Κλινικής σημασίας μεταβολές της σηματοδότησης γήρανσης και θανάτου σε ερυθρά αιμοσφαίρια

Η βέλτιστη αποθήκευση των ερυθροκυττάρων είναι απαραίτητη συνθήκη για την ασφάλεια και αποτελεσματικότητα της μετάγγισης. Κατά τη διάρκεια ωστόσο αυτής της διαδικασίας, τα ερυθροκύτταρα υφίστανται μια σειρά από βλάβες, γνωστές στο σύνολό τους ως αποθηκευτική βλάβη ερυθροκυττάρων (RBC storage lesion), στις οποίες συμβάλλουν η χαμηλή θερμοκρασία, η παρουσία μικρής ποσότητας πλάσματος και άλλων κυττάρων και η συσσώρευση των κυτταρικών αποβλήτων. Οι βλάβες αφορούν σε μηχανικές, μεμβρανικές, βιοχημικές και ανοσολογικές αλλαγές, μερικές από τις οποίες είναι αναστρέψιμες μετά τη μετάγγιση. Ωστόσο, υπάρχουν και μη αναστρέψιμες τροποποιήσεις οι οποίες πιθανά σχετίζονται περισσότερο με τις επιπλοκές που παρουσιάζονται στους δέκτες ακόμα και λίγες ώρες μετά τη μετάγγιση. Στην ποιότητα των αποθηκευμένων ερυθροκυττάρων επιδρούν η διάρκεια και οι συνθήκες αποθήκευσης, η σύσταση και ο όγκος του διαλύματος συντήρησης, η ποιότητα της λευκαφαίρεσης και τα χαρακτηριστικά του αιμοδότη. Η διαδικασία της μετάγγισης μπορεί να επιβαρύνει επιπλέον τα αποθηκευμένα ερυθροκύτταρα διαμέσου της αλλαγής θερμοκρασίας και pH και της επαφής με το πλάσμα του δέκτη. Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε σκοπό τη μελέτη των φυσιολογικών μεταβολών που υφίστανται τα αποθηκευμένα ερυθροκύτταρα σε εργαστηριακές συνθήκες που προσομοιάζουν το περιβάλλον του δέκτη 24 ώρες μετά τη μετάγγιση (in vitro μοντέλο μετα-μεταγγισιακής απόκρισης). Αυτό έγινε διαμέσου εκτίμησης διαφόρων παραμέτρων της φυσιολογίας των αποθηκευμένων ερυθροκυττάρων πριν και 24 ώρες μετά τη μεταφορά τους σε περιβάλλον που προσομοιάζει αυτό του δέκτη in vitro, καθώς και σύγκριση των ίδιων παραμέτρων παρουσία ή απουσία πλάσματος ακριβώς στις ίδιες συνθήκες. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε δείγμα από 5 μονάδες μετάγγισης και πλάσμα 22 υγιών αιμοδοτών. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα ανασύστασης κατά τα οποία μετά από φυγοκέντρηση του αποθηκευμένου αίματος έγινε αντικατάσταση του υπερκειμένου με πλάσμα υγιούς ατόμου σε αιματοκρίτη 35-40% και επώασή τους για 24 ώρες στους 37°C. Η διαδικασία αυτή πραγματοποιήθηκε στην αρχή, στο μέσο και στο τέλος της αποθηκευτικής περιόδου, δηλαδή τις ημέρες 2, 21 και 42, αντίστοιχα. Σε κάθε χρονική περίοδο προσδιορίστηκαν τα επίπεδα ελεύθερης αιμοσφαιρίνης, οσμωτικής και μηχανικής ευθραυστότητας των ερυθροκυττάρων, καθώς και τα επίπεδα των ενδοκυττάριων ROS σε σχέση με την αρχική κατάσταση εντός της μονάδας αποθήκευσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως: 1. Οι συνθήκες προσομοίωσης της μετάγγισης επιδρούν ελαφρώς αρνητικά αυξάνοντας τα επίπεδα της αιμόλυσης. 2. Το πλάσμα παρουσιάζει έντονη αντιαιμολυτική ικανότητα για όλες τις στιγμές της αποθήκευσης, η οποία ωστόσο επηρεάζεται από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των δεκτών της μετάγγισης. 3. Η επίδραση του πλάσματος στη μηχανική αντοχή των ερυθροκυττάρων ποικίλλει ανάλογα με τη διάρκεια αποθήκευσης. 4. Η επιδεκτικότητα των ερυθροκυττάρων στο οσμωτικό στρες βελτιώνεται τόσο εξαιτίας των συνθηκών της μετάγγισης in vitro όσο και εξαιτίας της παρουσίας πλάσματος. 5. Το πλάσμα παρουσιάζει σημαντική αντιοξειδωτική δράση μειώνοντας τα επίπεδα των ενδοκυττάριων επιπέδων ROS τουλάχιστον για ερυθροκύτταρα που έχουν αποθηκευτεί μέχρι και 3 εβδομάδες, ενώ φαίνεται να αναστέλλει τη δράση του εξωγενούς οξειδωτικού παράγοντα tBHP. Optimal storage of red blood cells is a necessary condition for the safety and efficacy of a transfusion. However, during this process, erythrocytes undergo several lesions, all known as RBC storage lesion, due to low temperature, the presence of small amounts of plasma and other cells and the accumulation of cellular waste. The lesions concern mechanical, membrane, biochemical and immunological changes, some of which are reversible after transfusion. However, there are irreversible modifications as well, that might be more relevant to the complications encountered by the recipients even a few hours after the transfusion. The quality of stored erythrocytes is affected by the storage duration and conditions, the composition and volume of the maintenance solution, the quality of leukapheresis and the characteristics of the blood donor. The transfusion process may additionally burden the stored erythrocytes through the change of temperature and pH and the contact with the plasma of the recipient. This study aimed at studying the physiological changes of stored erythrocytes in laboratory conditions simulating the recipient's environment 24 hours post-transfusion (in vitro post-transfusion response model). This was accomplished by assessing various parameters of the physiology of stored erythrocytes before and 24 hours after their transfer to an environment similar to that of the recipient in vitro, and comparing the same parameters in the presence or absence of plasma exactly under the same conditions. For this purpose a sample of 5 transfusion units and plasma of 22 healthy blood donors were used. Moreover, reconstitution experiments were carried out, during which the stored blood was firstly centrifuged and after that the supernatant was replaced with plasma of a healthy individual in a 35-40% hematocrit and incubated for 24 hours at 37 ° C. This process was carried out at the beginning, in the middle and in the end of the storage period, i.e. days 2, 21 and 42, respectively. In each time period the levels of free hemoglobin, osmotic and mechanical fragility of erythrocytes, as well as the levels of intracellular ROS were determined in relation to the initial state within the storage unit. The results showed that: 1. Transfusion simulation conditions have a slightly negative effect by increasing hemolysis levels. 2. Plasma has a strong anti-hemolytic capacity for any time period of storage, which however fluctuates depending on the particular characteristics of the transfusion recipients. 3. The role of plasma when it comes to the mechanical strength of the erythrocytes varies according to the duration of storage. 4. The susceptibility of red cells to osmotic stress is improved both by in vitro transfusion conditions and by the presence of plasma. 5. Plasma has a significant antioxidant effect by lowering levels of intracellular ROS levels at least when it comes to erythrocytes stored up to 3 weeks, and appears to inhibit the action of exogenous oxidizing agent tBHP.