Επίδραση εναλλακτικών στρατηγικών αποθήκευσης στο οξειδοαναγωγικό πρότυπο συμπυκνωμένων ερυθρών

Ζώντου, Ευφροσύνη

Effect of alternative storage strategies on the redox pattern of packed red blood cells

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Ζώντου, Ευφροσύνη

Date

2024-10-01

Advisor

Tzounakas, Vassilis

Πτυχιακή Εργασία (3.144Mb)

ΔΗΛΩΣΗ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (380.7Kb)

Keywords

Οξειδωτικό Στρες ; Οξειδωτική βλάβη ; Δραστικές ρίζες οξυγόνου ; Οξείδωση λιπιδίων ; CPD/SAGM ; Συμπυκνωμένα ερυθρά

Abstract

Εισαγωγή: Τα ερυθροκύτταρα κατά την αποθήκευση τους επιβιώνουν σε ένα ξένο περιβάλλον προς αυτά και έρχονται αντιμέτωπα με διαφορετικές συνθήκες διαβίωσης οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα οξειδωτικές, βιοχημικές και μηχανικές βλάβες. Κατά τη διάρκεια της ζωής τους, τα ερυθρά αιμοσφαίρια μεταφέρουν μεγάλη ποσότητα οξυγόνου με συνέπεια τη δημιουργία δραστικών μορίων και κατ’ επέκταση τις οξειδωτικές βλάβες και το οξειδωτικό στρες, που βλάπτουν τα συστατικά του κυττάρου (πρωτεΐνες, λιπίδια) και έχουν αρνητική επίδραση για τον οργανισμό και για τα προς μετάγγιση άτομα. Με τις αναδυόμενες τεχνικές για την αποθήκευσή τους, την κρυοσυντήρηση, την υποξία και την αλκαλική αποθήκευση, πραγματοποιείται μια προσπάθεια αναγνώρισης και αντιμετώπισης αυτών των κυτταρικών βλαβών. Σκοπός: Να αναδειχθεί με ποιον τρόπο οι καινοτόμες τεχνικές αποθήκευσης μπορούν να επηρεάσουν τα συμπυκνωμένα ερυθρά σε οξειδοαναγωγικό επίπεδο. Μέθοδος: Μετά την αιμοληψία, δείγματα πακεταρισμένων ερυθροκυττάρων αποθηκεύτηκαν είτε σε βαθιά κατάψυξη παρουσία γλυκερόλης, είτε συμβατικά στους 4οC σε συντηρητικό διάλυμα CPD/SAGM. Μετά την απόψυξη τους τα δείγματα ελέγχθηκαν ως προς την οξείδωση λιπιδίων, την οξειδωτική κατάσταση αιμοσφαιρίνης, την συσσώρευση δραστικών ριζών και επιλεγμένους πρωτεοστατικούς μηχανισμούς, κατά τη διάρκεια της αποθηκευτικής περιόδου. Αποτελέσματα: Στις κατεψυγμένες μονάδες ΣΕ παρατηρήθηκαν στατιστικώς σημαντικές αυξήσεις στα επίπεδα δραστικών ριζών οξυγόνου τόσο στην αρχή όσο και στο τέλος της αποθήκευσης. Επίσης, υπήρξε στατιστικώς σημαντική μείωση της κυτοσολικής δραστηριότητας του πρωτεασώματος σε αυτές τις μονάδες. Οι μετρήσεις που σχετίζονταν με την υπεροξείδωση λιπιδίων της μεμβράνης παρουσίασαν σημαντικές διαφορές στα πρώτα στάδια αποθήκευσης στα κατεψυγμένα ΣΕ σε σχέση με τα CPD-SAGM. Όσον αφορά τις μετρήσεις των επιπέδων μεθαιμοσφαιρίνης οι μονάδες ΣΕ εμφάνισαν σημαντική αύξηση στην αρχή της αποθήκευσης. Συμπεράσματα: Οι αυξήσεις στις ROS υποδεικνύουν μια καταπόνηση των ερυθροκυττάρων από νωρίς που μπορεί να δικαιολογήσει τις αυξημένες οξειδωτικές βλάβες σε λιπίδια και στην αιμοσφαιρίνη. Παράλληλα, η μειωμένη ενεργότητα του πρωτεασώματος, ενδέχεται να σχετίζεται με τις βλάβες που εντοπίζονται στην αιμοσφαιρίνη, καθώς επίσης και με την ακόλουθη λύση των αποθηκευμένων ερυθροκυττάρων. Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα της παρούσας μελέτης υποστηρίζουν γενικευμένα αυξημένο οξειδωτικό στρες στις μονάδες αποψυγμένων ερυθροκυττάρων και δύναται να τροφοδοτήσουν μελλοντικές μελέτες που θα εστιάζουν στη γενικότερη φυσιολογία των ερυθροκυττάρων, με απώτερο σκοπό την εύρεση της ιδανικής διάρκειας αποθήκευσης μετά από απόψυξη.

Abstract

Introduction: During storage, red blood cells exist in an unfamiliar environment and encounter various conditions that cause oxidative, biochemical, and mechanical damage. Throughout their lifespan, red blood cells carry a substantial amount of oxygen, leading to the generation of reactive species and resulting in oxidative damage and stress. This damage affects the cell's components, such as proteins and lipids, and can have harmful consequences for the organism and individuals receiving transfusions. Emerging methods, including cryopreservation, hypoxia, and alkaline storage, are being explored to understand and mitigate these cellular injuries. Purpose: To demonstrate how innovative storage techniques can affect concentration redox levels in packed red blood cells. Method: Following the collection of blood, samples of packed red blood cells were stored either in a deep freeze with glycerol present or conventionally at 4°C in a CPD/SAGM preservative solution. After thawing, samples were tested for lipid oxidation, hemoglobin oxidative state, active radical accumulation and selected proteostatic mechanisms during the storage period. Results: In the frozen red blood cell units, statistically significant increases were observed in the levels of reactive oxygen species both at the beginning and at the end of storage. Additionally, there was a statistically significant reduction in the cytosolic activity of the proteasome in these units. Measurements related to lipid peroxidation of the membrane showed significant differences in the early stages of storage in the frozen RBC units compared to the CPD-SAGM units. Regarding the measurements of methemoglobin levels, the RBC units exhibited a significant increase at the beginning of storage. Discussion: The increases in ROS indicate an early stress on erythrocytes that may account for the increased oxidative damage to lipids and hemoglobin. At the same time, the reduced activity of the proteasome may be related to the damage observed in hemoglobin, as well as to the subsequent breakdown of stored erythrocytes. The preliminary results of this study support a generally increased oxidative stress in units of thawed erythrocytes and may inform future studies focusing on the overall physiology of erythrocytes, with the ultimate goal of determining the ideal storage duration after thawing.