74 pg/ml) messbare Werte. Die Patientengruppe war für ein aussagekräftiges Ergebnis jedoch zu klein und zu heterogen. Weiterhin wurde 8 Hämangiosarkom-verdächtigen Hunden mit rupturierter abdominaler Masse in Milz (n=7) oder Leber (n=1) einmalig eine Plasmaprobe entnommen und untersucht. Zwei Patienten, deren Milzmassen sich als benigne herausstellten, zeigten Werte <9 pg/ml, ebenso wie 3 von 6 Patienten mit bestätigtem Hämangiosarkom. Bei den anderen 3 Patienten ergaben sich Werte zwischen 33 und 106 pg/ml, wobei 2 Aszitesproben wesentlich höhere Werte (625 bzw. 1617 pg/ml) aufwiesen als die entsprechenden Plasmaproben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Transfusionsmedizin ein wichtiger Bestandteil der Human- sowie der Veterinärmedizin ist. Viele Risiken können durch sorgfältige Abnahme und Herstellung, einen verantwortungsvollen Umgang mit Blutprodukten und die Weiterentwicklung des Zubehörs minimiert werden. Leukozytenfilter werden in der Humanmedizin routinemäßig verwendet. Sie sind geeignet, auch in caninen Blutprodukten die Freisetzung von VEGF während der Lagerung zu verhindern. Die im Vergleich zu den üblichen Mehrbeutelsystemen hohen Kosten könnten jedoch die routinemäßige Anwendung in der Veterinärmedizin limitieren. Allerdings sollte die Verwendung leukozytenreduzierter oder frischer Erythrozytenkonzentrate aufgrund des VEGF-Anstiegs bei der Transfusion von Hunden mit Hämangiosarkom oder anderen Tumorerkrankungen in Erwägung gezogen werden.

The objectives of this study were to review the literature of transfusion risks in humans and dogs, and to determine the accumulation of vascular endothelial growth factor (VEGF) in stored blood products. VEGF is one of the most potent factors involved in angiogenesis and essential for embryonic development and wound healing. It is also secreted from different tumor cells, thereby promoting tumor angiogenesis and metastatic spread. VEGF is not only produced in endothelial and tumor cells but also in platelets and white blood cells. In stored human blood products such as whole blood and platelet-rich plasma the VEGF concentration increases due to the disintegration of these blood cells. This accumulation can be reduced by prestorage leukoreduction of blood products. The secretion of VEGF from tumor tissue has been reported in dogs; but there are no publications describing its accumulation in canine blood products. The use of a prestorage leukoreduction filter in dogs has been reported recently. The goal of this study was to evaluate the accumulation of VEGF in filtered and non-filtered canine blood products during storage as well as to evaluate the impact of leukocyte filters. VEGF measurements were performed using a human ELISA which has been evaluated for the detection of canine VEGF recently. VEGF was determined in plasma samples of 10 canine blood donors before donation. Samples were collected in tubes containing sodium citrate, theophyllin, adenosine and dipyridamine allowing maximal platelet stabilisation. Five of the 10 whole blood units were leukocyte-reduced with a 3rd generation filter (Sepacell RS-2000, Baxter, Unterschleißheim) before separation into packed red blood cell units and fresh frozen plasma. Packed red blood cell and plasma samples were taken immediately after separation; further aliquots of the packed red blood cell units were examined at weekly intervals. Fresh frozen plasma samples of 2 filtered and 2 non-filtered units were examined after storage for 4 to 6 weeks. There was no significant difference regarding the red blood cell counts between filtered and non- filtered units. However the leukoreduction filter effectively removed white blood cells and platelets (WBC count 0 – 0.2 G/l and platelet count 0 – 10 G/l after filtration). The VEGF concentration was below the detection limit of 9 pg/ml in plasma samples of 9 of the 10 blood donors. The VEGF concentration in one dog was 12 pg/ml. VEGF concentration was < 9 pg/ml in all pRBC and FFP units immediately after separation. The median VEGF concentration in the 5 non filtered packed red blood cell units was 37 (0 – 139) pg/ml after 1 week, 164 (0 – 333) pg/ml after 2 weeks and 110 (37 – 358) pg/ml after 3 weeks. During the entire storage time the 5 filtered packed red blood cell units and all fresh frozen plasma units had VEGF concentrations below the detection limit. Furthermore, plasma VEGF of 5 transfused patients were taken. The patients were not transfused previously and there was no surgery performed during the time of sample collection. The samples were examined before transfusion, immediately and 6, 12 and 24 hours after the transfusion. The VEGF concentration of 3 of the 5 dogs was below the detection limit at all time points. In one patient the concentration of VEGF decreased from 154 pg/ml before transfusion to 53 pg/ml 24 hours after transfusion. Another dog had messurable VEGF concentrations after 6 hours (176 pg/ml) and after 24 hours (74 pg/ml). One of the disadvantages of this study was the small and heterogenous study population. Furthermore 8 single plasma samples of dogs with a suspected hemangiosarcoma and abdominal bleeding from spleen (n=7) or liver (n=1) were taken and examined. Two dogs with benign tumors and 3 of 6 patients with verified hemangiosarcoma had concentrations < 9 pg/ml. The concentration of the other 3 hemangiosarcoma patients ranged from 33 to 106 pg/ml; 2 samples of abdominal blood showed much higher contents (625 and 1617 pg/ml respectively) than the corresponding plasma samples. In conclusion transfusion medicine is an important part in human medicine and veterinary practice. Many risk factors may be limited by a responsible use of blood products and development of fittings. Leukocyte-reduction filters are routinely used in human medicine. Its use is effective in preventing the release of VEGF during the storage of canine blood products. The higher costs of leukoreduction filters compared to standard multiple pack systems might reduce its routine use in veterinary practice. However the use of leukoreduced or fresh red blood cell products should be considered when transfusing dogs with hemangiosarcoma or other tumors.