Blood transfusion

Japanese: 輸血 - ゆけつ（英語表記）blood transfusion

A medical treatment in which blood or blood components are injected into the body. Human blood is divided into cellular components such as red blood cells, white blood cells, and platelets, and plasma components containing proteins such as albumin, immunoglobulins, and blood clotting factors. If these components are insufficient or their function is impaired, various life-threatening symptoms can appear. Blood transfusion is a medical treatment that replenishes these cellular and plasma components.

[Kiyoshi Hiruma February 17, 2021]

Types of Transfusions

Generally speaking, blood transfusion is known as whole blood transfusion, which uses almost entirely human red blood. However, nowadays, component transfusion, which transfuses only the necessary components, is recommended for efficient transfusion. That is, when there is a shortage of red blood cells, red blood cells (RBCs) are used instead of whole blood (WB), and when platelets are low, platelet concentrate (PC) is used. There are many types of blood coagulation factors in plasma, which play an important role mainly in hemostasis, and when these factors are insufficient, plasma is used. Plasma is stored frozen, so it is widely used in treatment as fresh frozen plasma (FFP). Whole blood, red blood cell solution, platelet concentrate, and fresh frozen plasma are currently the most commonly used transfusion materials in clinical settings, and are called blood for transfusion, which is raw human blood or its components with added preservative.

Furthermore, plasma is further purified chemically for use in treatment. Albumin purified and separated from plasma is used for conditions in which there is a deficiency of albumin. Blood coagulation factor VIII preparations are used for hemophilia A, where there is a congenital deficiency of these factors, and blood coagulation factor IX preparations are used for hemophilia B. Other preparations include blood coagulation factor VII preparations, blood coagulation factor XIII preparations, fibrinogen preparations, and antithrombin III preparations. Immunoglobulins are the main body of antibodies against pathogenic microorganisms, and immunoglobulin preparations that supplement these are also purified and separated from plasma and made into preparations. These are purified plasma components and are called plasma fraction preparations. The aforementioned blood for transfusion and plasma fraction preparations are collectively called blood products.

These preparations are made using the blood of healthy donors, and the use of blood from other people in this way is called allogeneic blood transfusion. On the other hand, there is also established technology for using one's own blood for transfusion, and this is called autologous blood transfusion.

[Kiyoshi Hiruma February 17, 2021]

History of blood transfusions

Blood has long been believed to be deeply connected to life and health. Bloodletting became widespread as a treatment for removing bad blood. The method involves cutting a sick person's veins to drain the blood. It is believed that bloodletting was already being practiced in ancient Egypt as early as 2500 BC. Hippocrates, the father of Western medicine, also argued in the 5th to 4th centuries BC that disease was caused by an imbalance in the body's fluids, and that bloodletting should be performed to treat acute illnesses in order to maintain fluid balance. Bloodletting was the most common medical procedure up until the 20th century. Although most bloodletting treatments had no scientific basis, it appears that it was widely believed that blood was deeply involved in the functioning of life.

In ancient Egypt and ancient Rome, human blood was drunk to rejuvenate life. It is said that when a warrior fell in the Colosseum, the other warriors drank his blood. In the 15th century, Pope Innocentius VIII (1432-1492) was near death and was forced to drink the blood of three young men in the hope of being revived.

In 1616, the Englishman Harvey discovered that blood circulates within blood vessels, and it was understood that bleeding occurs when the blood volume decreases and circulation cannot be maintained. This groundbreaking discovery led to the original transfusion therapy of injecting blood into the blood vessels of animals and humans. In 1667, Jean Baptiste Denys (1640?-1704) of France transfused lamb's blood to four people, and there are records of side effects such as vascular pain, difficulty breathing, and hematuria, which are now thought to be typical symptoms of blood type incompatible transfusions. Due to deaths from blood transfusions, the French parliament decided to ban blood transfusions, and the Pope also ordered a ban on blood transfusions.

After that, records of blood transfusions became scarce, but in 1828, British doctor James Blundell (1790-1878) administered human blood to 10 pregnant women suffering from hemorrhage during childbirth, saving the lives of half of them, bringing attention to transfusion therapy. However, at that time, ABO blood types had not yet been discovered, so it is likely that most transfusions were of a different blood type.

The ABO blood types were discovered in 1900 by Austrian Landsteiner. Landsteiner noticed that when the blood of two people was mixed, some combinations would clump and some would not, and discovered the blood types that correspond to today's A, B, and O. In 1902, his student discovered the AB blood type. Landsteiner was awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1930 for his work in discovering blood types.

Blood clots if left untreated, making it difficult to apply clinically. Between 1914 and 1915, Albert Hustin (1882-1967) from Belgium, Luis Agote (1868-1954) from Argentina, and Richard Lewisohn (1875-1961) and Richard Weil (1876-1917) from the United States discovered that sodium citrate could be used as a drug to stop blood clotting. They also discovered that adding glucose to sodium citrate maintained blood function well. Applying this technology, Bernard Fantus (1874-1940) established the world's first blood bank at Cook County Hospital in Chicago in 1937.

Blood transfusions in Japan are said to have been first carried out in 1919 (Taisho 8) by Goto Shichiro (1881-1962) of Kyushu Imperial University and Shioda Hiroshige (1873-1965) of Tokyo Imperial University. It is also believed that Hara Kimura (1882-1922) of Nagano Red Cross Hospital popularized ABO blood type testing in Japan. Hara conducted research on blood types while studying abroad at the University of Heidelberg in Germany, and after returning to Japan in 1916, he published a paper in the Medical Newspaper on blood type types and heredity.

At first, blood transfusion therapy was thought to be a special, dangerous treatment, but in 1930 (Showa 5), when the then Prime Minister Hamaguchi Osachi was shot in the abdomen with a handgun by a right-wing youth, he was saved by a transfusion of 550 milliliters of blood from his son and secretary. The news coverage of this incident led to blood transfusion becoming widely known among the public, and it became the catalyst for it to be recognized by society as an effective treatment. In 1964 (Showa 39), the US Ambassador to Japan Reischauer was stabbed in the right thigh with a knife by a thug in front of the US Embassy, causing him to bleed profusely, but his life was saved by a transfusion of blood from a Japanese donor. However, Reischauer later developed hepatitis due to the transfusion. At the time, blood for transfusions was supplied by selling blood, and there were major problems with ensuring safety, and there were many cases of hepatitis after transfusions, but this incident strengthened calls for the safety of blood transfusions. In the same year, a Cabinet decision was made to abolish blood selling and promote blood donation. Subsequently, the Ministry of Health and Welfare (now the Ministry of Health, Labour and Welfare) issued the "Blood Donation Promotion Measures Guidelines," and blood donations were promoted by the Japanese Red Cross Society. Since 1973, all blood used for transfusions in Japan has come from donated blood, and continues to do so to this day.

The history of ensuring the safety of blood transfusions can be said to be a history of overcoming infectious diseases. In Japan, blood tests for donors were introduced as follows: HBs antigen tests for hepatitis B virus in 1972, anti-HIV antibody tests for human immunodeficiency virus (HIV) in 1986, and anti-HCV antibody tests for hepatitis C virus in 1989 (Heisei 1). Furthermore, in 1999, highly sensitive nucleic acid amplification tests (NATs) were introduced to amplify the nucleic acids of these viruses, greatly improving safety. Other tests are also performed for Tryponema pallidum, human T-lymphotropic virus type 1, parvovirus B19, and others.

However, in the 1980s, HIV infection from blood coagulation factor preparations became a serious social problem. In Japan, as of 1994, it was found that about 1800 out of about 4200 hemophilia patients were infected with HIV, and it is believed that this was caused by HIV-contaminated blood coagulation factor preparations imported between 1985 and 1986. This problem prompted countries around the world to work on improving blood services to ensure the safety of blood products and to establish related laws. In Japan, the Blood Collection and Donation Agency Control Act (Blood Law) and the Pharmaceutical Affairs Act were revised in 2002. The new Blood Law (which was renamed the Act on Ensuring a Stable Supply of Safe Blood Products) clearly states the responsibilities of the national and local governments, blood collection businesses, retailers, and medical institutions in the blood business, and includes the proper use of blood products, the achievement of domestic self-sufficiency, the protection of blood donors, and the prohibition of blood selling. The revised Pharmaceutical Affairs Law stipulates that blood products and other preparations made from human blood or tissues are "specified biological products" and imposes special regulations to ensure safety. When using blood products at medical institutions, they are required to explain their effectiveness and risks to patients, and when using blood products, they are required to record the product name, serial number, patient name, address, and administration date, and store them for 20 years. This is a measure to quickly identify and prevent the spread of damage in the event of side effects from blood products. In 2014, the Pharmaceutical Affairs Law was revised to the "Law on Ensuring Quality, Efficacy, and Safety of Pharmaceuticals, Medical Devices, etc. (PMD Law)," but regulations on "specified biological products" remain in place.

[Kiyoshi Hiruma February 17, 2021]

Indications and effects of blood for transfusion

Blood products have characteristics not found in other therapeutic drugs, such as being obtained through the goodwill of blood donors and the inevitable risk of infection. For this reason, proper use has been particularly required. In Japan, the reliance on imported blood coagulation factor VIII preparations has led to many patients becoming infected with HIV, and blood coagulation factor VIII preparations no longer use plasma from overseas. However, 36.1% (2018) of albumin preparations are still imported. One possible reason for this is that the minimum necessary usage method, with sufficient consideration of the application, has not been fully implemented. For this reason, the Ministry of Health, Labor and Welfare issued the "Guidelines for the Use of Blood Products" (revised version) in 2019. Below, we will explain the characteristics and applications of various blood products in accordance with these guidelines.

Red blood cell fluid is made by adding an anticoagulant to blood collected from a donor, centrifuging the blood, separating the supernatant, and adding a preservative to the red blood cell part that has settled to the bottom. The Japanese Red Cross Society supplies hospitals with one unit of blood made from 200 milliliters of blood, and two units made from 400 milliliters of blood. Red blood cell fluid is used to treat acute or chronic bleeding, quickly correct anemia, and maintain the supply of oxygen to various tissues and blood volume circulating in the body. Red blood cells have the important function of binding with oxygen and transporting it to various tissues, so a shortage of red blood cells can be serious and life-threatening. Hemoglobin (Hb) in red blood cells transports oxygen, and hemoglobin is usually present at 12 to 16 g/dl in the blood of healthy people. In chronic anemia, when hemoglobin falls below 6 to 7 g/dl, oxygen is not distributed to the various organs, which increases the burden on the heart, making red blood cell fluid an appropriate treatment. In general surgical procedures, if hemoglobin falls below 7-8 g/dl, a red blood cell transfusion is recommended, and if there is cardiopulmonary or cerebral circulatory insufficiency, it is advisable to maintain hemoglobin at around 10 g/dl.

Platelets are mainly collected from donors using a blood component separator. One unit of platelet concentrate contains over 10 billion platelets, and 10 to 20 units are used for each transfusion for adults. Platelets are present in the blood of healthy people at 150,000 to 250,000/μl, and adhere to and clump at the site of bleeding to stop the bleeding. Generally, if the platelet count falls below 10,000 to 20,000/μl, severe bleeding may occur, making a platelet transfusion necessary. It is mainly used when platelet counts have decreased due to leukemia or cancer treatment. In addition, when there is actual bleeding or surgery, platelet concentrate is transfused to maintain a platelet count of 50,000/μl.

Fresh frozen plasma is made by centrifuging a donor's whole blood, separating the supernatant plasma, and freezing it within six hours. When in use, it is thawed in warm water and injected intravenously. Its main purpose is to make up for deficiencies in various clotting factors in the blood. It is generally indicated when there is liver damage, or when disseminated intravascular coagulation has developed due to infection or cancer, resulting in a decrease in blood clotting factor activity. It may also be indicated when there is massive bleeding equivalent to the circulating blood volume, as there will be a deficiency of clotting factors.

Albumin preparations are human albumin that is made by pooling plasma collected from multiple donors and purifying it to 96% or more through chemical processes. Various techniques are used to remove pathogens, such as heat treatment and treatment with surfactants. The purpose of using albumin preparations is to maintain circulating blood volume and colloid osmotic pressure. In other words, albumin preparations are used in cases where blood volume is insufficient due to bleeding or other reasons, resulting in low blood pressure and shock, or when albumin levels in the blood are low and there is swelling, pleural effusion, or ascites. A healthy person's blood contains about 3.5 to 4.5 g/dl of albumin, but albumin is suitable for cases where there are symptoms such as swelling, pleural effusion, or ascites when the level is less than 2.5 g/dl, or when the level is less than 3.0 g/dl and there is a decrease in circulating blood volume.

[Kiyoshi Hiruma February 17, 2021]

Transfusion reactions

There is a certain risk of side effects in blood products obtained from donors, and even with improvements in safety technology, side effects cannot be completely eliminated. These side effects are mainly classified as infectious and non-infectious. Infectious side effects are caused by pathogenic microorganisms such as bacteria, viruses, and protozoa. Before the 1960s, post-transfusion hepatitis occurred at a frequency of several tens of percent, but the frequency has dropped significantly since the introduction of highly sensitive tests to check for hepatitis B virus (HBV), hepatitis C virus (HCV), and HIV.

Since the introduction of nucleic acid amplification testing (NAT) for HBV, HCV, and HIV for individual blood donors in 2014, there have been three cases of HBV infection, zero cases of HCV infection, and zero cases of HIV infection through blood for transfusion up to 2018.

The majority of non-infectious transfusion reactions are immune-mediated. Immune reactions occur against the other person's cells and bodily fluids, resulting in a variety of side effects. In particular, when a transfusion is given of a different blood type, if the patient has antibodies against that blood type, the transfused red blood cells may be destroyed in the body, causing hemolysis, along with systemic symptoms such as chills and shivers, fever, and shock. This is called an acute hemolytic reaction, and is most likely to be serious in ABO blood type incompatible transfusions, and can sometimes be fatal.

ABO blood types are known as A, B, O, AB, and their subtypes. Type A people have antibodies against type B antigens (anti-B antibodies), type B people have antibodies against type A antigens (anti-A antibodies), type O people have anti-A and anti-B antibodies, and type AB people have neither anti-A nor anti-B antibodies. Therefore, for example, if a type O patient receives a transfusion of type A red blood cells, the patient's anti-A antibodies may react with the transfused blood and cause a severe acute hemolytic reaction. According to a survey conducted by the Japan Society of Transfusion Medicine and Cell Therapy in 2004, the frequency of such acute hemolytic reactions due to blood type incompatibility transfusions is about 1 in 200,000. On the other hand, if a type AB person receives a transfusion of type A red blood cells, there will be no severe side effects because there are no anti-A antibodies. Thus, the severity of side effects varies greatly depending on the case, even when blood types are transfused with different blood types.

In addition to ABO, blood types are classified into more than 25 types, including the Rh system, and several to several dozen blood types have been discovered for each classification. If transfusions of different blood types are given to these blood types, and the patient has antibodies against them, transfusion reactions may occur. However, it is rare for people to naturally have antibodies against blood types other than ABO, and even if they do, the immune response is often not strong.

Other important transfusion side effects include fever, transfusion-related acute lung injury, and transfusion-related circulatory overload. Fever is rarely severe, but occurs frequently, accounting for 0.5-1% of transfusion cases, so measures are necessary. Transfusion-related acute lung injury is a side effect in which respiratory problems occur due to immune reactions caused by transfusion. It can be fatal, so measures such as early detection and early treatment are required. Transfusion-related circulatory overload is a serious transfusion side effect that can cause heart failure due to the strain on the heart caused by the transfusion. Preventive measures such as reducing the transfusion rate and amount should be taken, and if symptoms appear, treatment for heart failure is required immediately.

[Kiyoshi Hiruma February 17, 2021]

Autologous blood transfusion

Since there is a risk of infectious and immune-mediated side effects with blood obtained from donors, autotransfusion is a method of using one's own blood for transfusion, mainly to avoid these risks. Autotransfusion can be divided into preoperative collection and perioperative collection. Preoperative collection, also known as preoperative autotransfusion, is the most common method in which blood is collected from the patient before surgery and stored until the time of surgery. For adults, blood is generally collected once a week starting several weeks before surgery, and a total of about 800 to 2,000 milliliters is refrigerated or frozen. The patient takes iron supplements and, in some cases, is injected with a hematopoietic factor called erythropoietin to recover from anemia caused by the blood collection. The patient then transfuses the stored blood at the time of surgery.

There are three types of perioperative blood collection methods: preoperative dilution, in which blood is drawn in the operating room at the start of surgery after fluid infusion and other procedures are administered and used for transfusion; intraoperative salvage, in which blood that has been bled is collected and used for transfusion; and postoperative salvage, in which blood that has been bled after surgery is collected and used for transfusion.

[Kiyoshi Hiruma February 17, 2021]

Future transfusion therapy

Transfusion therapy can be described as a treatment in which living cells such as red blood cells and platelets are transfused into a patient to allow the blood cells to perform their functions in the body. Since the 1980s, it has been discovered that human blood contains not only mature blood cells, but also hematopoietic stem cells that produce blood and tissue stem cells that regenerate other organs. As it has become clear that human blood contains cells with various functions, transfusion therapy using blood has come to broadly include the concept of "cell therapy."

In fact, hematopoietic stem cells can be collected from the blood and used in hematopoietic stem cell transplants. When granulocyte colony stimulating factor (G-CSF) is injected into a human, many hematopoietic stem cells appear in the blood, and these are used for transplantation. This is called peripheral blood stem cell transplantation, and has attracted attention as an alternative treatment to bone marrow transplantation, and has become widely used mainly for serious blood diseases such as leukemia. From another perspective, it also includes the concept of regenerative medicine, as it regenerates hematopoiesis that has been hindered by leukemia.

In addition, genetically modified plasma fraction preparations, blood coagulation factor preparations, albumin preparations, etc. have been developed, but since these do not use human blood as a raw material, they are a type of artificial blood preparation. Although practical artificial blood for red blood cells and platelets has not yet been developed, it is possible to differentiate induced pluripotent stem cells (iPS cells) into red blood cells and platelets in a test tube, so if mass production can be achieved, it may be possible to create blood for transfusion that does not use human blood as a raw material. In the future, the development of preparations that do not depend on blood from blood donors is no longer a dream.

[Kiyoshi Hiruma February 17, 2021]

"The Social History of Blood Type and Personality" by Matsuda Kaoru, revised 2nd edition (1994, Kawade Shobo Shinsha)" ▽ "The Story of Blood" by Douglas Starr, translated by Yamashita Atsuko (1999, Kawade Shobo Shinsha)" ▽ "Transfusion Medicine" edited by Toyama Hiroshi, revised 3rd edition (2004, Chugai Igakusha)" ▽ "Transfusion at a Glance" by Asai Takayoshi, Hiruma Kiyoshi, and Hoshi Yoshitaka, 2nd edition (2005, Medical Science International)" ▽ "Safe Transfusion Therapy Guide (2012), edited and published by the Japan Society of Transfusion Medicine and Cell Therapy" ▽ "Guidelines for the Use of Blood Products" edited by the Ministry of Health, Labor and Welfare (2019) https://www.mhlw.go.jp/content/11127000/000493546.pdf" ▽ "Ministry of Health, Labor and Welfare, 2019 Blood Business Report" (2020) https://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000197659_00001.html''

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

血液あるいは血液の成分を体内に注入する治療法。ヒトの血液は赤血球、白血球、血小板などの細胞成分と、アルブミン、免疫グロブリン、血液凝固因子などのタンパク質を含む血漿(けっしょう)成分に分かれる。これらが不足したり機能が低下したりすると、生命を脅かす種々の症状が現れる。輸血はこれらの細胞成分や血漿成分を補う治療法である。

［比留間潔　2021年2月17日］

輸血の種類

一般には輸血というとヒトの赤い血液をほぼそのまま用いる全血輸血が知られているが、今日では効率のよい輸血を行うために、必要な成分だけを輸血する成分輸血が推奨されている。すなわち、赤血球が不足する場合は、全血whole blood（WB）を用いないで赤血球部分を濃縮した赤血球液red blood cells（RBC）が用いられ、血小板が低下した場合は血小板濃厚液platelet concentrate（PC）が用いられる。血漿中には多種類の血液凝固因子が存在し、おもに止血のために重要な働きをしているが、これらが不足した場合は血漿plasmaを用いる。血漿は凍結して保存されるため新鮮凍結血漿fresh frozen plasma（FFP）として広く治療に用いられている。全血、赤血球液、血小板濃厚液、新鮮凍結血漿は現在、臨床現場でもっともよく用いられている輸血の治療材料であり、これらは輸血用血液とよばれ、保存液が添加されたヒトの生の血液あるいはその成分そのものである。

　また、血漿はさらにそのなかの各成分を化学的に精製して治療に用いられている。血漿から精製分離したアルブミンはアルブミンが不足する病態に用いられる。血液凝固第Ⅷ因子製剤はこれらが先天的に不足する血友病Aに対して用いられ、血液凝固第Ⅸ因子製剤は血友病Bに対して用いられる。このほかに、血液凝固第Ⅶ因子製剤、血液凝固第ⅩⅢ因子製剤、フィブリノゲン製剤、アンチトロンビンⅢ製剤などがある。免疫グロブリンは病原微生物に対する抗体の本体であるが、これらを補う免疫グロブリン製剤も血漿から精製分離され、製剤になっている。これらは、血漿成分の精製物であり血漿分画製剤とよばれる。前述の輸血用血液と血漿分画製剤をあわせ、血液製剤と総称する。

　これらの製剤は健康な供血者の血液を材料に調整され製造されるが、このように他人の血液を用いる場合を、同種血輸血allogeneic blood transfusionという。一方、自分の血液を輸血に用いる技術も確立しており、これらは自己血輸血autologous blood transfusionという。

［比留間潔　2021年2月17日］

輸血の歴史

血液は古くから生命や健康に深く関わると考えられていた。そして、悪い血液を除去する治療法として瀉血(しゃけつ)療法が広まった。病人から血管を切り血液を排出させる方法である。古代エジプトではすでに紀元前2500年に瀉血がなされていたとされる。西洋医学の父ヒポクラテスも紀元前5～4世紀に疾患は体液の平衡状態の失調によるものとし、急性疾患は体液の平衡状態を保つために瀉血をすべきであると主張していた。この瀉血療法は20世紀までもっとも一般的な医療行為として行われていた。瀉血療法のほとんどが科学的に根拠のない治療法であったが、血液が生命の営みに深く関与すると広く信じられていたものと思われる。

　古代エジプト、古代ローマ時代には生命を活性化するためにヒトの血液が飲まれていた。ローマの円形闘技場コロセウムでは闘士が倒れると、ほかの闘士たちはその血を飲んだといわれる。また、15世紀、ローマ教皇インノケンティウス8世Innocentius Ⅷ（1432―1492）は瀕死(ひんし)の状態となったとき、生命が復活することを期待し3人の若者の血を飲まされたという。

　1616年、イギリスのハーベーによって血液が血管内を循環するという事実が明らかになり、出血は循環する血液量の減少により循環が維持できなくなることと理解されるようになった。この画期的な発見により、動物やヒトを対象に血管内への血液の注入という本来の輸血療法が行われるようになった。1667年フランスのドニJean Baptiste Denys（1640？―1704）によって、4人に仔羊(こひつじ)の血液が輸血され、このとき、血管痛、呼吸困難、血尿などの副作用があったという記録が残っており、これは、現在では血液型不適合輸血の典型的な症状であったと考えられている。輸血による死亡例も出たため、フランス議会は輸血の禁止を決め、教皇も輸血禁止を命じた。

　その後、輸血に関する記録は乏しくなるが、1828年イギリスのブランデルJames Blundell（1790―1878）は分娩(ぶんべん)時の出血に対し妊婦10人にヒトの輸血を行い半数が救命され、輸血療法が注目されるようになった。ただし、このときは、ABO血液型はまだ発見されておらず、当然、多くは異型輸血であったと思われる。

　ABO血液型が発見されたのは1900年、オーストリアのランドシュタイナーによってである。ランドシュタイナーは2人のヒトの血液を混ぜると凝集したりしなかったりする組合せがあることに注目し、今日のA型、B型、O型にあたる血液型を発見した。1902年には彼の弟子によってAB型も発見された。ランドシュタイナーはこの血液型発見の業績で1930年にノーベル医学生理学賞を受賞している。

　血液は放置すると凝固するため、そのままでは臨床応用しがたい。1914年から1915年にかけて、ベルギーのユスタンAlbert Hustin（1882―1967）、アルゼンチンのアゴーテLuis Agote（1868―1954）、アメリカのルーイソンRichard Lewisohn（1875―1961）とワイルRichard Weil（1876―1917）らによってクエン酸ナトリウムが血液の凝固を止める薬剤として応用できることがみいだされた。さらに、クエン酸ナトリウムにブドウ糖を加えることで血液の機能がよく保たれることが判明した。このような技術を応用し、1937年ファンタスBernard Fantus（1874―1940）がアメリカ、シカゴのクック・カウンティ・ホスピタルに世界で初めての血液銀行blood bankを設立した。

　日本の輸血は、1919年（大正8）、九州帝国大学の後藤七郎（1881―1962）および東京帝国大学の塩田広重(ひろしげ)（1873―1965）によって初めて行われたとされる。また、日本にABO血液型検査を普及させたのは長野赤十字病院の原来復(はらきまた)（1882―1922）と考えられている。原はドイツのハイデルベルク大学留学中に血液型の研究を行い、帰国後の1916年に血液型の種類と遺伝に関する論文を医事新聞に発表している。

　当初、輸血療法は危険の伴う特別な治療法と思われていたが、1930年（昭和5）、当時の内閣総理大臣、浜口雄幸(おさち)が右翼の青年に拳銃(けんじゅう)で腹部を撃たれたときに、子息と秘書の血液550ミリリットルが輸血されて救命された。この事件の報道は、輸血が世間に広く知れわたり、有効な治療法として社会に認められるきっかけになった。また、1964年（昭和39）には駐日アメリカ大使ライシャワーがアメリカ大使館前で暴漢に右大腿(だいたい)部を刃物で刺され大量出血したが、日本人供血者の血液を輸血され救命された。しかし、ライシャワーはその後、輸血による肝炎を発症した。当時は輸血用の血液は売血によってまかなわれ、安全性確保には大きな問題があり、輸血後の肝炎が多発していたが、この事件によって輸血の安全性を求める声が強くなった。同年には売血を廃止し献血を推進する閣議決定がなされた。引き続き、「献血推進対策要綱」が厚生省（現、厚生労働省）より通達され、日本赤十字社による献血が推進された。1973年以降、日本で使われる輸血用血液はすべて献血によるものとなり今日に至っている。

　輸血の安全性確保の歴史は、感染症克服の歴史であったといってよい。日本では献血者の血液検査として、1972年にB型肝炎ウイルスのためのHBs抗原検査、1986年にヒト免疫不全ウイルス（HIV）のための抗HIV抗体検査、1989年（平成1）にC型肝炎ウイルスのための抗HCV抗体検査が導入された。さらに、1999年にはこれらのウイルスの核酸を増幅して検査する高感度の核酸増幅検査nucleic acid amplification test（NAT）が導入され、大幅に安全性が向上したといってよい。このほか、梅毒トリポネーマ、ヒトT細胞指向性ウイルスⅠ型、パルボウイルスB19などの検査が行われている。

　しかし、この間1980年代の血液凝固因子製剤によるHIV感染が重大な社会問題になった。日本では1994年時点で約4200人の血友病患者のうち、約1800人がHIVに感染していることが判明し、これは1985年から1986年までのHIVに汚染された輸入血液凝固因子製剤が原因であると考えられている。この問題を契機に血液製剤の安全性を確保する血液事業の整備、関連する法律の整備が世界各国で取り組まれた。日本では2002年（平成14）「採血及び供血あつせん業取締法（血液法）」および「薬事法」が改正された。新しい血液法（改正により法律名を「安全な血液製剤の安定供給の確保等に関する法律」と改称）には血液事業に関する国、地方自治体、採血業者、販売業者、医療機関の責務が明示され、血液製剤の適正使用、国内自給自足の達成、献血者の保護、売血の禁止などが掲げられている。改正薬事法では、血液製剤などヒトの血液や組織で製造した製剤を「特定生物由来製品」と定め、特段の安全性確保に関する規制がかけられた。医療機関で血液製剤を患者に使用する場合、その有効性と危険性を説明すること、さらに血液製剤を使用した場合、製品名と製造番号および患者の氏名・住所と投与日を記録し20年間保管することも義務づけられた。これは、血液製剤による副作用が発生した場合、被害を把握し被害の拡大を速やかに阻止するための対策である。薬事法は2014年に、「医薬品、医療機器等の品質、有効性及び安全性の確保等に関する法律（薬機法）」に改正されたが、「特定生物由来製品」に関する規制は継続されている。

［比留間潔　2021年2月17日］

輸血用血液の適応と効果

血液製剤は、献血者の善意によって得られる製剤である点、感染などの危険性が不可避的である点など、ほかの治療薬剤にはない特徴がある。そのため、とりわけ適正な使用が求められてきた。また、とくに日本では、血液凝固第Ⅷ因子製剤を輸入に依存した結果、多くの患者にHIV感染を引きおこした事実があり、現在では血液凝固第Ⅷ因子製剤は国外由来の血漿を原料としなくなった。しかし、アルブミン製剤は36.1％（2018）をいまだに輸入に頼っている。この原因として、適応を十分に吟味した、必要最少限の使用方法が浸透していない可能性が指摘されている。このため、厚生労働省は2019年に「血液製剤の使用指針」（改訂版）を通達している。以下、この指針にしたがい、各種血液製剤の特徴と適応について説明する。

　赤血球液は献血者から採血した血液に抗凝固剤を添加し、遠心後、上清（上澄み）を分離し下方に沈んだ赤血球部分に保存液を加えて作成する。日本赤十字社では血液200ミリリットルから作成したものを1単位とし、400ミリリットル由来を2単位として病院に供給している。赤血球液は急性または慢性の出血に対する治療および貧血の急速な補正と、身体各組織への酸素の供給と身体を巡る血液量の維持を目的に使われる。赤血球は酸素と結合して各組織に酸素を運搬する重要な働きがあるので、赤血球が不足すると重篤な生命の危険性が生じる。赤血球中のヘモグロビン（Hb）が酸素を運搬する働きをもち、ヘモグロビンは健常人の血液中には通常12～16g/dl存在する。慢性的な貧血症ではヘモグロビンが6～7g/dl未満になると各臓器へ酸素が行き渡らなくなり、心臓への負担が高まるため、赤血球液の適応になる。外科の一般的な手術では、ヘモグロビンが7～8g/dlより低くなれば赤血球液の輸血が推奨され、心肺機能や脳循環不全がある場合には、ヘモグロビンを10g/dl程度に維持することが勧められる。

　血小板はおもに血液成分分離装置を用いて献血者から採取する。血小板濃厚液1単位には100億個以上の血小板が含まれ、成人には1回の輸血に10～20単位が用いられる。血小板は健常人の血液中に15万～25万個/μl存在し、出血部位に付着、凝集し止血する作用がある。一般的に血小板が1万～2万個/μl未満になると重篤な出血がおこる可能性があるので、血小板輸血が必要になる。おもに白血病やがんの治療で血小板が低下した場合に用いられることが多い。このほか、実際に出血がある場合や手術の場合は血小板5万個/μlを保つように血小板濃厚液を輸血する。

　新鮮凍結血漿は献血者の全血を遠心した後、上清の血漿部分を分離して6時間以内に凍結して作成する。使用するときは温水で解凍して静脈内に注入する。血液中の種々の凝固因子の不足を補うことが主たる目的である。一般的に肝障害がある場合、あるいは感染症やがんが原因で播種(はしゅ)性血管内凝固症候群を発症した場合などで血液凝固因子活性が低下したときに適応となる。このほか、循環血液量と同等の大量出血を生じたときは凝固因子が欠乏するので適応になる場合がある。

　アルブミン製剤は複数の献血者から採血した血漿をまとめて貯留し、化学的な工程を経て、96％以上に精製されたヒトアルブミンである。加熱処理や界面活性剤による処理など病原体の混入を除去する種々の技術が施されている。アルブミン製剤の使用目的は循環血液量の維持と、膠質(こうしつ)浸透圧の維持である。すなわち、出血などで血液量が不足し血圧が低いショック状態の場合や、血液中のアルブミンが低くなり、むくみや胸水、腹水がある場合などである。健康人の血液中にはアルブミンが3.5～4.5g/dl程度存在するが、2.5g/dl未満でむくみや胸水、腹水などの症状がある場合や、3.0g/dl未満で循環血液量が低下している場合に適応になる。

［比留間潔　2021年2月17日］

輸血副作用

献血者から得られる血液製剤には一定の副作用の危険性が存在し、安全技術が向上しても皆無にはならない。これらの副作用はおもに感染性副作用と非感染性副作用に分類される。感染性副作用は細菌、ウイルス、原虫などの病原微生物によってもたらされる。1960年代以前は数十％の頻度で輸血後肝炎が発生していたが、B型肝炎ウイルス（HBV）、C型肝炎ウイルス（HCV）、HIVをチェックする高感度の検査が導入されてから、その頻度は著しく低下した。

　2014年に、献血者個別を対象にしたHBV、HCV、HIVの核酸増幅検査（NAT）が導入されて以降、2018年までで、輸血用血液によるHBV感染は3例、HCV感染は0例、HIV感染は0例である。

　非感染性輸血副作用の主体をなすのは免疫性副作用である。他人の細胞や体液に対する免疫反応がおこり、種々の副作用がもたらされる。とくに血液型が異なった輸血が行われ、もし、患者にその血液型に対する抗体がある場合、悪寒戦慄(おかんせんりつ)、発熱、ショックなどの全身症状とともに輸血した赤血球が体内で破壊され溶血をおこす場合がある。これは急性溶血性反応とよばれ、ABO血液型の不適合輸血でもっとも重篤になりやすく、ときに致命的になる。

　ABO血液型はA型、B型、O型、AB型とその亜型が知られている。A型のヒトはB型抗原に対する抗体（抗B抗体）、B型のヒトはA型抗原に対する抗体（抗A抗体）、O型のヒトは抗A抗体と抗B抗体をもっており、AB型のヒトには抗A抗体も抗B抗体もない。したがって、たとえばO型の患者にA型の赤血球が輸血されると、患者のもつ抗A抗体が輸血された血液に反応し、重篤な急性溶血性反応をおこす可能性がある。このような血液型不適合輸血による急性溶血性反応がおこる頻度は、2004年に日本輸血・細胞治療学会が実施した調査によると20万分の1程度である。一方、AB型のヒトにA型の赤血球が輸血されても、抗A抗体がないので、重篤な副作用は生じない。このように、血液型が異なった輸血でも場合によってその副作用の重篤さは大きく異なる。

　また、血液型はABO以外にもRh式をはじめ25種類以上に分類され、それぞれの分類につき数種類から数十種類の血液型が発見されている。これらの血液型に関しても異なった型の輸血がなされ、患者にそれに対する抗体があれば輸血副作用が生じる可能性がある。ただし、ABO以外の血液型に対する抗体を自然に有することはまれであり、また、あった場合でも免疫反応が強くおこらない場合が多い。

　このほかの重要な輸血副作用として、発熱反応、輸血関連急性肺障害、輸血関連循環過負荷があげられる。発熱反応は重症になることはまれであるが、頻度が高く、輸血症例の0.5～1％で起こるので対策が必要である。輸血関連急性肺障害は、輸血による免疫反応などで呼吸障害が起こる副作用である。致命的になることがあり、早期発見、早期治療などの対策が求められる。また、輸血関連循環過負荷は、輸血による心臓への負荷のため、心不全が生じる重篤な輸血副作用である。輸血速度や輸血量を減少させるなどの予防策を講じ、症状が出たらただちに心不全に対する治療が必要になる。

［比留間潔　2021年2月17日］

自己血輸血

献血者から得られる他人の血液には感染性副作用や免疫性副作用の危険性があるので、おもにこれを避ける目的で自分の血液を輸血に用いる方法が自己血輸血である。自己血輸血は、術前採取法preoperative collectionと周術期採取法perioperative collectionに分けられる。術前採取法は術前貯血式自己血輸血ともよばれ、手術の前に患者から血液を採取して手術のときまで保存する方法でもっとも盛んに行われている。成人の場合、一般的には手術の数週間前から1週間ごとに採血し、合計800～2000ミリリットル程度を冷蔵保存あるいは凍結保存する。患者は鉄剤を服用し、場合によってはエリスロポエチンという造血因子を注射して、採血によって生じた貧血を回復する。そして、手術のときに保存しておいた自分の血液を輸血する。

　周術期採取法には、手術が始まるとき手術室で輸液などを行ったあとに採血して輸血に用いる術前希釈式、出血した血液を集めて輸血に用いる術中回収式、術後に出血した血液を集めて輸血に用いる術後回収式の3種類の方法がある。

［比留間潔　2021年2月17日］

今後の輸血療法

輸血療法は赤血球や血小板などの生きた細胞を患者に輸注して、その血液細胞の機能を生体内で発揮させる治療ともいえる。また、1980年代以降、ヒトの血液中には成熟した血液細胞だけではなく、血液をつくる造血幹細胞やほかの臓器を再生させる組織幹細胞が存在することが判明してきた。このようにヒトの血液にはさまざまな機能を有する細胞が存在することが明らかになり、血液を用いた輸血療法は広く「細胞治療」の概念を含むようになってきた。

　実際に血液中の造血幹細胞を集めて造血幹細胞移植に応用することができる。ヒトに顆粒(かりゅう)球コロニー刺激因子granulocyte colony stimulating factor（G‐CSF）を注射すると血液中に多くの造血幹細胞が出現するので、これを用いて移植する。これは末梢(まっしょう)血幹細胞移植とよばれ、骨髄移植にかわる治療法として注目され、おもに白血病など重篤な血液疾患に対して広く行われるようになった。別の観点からいうと白血病によりさまたげられた造血を新たに再生させる意味から、再生医療という概念も含まれている。

　また、血漿分画製剤は、血液凝固因子製剤、アルブミン製剤などで遺伝子組換え製剤が開発されており、これらはヒトの血液を材料にしていないので、一種の人工血液製剤である。赤血球、血小板に関してはまだ、実用可能な人工血液は開発されていないが、人工多能性幹細胞（iPS細胞）を試験管内で赤血球や、血小板に分化させることが可能なので、大量生産ができれば、ヒトの血液を原料としない輸血用血液が作成される可能性がある。今後、献血者の血液に依存しない製剤の開発も夢ではなくなりつつある。

［比留間潔　2021年2月17日］

『松田薫著『「血液型と性格」の社会史』改訂第2版（1994・河出書房新社）』▽『ダグラス・スター著、山下篤子訳『血液の物語』（1999・河出書房新社）』▽『遠山博編著『輸血学』改訂第3版（2004・中外医学社）』▽『浅井隆善・比留間潔・星順隆著『一目でわかる輸血』第2版（2005・メディカル・サイエンス・インターナショナル）』▽『日本輸血・細胞治療学会編・刊『安全な輸血療法ガイド』（2012）』▽『厚生労働省編『血液製剤の使用指針』（2019）　https://www.mhlw.go.jp/content/11127000/000493546.pdf』▽『厚生労働省編『令和元年度版血液事業報告』（2020）　https://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000197659_00001.html』