Biorcom krwi nie przetacza się krwi pełnej, tylko te składniki komórkowe – osocze lub preparaty osoczopochodne – które są im potrzebne. Stosuje się: koncentrat krwinek czerwonych (KKCz), koncentrat krwinek płytkowych (KKP) oraz świeżo mrożone osocze (ang. fresh frozen plasma – FFP), wyjątkowo koncentrat granulocytów (KG). Z osocza produkuje się albuminę, immunoglobuliny i czynniki krzepnięcia. Warunki przechowywania – różne dla poszczególnych składników – gwarantują ich wysoką jakość w maksymalnie długim czasie (1). Dla ustanowienia obowiązujących standardów, pozwalających na preparatykę krwi, czyli rozdział na poszczególne składniki, a potem ich przechowywanie, zasadnicze znaczenie miało zastosowanie pojemników z tworzyw sztucznych z roztworami konserwującymi i wzbogacającymi (1-3). Najczęściej stosowanym w transfuzjologii składnikiem krwi są krwinki czerwone. Jeżeli KKCz zostanie poddany procesowi filtracji, to uzyskuje się ubogoleukocytarny koncentrat krwinek czerwonych (UKKCz). KKCz przechowuje się w temperaturze 2-6^oC maksymalnie przez 42 dni, a filtracja nie wpływa na długość czasu przechowywania. W Polsce koncentraty krwinek czerwonych uzyskuje się najczęściej po pobraniu krwi dawcy do pojemnika z płynem konserwującym CPD (cytrynian trójsodowy – antykoagulant, glukoza – składnik odżywczy, kwas cytrynowy – konserwant, dwuwodorofosforan sodowy – bufor), w zestawie zawierającym dodatkowy pojemnik z roztworem wzbogacającym. Dodaje się go do krwinek czerwonych po wirowaniu i oddzieleniu kożuszka leukocytarno-płytkowego oraz osocza do innych satelitarnych pojemników zestawu. W Polsce najczęściej stosuje się roztwór wzbogacający SAGM (sól – roztwór NaCl, adenina, glukoza i mannitol) (1). Można w nim przechowywać KKCz lub UKKCz przez 42 dni. Termin ten, podobnie jak inne, krótsze terminy w przypadku innych roztworów, ustalono na podstawie badań in vitro cech morfologicznych i biochemicznych krwinek czerwonych oraz in vivo, oceniając ich przeżycie po przetoczeniu zdrowym wolontariuszom. Przyjęto za wystarczające przeżycie 75% krwinek czerwonych w krążeniu biorcy po 24 godzinach od transfuzji (4, 5). Pomiaru dokonuje się podając krwinki autologiczne znakowane izotopem (pomiar promieniowania) albo krwinki allogeniczne różniące się od biorcy antygenem (pomiar metodą cytometrii przepływowej). Zastosowanie omówionych, przykładowych roztworów oraz pojemników z polichlorku winylu oraz tzw. plastyfikatorów, dodatkowo stabilizujących błony komórkowe erytrocytów, pozwoliło na rozdzielanie krwi pełnej na składniki komórkowe i osocze w systemie zamkniętym oraz automatyzację procesu preparatyki krwi (1, 6). Gospodarowanie krwią stało się bardziej efektywne w porównaniu z okresem, gdy stosowano krótsze terminy przechowywania, czyli 21 i 35 dni. Czterdziestodwudniowy terminu ważności KKCz zwiększa ich dostępność przy jednoczesnym ograniczeniu strat.

W ostatnich kilkunastu latach opublikowano prace kliniczne, w których przedstawiono wyniki sugerujące możliwość wystąpienia niepożądanych skutków transfuzji zależnych od czasu przechowywania KKCz i ilości zawartych w nim leukocytów. Najwięcej prac dotyczyło pacjentów oddziałów kardiologicznych, w tym chorych z ostrymi zespołami wieńcowymi. Są oni szczególnie wrażliwi na niedotlenienie, hemolizę, zaburzenia elektrolitowe, zaburzenia w układzie krzepnięcia oraz obecność czynników prozapalnych (7-10). Przeprowadzono liczne badania retrospektywne dotyczące setek, a nawet tysięcy chorych. Ich dane kliniczne poddano testom statystycznym i opisano niekorzystne objawy związane z transfuzjami (4, 11-14). Porównywano pacjentów w grupach, w których przetaczano lub nie przetaczano KKCz oraz w grupach, w których przetaczano UKKCz świeże i KKCz długo przechowywane. Zazwyczaj analizowano następujące parametry kliniczne: śmiertelność, długość hospitalizacji, zaburzenia krzepnięcia, niewydolność nerek, zakażenia łącznie z sepsą oraz ostre nieimmunologiczne poprzetoczeniowe uszkodzenie płuc (ang. transfusion-related acute lung injury – TRALI).

Zauważono, że powikłania występowały statystycznie częściej po przetoczeniu jednostek KKCz długo przechowywanych oraz niefiltrowanych, czyli niezubożonych w leukocyty. Sugerowano następujące przyczyny powikłań: 1) obecność cytokin uwalnianych z leukocytów, histaminy i innych bioaktywnych substancji, które mogą zainicjować proces zapalny, 2) obecność ziarnistości płytek krwi zwiększających krzepnięcie, 3) zaburzenia elektrolitowe, szczególnie nadmiar jonów potasu bezpośrednio oddziałujący na pracę serca, 4) zwiększenie powinowactwa erytrocytów do tlenu i zmniejszone uwalnianie go do tkanek, 5) upośledzenie wytwarzania oraz transportu tlenku azotu (NO) i tym samym jego udziału w rozszerzaniu naczyń włosowatych i dowozie tlenu do tkanek (15-19). Inne przyczyny mogły być istotne także dla innych grup pacjentów, a szczególnie dla chorych z obniżoną odpornością. Obserwowano większe ryzyko zakażeń prowadzących do wielonarządowych i śmiertelnych powikłań po transfuzjach długo przechowywanych KKCz (18-21). Większość drobnoustrojów nie przeżywa podczas przechowywania w niskiej temperaturze, są jednak gatunki bakterii, np. Serratia marcesans, Yersinia enterocolitica i Aeromonas sp., które stopniowo namnażają się w temperaturze lodówki. Obliczono, że z pojedynczej komórki po 27 dniach powstaje 10⁸ komórek potomnych (4, 22). Dodatkowo hemoliza części przetoczonych krwinek czerwonych wpływa na zwiększenie stężenia żelaza, które działa stymulująco na wzrost bakterii (18). Dla zespołu różnych zmian w odpowiedzi odpornościowej wprowadzono pojęcie zależnej od przetoczeń immunomodulacji, określanej skrótem TRIM (ang. transfusion-related immunomodulation). Może się ona objawiać między innymi zwiększonym ryzykiem zakażeń pooperacyjnych, ale także stymulacją choroby nowotworowej, choć opinie w tym zakresie nie są jednoznaczne (11, 23).

Prowadzono też badania prospektywne, ale są one nieliczne (8, 24). Niektórzy autorzy ustalili 5. dzień jako termin, do którego krwinki czerwone można traktować jako „świeże”, inni 8., 10. lub 14. dzień (8, 24-26). Liczby dni, po których krwinki nazywano „starymi”, to 15., 20., 21., 28. lub 40.-42. dzień od pobrania (11, 14, 26). Autorzy publikacji wykazywali różnice w powikłaniach potransfuzyjnych po przetaczaniu takich erytrocytów.

Niektórzy autorzy wskazywali, że brak jest związku między okresem przechowywania krwinek czerwonych oraz obecnością leukocytów a stanem klinicznym pacjentów (27, 28). W pracy przeglądowej dotyczącej 103 publikacji prezentujących retrospektywne badania kliniczne podano w wątpliwość wyciągane w nich wnioski (29). Wykazano, że są liczne pułapki metodyczne w analizie tych badań. Zauważono też, że prace potwierdzające niekorzystny wpływ przetaczania „starych” KKCz na pacjentów, w stosunku do przetaczania „świeżych” UKKCz, dotyczyły przede wszystkim doniesień z Ameryki Północnej (USA, Kanada), co mogło się wiązać z innymi procedurami preparatyki, stosowaniem innych roztworów, plastyfikatorów itp. niż w Europie. Zasugerowano przeprowadzenie prospektywnych badań międzykontynentalnych.

Zespoły badawcze w różnych krajach poszukiwały zmian zachodzących w krwinkach czerwonych podczas ich starzenia się in vivo i ex vivo, badając materiał kliniczny i laboratoryjny oraz wykonując doświadczalne transfuzje u zwierząt (30). Poznano niektóre zmiany biochemiczne i czynnościowe zachodzące w koncentratach krwinek czerwonych podczas przechowywania i podzielono je na dwie grupy: 1) dotyczące erytrocytów, między innymi: obniżenie stężenia związków energetycznych ATP i 2,3-DPG (2,3-bifosfoglicerynian), tym samym zwiększenie powinowactwa hemoglobiny do tlenu; utlenianie białek związanych z błoną komórkową; wzrost niestabilności osmotycznej i hemolizy; powstawanie i usuwanie mikropęcherzyków oraz obniżenie zdolności erytrocytów do odkształcania; 2) związane ze środowiskiem, w którym erytrocyty są przechowywane, głównie: wzrost stężenia jonów wodoru, potasu, wapnia, żelaza, obecność mikropęcherzyków uwalnianych z erytrocytów, białek erytrocytarnych, lipidów, mleczanów, cytokin (31).

Obecność ATP odpowiada za aktywność metaboliczną krwinki czerwonej oraz warunkuje utrzymanie jej charakterystycznego dyskoidalnego, dwuwklęsłego kształtu oraz zdolności do wielokrotnego odkształcania się, czyli elastyczności niezbędnej do zachowania żywotności i pełnienia funkcji transportowych (32). Wysokie stężenie ATP pozwala zachować aktywność enzymu translokazy aminofosfolipidowej odpowiedzialnej za utrzymanie wewnątrz krwinki fosfatydyloseryny – związku, którego pojawienie się na powierzchni erytrocytu jest sygnałem do fagocytozy erytrocytu przez makrofagi. W czasie pobierania krwi stężenie ATP w krwince czerwonej wynosi zazwyczaj około 4 ±1 μM/g Hb. Wartość ta wzrasta do 5 ± 1 μM/g Hb w pierwszym tygodniu przechowywania, co jest związane ze spadkiem poziomu 2,3-DPG i następnie obniża się ze względu na pogorszenie warunków do syntezy ATP. Pod koniec szóstego tygodnia przechowywania w konwencjonalnych roztworach dla KKCz, stężenie ATP w krwinkach czerwonych wynosi tylko 1-3 μM/g Hb. Ponieważ związek ten bierze przede wszystkim udział w reinicjacji glikolizy, to jego stężenie w końcowym okresie przechowywania KKCz określa również szybkość odzyskiwania niektórych funkcji przetoczonych erytrocytów (33).

Związek 2,3-DPG powstaje w wyniku glikolizy beztlenowej w erytrocytach (17). Wiąże się specyficznie z hemoglobiną, obniżając jej powinowactwo do tlenu, a zwiększając zdolności uwalniania go w tkankach (przesunięcie krzywej dysocjacji w prawo). Powinowactwo do tlenu wzrasta, kiedy zawartość 2,3-DPG obniża się. W tych warunkach występuje trudniejsze uwalnianie tlenu w tkankach (przesunięcie krzywej dysocjacji w lewo). Stopniowe obniżanie się zdolności przenoszenia tlenu do tkanek przez krwinki przechowywane przez dłuższy czas w płynie konserwującym wynika głównie ze spadku stężenia 2,3-DPG (3, 7, 24). Obniża się ono w erytrocytach z około 15 do 1-2 μM/g Hb po 2-4 tygodniach przechowywania (33). Po godzinie od przetoczenia KKCz poziom 2,3-DPG w erytrocytach dawcy wynosi 25-30% poziomu w erytrocytach autologicznych biorcy, po dobie stanowi 50-70% tego poziomu, a jego całkowity odzysk może trwać nawet tydzień (15).

Na początku przechowywania pH w środowisku KKCz wynosi ok. 7,05 i po sześciu tygodniach obniża się do 6,4. Spadek pH jest szybszy w pierwszych tygodniach przechowywania. W ciągu sześciu tygodni powstaje około 8 mEq H⁺, które są w dużej mierze buforowane przez aminowe grupy lizyny hemoglobiny zawartej w erytrocytach. Około jednej czwartej powstającego kwasu węglowego ulega buforowaniu przez wodorowęglan, a powstający dwutlenek węgla dyfunduje z pojemnika (33). pH środowiska mniejsze niż 7,2 sprzyja rozpadowi 2,3-DPG, jednocześnie prowadząc do przestawienia produkcji ATP na inny szlak glikolizy z udziałem kinazy pirogronianowej. Konsekwencją jest utrzymujący się na początku przechowywania wzrost stężenia ATP (ale nie 2,3-DPG), który później obniża się. Metabolizm erytrocytów ulega ograniczeniu, a tempo zużycia glukozy spada poniżej 50% w porównaniu do świeżej krwi. Obowiązująca temperatura przechowywania KKCz 2-6^oC obniża aktywność ATP-zależnej błonowej pompy sodowo-potasowej. Wynikiem tego jest wzrost stężenia K⁺ w środowisku przechowywania. Stężenie zewnątrzkomórkowego K⁺ w pojemniku z krwią wzrasta w tempie około 1 mEq/L/dzień. Po transfuzji stężenie jonów K⁺ w krwinkach może normalizować się nawet do 4 dni (29).