Rheologic changes of hypothermic preserved red blood cells

Abstract

Jaarlijks ontvangen vele mensen een bloedtransfusie. Tijdens het bewaren van rode bloedcellen (RBCs) in de koelkast treden er veranderingen op in de eigenschappen van de RBCs die de functionaliteit na infusie zouden kunnen beïnvloeden. De reologie van de RBCs speelt hierbij een belangrijke rol, voornamelijk omdat veranderingen in de reologische eigenschappen van RBCs de bloedtoevoer en dus de zuurstof uitwisseling in de microcirculatie zouden kunnen belemmeren. De experimenten beschreven in dit proefschrift hadden als doel de reologische eigenschappen van RBCs te onderzoeken om zo meer inzicht te verkrijgen in de kwaliteit van gepreserveerde RBCs. Daarnaast werd het gebruik van ingevroren RBCs voor transfusie doeleinden onderzocht. We toonden aan dat 200-kDa HES polymeren nuttig zijn om als pro-aggreganten in reologische studies te fungeren. Studies met RBCs die gedurende 5 week bij 2-6°C bewaard werden laten bovendien zien dat de aggregatie en deformabiliteit van RBCs behouden blijven maar dat het ATP gehalte geleidelijk af neemt. Ingevroren RBCs worden beperkt gebruikt in de transfusiegeneeskunde. De beperkte kennis omtrent de kwaliteit van ingevroren RBC speelt hierbij een rol. We tonen aan dat het invriesproces geen nadelige uitwerking heeft op de aggregatie, deformabiliteit en het ATP gehalte van ontdooide RBCs. Een nieuwe Bio-vriezer zou het gebruik van ingevroren RBCs kunnen bevorderen omdat RBCs met slechts 20% glycerol gepreserveerd worden. Studies met humane en ratten RBCs laat zien dat de RBCs die ingevroren zijn met behulp van de Bio-vriezer en opgeslagen zijn in -80°C vriezer, daarvan de integriteit, deformabiliteit en de overlevingsduur tot en met 48 uur na infusie behouden word. De resultaten van dit proefschrift leveren een bijdrage aan de kennis over de kwaliteit van bewaarde RBCs en zouden de toepasbaarheid van ingevroren RBCs kunnen bevorderen. Met name omdat ingevroren RBCs veilig en effectief zijn en ze voldoen aan de internationale richtlijnen. Red blood cell (RBC) transfusions have been practiced worldwide. During refrigerated storage the RBCs undergo various changes that could hamper the RBC to adequately function after infusion. The rheologic properties are important determinants of the quality of RBCs. Particularly because impaired RBC rheological properties, which are enhanced aggregability, reduced deformability and elevated adherence to endothelial cells, proposes a circulatory risk by hindering adequate tissue perfusion and contributing to ischemia or even infarction in the micro-vascular environment. The experiments herein were performed to gain a better understanding of the RBC quality from a rheologic perspective in transfusion medicine, as well as to explore the utilization of cryopreserved RBCs for routine clinical practice. We demonstrate that 200-kDa HES polymers are useful pro-aggregants in RBC rheologic studies. Furthermore, we demonstrated that the aggregability and deformability of RBCs were well preserved during routine blood bank storage, but that the ATP content was gradually declining. In order to circumvent storage induced lesion, cryopreservation of RBCs has been used previously. Yet, the subsequent unfamiliarity with regard to the quality of cryopreserved RBCs has also limited clinical usage. We demonstrated that the freezing procedure did not adversely affect the aggregability, deformability or ATP content of cryopreserved RBCs. Also, the feasibility of a new Bio-freezer was investigated as a way to improve the clinical applicability of cryopreserved RBCs. Usage of the liquid Bio-freezer in combination with the -80°C mechanical freezer, enabled preservation of RBCs with 20% glycerol, while maintaining the RBC integrity, deformability and high 48-hour posttransfusion survival values. The results of this thesis will contribute to knowledge about the quality of stored RBCs and could contribute to expanding the utilization of cryopreserved RBCs in clinical practice. Especially, since cryopreserved RBCs are available, safe and in compliance with international guidelines.