2020年1月11日 星期六

輸血十問十答

來源:香港紅十字會輸血服務中心



史丹福今次將以問答形式介紹各種有關輸血的有趣知識。感謝各位讀者反應熱烈地提供各式各樣的有趣問題。史丹福最原本的打算是回答十條問題的,不過由於反應太熱烈,我決定加碼至14題。不過由於篇幅所限,抱歉我未能回答所有讀者的問題,我可能會留待之後文章再作回答。

整個輸血的程序是如何的?

嚴格來說,輸血的程序應該由醫生處方輸血開始。醫生會寫低需要輸的血液成分、劑量、輸入速率及其他額外的要求。之後就要為病人抽血進行配血檢驗。由於輸血的安全要求非常高,所以有別於一般抽血檢查,配血檢驗所需的血液必須由受過特別訓練的醫護人員抽取,在香港很多時候都是由醫生,而不是護士或者抽血員所抽取的。抽配血檢驗用的血液需要甚麼額外的技巧呢?原來醫護人員需要確認病人名字、身分證號碼,再與輸血要求表單上的資料比對,然後利用二維條碼掃瞄器比較病人手帶上與要求表單上的二維條碼,吻合的話儀器才會印出標籤,醫院人員把標籤貼在血樽之後,需要再核對病人手帶、輸血要求表單及血樽標籤上的資料,確認無誤後再在輸血要求表單及血樽標籤上簽名。

樣本到達血庫後,就會開始進行檢查。配血檢驗的正式名稱其實是「定型與篩選」(type and screen)。顧名思義,它包含了「定型」與「篩選」兩個步驟。「定型」是指找出病人的血型。血型的意思是紅血球上面的抗原,我們的紅血球上有很多不同種類的抗原,所以有很多血型的系統,其中臨床上最重要的兩種是ABO血型及RhD血型,所以我們一般只會為以上兩個血型定型。

ABO血型系統定型的做法是把病人的紅血球分別與抗A及抗B試劑混合,看看有沒有反應。這個步驟叫前向定型(forward grouping)。為了穩當起見,我們會再做一次反向定型(reverse grouping)去確保結果正確。做法是把病人的血清分別與A型紅血球、B型紅血球及O型紅血球紅血球混合,看看有沒有反應。RhD血型的做法則是把病人的紅血球分別與抗D試劑混合,看看有沒有反應。

不過定型的方法只配對了ABO血型及RhD血型。如果病人之前曾經接受過輸血,或者曾經懷孕,他們就有可能接觸過一些身體原本沒有的,來自其他次要血型系統的紅血球抗原,因而產生相應的抗體,這個過程叫做異體免疫反應(alloimmunization)。如果病人有這些抗體,血庫必須要避免為病人輸進帶有相應抗原的血,否則就有可能出現溶血反應。

「定型與篩選」中的「篩選」就是為了確保病人沒有這些有可能攻擊紅血球的抗體。做法是把病人的血清與3種不同紅血球混合,看看有沒有反應。3種紅血球加起來,理論上就包含了絕大部分次要血液系統上的抗原。因此如果血清與3種紅血球都沒有反應,就代表病人血清內沒有攻擊次要血液系統抗原的非典型抗體(atypical antibodies)。假如病人與3種紅血球中的其中一種有反應,血庫的化驗員就需要再做其他檢查去找出抗體的類型。

血庫化驗人員亦會翻查病人的紀錄,看看病人有沒有過往的檢查結果以作參考。當一切就緒,化驗人員就會在血庫中找尋合適的血液。過往,在化驗人員派出血液之前,他們需要把少量病人血清與少量派出的血液混合,快速地進行離心,再觀看有沒有反應,作為最後防線,避免選錯血液。這個檢查叫做即時離心檢驗(immediate spin test)。不過今天,假如病人血清內沒有非典型抗體,而且已經由兩個不同檢查確認ABO血型,選血的程序就大多交給電腦負責,以減低出錯機會。這樣就可以省卻即時離心檢驗的步驟。

血液離開血庫後到達病房,之後就由護士負責「落血」的過程,即是把血液最終輸到病人體內的步驟。這個步驟又是非常嚴格,需要兩位護士負責。他們會一起核對醫生的處方與血庫派出的血液是否吻合。再核對病人手帶與血包標籤上的個人資料,然後再透過二維條碼掃瞄器確補病人手帶與血包標籤吻合才可正式落血。除此之外,護士亦需在輸血前,開始輸血15分鐘後及輸血完結時量度並紀錄低病人的維生指數,以便及早發現不良輸血反應。

 大家可以見到,輸血的過程非常複雜,牽涉的人員眾多,包括醫生、護士、化驗人員,每一個步驟都有出錯的可能性,一但出錯的話後果可大可小,輸錯血有可能引起ABO不合相關的急性溶血反應,是可致命的。不過我們也有很多重的程序,並應用了新的資訊科技系統去幫助我們減低人為錯誤的可能性。

醫院中的甚麼病人最常接受輸血? 

輸血是一個應用很廣泛的醫療程序。在醫院中,有很多不同類型的病人都需要接受輸血。

常見的包括血液疾病的病人,例如重型地中海貧血症患者、血液癌症患者、骨髓功能衰竭的病人,或者接受完化療或骨髓移植的病人,都需要長期接受輸血。另外,腸胃出血的病人及慢性腎衰竭的病人都會出現貧血,因而需要輸血。

另一類經常需要輸血的病人是接受手術的病人。雖然現時醫學科技進步,病人進行手術時的出血量已經較過往顯著減少,但當病人接受重大的手術時,出血量仍然是不容小覷的。其中最誇張的莫過於心臟手術與肝臟移植手術,病人往往需要接受十幾包甚至幾十包的輸血。

其他可能需要輸血的病人還包括創傷病人、出產時大量出血的孕婦、經期出血過多的婦女等。

一般人血色素要低於甚麼指數才需要輸血?另外,有否疾病會影響需要輸血的準則?

這是一個持續地演化的課題。在幾十年前,醫生普遍覺得輸血是件小事,所以非常「鬆手」,只要血色素(即血紅蛋白濃度)低過10g/dL就會輸血,而且一輸就會輸兩包,是一個「寧縱毋枉」的策略。

不過近年來輸血界慢慢興起一個「病人血液管理」(patient blood management)的概念,覺得血液是珍貴的資源,而且輸血也不是完全沒有風險的,還是可免則免吧。現在醫生「手緊」得多了,大約以7g/dL為指標,低於7g/dL就會安排輸血。研究顯示,這個做法並不會影響病人康復,更可以減低輸血引起的不良輸血反應。

不過真實的世界是很複雜的,很難以單以一個數字去決定輸血與否,因此醫生都會考慮臨床因素而作出調整,例如面對心臟功能較差的病人就可能會「手鬆」一點,把指標提升至810/dL

為何病人在別的醫院接受過輸血,但再次接受輸血時仍然需要抽血做配血檢驗?

其實每次配血檢驗的期限只有3天。除非病人在3個月內沒有輸過血又沒有懷孕過,那麼血庫可以稍為延長期限,否則只要過了3天,病人之前做的配血檢驗就會失效,病人需要從新輸血接受檢驗。

大家可能覺得,人的血型不是不會改變的嗎?為何要廢時失事,每隔一段時間就從新做檢查呢?沒錯,人的血型一般來說是不會改變的(除非是做了異體骨髓移植等的特殊情況),但血清中的抗體會改變。每當病人接受過輸血或者懷孕過,他的免疫系統就有機會接觸到外來的紅血球抗原,並製造出相對應的抗體。重覆地做檢查的原因是為了檢驗新產生的抗體,令血庫人員可以選擇適當的血液,避開抗體,避免溶血反應。

甚麼是冷凍沉澱品(cryoprecipitate)?

冷凍沉澱品是血漿的副產品。一般的輸血用血漿都是冷凍到起碼零下30度的低溫去儲存的,這時血漿都被冷凍成固態,就像雪條一般。血漿中含有不同的凝血相關蛋白,如各類凝血因子、纖維蛋白素原(fibrinogen)及溫韋伯氏因子(von Willibrand factor)等。這些物質都有不同的熔點。1960年代,有科學家發現把冷藏的血漿放在約16度的溫度溶化,然後進行離心分離,得到的物質有較高濃度的凝血因子VIII、凝血因子XIII、纖維蛋白素原及溫韋伯氏因子。用這個方法得到的產物就是冷凍沉澱品。

大家可能會想,一般的血漿已經包含了所有凝血相關的蛋白,為何還要做額外工作去製造這種新的產物呢?這是因為一般血漿的容量很大,單是一包就約200多毫升,一般來說醫生都會最少為病人輸入4包,這就接近一升的容量了。心臟功能較弱的病人不足以處理突如其來的容量增加,左心不能有效地泵走血液,於是血液倒流至肺臟,令大量液體積聚在肺內,令病人出現嚴重的呼吸困難,這個情況就是輸血相關循環超載。而冷凍沉澱品的容量較少,可以很快地大量補充那幾種凝血相關的蛋白,而不會顯著地增加血液容量。

冷凍沉澱品在剛發明的時候是治療甲型血友病(haemophilia A)的神藥,不過之後又出現了濃縮凝血因子VIII製劑把它取締,所以現在它已經很少用於治療血友病。不過,它仍然是補充纖維蛋白素原及凝血因子XIII的好幫手。

有服用血壓藥的高血壓病人可以捐血嗎?

如果病人的血壓控制穩定,而且在4星期之內沒有更改過血壓藥物的種類或者劑量,那麼醫護人員是可以考慮容許病人捐血的。

不過醫護人員始終需要顧及捐贈者本身的安全,所以如果病人的血壓控制並穩定,在短期內更改過血壓藥物,或者感到頭暈,或有其他高血壓的併發症,如心臟衰竭、腎衰竭、壤疽等問題,都是不適合捐血

G6PD缺乏症患者可以捐血嗎?

在香港,G6PD缺乏症患者捐血是沒有限制的,只要捐贈者本身沒有貧血,就可以捐血。不過由於理論上血液在接觸到有較強氧化能力的藥物時會有溶血,所以捐贈者需要在捐血登記表格填寫相關資料以作紀錄。

患有良性或惡性腫瘤的病人可以捐血嗎?

惡性腫瘤患者中只有已經治好的皮膚基底細胞癌(basal cell carcinoma)及非入侵性子宮頸癌康復者可以容許捐血。其他的惡性腫瘤,不論接受過甚麼治療,都是不容許捐血的。

至於良性腫瘤的種類很多,有些良性腫瘤是完全沒有癌變機會的,有些良性腫瘤其實有演化成惡性腫瘤的機會。因此很難一概而論,而是需要依據醫護人員的專業判斷去決定。

不同性傾向人士捐血會有限制嗎?例如男男同性戀者進行性交後需要12個月才可以捐血,不過異性戀者就沒有這個限制?

在愛滋病剛出現的初期,醫學界並不知道疾病的成因,只知道它在同性戀的社群中流行。而愛滋病透過輸血的方法傳染了很多人,這可以說是輸血史上最大的悲劇。基於這個原因,很多國家都禁止了同性戀者捐血。

不過隨著我們對愛滋病的了解加深,我們知道精準些來說,單單同性戀本身並不是危險的原因,高危的只是男男性行為。這是因為男男間比較常進行肛交,人類不同器官的上皮組織(epithelial tissue)會有差異,陰道擁有是複層鱗狀上皮(stratified squamous epithelium),抗摩擦能力較高,而肛門則擁有單層柱狀上皮(simple columnar epithelium),較易因為磨擦損傷而感染,因此肛交的確比起陰道交更易傳播愛滋病病毒。根據美國疾病管制與預防中心(Centers for Disease Control and Prevention,簡稱CDC)的數據,在2017年美國的新感染愛滋病病毒患者中,有近7成都是同性戀或雙性戀的男士。

雖然紅十字會已經引入了先進的傳染病篩選檢查,包括了新式的核酸檢查,但始終未能完全排除「空窗期」的問題。所謂的「空窗期」是指感染病毒的初期,檢查未必能夠檢查得出病毒。但如果捐贈者進行過一次男男性行為就被永久禁止輸血,似乎也是過於嚴格。為了平衡輸血安全與同性戀者的權益,紅十字會把準則定為男性與另一男性在12個月內進行過性交就不能捐血,這已經遠遠超過了「空窗期」的長度,是一個安全的折衷辦法,外國經驗亦顯示這樣放寬捐血準的做法合理。

捐血時抽取的幾枝血會用來做甚麼化驗? 

大家去捐血時,會發現護士在血液剛流出的時候,會順度把一些血液抽進抽血樽內。這幾枝血會用來做幾個測驗,分別是ABORhD血型檢測、紅血球抗體篩查,及血液傳染病篩檢。

血液傳染病篩檢又分血清學及核酸檢查。血清學檢查可篩查乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、愛滋病病毒、人類嗜T淋巴球病毒、梅毒及巨細胞病毒(巨細胞病毒只在部分血液中篩檢)。核酸檢查則可篩查乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、愛滋病病毒及寨卡病毒(寨卡病毒只在部分血液中篩檢)。

紅十字會如何選擇把甚麼血液製成表型血(phenotyped blood )?

先解釋一下何謂「表型血」。紅十字會會為所有收集到的血液做ABORhD血型檢測,然而ABORhD只是其中兩個血型系統,其實紅血球上面有很複雜的抗原系統。直到現在,科學家已發現了300多種不同的紅血球抗體。不同的抗體又可以進一步歸類為不同的血型系統。除了重要的ABORh血型系统,其他常見的次要血型系統還包括KellKiddDuffyMNSLewis等。一般來說,輸血時只要配對ABORhD就可以了,所以紅十字會很少檢測其他次要血型系統。但假若病人曾經輸過血或者懷孕過,免疫系統就可能產生抗體去攻擊次要血型系統的抗體,這時血庫就需要向紅十字會要求檢驗過次要血型系統的血液。另外還有一些病人需要終生接受輸血,又或是患有自身免疫性溶血性貧血症,醫生不希望他們產生任何紅血球反典型抗體,令溶血風險增加,所以就會把所有臨床上重要的的次要血型系統都配對好才輸血。這些檢驗過次要血型系統的血液就叫做「表型血」。

次要血型系統有很多,紅十字會也不會一次過把全部次要血型系統都檢驗,他們會按照醫生的要求去安排。他們會用一個「層層遞進」的方法去檢驗次要血型系統,首先他們會為定期捐血者檢查Rh血型系统中的CEce抗原,然後儲存紀錄。他們會在每天早上參考來自醫院的「訂單」,再找尋適當的血液去做更多次要血型系統檢測。

舉個例子,病人需要A+C-e-Jk(a-)的血液,化驗人員就會檢查上一天捐血者的紀錄,找尋出幾位A+C-e-的捐贈者,因為捐贈者的ABORhDRh血型系统中的CEce抗原狀態都已有紀錄,理應不難找到的。之後他們只要再檢查Kidd(簡稱Jk)血型系統就可以了,如果捐贈者是Jk(a-),血液就可以用來捐給病人。這個捐贈者的檢查結果又會被紀錄下來,當他下次再捐血時,紅十字會人員已經知道他的Kidd血型系統狀態,可以很快把血液安排給需要的病人。有需要時,紅十字會人員甚至可以再進一步檢查更多的次要血型系統,「層層遞進」,把紀錄的資訊伸延下去。

周邊血收集的造血幹細胞是不是可以取代到傳統骨髓移植?有沒有一些血液癌症是一定要用傳統方法收集, 而不能用周邊血液造血幹細胞做捐贈呢?

所謂的「骨髓移植」其實是一個歷史遺留下來的名稱,骨髓移植其實並不一定需要骨髓,我們只需要來自骨髓的造血幹細胞。因此一個更準確的名稱應該是「造血幹細胞移植」(haematopoietic stem cell transplant)。不過由於歷史原因,「骨髓移植」這名稱依然被廣泛地使用。

造血幹細胞的來源有3個,除了傳統的骨髓外,還有周邊血液與臍帶血。臍帶血的容量太少,較難應用。但利用周邊血液去捐造血幹細胞的方法卻已經相當廣泛。

一般人的血液中所含有的造血幹細胞很少,不過只要為捐贈者注射白血球生長激素 (Granulocyte Colony Stimulating Factor,簡稱G-CSF) ,就可以把造血幹細胞從骨髓驅到血液中,這個步驟叫做「驅動」(mobilization),之後就可以利用血液分離機從捐髓者的周邊血抽取造血幹細胞。這種新方法對捐髓者來說當然好得多,整個步驟就與輸成分血差不多,而傳統的捐骨髓方法是需要進入手術室內抽取捐髓者近1升的骨髓血液,創傷性是較大的。相靠起來,新的方法較為方便,創傷性是也較低,因此很受歡迎。

那利用直接來自骨髓及來自周邊血液的造血幹細胞來做移植有沒有分別呢?研究顯示,它們各有各的好處,周邊血液幹細胞可以較快植入(engraft),加速骨髓功能的恢復,而且有較強的「移植物抗白血病效應」(graft-versus-leukaemia effect),理論上可以減低癌症復發機會。不過傳統方法收集的骨髓造血幹細胞較少引起移植體抗宿主疾病(graft-versus-host disease),這是一個可致命的骨髓移植併發症。

基本上,除非「驅動」失敗,以至未能在周邊血液中獲得足夠的造血幹細胞,否則兩種來源都可以治療血液癌症病人。沒有一種血液癌症是一定需要用骨髓,而不能用來自周邊血液收集的造血幹細胞。

紅十字會所有收集到的血液都會被使用嗎?血製品在那些情況會被棄置不用?

血液是非常形貴的資源,假如情況許可,紅十字會當然希望可以把全部收集到的血液都使用。不過紅十字會同時亦要平衡輸血的安全,所以面對任何有機會影響輸血安全的情況,紅十字會都會寧枉毋縱地放棄血液,例如捐贈者主動報告曾進行過高危的行為,或者傳染病的篩查呈陽性反應等。

其次,假如血液成分或者製品的品質不佳,例如血漿顏色太紅、太黃或者太白,分別代表溶血、黃疸及高血脂的問題,紅十字會都會視乎情況放棄使用。

最後,如果血製品有包裝破損、儲存及運輸方法不當、及過期等情況,紅十字會都需要放棄血液成分或者製品。

血液離開捐血者身體之後,是否會越來越不新鮮?新鮮度對受血者有沒有影響?

血液離開人體被儲放後,會慢慢發生各式各樣的變化,我們統稱為「儲存捐傷」(storage lesion)。 因為紅血球沒有線粒體(mitochondria),只能依靠缺氧呼吸的方法製造三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,簡稱ATP),這個過程會產生乳酸,令血液的pH下降。這又變相會抑制負責缺氧呼吸的酶,令ATP下降。ATP是細胞能量的來源,缺乏ATP會令紅血球表面的運輸蛋白失去能量,令紅血球入面的鉀釋出。一般的成人可以輕易地處理這些增加的酸度與鉀含量。但對大量輸血、腎衰竭的病人或嬰兒來說,這些生物化學上的變化可以造成很重大的後果。最嚴重的後果可以是引起急性血鉀過高,做成心律不正甚至心臟停頓。 基於這些原因,有人提出過應該為幼兒提供盡量新鮮的血液。不過近來有一個大規模的隨機對照試驗(randomized controlled trial)研究,顯示在出生體重過輕的嬰兒中,提供新鮮血液與一般血液的臨床後果並無分別。

除了生物化學上的改變外,紅血球表面上的蛋白質與脂與分子會受到氧化攻擊,影響紅血球功能。紅血球的形狀在長期儲存下,亦會又雙凹形變成球形。這些變化都可能會增加輸血者的心血管風險。

資料來源:

1. 香港紅十字會輸血服務中心(https://www5.ha.org.hk/rcbts/

2. 美國疾病管制與預防中心(https://www.cdc.gov/

3.   Fergusson, D. A., Hébert, P., Hogan, D. L., (2012). Effect of Fresh Red Blood Cell Transfusions on Clinical Outcomes in Premature, Very Low-Birth-Weight Infants. Jama, 308(14), 1443.

2020年1月7日 星期二

輸血史上最大的悲劇

來源:Jochen Sands/Digital Vision/Thinkstock



血友病人是一個相當悽慘的群組。在20世紀初期,血友病人的壽命很短,大多數病人都會在2030歲時因內臟嚴重出血而死。二次大戰期間,輸血的技術大有進步,血友病人可以透過新的輸血漿方法,補充體內缺乏的凝血因子,他們的平均壽命因而提升至約40歲。之後又再出現了更新式的冷凍沉澱品(cryoprecipitate)及濃縮凝血因子製劑(coagulation factor concentrate),這些新的治療方法令血友病人的壽命及生活質素都進一步提升。血友病人本來看似可以走出黑暗,迎來曙光,誰不知等待著他們的是一個更大的惡夢。我接下來要介紹的是輸血史上最悽慘,最令人痛心的歷史。

1980年尾,美國的同性戀社群爆發了一個神秘的疾病。好幾位本來健壯的年輕人都得到了卡波西氏肉瘤(Kaposi's sarcoma)或是肺囊蟲肺炎(Pneumocystis pneumonia)。這是一個非常不尋常的現象,因為這兩個疾病都本應只在免疫力很弱的老年人中出現。科學家最初對此疾病毫無頭緒,他們提出過很多猜想,例如同性戀者對肛交時外來的精子產生抗體,又或者同性戀性使用亞硝酸戊酯(amyl nitrite)作為壯陽藥引起的不良藥物反應。

1982年初,美國一位接受過濃縮凝血因子VIII製劑的血友病人因肺囊蟲肺炎而死亡。有醫生認為可能是因為血液製品受到肺囊蟲污染,不過由於肺囊蟲肺炎太罕見,所以亦有細心的醫生提出這可能與同性戀社群中爆發的疾病相關。之後,又多幾位血友病人都出現類似的免疫力受損症狀。與此同時,不少海地人及靜脈注射濫藥者都得到相同的疾病。同性戀者、血友病人、靜脈注射濫藥者及海地人成了疾病爆發初期情況最嚴重的四個社群,有人甚至把這個神秘的疾病稱為「4H病」,4H分別代表homosexualshaemophilicsheroin usersHaitians

肛交與使用亞硝酸戊酯在血友病人或海地人中顯然是不常見的。串連起這四個群組,新的疾病似乎更像是一個血液傳播的傳染病。有鑑於此,美國疾病管制與預防中心(Centers for Disease Control and Prevention,簡稱CDC)與血液製品工業、同性戀者與血友病人的代表展開了一次會議,討論一下方法去減低新疾病經血液傳播的機會,其中包括了禁止同性戀者捐血。不幸的是,大部分的參與者都提出反對。他們各自有各自的顧慮。血液製品工業人員覺得尚未有明確的科學證據證明新病可由血液傳播,他們自然不想花額外資源去篩查捐贈者,或者改變招募捐贈者的方法。同性戀者覺得禁止他們輸血會做成不必要的歧視,加強大眾對他們的偏見。血液製品工業人員亦與同性戀者「同聲同氣」,對他們的意見大表讚同,不過真正的原因是同性戀者是重要的捐血來源,如果禁止了同性戀者捐血,會對血液製品的供應做成重大影響。至於血友病人,他們則覺得只有幾位血友病人得到症狀,這可能是長期輸血令免疫力受損所致,並不一定與新疾病有關。他們不想與同性戀者扯上任何關係,覺得這樣會令他們受歧視,他們又害怕如果血液製品的供應受影響,他們有可能會打回原形,重新回到二十世紀初期的狀態,出現很多併發症及很早過身。在百般反對下,這些措施最終不了了之。

1982年,雖然大家仍然未知道新疾病的成因,不過還是為它起了個名稱,叫後天免疫力缺乏症(acquired immunodeficiency syndrome,簡稱AIDS),又根據英文音譯為愛滋病。

美國疾病管制與預防中心人員並沒有放棄,他們再接再勵,努力尋找科學證據去證實疾病由血液傳播。他們有幾個重要的發現,例如他們發現新疾病的患者有很多都有抗乙型肝炎的抗體,代表他們接觸過乙型肝炎病毒,而乙型肝炎病毒是已知的血液傳播疾病。這也為輸血界帶來了一個原始的方法去查新病。基於抗乙型肝炎的抗體與新的愛滋病相關,那麼只要把帶有抗體的血液排除,理論上可以減少疾病的傳播。另一方面,他們也掌握了更確實的證據去證明疾病由血液傳播,一個20個月大的小童在接受了輸血後得到了愛滋病的症狀,而其中一位捐血小板給他的捐贈者其後又證實患上愛滋病。

到了1983年,兩個分別來自法國及美國的研究團隊發現引起這個怪病的原兇,兩個團隊分別把病毒命名為淋巴腺病相關病毒(lymphadenopathy associated virus,簡稱LAV)與人類嗜T淋巴球病毒三型(Human T-lymphotropic virus 3,簡稱HTLV-III)。最終,原來他們發現的病毒屬同一種病毒,病毒名稱之後被統一成今天所用的人類免疫缺乏病毒(human immunodeficiency virus,簡稱HIV)。

到了這時侯,醫學界終於知道自己的敵人是誰。之後,科學家發現了一個加熱滅活的方法去消滅濃縮凝血因子製劑中的病毒。此後,輸血界又陸陸續續引入不同的方法去預防愛滋病毒的傳播,包括更嚴謹的捐贈者篩選及新式的病毒篩查技術等。 這些措施很快就有顯著成效。在美國,1985以後出生的血友病患者都沒有再因輸入濃縮凝血因子製劑而感染到愛滋病毒。不幸的是,198184年這短短幾年間的傳播個案卻是災難性且無可逆轉的,美國接近一半的血友病患者都被感染了愛滋病毒,並且大部分都在未來的十年內死亡,這簡直是一個毀滅性的屠殺。

其實,很多不同的血液病人都需要接受輸血,例如血液癌症病人或者重型地中海貧血症患者。為何唯獨血友病人成了重災區呢?原來濃縮凝血因子製劑是由過萬個捐贈者的血漿混合提煉出來的,因此只要有少數的捐贈者受病毒感染,製造出來的製劑就會全受污染。再者,為了應付如此龐大的需求,血液製品工業界把捐贈者的限制設得很鬆,有些捐贈者甚至可以獲得金錢回報。這樣的一個如「賣血」般的做法,自然是非常危險,它可以吸引到很多有高危因素的捐贈者,例如囚犯、酒者、濫藥者。加上當時未有可靠的科學方法去篩查愛滋病毒,一爆發起來自然一發不可收拾。

雖然這個故事是非常令人痛心的,但世上卻有很多既自私又愚蠢的人依然未有學懂教訓,令這些可怕的人禍繼續上演。如中國河南在上世紀90年代流行到非法血站「賣血」賺錢,政府提出了「要想奔小康,趕緊賣血漿」的宣傳語,而河南睢縣電視台更是在廣告中宣稱「不賣血就是不愛國」。但是當時中國對血液採集和處理方式非常落後,簡直可以用可怕來形容,這些血站不單重用針頭去在賣血者身上採血,甚至在使用離心機抽血漿時會直接把上一位捐贈者的血液輸回新的捐贈者體內,又再把這位捐贈者的血輸回下一位捐贈者體內。這些可怕的做法當然會做成愛滋病的瘋狂傳播。河南及其他的一些農村地區都相繼出現了所謂的「愛滋村」,也就是說整條村的大部分村民都是愛滋病人。

中國有幾位醫生,包括高耀潔及王淑平都相繼發現問題,並進一步探究愛滋病大流行的原因。不過由於她們的行動觸動到地方官員的利益,於是努力尋求真相的她們反而受到政府的迫害。官員們很想隱暪過失,而且他們似乎都覺得,「解決問題的最好方法就是解決提出問題的人」,真是「合乎國情」。高耀潔及王淑平二人最終都因不斷受打壓,最終要流亡美國。到現時,仍然有很多當年的資料未被完全公開,不過據估計,當年的「血禍」至少做成了50萬人受感染,真是令人悲憤不已。

資料來源:

1. Evatt, B. L. (2006). The tragic history of AIDS in the hemophilia population, 1982-1984. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 4(11), 2295–2301

2. SPRINGER VERLAG, SINGAPOR. (2018). Hiv/Aids In China: beyond the numbers. S.l

2020年1月4日 星期六

血液中的「喬裝者」



近來香港市面上出現了一批蒙面黑衣,手執警棍或者槍,沒有委任證,可以胡亂打人,濫用暴力而沒有後果的人。他們甚至會混入示威者或者普通市民中,假如他們被發現犯了罪,只要走到警察中叫一聲「自己人」就可以安然無恙。這些最不義的人卻想扮成義士,相當無恥。

其實在血液學的世界中,都有類似的無恥之徒,喬裝成無害的「自己人」,逃過免疫系統的追捕,卻四圍大肆破壞,引起一個死亡率接近百分百的不良輸血反應--輸血相關移植體抗宿主疾病(transfusion associated graft versus host disease,簡稱TA-GVHD)。

在輸血的時候,輸入的血液中總有少量的殘餘淋巴球,雖然現代的輸血服務中心都引入了去白細胞(leukodepleted)技術去減少血液中的白血球,不過總有些淋巴球會逃過法眼的。一般來說,這些殘餘的淋巴球都會被受捐者的免疫系統移除,因此是無害的。但偶爾,受捐者的免疫系統會無法移除殘餘的淋巴球,外來的淋巴球卻反客為主,大舉進攻。結果受捐者的骨髓、肝臟、皮膚等器官都受到破壞。這是個非常可怕的疾病,且無藥可治,死亡率接近100%,可以說是死亡率最高的不良輸血反應。

輸血相關移植體抗宿主疾病最常發生在兩類病人身上。第一類是免疫力嚴重受損的病人,如接受完骨髓移植的病人,又或是使用過免疫力抑制能力極強的藥物,如嘌呤類似物(purine analogue)化療藥物或標靶藥物alemtuzumab的病人。因為這些病人的免疫力太差,不足以移除輸入的血液中少量的殘餘淋巴球。這類病人因免疫力太弱而被殘餘淋巴球攻擊,淋巴球是硬橋硬馬的進攻,起碼算是個「真小人」。

第二類病人是近親間的輸血或者HLA抗原間太相近的輸血。HLA,全名human leukocyte antigen,即人類白細胞抗原。它是人類細胞辨認敵我的身分記認,就像是委任證,像是制服。每個人身體都有獨特的HLA抗原,如果其他人的細胞進入身體,免疫系統會認到它們,然後把它們移除。大家常聽到的器官移植後的排斥問題,就是因為HLA抗原所引起的。但近親間的HLA太相近,免疫系統可能分辨不到,所以以為這些輸入血液中的殘餘淋巴球是無害的「手足」,放下戒心,誰不知它們卻是卑鄙的「喬裝者」。這些淋巴球大肆攻擊受捐者的身體,做成可怕的悲劇。

史丹福曾經遇過一位小朋友需要輸血,家長希望可以把自己的血輸給小朋友,因為該名家長聽說過之前經輸血傳播日本腦炎的事件,他認為自己的血液比較安全。其實近親間的輸血是否比較安全呢?聰明的你應該已經知道答案了,其實近親間的HLA抗原相近,輸入血液中的殘餘淋巴球容易「喬裝」,做成非常非常非常危險的輸血相關移植體抗宿主疾病。除非迫不得已,否則醫生是不建議親屬間的輸血的。

即使醫生迫不得已要為之前提及兩類病人輸血,血液都必須經過放射性處理,殺死入面的殘餘淋巴球,以避免輸血相關移植體抗宿主疾病。寫到這裡,我倒希望香港也有類似的「放射性處理法」,可以把那些不義的,胡亂攻擊市民的壞人移除。

2019年12月30日 星期一

聖誕襪定理


這是篇遲來的聖誕文章。雖然聖誕已過,但我們不妨再探討多一個與聖誕有關的數學定理──聖誕襪定理(Christmas stocking theorem)。聖誕襪定理與組合數學中的柏斯卡三角有關,是一條簡單但有趣的初等數學定理。



相信大家都見過大名鼎鼎的帕斯卡三角(Pascal triangle),它是由二項式系數所組成的,第n+1行的數字是nC0nCn



帕斯卡三角有很多有趣的性質,我們就在此簡單地列舉幾個。

性質一:帕斯卡三角形中相鄰的兩個數字相加等如底下的數字



因為



這大概是帕斯卡三角形最重要的性質,事實上也有人用這個性質去定義帕斯卡三角形。

性質二:帕斯卡三角形中第n行的數字相加等如2n-1



這可以用二項式定理(binomial theorem)來解釋:



性質三:帕斯卡三角形的數字如下圖般沿左下相加,會得到斐波那契數列(Fibonacci sequence



也就是說,


其中Fn是指斐波那契數列中的第n個數。

我們可以用數學歸納法來證明:




性質四:帕斯卡三角形中第n+1行數字的平方相加,就等如第2n+1行最中間的數字



也就是說


因為



重溫了這些有趣的性質後,我們終於入正題了,把帕斯卡三角形中的數字如下圖般沿右下相加,答案就是最右下數字下面的數字。



也就是說:



觀看上圖中數列的形象,就如一對聖誕襪,因此數學家就形象化地稱它為「聖誕襪定理」,也有人稱它為「曲棍球棒定理」(hockey stick theorem)。 我們當然可以用「屈機」的數學歸納法去證明這公式,不過史丹福打算用一個較有趣及直觀的方法去解釋。以下圖中的70為例,根據性質一,
70 = 35 + 35 = (15 + 20) + 35 = [(5 + 10) + 20] + 35 = { [(1 + 4) + 10] + 20} + 35 = 1 + 4 + 10 + 20 + 35


根據這個概念,我們只要重覆使用帕斯卡三角形的性質一,就會得出這條很有聖誕氣氛的聖誕襪定理。


雖然聖誕已過,史丹福還是想藉此機會在2019年的最後一天祝大家新一年事事順心,知識積水成淵。