Verlauf der Isoagglutinintiter bei Blutspendern : eine longitudinale, retrospektive Untersuchung über einen Zeitraum von vier Jahren

Abstract

Die Isoagglutinine wurden vor über hundert Jahren als integraler Bestandteil des AB0 Blutgruppensystems entdeckt und stellen bis heute eine wichtige Säule in der Transfusionsmedizin dar. Ihre Bedeutung hat sich im Laufe der Zeit auf weitere medizinische Disziplinen ausgeweitet, wie zum Beispiel auf AB0-Inkompatibilitäten in der Geburtsmedizin oder bei der Transplantation von Knochenmark und hämatopoetischen Stammzellen in der Hämatologie oder soliden Organen in der Transplantationsmedizin. Obwohl die Isoagglutinine bereits intensiv erforscht wurden, erfolgten bisherige Untersuchungen fast ausschließlich in Querschnittsstudien, ohne dass bisher vollständig geklärt werden konnte, ob und wie sich die Titer der Isoagglutinine im Laufe der Zeit verändern. Das Hauptziel dieser Dissertation bestand darin, die Veränderungen der Isoagglutinin-Titer bei Blutspendern über einen Zeitraum von vier Jahren zu analysieren. Dabei sollten die Titer nach Blutgruppe, Isoagglutinin-Spezifität, Isotyp und Art der Blutspende unterschieden und es sollte deren Korrelation mit Alter und Geschlecht analysiert werden. Weiterhin sollten sowohl Spender mit starken Titerschwankungen als auch die Prävalenz von Spendern mit hohem Titer, bezogen auf verschiedene kritische Titer Grenzwerte, identifiziert und bewertet werden. Letztlich sollte noch die Prävalenz von Spendern mit fehlenden IgG-Isoagglutininen analysiert werden. Zu diesem Zweck wurden in einer retrospektiven Längsschnittstudie Probenpaare von 1028 Vollblut- und Apherese-Thrombozyten-Spendern mit einer automatisierten Titrationsmethode analysiert, die sich durch minimale Ergebnisschwankungen auszeichnet und die in der Lage ist, zwischen den beiden klinisch relevanten Immunglobulin Isotypen IgG und IgM zu unterscheiden. Die vorliegende Untersuchung zeigte, dass die Veränderungen der Isoagglutinintiter, mit Ausnahme von Anti-A1 IgM, über alle Blutgruppen und Studiengruppen statistisch signifikant waren. Die Titerveränderungen korrelierten weder mit dem Alter noch mit dem Geschlecht. Bei 4,6% der Blutspender wurden zudem starke Titerveränderungen von drei oder mehr Titerstufen festgestellt, wobei es sich bei der Mehrzahl (3,6%) um IgG Isoagglutinine handelte. Die Prävalenz hoher Titerstufen lag mit einem Titergrenzwert von 128 bei knapp über 20% und mit einem Titergrenzwert von 256 bei 10%. Die Prävalenz von Spendern ohne IgG Isoagglutinine betrug 20% der Studienpopulation. Die Veränderungen der Isoagglutinintiter sind für die Definition eines Titergrenzwerts relevant, ab dem AB0-minorinkompatible Vollblutkonserven oder Thrombozytenkonzentrate ohne das Risiko einer hämolytischen Transfusionsreaktion transfundiert werden können. Die Häufigkeit, mit der Isoagglutinintiter bei Spendern mit niedrigem Titer überprüft werden sollten, hängt von der Wahrscheinlichkeit einer Titerveränderung ab. Die Festlegung eines kritischen Titer Grenzwerts ist aufgrund der bekannten Titerschwankungen bereits schwierig und wird durch die meistens verwendetet manuelle Titrationsmethode weiter erschwert. Daher ist es schwierig, die Titrationsergebnisse verschiedener Studien zu vergleichen und sie mit klinischen Daten zu korrelieren. Transfusionsmedizinische Zentren verfügen normalerweise über eigene Protokolle für AB0-minorinkomaptible Transfusionen, allerdings sind nur in wenigen Ländern national anerkannte Titergrenzwerte definiert. Außer in der Transfusionsmedizin sind verlässliche Informationen über Veränderungen der Isoagglutinintiter auch bei AB0-inkompatiblen Nierentransplantationen erforderlich. Auch hier liegen weder zu den kritischen Titern noch zur Vorhersage welcher Isoagglutinin Isotyp auf das Ergebnis einer Organtransplantation mehr Einfluss hat, international anerkannten Protokolle vor. Dies könnte zumindest teilweise auf die methodenbedingten Schwankungen zurückzuführen sein. Das Design dieser Arbeit wurde so gewählt, dass methoden- und saisonabhängige Schwankungen minimiert werden. Um den Einfluss zufälliger Schwankungen auf die vorliegende Analyse auszuschließen, wurden starke Titerveränderungen als Unterschiede von mindestens drei Titerstufen definiert. Informationen über intrapersonale Veränderungen der Isoagglutinintiter über die Zeit, insbesondere wenn diese mit automatisierten Methoden gemessen wurden, liegen bisher kaum vor. Die vorliegende Arbeit untersucht die bislang meisten Probanden über den längsten bisher publizierten Zeitraum. Durch die Vielzahl der ausgewerteten Proben war es auch möglich, Probanden mit starken Titerveränderungen über die Zeit zu identifizieren und die Prävalenz von Spendern mit hohem Titer in Relation zu verschiedenen Titergrenzwerten zu untersuchen. Zum Vergleich mit der vorliegenden Untersuchung konnte nur einer kleinen dänischen Längsschnittstudie, die dieselbe Testmethode verwendet hat, herangezogen werden. In dieser dänischen Studie wurden, bis auf einen Probanden mit großer Titerschwankung (drei Titerstufen), nur minimale Titerschwankungen unter den 56 Probanden gefunden. Übereinstimmend mit der dänischen Studie wurde kein Zusammenhang der Titerveränderungen mit dem Alter oder dem Geschlecht gefunden. Darüber hinaus ergab die vorliegende Untersuchung, dass nur 20% der Blutspender gar keine IgG-Isoagglutinine aufwiesen, was unabhängig vom Geschlecht oder der Spendenart war. Dieses Ergebnis lässt sich nicht ausschließlich durch Schwangerschaften oder Transfusionen als Antikörper stimulierende Faktoren erklären, sondern legt die Beteiligung weiterer stimulierender Faktoren für die Produktion von IgG Isoagglutininen nahe. Möglicherweise sind andere Faktoren, wie Ernährung, Probiotika und Umweltfaktoren, für Veränderungen der Isoagglutinin-Titer verantwortlich. Die vorliegenden Ergebnisse stellen eine verlässliche Datenquelle zu Isoagglutinintitern und zu Titerveränderungen dar, die bei der Erstellung von Vorgaben zur AB0-minorinkompatiblen Transfusion oder Organtransplantation herangezogen werden können. Darüber hinaus bieten die Ergebnisse eine zuverlässige Grundlage für Isoagglutinintiter-Vergleiche in zukünftigen Studien, insbesondere wenn die Dynamik von Titerschwankungen oder die Ursachen Wirkungs-Beziehungen verschiedener Stimuli untersucht werden sollen.

The isoagglutinins were discovered over one hundred years ago and represent an important pillar of transfusion medicine as an integral part of the AB0 blood group system. Over the years, their importance has expanded to other medical disciplines, concerning AB0 minor incompatible pregnancies, bone marrow, stem cell or solid organ transplantation. Although they have been intensely studied, the analysis has almost exclusively been performed in cross-sectional studies without fully elucidating whether or how the titers change over time. The main objective of this dissertation was to analyze longitudinal changes of isoagglutinin titers in blood donors over a four-year period by blood group, isoagglutinin specificity, isotype and donation type and their correlation with age and gender. In addition, the aim of the study was to identify and evaluate donors with large titer changes and to determine the prevalence of high titer donors in relation to various critical titer cutoffs. Furthermore, the prevalence of donors lacking IgG isoagglutinins should be analyzed. For this purpose, sample pairs from 1028 whole blood and apheresis platelet donors were analyzed in a retrospective longitudinal study using an automated titration method known for minimal variation in results and the ability to distinguish between the two clinically important immunoglobulin isotypes, IgG and IgM. In the present study, it was demonstrated that the isoagglutinin titer changes were statistically significant across all blood groups and study groups except anti A1 IgM. Furthermore, the changes could not be associated with either age or gender. Moreover, large titer changes of three or more titer steps were observed in 4.6% of the population, with IgG isoagglutinins accounting for the majority (3.6%). The prevalence of high titers was slightly over 20% and 10%, depending on the critical titer cutoff applied, 128 and 256, respectively. In addition, it was observed that 20% of the population lacked IgG isoagglutinins. The recent interest in isoagglutinin titer changes involves defining a safe critical titer cutoff for platelet units or group 0 whole blood units to be transfused to AB0 minor incompatible patients without the risk of hemolytic transfusion reactions. The titration frequency of low titer donors depends on the probability of titer change. Furthermore, defining a critical titer cutoff is challenging because of the known variation in titration results, especially with the manual method commonly used for isoagglutinin titration. From this perspective, it is difficult to compare titration results obtained in different studies and correlate them with clinical data. Nowadays, it is common for transfusion services to use internal protocols for AB0 minor incompatible transfusion, with only a few countries having nationally recognized critical titers. In addition to transfusion medicine, reliable information on isoagglutinin titer changes is essential in AB0 incompatible kidney transplantation. Here as well, there is no internationally accepted protocol regarding a critical titer or which isoagglutinin isotype may better predict organ engraftment. This may be attributed at least partially, to method result variation. The design of the present research aimed to minimize method and seasonal variation. In addition, large titer changes were considered as differences of three and more titer steps in order to exclude random fluctuations. To date, little to no information is available on intrapersonal changes in isoagglutinin titer over time, particularly those obtained using automated methods. The present study is the largest and longest longitudinal study to date. Due to the robust sample size, it was possible to observe large titer changes and examine the prevalence of high titer donors in relation to various critical titer cutoffs. The present data could only be compared with one small Danish longitudinal study in which the same test method was used. In contrast to the present data, only minimal titer variation was observed in the Danish study, with only one of the 56 healthy subjects having a large titer variation (three titer steps). However consistent with the Danish results, the present data showed no associated between titer changes and age or gender. Furthermore, the present analysis of the IgG isotype showed that only 20% of the population lacked IgG isoagglutinins, independent of gender or donation type. This finding cannot be explained solely by considering pregnancy or transfusion as responsible stimuli, suggesting further involvement of stimulating factors in the production of IgG isoagglutinins. Other factors such as diet, probiotics, and environmental factors may be responsible for isoagglutinin titer changes. The present results represent a reliable source of data on isoagglutinin titer and titer changes that can be used when establishing guidelines for AB0 minor incompatibility in both transfusion medicine and organ transplantation. In addition, the results provide a reliable basis for isoagglutinin titer comparisons with future studies of various populations, particularly for further investigations of titer variation dynamics and of cause-effect relationships with various stimuli.