Blutplasma
Blutplasma ist ein heller, bernsteinfarbener flüssiger Bestandteil des Blutes, in dem keine Blutzellen vorhanden sind, sondern Proteine und andere Bestandteile des Vollblutes in Suspension vorliegen. Es macht etwa 55 % des gesamten Blutvolumens des Körpers aus. Es ist der intravaskuläre Teil der extrazellulären Flüssigkeit (alle Körperflüssigkeiten außerhalb der Zellen). Es besteht hauptsächlich aus Wasser (bis zu 95 % des Volumens) und enthält wichtige gelöste Proteine (6-8 %; z. B. Serumalbumine, Globuline und Fibrinogen), Glukose, Gerinnungsfaktoren, Elektrolyte (Na+
, Ca2+
, Mg2+
, HCO3-, Cl-
), Hormone, Kohlendioxid (das Plasma ist das Hauptmedium für den Transport der Ausscheidungsprodukte) und Sauerstoff. Es spielt eine wichtige Rolle bei der intravaskulären osmotischen Wirkung, die die Elektrolytkonzentration im Gleichgewicht hält und den Körper vor Infektionen und anderen blutbezogenen Störungen schützt. ⓘ
Das Blutplasma wird aus dem Blut abgetrennt, indem ein Gefäß mit frischem Blut, das ein Antikoagulans enthält, in einer Zentrifuge gedreht wird, bis die Blutzellen auf den Boden des Röhrchens fallen. Das Blutplasma wird dann abgegossen oder abgezogen. Für Point-of-Care-Tests kann Plasma aus Vollblut durch Filtration oder durch Agglutination extrahiert werden, um einen schnellen Test spezifischer Biomarker zu ermöglichen. Blutplasma hat eine Dichte von etwa 1,025 kg/m3 (1,025 g/ml). ⓘ
Blutserum ist Blutplasma ohne Gerinnungsfaktoren. ⓘ
Die Plasmapherese ist eine medizinische Therapie, die die Gewinnung, Behandlung und Wiedereingliederung von Blutplasma umfasst. ⓘ
Gefrorenes Frischplasma steht auf der WHO-Modellliste der unentbehrlichen Arzneimittel, den wichtigsten Medikamenten, die in einem grundlegenden Gesundheitssystem benötigt werden. Es ist von entscheidender Bedeutung bei der Behandlung vieler Arten von Traumata, bei denen es zu Blutverlusten kommt, und wird daher in allen medizinischen Einrichtungen, die Traumata behandeln können (z. B. Traumazentren, Krankenhäuser und Krankenwagen) oder bei denen das Risiko eines Blutverlusts bei Patienten besteht, wie z. B. in chirurgischen Einrichtungen, vorrätig gehalten. ⓘ
Blutplasma dient als Transportmedium für Glukose, Lipide, Hormone, Stoffwechselprodukte, Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff. Die Sauerstofftransportkapazität liegt allerdings wesentlich unter der von Hämoglobin in den roten Blutkörperchen; unter hyperbaren (erhöhter Druck) Bedingungen kann sie sich erhöhen. Außerdem ist es das Speicher- und Transportmedium von Gerinnungsfaktoren, und sein Proteingehalt ist notwendig zur Aufrechterhaltung des kolloidosmotischen Drucks des Blutes. ⓘ
Der Anteil von Blutplasma am Körpergewicht beträgt ungefähr fünf Prozent, was einem Volumen von etwa 3,5 Litern bei einem 70 kg schweren Menschen entspricht. Die Dichte beträgt 1028 g/l. ⓘ
Blutplasma kann durch Zentrifugieren von Blut gewonnen werden, das zuvor mit einem Gerinnungshemmer (siehe Gerinnung), wie zum Beispiel Natriumcitrat, vermischt wurde. Das so gewonnene Plasma ist üblicherweise gelblich-klar und wird zur Plasmaspende verwendet (hierbei dann als Fresh Frozen Plasma bezeichnet). Ist das gewonnene Plasma jedoch milchig-weiß, wird es als „lipämisch“ (verfettet) bezeichnet und nicht zur Transfusion freigegeben. Ursache hierfür ist möglicherweise ein Problem des Fettstoffwechsels des Spenders oder einfach eine unmittelbar vorausgegangene fettreiche Mahlzeit. Ist das gewonnene Plasma rötlich bis rot gefärbt, wird es als „hämolytisch“ beschrieben: Rote Blutkörperchen sind geplatzt und es trat Hämolyse auf. ⓘ
Volumen
Das Blutplasmavolumen kann durch extravaskuläre Flüssigkeit vergrößert werden oder in diese abfließen, wenn sich die Starling-Kräfte an den Kapillarwänden ändern. Wenn beispielsweise der Blutdruck bei einem Kreislaufschock abfällt, treiben die Starling-Kräfte Flüssigkeit in das Interstitium, was zu einem Drittel Abstand führt. ⓘ
Längerer Stillstand führt zu einem Anstieg des transkapillaren hydrostatischen Drucks. Infolgedessen wandern etwa 12 % des Blutplasmavolumens in das extravaskuläre Kompartiment. Dies führt zu einem Anstieg des Hämatokrits, des Serumgesamteiweißes und der Blutviskosität und verursacht aufgrund der erhöhten Konzentration von Gerinnungsfaktoren eine orthostatische Hyperkoagulabilität. ⓘ
Plasma-Proteine
Albumine
Die Serumalbumine sind die häufigsten Plasmaproteine und für die Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks im Blut verantwortlich. Ohne Albumine würde die Konsistenz des Blutes eher der von Wasser entsprechen. Die erhöhte Viskosität des Blutes verhindert, dass Flüssigkeit von außerhalb der Kapillaren in den Blutkreislauf gelangt. Albumine werden in der Leber produziert, vorausgesetzt, es liegt kein Leberzellmangel vor. ⓘ
Globuline
Die zweithäufigste Proteinart im Blutplasma sind die Globuline. Zu den wichtigen Globulinen gehören die Immunglobuline, die für das Immunsystem wichtig sind und Hormone und andere Verbindungen im Körper transportieren. Es gibt drei Haupttypen von Globulinen. Alpha-1- und Alpha-2-Globuline werden in der Leber gebildet und spielen eine wichtige Rolle beim Mineralientransport und bei der Hemmung der Blutgerinnung. Ein Beispiel für Beta-Globulin, das im Blutplasma vorkommt, sind die Low-Density-Lipoproteine (LDL), die für den Transport von Fett zu den Zellen für die Steroid- und Membransynthese verantwortlich sind. Gammaglobuline, besser bekannt als Immunglobuline, werden von B-Plasmazellen produziert und dienen dem menschlichen Körper als Abwehrsystem gegen eindringende Krankheitserreger und andere Immunkrankheiten. ⓘ
Fibrinogen
Fibrinogenproteine machen den größten Teil der übrigen Proteine im Blut aus. Fibrinogene sind für die Blutgerinnung verantwortlich und helfen, Blutverluste zu verhindern. ⓘ
Farbe
Normalerweise ist Plasma aufgrund von Bilirubin, Carotinoiden, Hämoglobin und Transferrin gelb. In abnormalen Fällen kann das Plasma unterschiedliche Schattierungen von Orange, Grün oder Braun aufweisen. Die grüne Farbe kann auf Ceruloplasmin oder Sulfhämoglobin zurückzuführen sein. Letzteres kann sich aufgrund von Medikamenten bilden, die nach der Einnahme Sulfonamide bilden können. Eine dunkelbraune oder rötliche Färbung kann durch eine Hämolyse entstehen, bei der Methämoglobin aus zerbrochenen Blutzellen freigesetzt wird. Plasma ist normalerweise relativ durchsichtig, aber manchmal kann es auch undurchsichtig sein. Die Undurchsichtigkeit ist in der Regel auf einen erhöhten Gehalt an Lipiden wie Cholesterin und Triglyceriden zurückzuführen. ⓘ
Plasma vs. Serum in der medizinischen Diagnostik
Blutplasma und Blutserum werden häufig für Blutuntersuchungen verwendet. Einige Tests können nur mit Plasma und einige nur mit Serum durchgeführt werden. Einige können mit beiden durchgeführt werden, aber je nach Test kann es praktischer sein, entweder Plasma oder Serum zu verwenden. Außerdem müssen einige Tests mit Vollblut durchgeführt werden, z. B. die Bestimmung der Anzahl der Blutzellen im Blut mittels Durchflusszytometrie. ⓘ
| Einige der Vorteile von Plasma gegenüber Serum | Einige der Vorteile von Serum gegenüber Plasma ⓘ |
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| Die Vorbereitung von Plasma ist schnell, da es nicht gerinnt. Die Vorbereitung einer Serumprobe erfordert etwa 30 Minuten Wartezeit, bevor sie zentrifugiert und anschließend analysiert werden kann. Die Gerinnung kann jedoch durch Zugabe von Thrombin oder ähnlichen Mitteln zur Serumprobe auf wenige Minuten verkürzt werden. | Die Plasmavorbereitung erfordert die Zugabe von Antikoagulantien, die zu erwarteten und unerwarteten Messfehlern führen können. So können gerinnungshemmende Salze der Probe zusätzliche Kationen wie NH4+, Li+, Na+ und K+ oder Verunreinigungen wie Blei und Aluminium hinzufügen. Chelatbildende Antikoagulanzien wie EDTA und Citratsalze binden Kalzium (siehe Carboxyglutaminsäure), können aber auch andere Ionen binden. Selbst wenn diese Ionen nicht zu den Analyten gehören, können Chelatoren die Messung der Enzymaktivität beeinträchtigen. EDTA bindet zum Beispiel Zinkionen, die alkalische Phosphatasen als Cofaktoren benötigen. Daher kann die Phosphataseaktivität nicht gemessen werden, wenn EDTA verwendet wird. |
| Im Vergleich zum Serum kann aus einer Blutprobe einer bestimmten Größe ein 15-20 % größeres Plasmavolumen gewonnen werden. Dem Serum fehlen einige Proteine, die an der Gerinnung beteiligt sind und das Probenvolumen vergrößern. | Einer Plasmaprobe kann versehentlich eine unbekannte Menge an Antikoagulanzien zugesetzt werden, was die Probe ruinieren kann, da die Analytkonzentration um einen unbekannten Betrag verändert wird. |
| Die Serumaufbereitung kann zu Messfehlern führen, indem sie die Konzentration des Analyten, der gemessen werden soll, erhöht oder erniedrigt. Während der Blutgerinnung verbrauchen die Blutzellen beispielsweise Glukose, und die Blutplättchen erhöhen den Gehalt der Probe an Verbindungen wie Kalium, Phosphaten und Aspartat-Transaminase, indem sie diese ausscheiden. Glukose oder diese anderen Verbindungen können die Analyten sein. | Serumproben werden keine Antikoagulanzien zugesetzt, was die Kosten für die Probenvorbereitung im Vergleich zu Plasmaproben senkt. |
| Plasmaproben können winzige Gerinnsel bilden, wenn das zugesetzte Antikoagulans nicht richtig mit der Probe vermischt wird. Uneinheitliche Proben können zu Messfehlern führen. |
Geschichte
Plasma war bereits gut bekannt, als es 1628 von William Harvey in de Mortu Cordis beschrieben wurde, aber das Wissen darüber reicht wahrscheinlich bis zu Vesalius (1514-1564) zurück. Die Entdeckung des Fibrinogens durch William Henson um 1770 erleichterte die Untersuchung des Plasmas, da normalerweise bei Kontakt mit einer fremden Oberfläche - etwas anderem als dem Gefäßendothel - die Gerinnungsfaktoren aktiviert werden und die Gerinnung schnell voranschreitet, wobei die Erythrozyten usw. im Plasma eingeschlossen werden und die Trennung des Plasmas vom Blut verhindert wird. Die Zugabe von Citrat und anderen Antikoagulantien ist ein relativ neuer Fortschritt. Es ist zu beachten, dass nach der Bildung eines Gerinnsels die verbleibende klare Flüssigkeit (falls vorhanden) Blutserum ist, das im Wesentlichen aus Plasma ohne Gerinnungsfaktoren besteht. ⓘ
Die Verwendung von Blutplasma als Ersatz für Vollblut und für Transfusionszwecke wurde im März 1918 in den Korrespondenzspalten des British Medical Journal von Gordon R. Ward vorgeschlagen. "Getrocknete Plasmen" in Form von Pulver oder Streifen wurden entwickelt und erstmals im Zweiten Weltkrieg verwendet. Vor dem Kriegseintritt der Vereinigten Staaten wurden Flüssigplasma und Vollblut verwendet. ⓘ
Der Ursprung der Plasmapherese
Dr. José Antonio Grifols Lucas, ein Wissenschaftler aus Vilanova i la Geltrú, Spanien, gründete 1940 die Laboratorios Grifols. Dr. Grifols leistete Pionierarbeit mit einer neuartigen Technik namens Plasmapherese, bei der die roten Blutkörperchen eines Spenders fast unmittelbar nach der Abtrennung des Blutplasmas in den Körper des Spenders zurückgeführt werden. Diese Technik wird auch heute noch, fast 80 Jahre später, angewandt. 1945 eröffnete Dr. Grifols das erste Plasmaspendezentrum der Welt. Dreizehn Jahre nach der Eröffnung des Zentrums verstarb Dr. Grifols unerwartet im Alter von nur 41 Jahren an Leukämie. ⓘ
Blut für Großbritannien
Das Programm "Blood for Britain" (Blut für Großbritannien) war in den frühen 1940er Jahren dank des Beitrags von Charles Drew recht erfolgreich (und in den Vereinigten Staaten sehr beliebt). Im August 1940 begann ein großes Projekt zur Sammlung von Blut in Krankenhäusern in New York City für den Export von Plasma nach Großbritannien. Drew wurde zum medizinischen Leiter des Projekts "Plasma for Britain" ernannt. Sein bemerkenswerter Beitrag zu dieser Zeit bestand darin, dass er die Reagenzglasmethoden vieler Blutforscher in die ersten erfolgreichen Massenproduktionstechniken umwandelte. ⓘ
Nichtsdestotrotz entschied man sich für die Entwicklung einer Trockenplasmapackung für die Streitkräfte, da diese weniger Bruchschäden verursachen und den Transport, die Verpackung und die Lagerung wesentlich vereinfachen würde. Das resultierende Trockenplasmapaket wurde in zwei Blechdosen mit 400-cm³-Flaschen geliefert. Eine Flasche enthielt genügend destilliertes Wasser, um das in der anderen Flasche enthaltene getrocknete Plasma zu rekonstituieren. In etwa drei Minuten war das Plasma einsatzbereit und konnte etwa vier Stunden lang frisch bleiben. Das Programm "Blut für Großbritannien" lief fünf Monate lang erfolgreich, wobei insgesamt fast 15 000 Menschen Blut spendeten und über 5 500 Fläschchen mit Blutplasma zur Verfügung standen. ⓘ
Im Anschluss an das Projekt Blutplasmaversorgung für England wurde Drew zum Direktor der Blutbank des Roten Kreuzes und zum stellvertretenden Direktor des National Research Council ernannt, der für die Blutentnahme für die Armee und die Marine der Vereinigten Staaten zuständig war. Drew argumentierte gegen die Richtlinie der Streitkräfte, dass Blut/Plasma nach der Rasse des Spenders getrennt werden sollte. Drew bestand darauf, dass es im menschlichen Blut keine Rassenunterschiede gebe und dass diese Politik zu unnötigen Todesfällen führen würde, da Soldaten und Matrosen auf Blut der gleichen Rasse" warten müssten. ⓘ
Bei Kriegsende hatte das Amerikanische Rote Kreuz genug Blut für über sechs Millionen Plasmapakete zur Verfügung gestellt. Der größte Teil des überschüssigen Plasmas wurde zur zivilen Verwendung in die Vereinigten Staaten zurückgeführt. Während des Koreakriegs wurde das getrocknete Plasma durch Serumalbumin ersetzt. ⓘ
Plasmaspende
Plasma als Blutprodukt, das aus Blutspenden gewonnen wird, wird für Bluttransfusionen verwendet, in der Regel als gefrorenes Frischplasma (FFP) oder als Plasma, das innerhalb von 24 Stunden nach der Aderlassentnahme eingefroren wird (PF24). Bei Vollblutspenden oder Transfusionen mit gepackten roten Blutkörperchen (PRBC) ist die Blutgruppe O- am wünschenswertesten und gilt als "Universalspender", da sie weder A- noch B-Antigene aufweist und den meisten Empfängern sicher transfundiert werden kann. Typ AB+ ist der "universelle Empfängertyp" für PRBC-Spenden. Bei Plasmaspenden ist die Situation jedoch etwas anders gelagert. Blutspendezentren sammeln manchmal nur Plasma von AB-Spendern durch Apherese, da deren Plasma keine Antikörper enthält, die mit den Empfängerantigenen kreuzreagieren könnten. Daher wird AB oft als "Universalspender" für Plasma angesehen. Es gibt spezielle Programme nur für männliche AB-Plasmaspender, da es Bedenken wegen transfusionsbedingter akuter Lungenverletzungen (TRALI) und weiblicher Spender gibt, die möglicherweise mehr Leukozyten-Antikörper aufweisen. Einige Studien zeigen jedoch ein erhöhtes Risiko für TRALI trotz erhöhter Leukozyten-Antikörper bei Frauen, die schwanger waren. ⓘ
Vereinigtes Königreich
Aufgrund von Befürchtungen, dass sich die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (vCJD) über die Blutversorgung ausbreiten könnte, begann die britische Regierung, Blutplasma von britischen Spendern schrittweise aus dem Verkehr zu ziehen, und importierte bis Ende 1999 alle mit Plasma hergestellten Blutprodukte aus den Vereinigten Staaten. Im Jahr 2002 kaufte die britische Regierung Life Resources Incorporated, ein amerikanisches Blutversorgungsunternehmen, um Plasma zu importieren. Das Unternehmen wurde in Plasma Resources UK (PRUK) umbenannt, zu dem auch Bio Products Laboratory gehörte. Im Jahr 2013 verkaufte die britische Regierung einen Anteil von 80 % an PRUK an den amerikanischen Hedge-Fonds Bain Capital im Wert von schätzungsweise 200 Millionen Pfund. Der Verkauf stieß im Vereinigten Königreich auf Kritik. Im Jahr 2009 stellte das Vereinigte Königreich die Einfuhr von Plasma aus den Vereinigten Staaten ein, da dies aufgrund von regulatorischen und gerichtlichen Herausforderungen keine praktikable Option mehr darstellte. ⓘ
Derzeit wird das im Vereinigten Königreich gespendete Blut von den britischen Blutdiensten für die Herstellung von Plasmablutkomponenten (Fresh Frozen Plasma (FFP) und Kryopräzipitat) verwendet. Für die kommerzielle Herstellung von Arzneimitteln aus fraktioniertem Plasma wird Plasma von britischen Spendern jedoch noch nicht verwendet. ⓘ
Synthetisches Blutplasma
Simulierte Körperflüssigkeit (SBF) ist eine Lösung mit einer ähnlichen Ionenkonzentration wie das menschliche Blutplasma. SBF wird normalerweise für die Oberflächenmodifizierung von Metallimplantaten und in jüngster Zeit auch für die Verabreichung von Genen verwendet. ⓘ
Bestandteile
Blutplasma besteht zu 90 bis 91 Gew.-% aus Wasser, der Rest sind gelöste Stoffe. Diese sind unter anderem Blutproteine, anorganische Elektrolyte, Glukose und Harnstoff. ⓘ
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