說到成分輸血,許多人的第一反應是輸注紅細胞和血小板。你知道成分輸血是怎么來的嗎?告訴你吧,成分輸血始于二戰期間的血漿應用——為英國采集血漿計劃;成分輸血的第一推手也正是白蛋白提取工藝的發明者、血漿工業的奠基人——愛德華·科恩(Edward J. Cohn)教授。
上世紀70年代興起的成分輸血(Component Transfusion),又稱成分治療(Component Therapy),被公認為輸血醫學發展史上一個重要的里程碑。90年代以后,成分輸血率成為衡量一個國家醫學發展水平的重要指標。目前,發達國家的成分輸血率已超過95%。我國部分發達地區,比如北京、上海等地,2014年均已宣告成分輸血率達到95%。
說到成分輸血,許多人的第一反應是輸注紅細胞和血小板。你知道成分輸血是怎么來的嗎?成分輸血與單采血漿有什么關系?告訴你吧:成分輸血始于二戰期間的血漿應用——為英國采集血漿計劃;成分輸血的第一推手也正是白蛋白提取工藝的發明者、血漿工業的奠基人——愛德華·科恩(Edward J. Cohn)教授。
成分輸血的發端:為英國采集血漿[1]
1940年初,美國北卡羅來納州索爾波斯。這一天,一位青年被利器刺中了心臟,生命垂危。他被送進當地的若恩醫院進行搶救。情況萬分危急,醫生根本來不及檢測傷者的血型并尋找血型相同的獻血者。情急之下,該醫院的實驗室主任約翰?伊里亞德(John Elliott)從實驗室里取來兩瓶已經放置了六周的血漿,給傷者輸了進去。兩瓶血漿還沒有輸完,一個戲劇性的場景發生了——傷者竟然恢復了知覺。手術后伊里亞德又給傷者輸了血漿。三周之后,當時人人都以為必死無疑的傷者竟然出院回家了。
這是一次“死馬當作活馬醫”的大膽嘗試,沒想到就此打開了成分輸血的大門。
伊里亞德的實驗室里怎么會有血漿呢?要知道在搶救這位青年傷者之前,輸血還不是常用的治療方法,更別提單輸血漿了。此時,人們已經知道血液靜置一段時間以后可以分成三層:從上到下依次為血漿、白膜層和紅細胞,而且已經發現了紅細胞的功能——攜帶氧氣,以及血漿的功能——運送紅細胞。大多數醫生認為,當喪失掉近半血液時,傷員會因為紅細胞攜帶的氧氣不足而發生休克或死亡。但是,在第一次世界大戰期間即有軍醫發現了一些“奇怪的”現象:有些傷員的失血量并不大,僅有20%,卻出現了休克癥狀,甚至導致死亡。醫生們陸續對血漿提出了一些新觀點:①除了運送紅細胞的功能之外,血漿可能還與血壓有關;②血液循環系統是一個液壓系統,血管的容量和壓力可能跟凝血和血型的相容性同樣重要。伊里亞德醫生實驗室里的血漿正是他用于研究之用的。
這次巨大的成功,讓伊里亞德意識到了血漿可能發揮的巨大作用——戰場急救。當時,世界人民反法西斯的戰爭已經打響,前線上到處都有需要輸血治療的傷兵。然而,把全血送上前線幾乎是不可能的事情,因為全血僅能存放一周(在當時的技術條件下而言),輸血時還必須匹配血型。但是血漿不一樣,可以存放幾個月,最大的好處是不需要匹配血型,這使得每個獻血者都成了“萬能輸血者”。
于是,伊里亞德醫生狂熱地發起了一場堂吉訶德式的個人運動。他四處奔走,到處寫信,主動聯系所有他認為能夠幫助推廣血漿應用的人和機構。他先后拜訪了美國紅十字會、英國特使、美國科學院、巴爾的摩血庫、美國輸血改良協會。每到一處,他都激情四射地宣講血漿對搶救外傷性休克傷員的重要性和實用性,還讓英國特使帶了一些血漿回去試用。
終于,伊里亞德的熱情感染了人們,他提供的證據引起了人們的關注。美國軍方著手搜集了更多的血漿研究資料,確認血漿真的具有如此神奇的療效。1940年8月,美國紅十字會與輸血改良協會發起了一項名為“為英國采集血漿計劃”的行動,由紅十字會招募獻血者,把血液運送到輸血改良協會的實驗室,用離心機分離出寶貴的血漿,再由紅十字會把血漿運往英國。當時美國尚未參戰,政府不方便直接出面。
血漿是最早使用的成分血制品,用于反法西斯戰爭。只是,當時還沒有成分輸血這個概念而已。
精細化的成分輸血:炮火催生白蛋白 [2]
“為英國采集血漿計劃”開始不久,使用血漿的缺陷很快被反饋回來——雖然儲存期足夠長,但血漿在運輸和使用的過程中很容易被污染。科學家們發現,血漿中90%以上是水,僅有7%左右的蛋白質,如果把血漿中的水分去除行不行呢?于是迅速采用剛剛發明的凍干技術,制造凍干血漿。但凍干血漿還是有缺陷,一是包裝的體積過大(必須配備一瓶無菌蒸餾水),不便于運輸;二是在使用中要加入無菌水搖勻之后才能使用,這一過程往往需要15分鐘以上,這可是在戰場上。有沒有更好的辦法在戰場上使用血漿呢?
科學家們推測,血漿之所以具有抗休克的功能,可能是血漿中的某種蛋白質在起作用。如果能從血漿中提取出這種具有抗休克特性的蛋白質,那么以上問題就可以迎刃而解了。美國軍方于是以合同形式征召當時蛋白質研究領域的明星——哈佛大學化學家愛德華·科恩(Edward J. Cohn)——來主持這項工作。
科恩和他的團隊果然不負眾望。很快他們就從石油裂解工藝中獲得靈感,發明了低溫乙醇分離法,成功地把血漿分離成5種組分(fraction),在組分V中找到了那種“具有抗休克特性的蛋白質”——白蛋白。相比于血漿和凍干血漿,白蛋白的優勢非常明顯:由于濃縮,所以白蛋白可以封裝在十分小巧的玻璃瓶里,易于攜帶;由于在制備的每一步驟中都進行了有效的滅菌,所以不易污染;由于白蛋白是一種液體,所以使用起來非常方便。現在唯一需要做的是~臨床實驗。然而,形勢的發展并沒有給他們這樣的機會。
1941年12月7日,科恩正在駕車回家的路上,從汽車收音機里聽到了日本偷襲珍珠港的消息。他馬上調轉車頭返回實驗室。剛進實驗室,科恩就接到了哈佛醫學院拉夫丁博士(Isidor S. Ravdin)從機場打來的電話,沒有任何寒暄與客套,只有一陣狂吼:“科恩!快把你的白蛋白送到波士頓機場!那兒有一架軍用飛機要到珍珠港!到那兒找某某某!記住,有多少要多少!!!”
沒有片刻猶豫,科恩立即把當時全世界所有的白蛋白打包,送上了從波士頓起飛的那架飛機。有多少呢?50瓶!
當拉夫丁博士趕到珍珠港的時候,科恩的白蛋白也運到了。他挑選了7名嚴重燒傷的傷員,給他們輸注白蛋白。一名被其他醫生認為沒有任何搶救價值大面積燒傷的士兵輸注了白蛋白,第三天早晨竟然可以吃東西了。真是奇跡啊!
在后來的幾個星期里,更多的白蛋白陸續從科恩的實驗室運到珍珠港,共有87名美軍傷員輸注了白蛋白。具體的臨床數據不得而知,但有一個模糊但明確的結論——白蛋白的臨床效果令人震驚。
美國軍方下令:立即開始大規模生產白蛋白!
科恩教授沒有想到——即便當他在1949年第一次提出成分治療(Component Therapy)概念的時候也沒想到——他的步伐實際上已經比成分輸血更進一步,達到了更為精細的組分治療(Fraction Therapy)或血漿蛋白治療(Plasma Protein Therapy)層級。
參考文獻:
1、道格拉斯·斯塔爾著.羅衛芳等譯. 血:一種神奇液體的傳奇史詩.第六章.海口.海南出版社.2001
Starr D..Blood: an epic history of medicine and commerce. Chapter 6. New York. Perennial. 1998
2、道格拉斯·斯塔爾著.羅衛芳等譯. 血:一種神奇液體的傳奇史詩.第七章.海口.海南出版社.2001
Starr D..Blood: an epic history of medicine and commerce. Chapter 7. New York. Perennial. 1998
組織白蛋白生產:效率優先![3]
日本偷襲珍珠港,美國正式參戰,太平洋戰爭打響。美軍需要大量的白蛋白!如何快速組織起大規模的白蛋白生產能力,成為當務之急。
科恩清醒地認識到,他在哈佛大學醫學院的實驗室不可能獨力完成此項任務。
科恩隨后的表現更像是一位卓越的戰略管理家而非一位科學家。他向軍方建議:把那些有經驗的制藥企業動員起來,給他們訂單,讓他們賺錢,但是他們必須自己投資建設生產線。動員社會資本參與血漿加工的好處很多,一方面政府不必承擔建設產能的巨額投資,另一方面將大大縮短規模化生產的準備時間。
科恩把風聲放了出去,很快就有7家制藥企業找上門來,要求參與血漿加工——來自軍方的訂單,意味著良好可靠的長期收入;紅十字會提供免費血漿,意味著原料成本為零——上哪兒去找這么一樁穩賺不賠的好生意呢?
很快,這個血漿加工體系就在科恩的組織下迅速運轉起來。工廠買不到離心機?沒問題!科恩協調海軍,讓這些工廠很快拿到了當時最寶貴的“軍用物資”——大型離心機;工廠缺少血漿?沒問題!美國紅十字會從非常緊張的戰時血液供應中撥出寶貴的血漿交給這些工廠;工廠遇到了技術上的難題?沒問題!科恩的實驗室里每周都有專門的技術會議,會議討論的內容被列為機密,來自7家工廠的工程師都可以在這里免費獲得最新的技術進展。
事實證明,科恩教授構建的這套政府(軍隊)、高校、企業和第三方部門共同參與的血漿制品供給體系非常高效:僅僅過去不到一年時間,1942年11月,這些工廠就向美國海軍正式交付了首批白蛋白(數量不詳)。1943年3月,他們已經可以每月供應數千瓶白蛋白,后來的供應量逐漸增長到每月1萬瓶。
白蛋白在戰場上創造的奇跡開始廣為流傳。在士兵們心目中,白蛋白已不僅僅是一種“救命藥”,甚至已經變成了一個神話。指揮官們發現,只要讓士兵們看到隨隊裝備里有白蛋白的瓶子就足以振奮他們的士氣,沖鋒陷陣更加勇敢無畏。
回顧歷史,我們無法斷言白蛋白究竟在多大程度上幫助盟軍戰勝法西斯,就像我們不敢妄言救治下來的上萬條年輕的低階士兵的生命究竟會在多大程度上影響戰局走向。但是,血漿和白蛋白的應用無疑提供了一種嶄新的象征和寓意:不能親身參戰的民眾把獻血作為愛國、反法西斯和反種族主義的標志性行為。通過獻血,后方的民眾與前線的戰士緊密聯系在一起,政府(軍隊)與企業、高校和第三方部門緊密聯系在一起,世界各國反法西斯和反種族主義力量緊密聯系在一起……這無疑為世界反法西斯聯盟提供了強大的精神動力。團結就是力量。
推動成分輸血:高效利用血液[4]
1945年9月2日,美軍密蘇里號軍艦停泊在東京灣,日本國正式投降儀式在這艘戰艦上舉行。包括中、美、英、蘇在內的9個受降國代表共同注視日本代表在投降書上簽字,莊嚴宣告第二次世界大戰以世界反法西斯聯盟的全面勝利而告終。
科恩教授因為在發現、提取和組織白蛋白生產方面的突出貢獻,獲得了美國和歐洲社會各界的一致贊賞。他獲得了許多的名譽學位和不計其數的獎狀,成為哈佛大學授予終身教授職位的第一位科學家,還是當時諾貝爾醫學獎呼聲最高的科學家之一。許多人認為科恩早晚會得到諾貝爾獎。遺憾的是科恩教授于1953年在工作崗位上突然中風,不治去世,享年僅61歲,而諾獎只頒給活著的人。這是后話。
隨著戰爭硝煙的散去,人們獻血的熱情也隨之退潮,許多城市的采血中心不復熱鬧,漸漸消亡。科恩教授并沒有像其他人那樣松懈下來,他堅持認為:輸血對于和平時期的公共衛生事業和戰備(美國與蘇聯的冷戰)非常重要。哈佛大學的終身教授職位給他提供了很大的自由度,他可以更加熱情激昂地投身到輸血事業中來。
一方面,他繼續負責監督全國的血漿制品生產。為了管控加工廠的生產質量,他成立了一個委員會,為那些質量保證工作搞得好的企業頒發加工血漿的許可證。對于加工血漿的技術,他執拗地拒絕申請ZL保護,因而是完全免費的,只要達到他所訂立的技術標準就能獲得生產許可證。
然而,那些曾經擠破腦袋拼命想進入血漿加行業的制藥企業此時卻沒有表現出多大的興趣,以前的幾個加工廠也開始萌生退意。為啥呢?因為血漿加工廠的投資非常大,而此時來自美國軍方的訂單已經沒了,科恩委員會的質量審核又是如此嚴格,只要有一兩批血漿受到污染就可能賠到傾家蕩產。血漿加工行業的前景可謂是烏云密布。
就在一籌莫展之際,從血漿組分II和組分III中提取出來的伽馬球蛋白(我國早前稱之為丙種球蛋白,現稱人免疫球蛋白)被證實可以預防脊髓灰質炎(即小兒麻痹癥)和肝炎。這一發現迅速帶領血漿加工行業走出了低谷。
自此以后,科恩先生負責從質量管理角度選擇合格的加工者(后來該職能逐步轉入FDA);“市場先生”負責從血漿綜合利用角度挑選合格的加工者:品種少、收率低的加工廠因虧損而被無情淘汰,品種多、收率高的加工廠則得到了“市場先生”的獎賞——利潤。這種市場化的血漿加工模式后來成為全球血漿加工的主流模式,承擔了全球80%以上的血漿加工量。
另一方面,科恩積極參與構建全美的血液采集與供應系統。他提出了一個建設遍布全國的血液中心網絡的設想,建議以各種形式收集血液,提倡采用不同的方法更加經濟、更加科學地使用血液資源——這就是他提出的“成分治療”(Component Therapy)概念。
他舉例來說:大家看嘛,以前咱們覺得血液是一種單一的液體,現在卻從中分離出了血漿;以前咱們覺得血漿是一種單一的液體,現在卻從中提取出了白蛋白和伽馬球蛋白,今后還可能從血漿中發現更多的蛋白質,每一種蛋白質都能挽救相應病癥患者的生命。那么,有什么理由認為血液不能按照患者的需要來進行各種成分治療呢?假如一份全血可以救一條人命,如果把它分離成紅細胞、白細胞、血小板和血漿,血漿再分離成白蛋白和伽馬球蛋白,那么這份血液可以挽救多少條生命呢?他認為,血液是一種不可多得的寶貴資源,充分、高效、安全地利用血液資源是正確的發展方向。自從1949年在一次會議上表達了該觀點之后,科恩不懈地四處宣講成分輸血的好處,從不放過任何機會。
科恩的一位同事,詹韋(Charles Janeway)在一篇論文中解釋了成分輸血是如何提高血液使用效率的:假如4份全血可以治療4位病人,如果使用成分血的話,則至少可以治療6位病人——4人使用紅細胞,2人使用血漿。如果再對血漿進行深加工,分離出白蛋白、球蛋白和組分I中的某種成分,那么這4份全血最多可以治療23位病人。這就意味著,即使在當時的技術條件下,“成分輸血”也可以把血液的利用效率提升到原來的600%!詹韋總結說:科恩研究組的高明之處,就在于第一次把高效利用血液變成了現實。
成分輸血,用科學方法把血液由一種混沌的神奇的液體解構為許多種救命的良藥,把輸血治療的經濟性、安全性和有效性提升到了一個前所未有的高度。但是,科恩教授可能不會想到成分輸血也會帶來一些困惑:因為很多種成分血制品的性狀與人們所熟悉的血液迥然不同,常人難以想象它們跟鮮紅、熱烈、粘稠的血液有什么關系。有時,甚至一些專業人士也會一本正經地說:“血漿不是血液……”
請記住,血漿是血液的一種重要成分,血漿制品是一種更為先進的成分輸血治療方法。
力推成分采血:高效采集血液[4]
提出成分輸血之后,科恩依然沒有停下腳步。他進一步提出,既然成分輸血是高效而且可行的,那么最好的采血方式是一開始就把血液分離成不同的成分,最好能夠根據患者的治療需要采集相應的成分血——這就是我們現在所說的單采成分血技術,主要有單采血小板和單采血漿兩種。
在1953年科恩教授突然中風去世前不久,根據科恩教授設想而開發的全自動采血設備研制成功了。在里斯本召開的一個學術會議上,科恩教授站在講臺上,一邊演講,一邊把一條手臂連接到旁邊那個烤箱大小的機器上——他要親自示范這臺機器如何在采集血液的過程中自動把血液分離成紅細胞和血漿。不幸的是,演示的過程中出現了意外。
由于工程師在成分血的出口處涂抹了過多的潤滑劑,堵塞了出口,導致原本應該流入導管的成分血流不出來,過多的血液積聚在分離杯中,最后噴涌而出。坐在前排的幾名觀眾被濺了一臉一身的血——科恩教授的血。等他們忙亂地處理完儀容儀表之后,抬頭看到科恩教授還在臺上聚精會神地繼續演講……
科恩教授以其奉獻精神和科學、務實、勇于創新的態度,深深地影響了一代美國血液工作者,各種成分輸血、單采血漿、單采血小板、全血自動單采技術等創新活動不斷涌現,加工出來的血液制品品類空前繁榮,輸血治療水平不斷提升。而這些進步均與科恩教授的大力推動分不開。
單采成分血是一種更為先進的采血方法,對獻血者身體的影響最小,可以更為高效地采集血液資源,挽救更多的生命。
國際社會承認成分輸血和單采血漿[5]
1975年,國際紅十字聯合會與世界衛生組織在柏林召開了一個聯席會議,討論的焦點問題是單采血漿。在這次會議的紀要中首次正式提到了“成分輸血”。
會議指出,血液事業在70年代發展的重要標志是成分輸血的出現。在著力推進血液成分制劑時,血漿的供求中相當一部分不一定依靠商業性的采漿行為。會議認為,單采血漿只不過是彌補成分輸血的不足部分而已,不應該成為成分輸血的主要角色。會議強調,即使進行成分采血,也應該像全血一樣向自愿無償獻血的方向過渡。
同年,在國際紅十字聯合會、世界衛生組織和國際輸血協會三大國際組織的一致倡導下,世界衛生大會形成了敦促各國發展自愿無償獻血事業的WHA28.72號決議。這些國際組織達成空前一致的行動目標是:阻止發達國家從發展中國家以不道德的方式獲得血漿,阻止血漿由發展中國家的窮人流向發達國家的富人。
1978年,世界衛生組織制定了單采血漿技術規范,正式確認該項成分血采血技術。我國衛生部于1979年批準單采血漿術。成分輸血和單采成分血的技術自此開始在發達國家蔚然成風,引領了輸血醫學的發展潮流。
讓我們記住:成分輸血始于血漿和血液制品;血液制品是成分輸血的一個重要組成部分。
【老杜說】
時隔40年后,再來回顧當時的會議精神,不免令人唏噓:當時的參會者顯然并未預料到成分治療對血漿的需求量如此巨大,使得單采血漿成為獲得血漿的主流技術。當時的參會者更不可能想到,他們曾經倡導的主流技術——從全血中分離的血漿,在中國竟然不允許被用于生產血漿制品。目前全國血站系統每年剩余740-860噸分離血漿,由于觀念分歧而不能用于加工血漿制品,白白流進了下水道。要是科恩教授看到這樣浪費的場景,一定會跳起來罵人。
科恩教授可能不會想到,包括多數歐洲國家在內的許多國家,他們的血液工作管理者至今還搞不明白一件事:憑什么讓唯利是圖的企業來加工人們出于愛心捐獻的血漿。呵呵。
我認為,采用何種獻血形式采集血漿、采用何種模式加工血漿,應該是一件可以探討和通過實踐不斷摸索的事情。但是,在傷員和病患缺少“救命藥”而痛苦煎熬甚至死亡的情況下,卻限制、阻撓單采血漿和血液制品事業發展,既有違人道,也不利于社會團結穩定,還反科學。
參考文獻:
3、道格拉斯·斯塔爾著.羅衛芳等譯. 血:一種神奇液體的傳奇史詩.第七章.海口:海南出版社.2001
Starr D..Blood: an epic history of medicine and commerce.Chapter 7. New York. Perennial. 1998
4、道格拉斯·斯塔爾著.羅衛芳譯.血:一種神奇液體的傳奇史詩.第十章.海口:海南出版社.2001
Starr D..Blood: an epic history of medicine and commerce.Chapter 10. New York. Perennial. 1998
5、洪俊嶺.過嶺集.北京:社會科學文獻出版社.2012:25