Vesiculation red blood cells. Its role in donor erythrocytes components

Abstract


The formation of microvesicles by blood cells: monocytes, platelets, granulocytes, erythrocytes and endothelial cells is the most important feature of intercellular interactions. Red blood cells form microvesicles to remove damaged cell components, such as oxidized hemoglobin and damaged membrane components, and thus extend their functioning. Two hypotheses have been put forward for the formation of microvesicles: programmed cell death (eryptosis) and clustering of the band 3 protein as a result of disruption of intercellular interactions. In the process of eryptosis, damage to hemoglobin and a change in the pathways of phosphorylation of membrane proteins, primarily protein of strip 3, weaken the strong bonds between the lipid bilayer and the cytoskeleton, which is accompanied by the transformation of the membrane, the formation of protrusions and their transformation into microvesicles. It was found that the formation of microvesicles by red blood cells is impaired in patients suffering from various pathologies of red blood cells: sickle cell anemia, glucose-6-dehydrogenase deficiency, spherocytosis, and malaria. Studies of the last decade show that a violation of the interaction between the membrane and the cytoskeleton is probably the main mechanism, since it is confirmed by data obtained in the study of structural changes in red blood cells of donor hemocomponents stored in a blood bank. Currently, studies on the effect of microvesicles on the safety of erythrocyte-containing blood components have become widespread. A discussion was resumed on the relationship between the number of accumulated microvesicles in blood components and the effectiveness of donor components for patients during transfusion, depending on the shelf life of the components. Detailed data on proteomic, lipidomic and immunogenic comparisons of microvesicles obtained from various sources are convincing in the identification of trigger stimuli causing the generation of microvesicles. Elucidation of the contribution of microvesicles obtained from red blood cells to inflammation, thrombosis, and autoimmune reactions confirms the need to further study the mechanisms and consequences of the generation of microvesicles by red blood cells of donor components used for transfusion medicine.

Full Text

Введение. Микровезикулы (МВ), также называе- мые микрочастицами, представляют собой неболь- шие фосфолипидные пузырьки размером от 0,1 до 1 мкм, высвобождаемые в кровоток различными клет- ками: тромбоцитами, эритроцитами, лейкоцитами и эндотелиальными клетками [2]. На своей поверхности они содержат множество белков от клеток, из которых они образовались, а также поверхностных рецепто- ров, позволяющих идентифицировать происхождение МВ [3]. Кроме того, в состав МВ входят гликопротеины и цитоплазматические компоненты выбросивших их клеток [19]. Размер (объем) и плотность являются основными характеристиками, используемыми для отличия клеточных МВ от апоптозных телец и экзосом [13]. МВ, как правило, меньше, чем апоптозные тельца (>1,5 мкм), а экзосомы (40-100 нм) меньше, чем МВ, и более однородны по размеру. Мембраны эритроцитов как источника МВ со- ставлены в основном из липидов и белков. Углеводы - лишь небольшая, но важная составляющая мем- бранных структур. В составе мембран присутствуют липиды трех классов, но для свертывающей системы наиболее важны глицерофосфолипиды (фосфатидил- серин, фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин), интегрированные согласно жидкомозаичной модели в бислой, который состоит из двух листков - внутренне- го, обращенного к цитоплазме, и наружного. Площадь проекции полярной головки на площадь углеводород- ных цепей в мембране у фосфатидилэтаноламинов меньше, чем у других глицерофосфолипидов, поэтому они менее охотно образуют бислойные структуры, а при ряде возмущающих воздействий упаковываются в мицеллы или цилиндрические структуры, создавая так называемую гексагональную мезофазу. Липиды могут образовывать упорядоченные скопления - липидные «рафты», в которых плотность упаковки может отли- чаться от таковой в соседних полях наружного листка мембраны. При обычных условиях фосфолипиды плазматической мембраны распределены асимме- трично. При этом большинство аминофосфолипидных остатков: фосфатидилсерины, несущие отрицатель- ный заряд, фосфатидилэтаноламины, содержащие свободную аминогруппу, - расположены во внутрен- нем листке бислоя, а холинсодержащие фосфолипиды ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 1 (69) - 2020 173 Обзоры и гликолипиды сосредоточены в наружном листке [1]. Различают три вида активности, присущей белкам, регулирующим распределение липидов в мембранах: во-первых, флиппазная, которая инициирует на- правленный внутрь транспорт липоидов, во-вторых, флоппазная, которая содействует устремленной на- ружу миграции липоидов, и, в-третьих, скрамблазная, которая перемешивает липиды между слоями. В то время как две первые активности создают и поддер- живают мембранную фосфолипидную асимметрию, скрамблазная активность способствует перескоку (флип-флопу) фосфатидилсерина (ФС) и фосфати- дилэтаноламина и образования МВ. Известно, что потеря фосфолипидной асимметрии возникает в ходе активации клетки, апоптоза или эриптоза и характеризуется выходом ФС на внеш- нюю поверхность клетки. Наличие ФС на наружной поверхности мембраны является сигналом для уда- ления макрофагами апоптозных клеток и клеточных фрагментов в виде МВ [17] (рис. 1). В регуляции асимметрии фосфолипидов клеточ- ной мембраны и в образовании эритроцитарных МВ участвуют четыре фермента: аминофосфолипидная транслоказа (флиппаза), флоппаза, скрамблаза и кальпаин. Менее специфичная АТФ-зависимая флоппаза участвует в транспорте холин- и амино- фосфолипидов из внутреннего в наружный листок бислоя, хотя действует медленнее, чем аминофосфо- липидтранслоказа. Взаимодействуя комплексно, эти ферменты поддерживают устойчивую асимметрию фосфолипидов клеточной мембраны. Повышение уровня цитоплазматических ионов Ca2+ ингибирует работу флиппазы, но при этом активирует скрамблазу. Этот процесс приводит к потере фосфо- липидной асимметрии и выходу ФС на наружную поверхность мембраны. Кроме того, повышенние уровня цитоплазматических ионов Ca2+ активирует кальпаин, выполняющий несколько функций при образовании эритроцитарных МВ, включая расщепление фила- ментов цитоскелета, облегчая тем самым выброс МВ. Известно, что появление ФС на наружном листке цитоплазматической мембраны является признаком эриптоза, т. е. сигналом макрофагу для поглощения и удаления эритроцита посредством фагоцитоза [1]. Поскольку спонтанное трансбислойное пере- мещение фосфолипидов термодинамически невы- годно, то предполагается наличие зависимости Са2+- индуцированной рандомизации липидов от одного или нескольких мембранных белков с липид-пере- мешивающей (липид-скрамблазной) активностью. Ферментативная активность белка скрамблазы, развиваемая под действием внутриклеточных ионов Са2+, состоит в создании определенных участков мембраны для «флип-флопа», которые позволяют всем типам мембранных липидов вне зависимости от полярной головки быстро передвигаться с одной стороны бислоя на другую, разрушая асимметрию за считанные минуты. Глицерофосфолипиды двигаются несколько быстрее, чем сфингомиелины или другие липиды с церамидным якорем [2]. Таким образом, скрамблазная активность нуждается в постоянном присутствии цитоплазматических ионов Са2+, сле- довательно, их удаление ведет к восстановлению фосфолипидной асимметрии при условии, что аминофосфолипидтранслоказа не подверглась не- обратимому протеолизу под действием кальпаина. Считают, что перемешивание липидов не сопряжено с гидролизом АТФ, однако во время пониженной концентрации АТФ (например, при эриптозе при длительном хранении компонентов в банке крови) Рис.1. Схема образования везикулы из мембраны эритроцита человека: ФС - фосфатидилсерин; Xa и Va - факторы коагуляции; АТФ - аденозинтрифосфат; АДФ - аденозиндифосфат 174 1 (69) - 2020 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Обзоры происходит постепенная потеря скрамблазной ак- тивности [17]. Таким образом, для образования эритроцитарных МВ необходима дестабилизация липидного комплек- са мембраны эритроцитов. Микровезикулы в крови человека. После открытия МВ в 1967 г. [2] считали, что микрочастицы пред- ставляют собой клеточный дебрис или «пыль» без каких-либо биологических функций. Затем долгое время думали, что МВ являются побочными продук- тами жизнедеятельности клеток и не имеют функцио- нальной активности. Однако более поздние имму- нохимические исследования вместе с протеомным анализом эритроцитарных МВ, полученных из плазмы здоровых людей, показали, что присутствие мем- бранных белков в МВ усиливает связь белка полосы 3 с актином [5]. Кроме того, МВ обогащены фермен- тами, включаемыми в поддержание окислительно- восстановительного потенциала, то есть трансфераз с глютаминил-цистеинил-глицином, тиоредоксином, пероксиредоксином-1, пероксиредоксином-2 и убикуитином. Состав гемоглобинов микровезикул напоминает состав гемоглобинов самых старых эри- троцитов, т. е. необратимо измененных гемоглобинов HbA1c и HbA1e2. МВ на поверхности имеют сигналы удаления: фосфатидилсерин и гликозилфосфатиди- линозитол, а также определенные для клетки анти- генные детерминанты белка полосы 3, ингибирующие факторы комплемента CD55 и CD59, которые ранее были обнаружены в самых старых эритроцитах [23]. Отсутствие комплекса спектрина и aнкирина в МВ указывает на обширное разложение белков в самых старых эритроцитах и связанное со старением уве- личение связанных с мембраной протеаосом [5]. Эти изменения подтверждают важность и необходи- мость протеолитического разрушения соединения полосы 3-aнкирин между цитоскелетом и липидным бислоем в процессе везикуляции. Однако отсутствие спектрина в МВ, изолированных из крови, позволило выдвинуть альтернативные объяснения, связанные со старением изменений, а именно трансформацией объема и плотности эритроцита [6]. Следовательно, расщепление связи полосы 3-анкирин необходимо, чтобы вызвать временное расслабление цитоске- летной сети и осуществить прогибание липидного бислоя, затем его выпячивание и образование МВ [5]. Протеомный анализ стареющих эритроцитов и эритроцитарных МВ, выделенных из плазмы, под- держивают рассмотренную выше модель [6], но не объясняют относительно высокие концентрации ак- тина в МВ. Данные о функциях гемоглобина вместе с данными о накоплении ферментов регулирования окислительно-восстановительного потенциала ука- зывают на то, что именно повреждение гемоглобина может быть триггером обратной регуляции, если не основным пусковым механизмом везикуляции эри- троцита. Важность роли поврежденного гемоглобина в везикуляции подтверждена обнаружением того фак- та, что концентрация полученных из эритроцитов МВ увеличена в крови пациентов с гемоглобинопатиями [5]. Показано, что МВ из крови больных талассемией также содержат высокие концентрации окисленных гемоглобинов с денатурированными альфа-цепями глобинов. Кроме того, эти МВ содержат ферменты: каталазу и пероксиредоксин-2, включаемые в обслу- живание статуса окислительно-восстановительного потенциала, а также большое количество белков комплемента и иммуноглобулинов [11]. Можно предположить, что состав белков эритро- цитарных МВ, взятых от пациентов, страдающих мем- бранопатиями, имеющих измененные эритроциты (элиптоциты и стоматоциты вследствие генетических аберраций в мембранных белках), вероятно, будет отличаться от белков из нетрансформированных эритроцитов. Пока фактических данных недоста- точно, но это предположение может быть выведено из эффектов спленэктомии на состав комплекса спектрин/анкирин и их связи с ригидностью мембран сфероцитов [18]. Кроме того, получены данные, что в эритроцитах от пациентов, страдающих синдромом талассемии, повреждение гемоглобина вызывает формирование полимеров из белков полосы 3, свя- занное с увеличенным фосфорилированием, приво- дящим к ослаблению соединения полосы 3-aнкирин, вызывая формирование МВ [11]. Эти наблюдения вместе с эффектом p72Syk ингибиторов киназы не только поддерживают центральную роль измененных гемоглобинов, особенно совместно с окислением и/ или протеолитическим разложением полосы 3 [4] в процессе везикуляции, но и важность этапа фосфори- лирования в гомеостазе эритроцитов. Таким образом, участие различных сигнальных путей в везикуляции эритроцитов подтверждается обнаружением относи- тельно больших количеств сигнальных белков в МВ, полученных из плазмы здорового донора [5], а также фармакологическими исследованиями МВ in vitro [12]. Известно, что МВ могут образовываться и при дру- гих условиях. Так, согласно данным Д.М. Зубаирова, Л.Д. Зубаировой [2], часть циркулирующих МВ, веро- ятно, происходят от эриптозных клеток в результате потери целостности их мембраны или механического разрушения клеток после повреждения. Следователь- но, образованные таким образом эритроцитарные МВ будут содержать на своей поверхности отрицательно заряженные ФС, так как после отделения МВ от эри- троцитов асимметричное распределение фосфоли- пидов на мембране МВ не поддерживатся. Образование микровезикул эритроцитов при хранении эритроцитсодержащих компонентов в банке крови. Установлено, что при хранении эри- троцитсодержащих компонентов в банке крови в них происходят изменения, известные как «повреж- дения при хранении» (storage lesion) [22], при этом последовательное накопление МВ является одним из проявлений этого процесса. С удлинением вре- мени хранения компонентов мембраны эритроцитов становятся более жесткими, нарушается фосфоли- пидная асимметрия, что и вызывает образование ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 1 (69) - 2020 175 Обзоры МВ. Накопившиеся МВ при длительном хранении компонента на своей поверхности экспонируют сиг- налы удаления: ФС и белок полосы 3, подобно МВ, циркулирующим в периферической крови [5, 23]. В недавних исследованиях установлено, что в мембра- нах МВ донорских компонентов, хранившихся в банке крови, число карбонильных групп увеличивалось по сравнению с мембранами эритроцитов, возможно, за счет накопления окисленных мембранных белков, связывающих полосу 3, актин и белок 4.1 [5, 24]. Процесс окисления компонентов клетки коррели- рует с усилением везикуляции эритроцитов во время хранения гемокомпонентов [3, 8]. Образовавшиеся МВ гемокомпонентов являются иммуноактивными, поскольку они содержат иммуноглобулины и факто- ры комплемента, полученные из плазмы донорского эритроцитсодержащего компонента при хранении [5, 16]. Показано, что МВ из крови пациентов с септиче- ской анемией являются патологическими аутоантите- лами [9]. Эти данные указывают на то, что удаление МВ из поврежденных эритроцитов до их удаления из кровообращения - общее явление для эритро- цитарных МВ. Обогащение ацетилхолинэстеразы GPI-закрепленными белками и CD55, как и связанных липидными рафтами форм стоматина и флотилина в МВ среды хранения, указывает на то, что связанные с липидами изменения в мембранной организации включаются в везикуляцию во время хранения компо- нентов [5, 20]. Этот процесс мог быть вызван потерей скреп между цитоскелетом и мембранными белками, сопровождаемой крупномасштабным разделением различных фаз липида, которые могут сформировать в мембране стабилизированные белком микродомены [20]. Потеря взаимодействия между цитоскелетом и клеточной мембраной может быть вызвана окислен- ным гемоглобином, подобно тому, как это может про- исходить в естественных условиях. Действительно, в эксперименте показано, что накопление окисленных остатков гемоглобина во время хранения сопрово- ждается увеличением их количества в микровезику- лах [24]. Эта роль гемоглобина в формировании МВ подтверждается тем фактом, что в раннем периоде хранения компонента существенное количество ге- моглобина связывается с липидным бислоем в МВ [23]. Пока недостаточно деталей для описания коли- чественной и качественной информации об основных триггерах, приводящих к генерации МВ in vitro. Имею- щиеся данные главным образом поддерживают роль фосфорилирования и перестановку белка полосы 3. Например, ингибирование дефосфорилирования тирозина не только вызывает образование других форм эритроцитов, включая эхиноциты, указывая тем самым на потерю взаимодействия между цито- скелетом и липидным бислоем, но и стимулирует производство МВ in vitro [7, 11]. В деформированных клетках, обнаруженных у пациентов с нейроаканцито- зом, нарушенное фосфорилирование и измененная морфология клетки сопровождаются нарушенной генерацией МВ. Установлено, что фосфорилирование белка полосы 3 связано с образованием скоплений и микродоменов в мембране при формировании МВ во время хранения компонента; аналогичное явление наблюдается в эритроцитах пациентов, страдающих талассемией [11]. Подобные эффекты отмечены также при обработке эритроцитов агентами, которые вызывают кластеризацию белка полосы 3 [7, 11]. Хорошо известным признаком для образования МВ in vitro является искусственное увеличение концен- трации ионов Са2+ в инкубационной среде. Однако состав белков эритроцитарных МВ, индуцированных кальцием, отличается от спектра белков МВ в среде хранения компонента или МВ в крови. Различия на- блюдались по мембранным белкам, по присутствию агрегатов белка полосы 3 и продуктов его распада, по примесным белкам липидных рафтов [5, 20]. Из этого следует вывод, что изменение внутриклеточной концентрации кальция не главный фактор в генерации МВ как в крови, так и в эритроцитах при хранении эритроцитсодержащего компонента в банке крови. В работе G.I. Harisa et al. [12] образование эритро- цитарных МВ было описано в качестве неотъемлемой стадии старения эритроцитов. F.L. Willekens et al. [23] отмечают, что в течение всей жизни в процессе цир- куляции стареющие эритроциты теряют от 15 до 30% объема клетки и 20% от содержащегося в них гемо- глобина, при этом его внутриклеточная концентрация увеличивается на 14%. Следовательно, микровезику- ляция для эритроцитов является способом удаления денатурированного гемоглобина, который может быть токсичным для клетки. Кроме того, выделение МВ является для эритроцитов способом избавления от специфических белков мембраны, которые могут предотвратить или инициировать удаление эри- троцитов из кровотока в зависимости от ситуации. Показано, что в качестве защиты МВ могут помочь удалить С5b-9 комплекс комплементарной атаки, не- оантиген полосы 3, IgG или другие вредные вещества из мембраны, когда клетки все еще остаются жизне- способными и, таким образом, предотвратить раннее удаление их из кровотока [23]. Эритроцитарные МВ могут также способствовать и противоположному процессу - удалению эритроцитов. В этом случае МВ захватывают маркер комплемента CD47, который является ключевым сигнальным белком, присутству- ющим на поверхности мембраны эритроцитов. Бла- годаря ему жизнеспособные эритроциты узнаются макрофагами (белком регулятором а) и в результате обратной регуляции фагоцитоз подавляется. Таким образом, стареющие и поврежденные эритроциты, на мембране которых уменьшается экспрессия CD47, выделяют МВ, обогащенные CD47, и эритроциты уже не признаются в качестве жизнеспособных и, следо- вательно, удаляются макрофагами [1]. В настоящее время предложены две основные мо- дели старения эритроцитов: эриптоз и кластеризация полосы 3 [5]. С одной стороны, эриптоз как аналог апоптоза ядросодержащих клеток можно рассматривать в 176 1 (69) - 2020 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Обзоры качестве ответа эритроцита на различные стрессы, а с другой - модель кластеризации белка полосы 3 - может объяснить физиологию старения эритроцита. Установлено, что в процессе эриптоза усиленный внутриклеточный поток ионов Са2+ через измененные неспецифические катионные каналы вызывает акти- вацию нескольких ферментов: скрамблазы, флиппа- зы, кальпаина и трансглутаминазы 2. Это приводит к выходу ФС на внешнюю поверхность мембраны. Кроме того, процесс сопровождается деградацией цитоскелета и сшивкой его белков с последующими изменениями в фосфорилировании белка полосы 3 [14]. Модель кластеризации полосы 3 включает окисление белка и гемоглобина. Окисление гемогло- бина способствует образованию гемихрома, который состоит из продуктов производных гемоглобина (ве- роятно, метгемоглобина), связанных с внутренним слоем мембраны. В результате трансформации белка и гемоглобина происходит кластеризация и агрегация мультимеров полосы 3 в мембране. Таким образом, обе модели дают аналогичный конечный результат, приводящий в итоге к модифи- кации полосы 3. Это событие является индуктором процессов во внутреннем слое мембраны, которые могут привести к разрушению скреп между мембра- ной и цитоскелетом, в результате чего происходит выпячивание мембраны и образование МВ. В условиях банка крови эритроциты донорского компонента подвергаются прогрессирующим струк- турным и биохимическим изменениям, известным как «повреждения при хранении» [22]. При этом с удлинением времени хранения происходит изменение формы эритроцита от дискоцита до сфероэхиноцита и сфероцита [18]. Происходят и другие изменения: снижаются количество АТФ и уровень рН, нарастает гемолиз, и увеличивается количество эритроцитарных МВ [13]. Хотя были установлены различия между про- цессом старения эритроцитов, происходящим in vitro и in vivo, такие как денатурация спектрина, изменения в углеводной части мембраны и увеличение среднего клеточного объема, тем не менее, повреждения эри- троцитов при длительных сроках хранения донорских компонентов имеют сходные черты с процессом ста- рения клетки [5]. Модификация мембраны эритроци- тов в процессе хранения инициируется понижением уровня АТФ и усилением окислительных процессов, приводящих к изменению структуры полосы 3. Это событие способствует мембранной дезорганизации и, вероятно, влияет на изменение деформируемости эритроцитов, их осмотической устойчивости и вы- живаемости после трансфузии. Образование эритроцитарных МВ представляет собой непрерывный процесс мембранного ремоде- лирования, который начинается на ранних сроках хра- нения компонентов в условиях банка крови [20]. Почти все МВ, выделенные из эритроцитных концентратов, имеют эритроцитарное происхождение, и их число постепенно увеличивается в течение срока хранения [19]. Уровень везикуляции в этих концентратах может меняться не только с течением времени, но также в зависимости от количества эритроцитов и состава раствора для хранения: количество эритроцитарных МВ значительно увеличивается при высоком гемато- крите отмытых клеток [21], в то время как их уровень может быть снижен добавлением растворов, которые эффективны в качестве антиоксидантов. Состав эритроцитарных МВ в эритроцитных кон- центратах почти аналогичен составу МВ, образую- щихся in vivo, за исключением повышенного уровня стоматина [20]. Они также лишены большинства интегральных мембранных белков или компонентов цитоскелета, присутствующих в эритроцитах, за ис- ключением актина и полосы 3 [5, 20]. Кроме того, почти все антигены групп крови, включая минорные, были обнаружены на поверхности эритроцитарных МВ [22]. В связи с отсутствием иммунологического удаления накапливающиеся МВ в концентратах эри- троцитов становятся более гетерогенными с течением времени и постепенно увеличиваются в размере, при этом снижается выход ФС на их поверхность [1, 6]. Можно предположить, что в процессе хранения эритроцитов изменяется не только структура, но и характер формирования МВ. Установлено, что во время заключительного этапа хранения концентратов эритроцитов в условиях бан- ка крови наблюдается переход части эритроцитов в сфероэхиноциты и сфероциты. Этой трансформации могут подвергаться до 30% эритроцитов, которые в течение 24 ч после трансфузии исчезают из кровотока реципиента [16]. Было высказано предположение, что эта доля удаленных эритроцитов может являться наглядным примером изменений, происходящих в процессе хранения эритроцитов, и может приводить к неблагоприятным посттрансфузионным осложнениям у реципиента после переливания [5]. Кроме того, при хранении эритроцитов в полиэтиленовых гемаконах происходят не только физиологические, но и биохими- ческие изменения, которые являются частью «повреж- дений при хранении» [18]. В хранящихся компонентах наблюдается увеличение концентрации липидов, свободного гемоглобина, калия, лактата и снижение уровня рН, глюкозы, 2,3-дифосфоглицерата, натрия и АТФ. Эти изменения имеют важное значение. Уста- новлено, что уменьшение концентрации глюкозы и увеличение содержания лактата отражаются на гли- колизе эритроцитов и их везикуляции. Влияние эритроцитарных МВ на эффективность трансфузий для реципиента пока изучено мало. Су- ществуют аргументы в пользу того, что переливание крови поздних сроков хранения не так эффективно для реципиента, как получение «свежей» крови. Из- вестно, что одним из главных показаний для пере- ливания крови реципиенту является необходимость улучшения транспорта кислорода. В связи с тем, что решающее значение в его транспорте имеет связыва- ние кислорода гемоглобином, то потеря эритроцитом 20% гемоглобина может иметь клинические послед- ствия для реципиента [30]. С 2008 г. и по настоящее ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 1 (69) - 2020 177 Обзоры время в литературе широко обсуждается связь между «возрастом» переливаемых эритроцитов и пост- трансфузионными осложнениями. Так, в отдельных рандомизированных исследованиях показано, что со- стояние здоровья пациента (в частности, его системы кровообращения) в последующие 5 лет после пере- ливания было лучше у пациентов, которые получили «свежую» кровь (эритроциты, хранившиеся менее 14 дней), по сравнению с пациентами, которые получили «старую» кровь (хранившуюся более 14 дней). Позже в исследовании P.C. Spinella et al. [21] продемонстри- ровано, что переливание концентратов эритроцитов, хранившихся более 28 дней, приводило к увеличению случаев тромбозов глубоких вен и смерти пациентов от полиорганной недостаточности. Известны и другие исследования, посвященные изучению зависимости посттрансфузионных осложнений от длительности времени хранения эритроцитсодержащих компо- нентов до переливания [13]. Однако результаты этих исследований по-прежнему остаются дискутабель- ными [25]. Несмотря на отсутствие полновесных данных в пользу того, что долгое хранение крови делает ее хуже, в настоящее время (по крайней мере, в евро- пейских странах) практикуется переливание крови малых сроков хранения пациенту, подвергающемуся высокому риску (например, при операции на сердце). Так как эритроцитарные МВ обладают прокоа- гулянтными свойствами, можно предположить, что переливание «старых» эритроцитсодержащих компо- нентов крови, содержащих большое количество МВ, может увеличить риск развития побочных реакций, в частности состояние гиперкоагуляции, ведущее к тромбоэмболическим осложнениям. И, наоборот, во многих ситуациях, требующих переливания крови, состояние гиперкоагуляции может быть полезным для уменьшения или даже остановки кровотечения. Микровезикуляция эритроцитов при патологиче- ских состояниях. Установлено, что МВ присутствуют в кровеносном русле человека при различных вос- палительных заболеваниях, в том числе при сепсисе [10]. Сепсис индуцирует фенотипические изменения эндотелия, и эндотелиальная поверхность стано- вится провоспалительной, экспрессируя молекулы клеточной адгезии, а также протромботической, так как повышается экспрессия мембранного тканевого фактора, происходит ингибирование тромбомодули- на и синтеза рецептора эндотелиального протеина С. При этом МВ эндотелиальных клеток способны активировать тромбоциты [2]. Они выступают в ка- честве источника фосфолипидов, которые являются субстратом для фосфолипазы А2, продукты которой способствуют усилению агрегации тромбоцитов. МВ могут также провоцировать сосудистое воспаление при сепсисе и способствовать хемотаксису тромбо- цитов и/или лейкоцитов к эндотелию. Они играют роль триггера в производстве моноцитарных цитокинов (интерлейкина-1, 8 и фактора некроза опухоли α). Взаимодействия между тромбоцитами, лейкоцитами и эндотелием способствуют сосудистой дисфункции, наблюдаемой при сепсисе [10]. Полагают, что эндоте- лиальные МВ могут играть определенную роль в рас- пространении воспалительной реакции при сепсисе, которая приводит к полиорганной недостаточности. Они могут участвовать в потенциировании прокоагу- лянтного состояния, связанного с сепсисом, вплоть до синдрома диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови, предоставляя дополнительную липидную поверхность для генерации тромбина. Имеются данные, указывающие, что окисленные фосфолипиды могут формировать биологически активные компоненты МВ. Окислительный стресс и апоптоз - хорошо известные явления при многих сердечно-сосудистых заболеваниях, таких как кар- диомиопатия, миокардит, острый инфаркт миокарда и атеросклероз [15, 17]. Таким образом, наличие окис- ленных фосфолипидов в МВ эриптозных эритроцитов и в МВ, сформированных при окислительном стрессе, может стать важным элементом в механизме патоге- неза этих заболеваний. Заключение. Везикуляция эритроцитов прояв- ляется в ответ на действие множества физиологи- ческих и патологических триггеров. Хотя изученный структурный состав МВ, произведенных при различ- ных условиях, далеко не полон, имеющиеся данные указывают, что все они обогащаются элементами по- врежденных эритроцитов в зависимости от действу- ющих стимулов. Это предполагает, что дальнейшие исчерпывающие исследования эритроцитарных МВ позволят проникнуть в суть молекулярных механиз- мов их генерации в естественных условиях и, таким образом, выявить конкретные физиологические и патологические триггеры. Кроме того, эритроцитар- ные МВ являются моделью для исследования биоло- гических, биофизических и клинических свойств МВ. Эритроцитарные МВ - потенциально чувствительные и определенные биомаркеры для клинических особен- ностей эритроцитзависимых болезней: серповидно- клеточной анемии, талассемии или сфероцитоза, а также при анемии, сепсисе и тромбозе. Таким образом, выброс МВ может предотвратить удаление функционально неполноценных эритроци- тов из кровообращения при физиологических усло- виях. Уменьшение везикуляции после спленэктомии может сохранить объем циркулирующих эритроцитов или предотвратить патологическую реакцию, насту- пающую после массивных и повторных переливаний эритроцитсодержащих компонентов иммунокомпро- метированным пациентам.

References

  1. Ващенко, В.И. Эриптоз (квазиапоптоз) эритроцитов человека и его роль в лекарственной терапии / В.И. Ващенко, В.Н. Вильянинов // Обзоры клин. фарм. лекарст. терапии. - 2019. - № 3. - C. 5-38.
  2. Зубаиров, Д.М. Микровезикулы в крови. Функции и их роль в тромбообразовании / Д.М. Зубаиров, Л.Д. Зубаирова. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 168 c.
  3. Almizraq, R.J. Characteristics of extracellular vesicles in red blood concentrates change with storage time and blood manufacturing method / R.J. Almizraq [et al.] // Transfus. Med. Hemother. - 2018. - Vol. 45. - P. 185-193.
  4. Arashiki, N. Membrane peroxidation and methemoglobin formation are both necessary for band 3 clustering: mechanistic insights into human erythrocyte senescence / N. Arashiki [et al.] // Biochemistry. - 2013. - Vol. 52. - P. 5760-5769.
  5. Burnouf, T. An overview of the role of microparticles/microvesicles in blood components: Are they clinically or harmful? / T. Burnouf [et al.] // Transfus. Apher. Scien. - 2015. - Vol. 53. - P. 137-145.
  6. Ciana, A. Membrane remodelling and vesicle formation during ageing of human red blood cells / A. Ciana [et al.] // Cell. Physiol. Biochem. - 2017. - Vol. 42. - P. 1127-1138.
  7. Cluitmans, J.C. Red blood cell homeostasis: pharmacological interventions to explore biochemical, morphological and mechanical properties / J.C. Cluitmans [et al.] // Front. Mol. Biosci. - 2016. - Vol. 3. - P. 1-11.
  8. D’Alessandro, A. Omics markers of the red cell storage lesion and metabolic linkage / A. D’Alessandro [et al.] // Blood Transfus. - 2017. - Vol. 15. - P. 137-144.
  9. Dinkla, S. Inflammation-associated changes in lipid composition and the organization of the erythrocyte membrane / S. Dinkla [et al.] // BBA Clin. - 2016. - Vol. 5. - P. 186-192.
  10. Distler, J.H. Microparticles as mediators of cellular cross-talk in inflammatory disease / J.H. Distler [et al.] // Autoimmunity. - 2006. - Vol. 39. - P. 683-690.
  11. Ferru, E. Thalassemic erythrocytes release microparticles loaded with hemichromes by redox activation of p72Syk kinase / E. Ferru [et al.] // Haematologica. - 2014. - Vol. 99. - P. 570-578.
  12. Harisa, G.I. Erythrocyte nanovesicles: biogenesis, biological roles and therapeutic approach erythrocyte nanovesicles / G.I. Harisa [et al.] // Saudi Pharm. J. - 2017. - Vol. 25. - P. 8-17.
  13. Koch, C.G. Real age: red blood cell aging during storage / C.G. Koch [et al.] // Ann. Thorac. Surg. - 2019. - Vol. 107. - P. 973-980.
  14. Kostova, E.B. Identification of signalling cascades involved in red blood cell shrinkage and vesiculation / E.B. Kostova [et al.] // Biosci. Rep. - 2015. - Vol. 35. - P. 1-16.
  15. Leal, J.K.F. Red blood cell homeostasis: mechanisms and effects of microvesicle generation in health and disease / J.K.F. Leal [et al.] // Front Physiol. - 2018. - Vol. 9. - P. 1-7.
  16. Luten, M. Survival of red blood cells after transfusion: a comparison between red cells concentrates of different storage periods / M. Luten [et al.] // Transfusion. - 2008. - Vol. 48. - P. 1478-1485.
  17. Qadri, S.M. Eriptosis in health and disease: A paradigm shift towards understanding the (patho) physiological implications of programmed cell death of erythrocytes / S.M. Qadri [et al.] // Blood Rev. - 2017. - Vol. 31. - P. 349-361.
  18. Roussel, C. Spherocytic shift of red blood cells during storage provides a quantitative whole cell-based marker of the storage lesion / C. Roussel [et al.] // Transfusion. - 2017. - Vol. 57. - P. 1007-1018.
  19. Rubin, O. Red blood cell-derived microparticles isolated from blood units initiate and propagate thrombin generation / O. Rubin [et al.] // Transfusion. - 2013. - Vol. 53. - P. 1744-1754.
  20. Salzer, U. Vesicles generated during storage of red cells are rich in the lipid raft marker stomatin / U. Salzer [et al.] // Transfusion. - 2008. - Vol. 48. - P. 451-462.
  21. Spinella, P.C. Duration of red blood cell storage is associated with increased incidence of deep vein thrombosis and in hospital mortality in patients with traumatic injuries / P.C. Spinella [et al.] // Crit. Care. - 2009. - Vol. 13. - P. 1-11.
  22. Tissot, J.D. The storage lesion: From past to future / J.D. Tissot [et al.] // Transfus. Clin. Biol. - 2017. - Vol. 24. - P. 277-284.
  23. Willekens, F.L. Erythrocyte vesiculation: a self-protective mechanism? / F.L. Willekens [et al.] // Br. J. Haematol. - 2008. - Vol. 141. - P. 549-556.
  24. Wither, M. Hemoglobin oxidation at functional amino acid residues during routine storage of red blood cells / M. Wither [et al.] // Transfusion. - 2016. - Vol. 56. - P. 421-426.
  25. Zimring, J.C. Established and theoretical factors to consider in assessing the red cell storage lesion / J.C. Zimring // Blood. - 2015. - Vol. 125. - P. 2185-2190.

Statistics

Views

Abstract - 125

PDF (Russian) - 22

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2020 Vaschenko V.I., Vilyaninov V.N., Skripaj L.A., Sorokoletova E.F.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies