Molekulare Mechanismen der Erythrozyten storage lesion: die Rolle der Lipiddomänen
Biophysik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Erythrozytenkonzentrate stehen, gelagert in entsprechender Stabilisatorlösung (PAGGSM), über einen Zeitraum von 42 Tage für Transfusionszwecke zur Verfügung. Während dieser Zeit verändern sich die Erythrozyten jedoch, dies geht mit morphologischen und biochemischen Veränderungen einher und wird als Erythrozyten-Lagerungsschaden bezeichnet. Erythrozyten von unterschiedlichen Spendern verändern sich allerdings unterschiedlich stark, die Gründe hierfür sind noch nicht verstanden. Dieses Projekt konnte einen Marker identifizieren, der indikativ ist für das Ausmaß der Hämolyse am Ende der Lagerperiode. Der Hämolysegrad ist derzeit der einzige Indikator für die Qualität der Erythrozytenkonzentrate. Massenspektrometrische Untersuchungen konnten zeigen, dass der Hämolysegrad mit dem Verhältnis von POPC (Palmitoyl-oleoyl phosphatidylcholin) zu SM (Sphingomyelin) in der Erythrozytenmembran zusammenhängt: das Verhältnis steigt am Ende der Lagerungszeit in Zellen von Erythrozytenkonzentraten mit hohen Hämolyseraten. Vermutlich sorgt das Enzym Sphingomyelinase dafür, dass SM im Verlauf der Lagerperiode abnimmt. Ceramide, die Abbauprodukte von SM, können Zelltod auslösen. Somit könnten die Variationen der Hämolyserate auf Variationen der Shingomyelinase-Aktivität beruhen. Das Verhältnis von POPC und SM am Ende der Lagerzeit war ebenso erhöht in Präparaten von männlichen Spendern, möglicherweise erklärt dies die bekannten Unterschiede in der Lagerqualität von Präparaten männlicher und weiblicher Spender. Dieses Projekt konnte weiterhin zeigen, dass bestimmte morphologische Veränderungen der Erythrozyten mit der Hämolyse zusammen hängen und diese sowohl via Stomatozyten- als auch Echinozytenbildung erfolgen kann. Demzufolge scheint die Morphologie kein sehr guter Indikator für die Hämolyserate zu sein, zumindest, wenn Erythrozyten von unterschiedlichen Spendern und gelagert in PAGGSM verglichen werden. Die Analyse dynamischer Veränderungen in frühen Phasen der Bildung von Echinozyten zeigte, dass Spikula sich auf der Zelloberfläche bewegen und in zwei Tochter-Spikula aufsplitten können. Dieses Verhalten lässt sich am besten durch eine Assoziation der Spikula mit Lipidomänen erklären. Die gutdefinierten Formveränderungen, die sich beim Aufsplitten der Spikula zeigten, erlaubten es, die entsprechende Linienspannung der möglichen Lipiddomänen zu schätzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Flow morphometry to assess the red blood cell storage lesion. Cytometry A. 2017;91(9):874-882
Sierra F DA, Melzak KA, Janetzko K, Klüter H, Suhr H, Bieback K, Wiedemann P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cyto.a.23127) - The Blood Bag Plasticizer Di- 2-Ethylhexylphthalate Causes Red Blood Cells to Form Stomatocytes, Possibly by Inducing Lipid Flip-Flop. Transfus Med Hemother. 2018;45(6):413-422
Melzak KA, Uhlig S, Kirschhöfer F, Brenner-Weiss G, Bieback K
(Siehe online unter https://doi.org/10.1159/000490502) - Hemolysis pathways during storage of erythrocytes and interdonor variability in erythrocyte morphology. Transfus Med Hemother 2020
Melzak KA, Spouge JL, Boecker C, Kirschhöfer F, Brenner-Weiss G, Bieback K
(Siehe online unter https://doi.org/10.1159/000508711) - Lipid ratios as a marker for red blood cell storage quality and as a possible explanation for donor gender differences in storage quality. Vox Sang 2020
Melzak KA, Muth M, Kirschhöfer F, Brenner-Weiss G, Bieback K
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/vox.12924) - Spicule movement on RBCs during echinocyte formation and possible segregation in the RBC membrane. BBA Biomembranes 2020;1862(10)
Melzak KA, Moreno-Flores S, Bieback, K
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2020.183338)
