Blut 35, 387-394 (1977)

zei~seh,4~t ~ , die ges~mte u ors~ ~n

Blur

9 Springer-Verlag 1977

Thrombophorese II Auswirkungen der Thrombozytenseparation beim Blutspender* J. Wysk, D. Marx, W. Schfittler, H.-J. Avenarius, W. Stangel, G. Eckert, H. Poliwoda und H. Deicher 1 Abteilung far klinische lmmunologie und Transfusionsmedizin, Department Innere Medizin, Medizinische Hochschule Hannover, Karl-Wiechert-Allee9, D-3000 Hannover 61

Thrombophoresis II Effects of Thrombocyte Separation on the Blood Donor Summary. The separation of approximately 75 per cent of the platelets present in circulation and thrombocyte pool in healthy adult donors by continuous flow centrifugation lowers the mean thrombocyte concentration to 140 + 28 • 10a/#l. A dangerous thrombocytopenia can not occur since the platelet count in the reinfused erythrocyte zone remains at around 88 • 10S/#l. The reactive rise of the platelet count after separation, the extend of which depended on the total amount of harvested thrombocytes, reached values around 277 x 10S/el. The total thrombocyte yield exceeded the calculated yield by 30 ~ , indicating emptying of a quiescent thrombocyte pool. Thrombopoietin activity could be demonstrated in donors' plasma at 12 and 24 hours after thrombophoresis. Key words: Thrombocyte t r a n s f u s i o n - Continuous flow blood separation Thrombocyte separation - Donor response - Thrombopoietin in healthy men. Zusammenfassung. Die Entnahme von rund 75 % der im zirkulierenden Blut und im Thrombozyten-Pool des Spenders vorhandenen Thrombozyten durch kontinuierliche Thrombopherese ffihrt zu einer Senkung der mittleren Thrombozyten-Konzentration im Spenderblut auf 140 • 28 • 10s/,ul. Auch unter optimalen Separationsbedingungen bleibt die Thrombozyten-Konzentration in der reinfundierten Erythrozytenzone konstant um 88 • 10S/#l, so dab eine Geffihrdung des Spenders durch eine Thrombozytopenie ausgeschlossen ist. Der passagere Thrombozytenanstieg nach der Spende, dessen H6he yon der separierten Thrombozytenmenge abh/ingt, erreichte nur Werte um 277 • 10~//A. Da die Gesamtausbeute um 30% fiber der rechnerisch ermittelten Thrombozyten-Konzentration im separierten Spenderblut-Volumen lag, mug dieser

* Mit Unterstfitzung der Stiftung Volkswagenwerk, Az. 112858 1 S o n d e r d r u c k a n f r a g e n an." Prof. Dr. med. H. Deicher, Karl-Wiechert-Allee 9, D-3000 Hannover 61

388

J. Wysk und Mitarbeiter Anteil aus dem T h r o m b o z y t e n - P o o l stammen. 12 u n d 24 Stunden nach der T h r o m b o p h e r e s e liel3 sich im S p e n d e r p l a s m a T h r o m b o p o e t i n - A k t i v i t g t nachweisen.

SchliisselwSrter: T h r o m b o z y t e n t r a n s f u s i o n - Z e l l s e p a r a t o r - T e c h n i k e n - T h r o m b o z y t e n - S e p a r a t i o n - Spender-Bedingungen - T h r o m b o p o e t i n bei Gesunden.

Bei der kontinuierlichen T h r o m b o p h o r e s e m i t d e m A m i n c o - Z e l l s e p a r a t o r werden nach Bearbeitung yon 10 Litern Blut mit einer o p t i m i e r t e n Technik r u n d 75 % der im zirkulierenden Blut des Spenders v o r h a n d e n e n T h r o m b o z y t e n gewonnen. In zwei v o r h e r g e h e n d e n Mitteilungen wurde fiber eine verbesserte E n t n a h m e t e c h n i k unter Berficksichtigung der T h r o m b o z y t e n f u n k t i o n berichtet [16, 17]. I n der vorliegenden A r b e i t sind Untersuchungsergebnisse fiber die T h r o m b o z y t e n r e g e n e r a tion b e i m Spender zusammengestellt.

Material und Methoden Die Thrombozytengewinnung erfolgte durch kontinuierliche Separation ohne Nachzentrifugation mit der Aminco-Celltrifuge| [16]. Bei insgesamt 77 Separationen wurden jeweils 10 Liter Spenderblur bearbeitet. Thrombozytenkonzentrationen im Venenblut wurden mit dem Technicon-Thrombocounter durch Doppelbestimmung ermittelt. Spender-Blutproben wurden vor der Spende sowie nach jeweils 1250 ml DurchfluB bis zur Gesamtmenge von 10000 ml separierten Blutvolumens und am Morgen der folgenden Tage entnommen. Zum Nachweis einer Thrombopoetinwirkung des Spender-Plasmas wurden dem Spender jewefts 10 ml Venenblut vor der Separation und 2, 4, 12 und 48 Stunden nach Beginn der Separation mit Heparin-Zusatz entnommen und durch Zentrifugation zu thrombozytenfreiem Plasma verarbeitet. Mit einer Insulinspritze wurde dieses Plasma Mausen intraperitoneal injiziert (1,25 ml/kg K6rpergewicht) [10,11]. Das zu verschiedenen Abnahmezeiten von 5 Spendern gewonnene Plasma wurde jeweils 18 weiblichen NMRI-Mausen (Gewieht 18 bis 22 g) injiziert. Die Thrombozytenzahl im Sehwanzvenenblut der M/iuse vor tier Plasmainjektion und 5 Tage nach der Injektion wurden stets yon derselben Person bestimmt (FS.rbung mit Plaxan, Auszahlung in der Neubauer-Zahlkammer, Phasenkontrastmikroskop). Weiter erhielten je 18 Manse Plasma-Injektionen der Stunden 0, 12 und 48 in gleicher Dosierung injiziert. Von diesen Gruppen wurden aus je 9 Tieren nach 3 und 5 Tagen frisch entnommene Sternumabschnitte in Para-Formaldehyd fixiert und anschlieBend zur Differenzierung des Megakaryozytenanteils in Paraffin eingebettet. Dabei wurden in jeder Gruppe von 9 M~iusen, die Plasma eines bestimmten Zeitabschnittes erhalten hatten, 2 • l0 GZellen ausgezahlt.

Ergebnisse

Verlauf der Thrombozytenkonzentration im Spenderblut Die R e d u k t i o n der T h r o m b o z y t e n z a h l im S p e n d e r b l u t ist abh~ingig v o n d e r Zahl der durch die S e p a r a t i o n e n t n o m m e n e n Zellen bzw. v o n d e r Extraktionseffizienz ( T h r o m b o z y t e n a u s b e u t e im K o n z e n t r a t in Prozent des a b s o l u t e n T h r o m b o z y t e n angebots) [16]. W i e aus Tabelle 1 hervorgeht, w u r d e n d e m Spender bei 1250 U P M

Thrombophorese II

389

im Mittel 35,5~ des absoluten Thrombozytenangebots entzogen. Dabei wurde die Thrombozytenzahl pro /zl Spenderblut um rund 28 ~ des Ausgangswertes reduziert. Bei 1600 UPM wurden dem Spender dagegen im Mittel 74,9~ des absoluten Thrombozytenangebots entzogen, was einer Reduktion der Thrombozytenzahl pro/~1 Spenderblut um rund 45 ~ des Ausgangswertes entspricht. Im Verlaufe der Separation ergab sich eine stetige Reduktion der Thrombozytenkonzentration im Spenderblut (Abb. 1). Die niedrigste bisher erreichte Thrombozytenkonzentration nach einer Spende betrug 94 • 10a Thrombozyten/#l. Der zeitliche Verlauf der Thrombozytenzahl nach der Thrombophorese wurde bei insgesamt 77 Separationen ausgewertet. Der Einflul3 der unterschiedlichen Ausgangswerte wurde durch Bildung der mittleren Differenz zwischen dem Ausgangswert und dem jeweiligen MeBwert eliminiert. In Abb. 2 sind Ausgangswert, Endwert und die zugeh6rigen Werte bis zum 22. Tag nach der Spende mit Standardabweichungen aufgeffihrt. Nach Entnahme yon nur 35,5 ~ (1250 UPM) der zirkulierenden Thrombozyten ist schon am 3. Tage nach der Spende der Ausgangswert erreicht, der Gipfel der fiberschiel3enden Produktion liegt am 8. Tag. W~hrend hier am 9. Tag nach der Separation das Ausgangsniveau endgfiltig wieder erreicht ist, geschieht dies bei h6herer Ausbeute (75~ der zirkulierenden Thrombozyten bei 1600 UPM) erst um den 20. Tag. Zu keinem Zeitpunkt wurde eine 1/inger dauernde, den Spender geffihrdende Thrombozytose festgestellt.

Thromboz.//JI x 10 3

ThrombozytenRonzentra tion im Spenderblut w~hrend der Separation

250

I 200 I i

150-

A = Ausgangswert I00. A

1250

2500

3750

5000

6250

7500 8750 10.000 ml DurchfluBvolumen

Abb. 1, Verlaufder mittlerenThrombozytenkonzentrationenvon 20 Separationenmit Standardabweichungtiber die gesamteSeparationszeit,gemessenin Abst~ndennach je 1250 ml bearbeitetern Blutvolumen

390

J. Wysk und Mitarbeiter

x ~0" 130 120 II0 100 9O 80" 7O

40

§ 0 -I0 20 30 40 50 60 70 80 90 tO0 llO 120 130 140 150 160 170

Thrombozytenkonzentration im 5penderblut

,I

15 1677

L Entnahme yon ...... 35,5% ~ - ~ 74,9%

Abb. 2. Mittlere Thrombozytenkonzentration im Spenderblut w~thrend und nach der Spende. Angegeben ist die mittlere Differenz zwischen dem Ausgangswert (A) und dem jeweiligen Mel3wert _+ Standardabweichung (einseitig), n = 77; E -- Endwert nach der Separation, 1-22 = Tage nach der Separation. Gegeniiberstellung der Thrombozytenkonzentrationen nach Entnahme von 35,5 ~ (bei 1250 UPM) und 74,9 ~ (bei 1600 UPM) der zirkulierenden Thrombozyten

Nachweis eines Thrombozytendepots Bei drei Spendern mit besonders niedrigen Ausgangswerten (125, 126 und 166 • 103 Thrombozyten/#l) beobachteten wir nicht die in Abb. 1 beschriebene kontinuierliche Thrombozytenreduktion, sondern sogar einen zeitweisen Anstieg der Thrombozytenkonzentration w/ihrend der Spende, d e r n u r durch eine Freisetzung von Thrombozyten aus einem Depot erkl/irt werden konnte. Daher wurde am Beispiel der 16 Separationen bei 1600 U P M (Tabelle 1) die tats~ichliche Thrombozytenreduktion im Spenderblut mit einem errechneten Thrombozytenabfall, wie er sich aus der absoluten, auf das Spenderblutvolumen bezogenen Thrombozytenausbeute ergibt, verglichen (Tabelle 2). Dabei zeigte sich ein um rund 30 ~ geringerer tats~ichlicher Abfall gegentiber dem Erwartungswert. Diese rund 30 ~ oder 4,34 • 1011 Thrombozyten, die zwar dem Spender entnommen wurden, aber keine entsprechende Verminderung der Thrombozytenkonzentration im Spenderblut verursachten, mul3ten daher aus einem aul3erhalb des aktuellen zirkulierenden Blutvolumens gelegenen Depot entstammen.

Thrombophorese II

391

Tabelle 1. Beziehungen zwischen Drehzahl der Zentrifuge, Ausbeute und Reduktion der Thrombozytenzahl im Spender Drehzahl (UPM) Fallzahl (n) Thrombozytenkonzentration vor der Spende (• 10~//A) Thrombozytenkonzentration nach der Spende (• 103//~1) 1Reduktion der Thrombozytenkonzentration um (• 10~/#1) Reduktion der Thrombozytenkonzentration in ~ vom Ausgangswert vor der Spende Blutvolumen der Spender (ml) 2Absolutes Thrombozytenangebot im zirkulierenden Spenderblut (• 1011) Absolute Thrombozytenausbeute im Konzentrat (• I0 t~) Thrombozytenausbeute im Konzentrat in ~ des absoluten Thrombozytenangebots

1250 36 242,9 _+ 74,4 177,2 • 47,0

1600 16 256,6 • 51,7 140,6 _+ 28,3

68,1 • 62,0

115,5 _+ 46,9

28,0 5546 • 473

45,0 5685 + 409

13,5 4,8 + 3,4

14,6 10,9 _+ 2,2

35,5

74,9

1 Mittlere Differenz zwischen dem jeweiligen Wert vor und nach der Spende 2 Mittleres Blutvolumen der Spender in ml x Thrombozytenkonzentration vor der Spende

Tabelle 2. Vergleich zwischen errechnetem und beobachtetem Thrombozytenabfall bei 16 Spendern (Zentrifugendrehzahl 1600 UPM) Absolute T]~rombozytenausbeute Blutvolumen Thrombozytenkonzentration im Spenderblut (Ausgangswert) Errechneter Thrombozytenabfall im Spenderblut (absolute Thrombozytenausbeute/Blutvolumen) Gemessener Thrombozytenabfall im Spenderblut (Differenz zwischen Ausgangswert und Endwert) Differenz zwischen errechnetem und gemessenem Thrombozytenabfall Differenz auf das Blutvolumen bezogen

10,9 • 1011 5,7 • 106 #l 256,6 • 103

= I00%

191,9 • 103

=

74,8~

115,5 x 103

=

45,0~

= =

29,8% 29,8%

76,4 x 103 4,3 • 1011

Regulation der Thrombozytopoese durch ,,Thrombopoetin" Z u m Nachweis eines erh6hten Gehaltes an t h r o m b o p o e t i s c h w i r k s a m e n Substanzen im S p e n d e r p l a s m a bedienten wir uns der Verfinderung der T h r o m b o z y t e n zahl in der M a u s nach I n j e k t i o n des S p e n d e r p l a s m a s [11]. A b b . 3 zeigt den Verl a u f der T h r o m b o z y t e n z a h l vor u n d 5 Tage nach der G a b e von Plasma, das den T h r o m b o z y t e n s p e n d e r n zu den a u f der Abszisse angegebenen Z e i t p u n k t e n nach Beginn der S e p a r a t i o n a b g e n o m m e n wurde. D a s v o r der S e p a r a t i o n a b g e n o m m e n e P l a s m a wie auch das 2- u n d 4-StundenP l a s m a induzierten keine signifikante A n d e r u n g der T h r o m b o z y t e n z a h l . Die h6chste Steigerung der T h r o m b o z y t e n z a h l wird (p < 0,00!) durch das 12-Stunden-

392

J. Wysk und Mitarbeiter

xlO~'jul 1400

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vor Plasmainjektion

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Plasmainjektion"

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4 12 0 2 Zeitpunkte der Blutentnahmen nach Separutionsbeginn

24

~8 [h]

Abb. 3. Mittlere Thrombozytenzahlen mit Standardabweichung in M~iusen vor und 5 Tage nach Injektion von Plasma, das den Thrombozytenspendern zu den auf der Abszisse angegebenen Zeitpunkten nach Beginn der Separation abgenomrnen wurde

Plasma erreicht. Eine etwas geringere, aber ebenfalls signifikante Steigerung (p < 0,01) ergibt die Injektion von 24-Stunden-Plasma. Die Wirkung yon 48Stunden-Plasma ist deutlich geringer und augerhalb des Signifikanzbereiches. Die Injektion yon 12-Stunden-Plasma bewirkte bei den TestmS,usen aui3erdem eine signifikante Steigerung der Megakaryozytenzahl im Knochenmark (p < 0,0015) am 3. Tage nach der Injektion im Vergleich mit dem 0-StundenPlasma und dem 48-Stunden-Plasma [10].

Diskussion

Die M6glichkeit der Entnahme bis zu 75 % der im zirkulierenden Blut vorhandenen Thrombozyten mit Hilfe der kontinuierlichen Thrombophorese macht eine Oberprtifung der Frage, ob aus dieser Ma6nahme evtl. eine Gef~ihrdung des Blutspenders resultieren kann, notwendig [5,14]. Eine ffir den Blutspender kritische Thrombozytopenie tritt, wie auch unsere Daten zeigen, w~ihrend oder nach der Thrombophorese nicht auf. Auch unter optimierten Bedingungen [16] sank die Zahl der Thrombozyten nicht unter 94 • 108/#1. Diese Zahl kann deshalb nicht wesentlich unterschritten werden, well die mittlere Konzentration in der Erythrozytenzone, die zusammen mit dem pl~ittchenarmen Plasma dem Spender rein-

Thrombophorese II

393

fundiert wird, um 90 • 10a//zl liegt [16]. Durch die Separationstechnik selbst wird also eine den Blutspender m6glicherweise gef/ihrdende Thrombozytopenie vermieden. Eine andere theoretisch m6gliche Komplikation ist die durch die Thrombophorese induzierte reaktive Thrombozytose. Wie die vorgelegten Untersuchungen zeigen, kommt es zu einer fiberschiel3enden Thrombozytenproduktion mit vor/ibergehendem Anstieg der Thrombozytenzahl im peripheren Blut, der bei 1600 UPM am 10. Tag mit 277 _+_ 69 • 10a Thrombozyten/#l sein Maximum erreicht. Der vor der Blutspende gemessene Thrombozytenspiegel wurde um den 20. Tag wieder erreicht. Eine potentiell gef/ihrliche Thrornbozytose trat bei keinem der Blutspender auf. Wiederholte Thrombophoresen in kurzen Abstfinden werden notwendig, wenn ein Empf/inger wiederholt Thrombozyten von einem auch im HLA-System kompatiblen Blutspender erhalten soll [4]. In diesem Falle muB in Abh/ingigkeit yon dem Separationsmodus damit gerechnet werden, dab eine normale Thrombozytenzahl erst am 3. bis 6. Tag nach der letzten Separation wieder erreicht wird und dab eine erh6hte Ausbeute auf Grund fiberschieBender Thrombozytenproduktion um den 10. bis 13. Tag erwartet werden kann: Zur Frage der Geffihrdung von Mehrfachspendern unter diesen Bedingungen sind weitere Untersuchungen notwendig. Verschiedene Autoren [1,2,15] haben nachgewiesen, dab sich rund 30~ der Thrombozyten beim Menschen in einem Milz-Pool befinden, der unter bestimmten Bedingungen in die Peripherie entleert werden kann. Die mittlere Mischungszeit zur Aufrechterhaltung des Verhfiltnisses zwischen Milzdepot und Blut betr/igt nur 2-5 Minuten [61. Offensichtlich stellt auch die Separation yon Thrombozyten einen Reiz dar, der zur Ausschtittung des Depots ffihrt, da nach den hier vorgelegten Befunden rund 30 ~ mehr Thrombozyten vom Spender gewonnen werden konnten, als dem Abfall der Thrombozytenkonzentration im Spenderblut entsprach. Dabei erklfirt die kurze Mischungszeit den beschriebenen kontinuierlichen Thrombozytenabfall wfihrend der Separation. Die reaktive passagere Mehrproduktion von Thrombozyten nach Thrombophorese ist m6glicherweise Folge einer im Plasma nachweisbaren erh6hten Thrombopoietin-Aktivitfit. Obwohl Thrombopoetin noch nicht in isolierter Form vorliegt, wurde seine Existenz im Plasma von Patienten mit verschiedenen Erkrankungen der Myelopoese wie von Versuchstieren von verschiedenen Arbeitsgruppen nachgewiesen [3,7,8,11]. In Analogie zu experimentellen Untersuchungen yon Nakeff und Roozendaal [12] konnte auch bei unseren normalen Blutspendern ein Maximum der thrombopoetischen Aktivitfit 12 Stunden nach Beginn des Thrombozytenabfalls in peripheren Blut nachgewiesen werden. Der signifikante Anstieg der pl/ittchenproduzierenden Megakaryozyten im Knochenmark der Versuchstiere 72 Stunden nach Injektion des 12-Stunden-Plasmas der Spender entsprach der yon Odell [13] ermittelten Reifungszeit diploider Vorl/iufer-Zellen zu thrombozytenproduzierenden Megakaryozyten. AbschlieBend sei noch auf die regenerative Kapazit/it des Knochenmarks hingewiesen, wie sie sich auf Grund unserer Daten darstellt. Um einen Verlust von insgesamt ca. 1012 Thrombozyten in 5 Tagen auszugleichen, mfissen t/iglich 20 • 101~ Thrombozyten zusfitzlich zu der nermalen Neubildungsrate von

394

J. Wysk und Mitarbeiter

22 • 10l~ gebildet werden [9]. D u r c h die T h r o m b o p h o r e s e wird also eine Verdoppelung der tfiglichen N e u b i l d u n g s r a t e notwendig, d i e - nach den tierexperimentellen U n t e r s u c h u n g e n [10] - durch eine E r h 6 h u n g der t h r o m b o z y t e n p r o d u z i e r e n d e n Megakaryozyten u m m a x i m a l 35 % a u f G r u n d einer p r o m p t einsetzenden T h r o m b o p o i e t i n - W i r k u n g zustande kommt.

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Eingang am 15. Miirz 1977," Wiedereingang am 21. Juni 1977

[Thrombophoresis II. Effects of thrombocyte separation on the blood donor (author's transl)].

Blut 35, 387-394 (1977) zei~seh,4~t ~ , die ges~mte u ors~ ~n Blur 9 Springer-Verlag 1977 Thrombophorese II Auswirkungen der Thrombozytenseparatio...
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