Влияние преаналитических факторов на стабильность биохимических показателей сыворотки и плазмы крови

Настоящий обзор посвящен анализу современных исследований по изучению стабильности различных биохимических показателей крови, в том числе используемых в рутинной практике клинико-диагностических и исследовательских лабораторий, при проведении процедур обработки и долгосрочного хранения образцов производных крови в биобанках. Инсталляция биобанков, как подразделений научно-исследовательских и клинических медицинских центров, обеспечивающих стандартизацию и качество проведения долабораторного этапа исследований, становится общемировой тенденцией и служит эффективным инструментом повышения качества биомедицинских исследований, основанных на использовании биоматериала. Поиск публикаций проводился в базах данных РИНЦ, PubMed и Google Scholar. Рассмотрены основные преаналитические факторы, влияющие на стабильность аналитов в сыворотке и плазме крови: отсроченное центрифугирование, температура и длительность хранения, а также наличие циклов замораживания-оттаивания биообразцов. Описано большое разнообразие показателей − либо меняющихся, либо стабильных − при различных нарушениях проведения преаналитического этапа лабораторных исследований. Количественные измерения одного или нескольких преаналитических биомаркеров для оценки обработки и хранения образцов крови и ее производных представляются надежным и достоверным методом подтверждения качества образцов для конкретных типов исследований. Наиболее целесообразным подходом к оценке качества образцов из биобанков как с экономической, так и с технической точек зрения, представляется использование рутинных биомаркеров, определяемых в клинико-диагностических лабораториях. Предложены маркеры-кандидаты, отражающие нарушения проведения основных процедур преаналитического этапа работы с биообразцами, и оптимальные режимы пробоподготовки и хранения сыворотки и плазмы крови, которые с наибольшей вероятностью не окажут критического влияния на стабильность большинства биохимических показателей крови.

1. Metelskaya VA, Ershova AI. Improving the quality and reproducibility of scientific research: rules for describing biological samples stored in a biobank. In: Biobanking. National guidelines. Anisimov SV, Akhmerov TM, Balanovsky OP, et al. Moscow: Triumph, 2022:275-94. (In Russ.) Метельская В.А., Ершова А.И. Повышение качества и воспроизводимости научных исследований: правила описания биообразцов, хранящихся в биобанке. В кн: Анисимов С. В., Ахмеров Т. М., Балановский О. П. и др. Биобанкирование. Национальное руководство. М.: ООО «Издательство ТРИУМФ», 2022:275-94. ISBN: 978-5-93673-322-2.

2. Anisimov SV, Akhmerov TM, Balanovsky OP, et al. Biobanking. National guidelines. Moscow: Triumph, 2022. p. 308 (In Russ.) Анисимов С. В., Ахмеров Т. М., Балановский О. П., и др. Биобанкирование. Национальное руководство. М.: ООО «Издательство ТРИУМФ», 2022. 308 с. ISBN 978-5-93673-322-2.

3. Sivakova OV, Pokrovskaya MS, Metelskaya VA, et al. International rules for description of biospecimens are an important factor in improving the quality of researches. Russian Journal of Preventive Medicine. 2019;22(6):95‑9. (In Russ.) Сивакова О. В., Покровская М. С., Метельская В. А., и др. Международные правила описания биообразцов - важный фактор повышения качества научных исследований. Профилактическая медицина. 2019;22(6):95‑9. doi:10.17116/profmed20192206295.

4. Ellervik C, Vaught J. Preanalytical variables affecting the integrity of human biospecimens in biobanking. Clin Chem. 2015;61(7):914-934. doi:10.1373/clinchem.2014.228783.

5. Brazhnikova OV, Gavelya NV, Maykova ID. Typical errors in the preanalytical phase of laboratory. Pediatrics. Suppl Consilium Medicum. 2017;4:84­90. (In Russ.) Бражникова О. В., Гавеля Н. В., Майкова И. Д. Типичные ошибки на преаналитическом этапе проведения лабораторных исследований. Педиатрия (Прил. к журн. Consilium Medicum). 2017;4:84–90.

6. Mikhailova AA, Nasykhova YuA, Muravyov AI, et al. Towards the creation of a unified glossary of Russian biobanks. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):2710. (In Russ.) Михайлова А. А., Насыхова Ю. А., Муравьев А. И., и др. На пути к созданию общего глоссария биобанков Российской Федерации. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020;19(6):2710. doi:10.15829/1728-8800-2020-2710.

7. Moore HM, Kelly A, Jewell SD, et al. Biospecimen Reporting for Improved Study Quality. Biopreserv Biobank. 2011;9(1):57-70. doi:10.1089/bio.2010.0036.

8. Furuta K, Allocca CM, Schacter B, et al. Standardization and Innovation in Paving a Path to a Better Future: An Update of Activities in ISO/TC276/WG2 Biobanks and Bioresources. Biopreserv Biobank. 2018;16(1):23-7. doi:10.1089/bio.2017.0117.

9. Barnes R, Albert M, Damaraju S, et al. Generating a comprehensive set of standard operating procedures for a biorepository network-The CTRNet experience. Biopreserv Biobank. 2013;11(6):387-96. doi: 10.1089/bio.2013.0061

10. Linsen L, T'Joen V, Van Der Straeten C, et al. Biobank Quality Management in the BBMRI.be Network. Front Med (Lausanne). 2019;6:141. doi:10.3389/fmed.2019.00141.

11. Pokrovskaya MS, Borisova AL, Metelskaya VA, et al. Role of biobanking in managing large-scale epidemiological studies. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2021;20(5):2958. (In Russ.) Покровская М. С., Борисова А. Л., Метельская В. А., и др. Роль биобанкирования в организации крупномасштабных эпидемиологических исследований. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2021;20(5):2958. doi:10.15829/1728-8800-2021-2958.

12. Snapes E, Simeon-Dubach D. ISBER Best Practices for Repositories, Moving Toward the Fifth Edition. Biopreserv Biobank. 2022;20(1):107-8. doi:10.1089/bio.2022.29102.ejs.

13. Grizzle WE, Gunter EW, Sexton KC, Bell WC. Quality management of biorepositories. Biopreserv Biobank. 2015;13(3):183-94. doi:10.1089/bio.2014.0105.

14. van Waateringe RP, Muller Kobold AC, van Vliet-Ostaptchouk JV, et al. Influence of Storage and Inter- and Intra-Assay Variability on the Measurement of Inflammatory Biomarkers in Population-Based Biobanking. Biopreserv Biobank. 2017;15(6):512-8. doi:10.1089/bio.2017.0001.

15. Liu Y, Gao H, Hu Y, et al. Quality Control System in an Obstetrics and Gynecology Disease Biobank. Biopreserv Biobank. 2019;17(1):27-38. doi:10.1089/bio.2018.0056.

16. Kozlova VA, Metelskaya VA, Pokrovskaya MS, et al. Stability of serum biochemical markers during standard long-term storage and with a single thawing. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2020;19(6):2736. (In Russ.) Козлова В.А., Метельская В.А., Покровская М.С., Ефимова И.А., Литинская О.А., Куценко В.А., Яровая Е.Б., Шальнова С.А., Драпкина О.М. Изучение стабильности биохимических маркеров при непрерывном длительном хранении сыворотки крови и при однократном размораживании. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2020;19(6):2736. doi:10.15829/1728-8800-2020-2736.

17. Bi H, Guo Z, Jia X, et al. The key points in the pre-analytical procedures of blood and urine samples in metabolomics studies. Metabolomics. 2020;16(6):68. doi:10.1007/s11306-020-01666-2.

18. Kang HJ, Jeon SY, Park JS, et al. Identification of clinical biomarkers for pre-analytical quality control of blood samples. Biopreserv Biobank. 2013;11(2):94-100. doi:10.1089/bio.2012.0051.

19. Sens A, Rischke S, Hahnefeld L, et al. Pre-analytical sample handling standardization for reliable measurement of metabolites and lipids in LC-MS-based clinical research. J Mass Spectrom Adv Clin Lab. 2023;28:35-46. doi:10.1016/j.jmsacl.2023.02.002.

20. Trezzi JP, Bulla A, Bellora C, et al. LacaScore: a novel plasma sample quality control tool based on ascorbic acid and lactic acid levels. Metabolomics. 2016;12:96. doi:10.1007/s11306-016-1038-1.

21. Lehmann R. From bedside to bench-practical considerations to avoid pre-analytical pitfalls and assess sample quality for high-resolution metabolomics and lipidomics analyses of body fluids. Anal Bioanal Chem. 2021;413(22):5567-85. doi:10.1007/s00216-021-03450-0.

22. Powell S, Molinolo A, Masmila E, Kaushal S. Real-Time Temperature Mapping in Ultra-Low Freezers as a Standard Quality Assessment. Biopreserv Biobank. 2019;17(2):139-42. doi:10.1089/bio.2018.0108.

23. Jansen E, Beekhof P, Viezeliene D, et al. Long-term stability of cancer biomarkers in human serum: biomarkers of oxidative stress and redox status, homocysteine, CRP and the enzymes ALT and GGT. Biomark Med. 2015;9(5):425-32. doi:10.2217/bmm.15.14.

24. La Frano MR, Carmichael SL, Ma C, et al. Impact of post-collection freezing delay on the reliability of serum metabolomics in samples reflecting the California mid-term pregnancy biobank. Metabolomics. 2018;14(11):151. doi:10.1007/s11306-018-1450-9.

25. Valo E, Colombo M, Sandholm N, et al. Effect of serum sample storage temperature on metabolomic and proteomic biomarkers. Sci Rep. 2022;12(1):4571. doi:10.1038/s41598-022-08429-0.

26. Haid M, Muschet C, Wahl S, et al. Long-Term Stability of Human Plasma Metabolites during Storage at -80 °C. J Proteome Res. 2018;17(1):203-11. doi:10.1021/acs.jproteome.7b00518.

27. Wagner-Golbs A, Neuber S, Kamlage B, et al. Effects of Long-Term Storage at -80 °C on the Human Plasma Metabolome. Metabolites. 2019;9(5):99. doi:10.3390/metabo9050099.

28. Haslacher H, Szekeres T, Gerner M, et al. The effect of storage temperature fluctuations on the stability of biochemical analytes in blood serum. Clin Chem Lab Med. 2017;55(7):974-83. doi:10.1515/cclm-2016-0608.

29. Muzakova V, Beekhof PK, Jansen EHJM. Very long-term stability of lipid biomarkers in human serum. Anal Biochem. 2020;597:113695. doi:10.1016/j.ab.2020.113695.

30. Kolahdoozan S, Sepanlou SG, Sharafkhah M, et al. Effect of Storage Temperature and Time on Stability of Liver Enzymes in Blood Serum. Arch Iran Med. 2020;23(5):296-301. doi:10.34172/aim.2020.18.

31. Tjernvoll E, Åsberg A, Lian IA, et al. Stability of 17 endocrine analytes in serum or plasma after four cycles of repeated freezing and thawing. Scand J Clin Lab Invest. 2025;85(3):190-5. doi:10.1080/00365513.2025.2487989.

32. Lee JE, Kim SY, Shin SY. Effect of Repeated Freezing and Thawing on Biomarker Stability in Plasma and Serum Samples. Osong Public Health Res Perspect. 2015;6(6):357-62. doi:10.1016/j.phrp.2015.11.005.

33. Cuhadar S, Koseoglu M, Atay A, Dirican A. The effect of storage time and freeze-thaw cycles on the stability of serum samples. Biochem Med (Zagreb). 2013;23(1):70-7. doi:10.11613/bm.2013.009.

34. Gislefoss RE, Lauritzen M, Langseth H, Mørkrid L. Effect of multiple freeze-thaw cycles on selected biochemical serum components. Clin Chem Lab Med. 2017;55(7):967-73. doi:10.1515/cclm-2016-0892.

35. Liu X, Hoene M, Yin P, et al. Quality Control of Serum and Plasma by Quantification of (4E,14Z)-Sphingadienine-C18-1-Phosphate Uncovers Common Preanalytical Errors During Handling of Whole Blood. Clin Chem. 2018;64(5):810-9. doi:10.1373/clinchem.2017.277905.

36. Kofanova O, Henry E, Aguilar Quesada R, et al. IL8 and IL16 levels indicate serum and plasma quality. Clin Chem Lab Med. 2018;56(7):1054-62. doi:10.1515/cclm-2017-1047.

37. Verderio P, Ciniselli CM, Gaignaux A, et al. External Quality Assurance programs for processing methods provide evidence on impact of preanalytical variables. N Biotechnol. 2022;72:29-37. doi:10.1016/j.nbt.2022.08.006.

38. Schwarz N, Knutti N, Rose M, et al. Quality Assessment of the Preanalytical Workflow in Liquid Biobanking: Taurine as a Serum-Specific Quality Indicator for Preanalytical Process Variations. Biopreserv Biobank. 2019;17(5):458-67. doi:10.1089/bio.2019.0004.

39. Heiling S, Knutti N, Scherr F, et al. Metabolite Ratios as Quality Indicators for Pre-Analytical Variation in Serum and EDTA Plasma. Metabolites. 2021;11(9):638. doi: 10.3390/metabo11090638

40. Zheng R, Brunius C, Shi L, et al. Prediction and evaluation of the effect of pre-centrifugation sample management on the measurable untargeted LC-MS plasma metabolome. Anal Chim Acta. 2021;1182:338968. doi:10.1016/j.aca.2021.338968.

41. Ulmer CZ, Koelmel JP, Jones CM, et al. A Review of Efforts to Improve Lipid Stability during Sample Preparation and Standardization Efforts to Ensure Accuracy in the Reporting of Lipid Measurements. Lipids. 2021;56(1):3-16. doi:10.1002/lipd.12263.

42. Weikert J, Mehrländer A, Baber R. Keep cool! Observed temperature variations at different process stages of the biobanking workflow – examples from the Leipzig medical biobank. Journal of Laboratory Medicine. 2023;47(2):69-80. doi:10.1515/labmed-2022-0167.