Time Course of Morphological Changes in Red Blood Cells and Banked Whole Blood Biochemical Parameters in Different Storage Periods

Objective: to reveal the patterns of blood biochemical changes, a trend in poikylocytosis, and impairment in the ultra-structure of red blood cells of the whole blood stored in citrate-phosphate-dextrose-adenine-1 during long-term storage. Material and methods. The whole blood that had been obtained from 5 donors aged 25±3 years of different sexes and stored at +2 to +4°С was examined. On storage days 1, 7, 14, 21, and 30, the morphological composition of a red blood cell population was assessed in monolayer blood smears (1000 cells per smear), by using an Olympus BX-500 microscope, computer, and ImageScopeM program. The surface of the red blood cell membranes was analyzed using an IntegraPrima NT-MDT atomic force microscope (AFM). Blood biochemical composition was examined using an i-stat 1® analyzer M: 300. Statistical processing was made with a STATISTICA 7 program. Results. A change in the biochemical composition of the whole blood was revealed within just the first 24 hours of storage. Morphological changes were observed in the red blood cells 3 days later. At 21 days, discocytes were 31.3±3.27% as compared to the control (in the first 24 hours) (p<0.0001). After 30 days of storage, altered red blood cells amounted to more than 80%, among them echinocytes prevailed as compared to the control (79.6±2.74%; p<0.0001). The examinations using AFM illustrated that the nanostructure of the red blood cell membranes tangibly changed with storage, they showed local lesions (excrescences of different sizes) growing into large spicules. Conclusion. The performed studies of the biochemical parameters of the blood, the morphological characteristics of the red blood cells and their membranes suggest that their changes evolved in just the first 24 hours of blood storage. The findings are essential for the development of new methods for storing blood and its components.

blood, red blood cells, citrate-phosphate-dextrose-adenine-1.

1. Об утверждении технического регламента о требованиях безопасности крови, ее продуктов, кровезамещающих растворов и технических средств, используемых в трансфузионно-инфузионной терапии. Постановление Правительства РФ №29 от 26 января 2010 г.

2. О донорстве крови и ее компонентов. Федеральный закон Российской Федерации №125-ФЗ от 20 июля 2012 г.

3. Guide to the preparation, use and quality assurance of blood components. Recommendation N.R (95) 15. 16thedition. Council of Europe, 2010.

4. КраснокутскийЮ. А., КопченкоТ. Г.Аутогемотрансфузия как альтернатива донорской крови в плановой хирургии.Мед. вестн. Северного Кавказа.2007; 8 (4): 14—17.

5. Лаптев В. В., Селиванов Е. А.Значение микроагрегатов донорской крови и ее компонентов в развитии посттрансфузионных осложнений и возможные способы их профилактики.Вестн. службы крови России.2010; 1: 47—54.

6. Фирсов Н. Н., Сирко И. В., Приезжев А. В.Современные проблемы агрегатометрии цельной крови.Тромбоз, гемостаз, реология.2000; 2 (2): 9—11.

7. Селиванов Е. А., Бессмельцев С. С, Дуткевич И. Г., Данилова И. Г., Лаврова В. А., Чечеткин А. В., Красняков В. К, Щелкунова Л. В, Дег-терева И. Н., Григорьян М. Ш.Современные проблемы донорства в Российской Федерации.Вестн. службыкровиРоссии.2011; 1: 5—14.

8. Spinella P. C., Strandenes G., Rein E. B., SeghatchianJ., Hervig T.Symposium on fresh whole blood for severe hemorrhagic shock: from in-hospital to far forward resuscitations.Transfus. Apher. Sci.2012; 46 (1): 113—117.

9. Зинчук В. В.Кислородосвязывающие свойства крови: фундаментальные и прикладные успехи.Вестник Тверского государственного университета. Серия: Биология и экология.2010; 17 (16): 7—15.

10. Мороз В. В., Голубев А. М., Афанасьев А. В., Кузовлев А. Н., Сергуно-ва В. А., Гудкова О. Е., Черныш А. М.Строение и функция эритроцита в норме и при критических состояниях (обзор).Общая реаниматология.2012; 8 (1): 53—61.

11. Мороз В. В., Кирсанова А. К., Новодержкина И. С., Александрин В. В., Назарова Г. А.Мембранопротекторное действие перфторана на эритроциты при острой кровопотере.Общая реаниматология.2011; 7 (1): 5—10.

12. Герасимов Л. В., Карпун Н. А., Пирожкова О. С.Избранные вопросы патогенеза и интенсивного лечения тяжелой сочетанной травмы.Общая реаниматология.2012; 8 (4): 111—117.

13. Герасимов Л. В., Саморуков В. Ю., Мороз В. В., Иванова Г. П.Применение эритропоэтина у больных с травмой и кровопотерей.Общаяреаниматология.2012; 8 (5): 11—18.

14. Berezina T. L., Zaets S. B., Morgan C., Spillert C. R., Kamiyama M., Spolarics Z., Deitch E. A., Machiedo G. W.Influence of storage on red blood cell rheological properties.J. Surg. Res.2002; 102 (1): 6—12.

15. Мороз В. В., Черныш А. М., Козлова Е. К., Сергунова В. А., Гудкова О. Е., Федорова М. С., Кирсанова А. К., Новодержкина И. С.Нарушение наноструктуры мембран эритроцитов при острой кровопотере и их коррекция перфторуглеродной эмульсией.Общая реаниматология.2011; 7 (2): 5—9.

16. Мороз В. В., Голубев А. М., Черныш А. М., Козлова Е. К., Васильев В. Ю., Гудкова О. Е., Сергунова В. А., Федорова М. С.Изменения структуры поверхности мембран эритроцитов при длительном хранении донорской крови.Общая реаниматология.2012; 8 (1): 5—12.

17. Коденев А. Т., Ващенко Г. А., Капустов В. И., Жибурт Е. Б.Качество эритроцитов, криоконсервированных при умеренно низких температурах.Вестн. службыкровиРоссии.2010; 1: 23—27.

18. Bessis M.Atlas of red blood cell Shapes. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag; 1974: 21 — 101.

19. O&#8217;ConerВ. Н.A color atlas and instruction manual of peripheral blood cell morphology. Baltimor, USA; 1984: 316.

20. Рагимов А. А., Соловьева И. Н.Экстракорпоральные методы в транс-фузиологии.Клин. медицина.2005; 83 (4): 4—8.

21. Connes P., Boucher J. H.Echinocytosis in athletes with exercise-induced hypoxemia.Clin. Hemorheol. Microcirc.2010; 44 (2): 107—114.

22. Кидалов В. Н., Сясин Н. И., Хадарцев А. А.К вопросу о физиологической значимости изменений формы, ультраструктуры и флуоресценции эритроцтовпереферической крови, трансформирующихся в эхиноциты.Вестн. новых мед. технологий.2005; 12 (2): 6—9.

23. Козинец Г. И., Шишканова З. Г., Сарычева Т. Г.Клетки крови и костного мозга: атлас. М.: Медицинское информационное агентство; 2004: 203.

24. Berling C., Lacombe C., Lelrnvre J. C., Allary M., Saint-Blancard J.The RBC morphological dependence of the RBC disaggregability.Biorheology.1988; 25 (5): 791—798.

25. Meiselman H. J. In vivocirculatory correlates of altered RBC aggregation.Biorheology.2002; 39 (5): 636.

26. Schmid-Schonbien H.Blood rheology and oxygen transport to tissues.Adv. Physiol. Sci.1982; 25: 279—289.

27. Cabrales P.Effects of erythrocyte flexibility on microvascular perfusion and oxygenation during acute anemia.Am. J. Physiol. Heart Cire. Physiol.2007; 293 (2): H1206—H1215.

28. Cheung A. T., Miller J. W., Miguelino M. G., To W. J., Li J., Lin X., Chen P. C., Samarron S. L., Wun T., Zwerdling T., Green R.Exchange transfusion therapy and its effects on real-time microcirculation in pediatric sickle cell anemia patients: an intravital microscopy study.J. Pediatr. Hematol. Oncol.2012; 34 (3): 169—174.

29. Hu H., Xenocostas A., Chin-Yee N., Lu X., Chin-Yee I., Feng Q.Transfusion of fresh but not old stored blood reduces infarct size and improves cardiac function after acute myocardial infarction in anemic rats.Crit. Care Med.2012; 40 (3): 740—746.

30. Викулов А. Д., Осетров И. А., Мельников А. А.Активность Na, К-АТ-Фазы эритроцитов у физически активных лиц.Физиологиячеловека.2001; 27 (3): 129—132.

31. Wong P.The basis of echinocytosis of the erythrocyte by glucose depletion.Cell Biochem. Funct.2011; 29 (8): 708—711.

32. Bennett-Guerrero E., Veldman T. H., Doctor A., Telen M. J., Ortel T. L., Reid T. S., Mulherin M. A., Zhu H., Buck R. D., Califf R. M., McMahon T. J.Evolution of adverse changes in stored RBCs.Proc. Natl. Acad. Sci. USA.2007; 104 (43): 17063—17068.

33. Атауллаханов Ф. И., Витвицкий В. М., Княткин А. Б.Регуляция объема эритроцитов человека. Роль калиевых каналов, активируемых кальцием.Биофизика.1998; 38 (5): 809—822.