Φυσιολογικά χαρακτηριστικά και επιδράσεις των μεταγγιζόμενων ερυθροκυττάρων ως συνάρτηση της βιολογικής ποικιλομορφίας αιμοδοτών και δεκτών
Authors: Αναστασιάδη Αλκμήνη 
Published: September 2022

Τα ερυθροκύτταρα συνιστούν το συχνότερα μεταγγιζόμενο παράγωγο αίματος. Ωστόσο, κατά την αποθήκευσή τους σε συνθήκες τράπεζας αίματος υφίστανται μια σειρά χρονο-εξαρτώμενων και μη, αντιστρεπτών και μόνιμων φυσιολογικών, δομικών και βιοχημικών αλλαγών, οι οποίες αποδίδονται με τον όρο «Αποθηκευτική βλάβη ερυθροκυττάρου». Οι βλάβες κατά την αποθήκευση ex vivo μπορούν να διακριθούν σε: α) Βιοχημικές αλλαγές (μείωση ΑΤΡ, επιδεκτικότητα σε οξειδωτικό στρες κ.α.), β) Μηχανικές αλλαγές (ικανότητα ελαστικής παραμόρφωσης, αλλαγή σχήματος κ.α.) και γ) Μεμβρανικές αλλαγές (εξωτερίκευση δεικτών απομάκρυνσης, αλλαγές στο πρωτέωμα της μεμβράνης κ.α.). Τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί μια τεράστια μεταβλητότητα στην αποθηκευτική ικανότητα και την μετα-μεταγγισιακή ανάκτηση, μετά την αποθήκευση αίματος από διαφορετικούς δότες. Για άγνωστους λόγους τα ερυθροκύτταρα συγκεκριμένων δοτών, κατηγοριοποιημένων βάσει γενετικά καθορισμένων χαρακτηριστικών (π.χ. φύλο) ή περιβαλλοντικών παραγόντων (π.χ. κάπνισμα), εμφανίζουν αποκλίνουσα αποθηκευτική ικανότητα. Πράγματι, πλέον πολλές φυσιολογικές ιδιότητες των αποθηκευμένων ερυθροκυττάρων μπορούν να θεωρηθούν «κληρονομήσιμοι χαρακτήρες» ή εξαρτώμενοι από εγγενή χαρακτηριστικά του αιμοδότη. Aνάμεσα σε αυτές συγκαταλέγονται: η εντός του ασκού αιμόλυση, η 24ωρη ανάκτηση in vivo, τα επίπεδα ΑΤΡ, η αποδοτικότητα μεταφοράς οξυγόνου, η συσσώρευση δεικτών οξειδωτικού στρες κ.α. Στην παρούσα Διατριβή μελετήθηκαν αιμοδότες με ετεροζυγωτία στη β-μεσογειακή αναιμία (βΜΑ), ένα συχνό γενετικό χαρακτηριστικό στη χώρα μας. Είναι γνωστό πως οι ετερόζυγοι για βΜΑ που εμφανίζουν ενδοκυττάρια αιμοσφαιρίνη άνω των ορίων της αιμοδοσίας, δεν αποκλείονται από αυτήν. Παράλληλα, τα ερυθροκύτταρά τους παρουσιάζουν κάποιες διαφορές σε σύγκριση με τον μέσο αιμοδότη, όσον αφορά για παράδειγμα κλασικές αιματολογικές παραμέτρους, το οξειδοαναγωγικό ισοζύγιο και την ιοντοανταλλαγή. Ωστόσο, ούτε το πρότυπο της αποθηκευτικής βλάβης, ούτε η ανάκτηση και άλλα χαρακτηριστικά της μετα-μεταγγισιακής κατάστασης των αποθηκευμένων ερυθροκυττάρων είναι γνωστά για αυτούς τους αιμοδότες. Με βάση τα παραπάνω, σκοπός της παρούσας Διατριβής ήταν ο εκτενής και εμπεριστατωμένος έλεγχος του αίματος, και κυρίως των ερυθροκυττάρων ετερόζυγων για βΜΑ αιμοδοτών, στους τρεις κρίκους της αλυσίδας της μετάγγισης: in vivo πριν την αποθήκευση, στο παράγωγο κατά την αποθήκευση συμπυκνωμένων ερυθροκυττάρων και in vitro/in vivo μετά τη μετάγγιση με τη χρήση in vitro/ζωικών μοντέλων. Στο φρέσκο αίμα και τα αποθηκευμένα ερυθροκύτταρα αιμοδοτών με ή χωρίς στίγμα βΜΑ μελετήθηκαν παράμετροι φυσιολογίας (αιμόλυση, οξειδοαναγωγικό ισοζύγιο, μορφολογία, πρωτεόσταση), καθώς και μεταβολωμική ανάλυση των ερυθροκυττάρων. Επιπλέον, κατά την αποθήκευση πραγματοποιήθηκε πρωτεωμική ανάλυση των ερυθροκυτταρικών μεμβρανών και των κυστιδίων που συσσωρεύονται στη μονάδα μετάγγισης. Για το in vitro μοντέλο μετάγγισης, αποθηκευμένα ερυθροκύτταρα των δύο κατηγοριών αιμοδοτών επωάστηκαν σε πλάσμα από πιθανούς δέκτες (ομόζυγους για βΜΑ ή υγιείς) για 24 ώρες σε θερμοκρασία σώματος, προτού αναλυθούν διάφορες παράμετροι της φυσιολογίας τους. Τέλος, στο ζωικό μοντέλο μετάγγισης, ερυθροκύτταρα περιφερικού αίματος και από μονάδες μετάγγισης των δύο κατηγοριών αιμοδοτών σημάνθηκαν με φθορίζουσες χρωστικές και χορηγήθηκαν σε ανοσοεπαρκείς και ανοσοανεπαρκείς μύες για να υπολογιστεί συγκριτικά η 24ωρη ανάκτησή τους. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, οι αιμοδότες με ετεροζυγωτία σε μεταλλαγές της βΜΑ αποτελούν μη αμελητέο ποσοστό του αιμοδοτικού πληθυσμού της χώρας μας και τα ερυθροκύτταρά τους αντιμετωπίζουν εντυπωσιακά το αποθηκευτικό στρες, καθώς βρέθηκαν ανθεκτικά σε λύση ανεξαρτήτως ερεθίσματος και διέθεταν βελτιωμένο οξειδοαναγωγικό ισοζύγιο σε σύγκριση με εκείνα του μέσου αιμοδότη. Μάλιστα, η αντίσταση σε κυτταρική λύση φάνηκε να είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την ιδιαίτερη γεωμετρία των κυττάρων των ετερόζυγων και τη σταθερότητα δομικών πρωτεϊνών κατά την πρόοδο του χρόνου αποθήκευσης. Επιπλέον, το σύνολο των αποτελεσμάτων, είτε αφορούν στη φυσιολογία και το μεταβολισμό είτε στην πρωτεϊνική σύσταση και την πρωτεόσταση, σχηματίζει την εικόνα ενός κυττάρου καλά προσαρμοσμένου σε σταθερά πλην ήπια επίπεδα οξειδωτικού στρες, έτοιμου να αντιμετωπίσει περαιτέρω οξειδωτικές προκλήσεις. Για παράδειγμα, τα επίπεδα των αντιοξειδωτικών και πρωτεοστατικών ενζύμων βρέθηκαν πλεονεκτικότερα στα κύτταρα των ετερόζυγων, τα οποία παράλληλα έφεραν μειωμένες οξειδωτικές βλάβες και χαμηλότερο οξειδωτικό φορτίο, κυρίως προς το τέλος της αποθηκευτικής περιόδου. Με δεδομένο το βασικό ρόλο του οξειδωτικού στρες στην πρόοδο της αποθηκευτικής βλάβης, φαίνεται πως τα ερυθροκύττραρα με στίγμα βΜΑ μπορούν, χάρη στην «εκπαίδευσή» τους σε ελαφρώς αυξημένο οξειδωτικό φορτίο, να την αντιμετωπίζουν πλεονεκτικότερα. Η «υπεροχή» σε επίπεδο αποθήκευσης, που αντικατοπτρίζεται έντονα στα μειωμένα επίπεδα αιμόλυσης (μοναδικό ποιοτικό χαρακτηριστικό της αποθήκευσης αίματος σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας), συνοδευόταν και από βελτιωμένο πρότυπο απόκρισης σε μετα-μεταγγισιακό στρες. Τα αποτελέσματα από τα in vitro και ζωικά μοντέλα μετάγγισης συγκλίνουν και (α) αναδεικνύουν τη διατήρηση πλεονεκτικότερης κυτταρικής φυσιολογίας μετά τη μετάγγιση, και (β) υπαινίσσονται αυξημένη 24ωρη in vivo ανάκτηση των μεταγγισμένων ερυθροκυττάρων (μοναδική μετα-μεταγγισιακή μέτρηση επιτυχούς μετάγγισης σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας) στην περίπτωση των ετερόζυγων για βΜΑ. Μέσω στατιστικής ανάλυσης για εύρεση συσχετίσεων αναδείχθηκαν χαρακτηριστικά όπως οι χαμηλοί δείκτες ευθραυστότητας, το μέγεθος των κυττάρων καθώς και η ισχυρή εξωκυττάρια αντιοξειδωτική ικανότητα των μονάδων ετερόζυγων φορέων να σχετίζονται με χαμηλή μετα-μεταγγισιακή αιμόλυση και επιβίωση των ερυθροκυττάρων τους στην κυκλοφορία του δέκτη. Φαίνεται λοιπόν πως ορισμένες παράμετροι που διακρίνουν τους ετερόζυγους in vivo ή/και κατά την αποθήκευση δεν είναι ουδέτερες ως προς τη μετα-μεταγγισιακή φυσιολογία/επάρκεια των ερυθροκυττάρων τους.