Applicazione della metabolomica allo studio della lesione da conservazione dei globuli rossi

Abstract

Durante la conservazione nelle banche del sangue, i globuli rossi subiscono dei cambiamenti metabolici, biochimici e morfologici, definiti “lesione da conservazione” del globulo rosso. Queste lesioni hanno delle implicazioni cliniche. La causa principale di queste alterazioni è il danno ossidativo. Un approccio utilizzato per ridurre lo stress ossidativo è la conservazione ipossica delle emazie. Per lo studio della lesione da conservazione dei globuli rossi sono importanti le scienze omiche. Lo scopo della tesi è la valutazione della fattibilità di studi di metabolomica in ambito di medicina trasfusionale per studiare la lesione da conservazione dei globuli rossi e la loro applicazione alla valutazione delle modifiche metaboliche indotte dalla conservazione ipossica. Sono stati analizzati due metaboliti, che subiscono note alterazioni durante la conservazione standard degli eritrociti, ovvero ATP e MDA. Questi due metaboliti sono stati quantificati in trenta campioni provenienti da unità di sangue sottoposte al trattamento di deossigenazione in quattro momenti (pre-trattamento, T0, T21 e T42) e in un gruppo di controllo. I livelli intracellulari di ATP diminuiscono sia durante la conservazione standard dei globuli rossi, sia durate la conservazione ipossica, suggerendo l’esistenza di una lesione da conservazione metabolica a carico delle emazie anche durante la conservazione ipossica. La concentrazione di ATP è più alta nei campioni sottoposti al trattamento di deossigenazione rispetto al gruppo di controllo dopo 42 giorni di conservazione. I livelli intracellulari di MDA diminuiscono durate la conservazione ipossica, suggerendo che quest'ultima possa ridurre lo stress ossidativo e la perossidazione lipidica nei globuli rossi. I risultati ottenuti sostengono la possibilità di applicare gli studi di metabolomica alla valutazione dei cambiamenti metabolici indotti dalla conservazione standard e ipossica.

During storage in blood banks, red blood cells (RBCs) undergo metabolic, biochemical and morphological changes, named RBC 'storage lesions'. These lesions have clinical implications. The main cause of these alterations is oxidative damage. One approach used to reduce oxidative stress is hypoxic red blood cells preservation. For the study of RBC storage lesions, omics sciences are important. Aim of this thesis is to evaluate the feasibility of metabolomics studies in transfusion medicine to study RBC storage lesions and their application to the evaluation of metabolic changes induced by hypoxic storage. Two metabolites, which undergo known alterations during standard erythrocyte storage, namely ATP and MDA, were analysed. These two metabolites were quantified in thirty samples from blood units subjected to deoxygenation treatment at four time points (pre-treatment, T0, T21 and T42) and in a control group. Intracellular ATP levels decrease both during standard red blood cell storage and during hypoxic storage, suggesting the existence of a metabolic storage lesion even during hypoxic storage. ATP concentration is higher in the deoxygenated samples than in the control group after 42 days of storage. Intracellular MDA levels decrease during hypoxic storage, suggesting that hypoxic conditions may reduce oxidative stress and lipid peroxidation in red blood cells. The results obtained support the possibility of applying metabolomics studies to the evaluation of metabolic changes induced by standard and hypoxic storage.