TY  - THES
A1  - Baumann, Juliane
T1  - Studies on the influence of mutations in the Myh9 gene on platelet function
T1  - Studien zum Einfluss von Mutationen im Myh9 Gen auf die Thrombozytenfunktion
N2  - The platelet cytoskeleton ensures normal size and discoid shape under resting conditions and undergoes immediate reorganization in response to changes in the extracellular environment through integrin-based adhesion sites, resulting in actomyosin-mediated contractile forces. Mutations in the contractile protein non-muscle myosin heavy chain IIA display, among others, macrothrombocytopenia and a mild to moderate bleeding tendency in human patients. It is insufficiently understood which factors contribute to the hemostatic defect found in MYH9-related disease patients. Therefore, a better understanding of the underlying biophysical mechanisms in thrombus formation and stabilization is warranted.
This thesis demonstrates that an amino acid exchange at the positions 702, 1424 and 1841 in the heavy chain of the contractile protein non-muscle myosin IIA, caused by heterozygous point mutations in the gene, resulted in macrothrombocytopenia and increased bleeding in mice, reflecting the clinical hallmark of the MYH9-related disease in human patients. Basic characterization of biological functions of Myh9 mutant platelets revealed overall normal surface glycoprotein expression and agonist-induced activation when compared to wildtype platelets. However, myosin light chain phosphorylation after thrombin-activation was reduced in mutant platelets, resulting in less contractile forces and a defect in clot retraction. Altered biophysical characteristics with lower adhesion and interaction forces of Myh9 mutant platelets led to reduced thrombus formation and stability. Platelets from patients with the respective mutations recapitulated the findings obtained with murine platelets, such as impaired thrombus formation and stiffness.
Besides biological and biophysical characterization of mutant platelets from mice and men, treatment options were investigated to prevent increased bleeding caused by reduced platelet forces. The antifibrinolytic agent tranexamic acid was applied to stabilize less compact thrombi, which are presumably more vulnerable to fibrinolysis. The hemostatic function in Myh9 mutant mice was improved by interfering with the fibrinolytic system. These results show the beneficial effect of fibrin stabilization to reduce bleeding in MYH9-related disease.
N2  - Das thrombozytäre Zytoskelett gewährleistet eine normale Zellgröße und diskoide Form unter ruhenden Bedingungen. Als Reaktion auf Veränderungen in der extrazellulären Umgebung wird das Zytoskelett durch Integrin-basierte Adhäsionsstellen reorganisiert, was zu Aktomyosin-vermittelten kontraktilen Kräften führt. Mutationen in der schweren Kette des kontraktilen nicht-muskulären Proteins Myosin IIA führen bei Patienten u. a. zu einer Makrothrombozytopenie und einer leichten bis mittelschweren Blutungsneigung. Es ist unzureichend geklärt, welche Faktoren zum hämostatischen Defekt bei Patienten mit MYH9-bedingter Erkrankung beitragen. Daher ist ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden biophysikalischen Mechanismen bei der Thrombusbildung und -stabilisierung erforderlich.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Austausch von einzelnen Aminosäuren an den Positionen 702, 1424 und 1841 im kontraktilen Protein Myosin IIA, hervorgerufen durch Punktmutationen im kodierenden Gen, zu einer Makrothrombozytopenie und zu einer verlängerten Blutungszeit in Mäusen führt. Dies spiegelt die klinischen Merkmale der MYH9-assoziierte Erkrankungen bei Patienten wider. Die basale Charakterisierung der biologischen Funktionen von Myh9-mutierten Thrombozyten im Vergleich zu Wildtyp-Thrombozyten ergab eine insgesamt normale Oberflächenglykoproteinexpression und Agonisten-induzierte Aktivierung. Interessanterweise war die Phosphorylierung der leichten Myosinkette in den mutierten Thrombozyten nach Aktivierung reduziert, was zu einer geringeren Kontraktionskraft und damit zu einem Defekt beim Zusammenziehen des Gerinnsels führte. Mit Hilfe von biophysikalischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass geringere Adhäsions- und Interaktionskräfte von Thrombozyten mit Punktmutationen im Myh9 Gen zu einer verminderten Thrombusbildung und -stabilität führen. Thrombozyten von Patienten mit den entsprechenden Mutationen rekapitulierten die mit murinen Thrombozyten erhaltenen Ergebnisse, wie z. B. eine beeinträchtigte Thrombusbildung und -steifigkeit.
Neben der biologischen und biophysikalischen Charakterisierung der Thrombozyten von Mäusen und Menschen mit den Punktmutationen wurden Behandlungsmöglichkeiten untersucht, um die erhöhte Blutungsneigung aufgrund der verminderten Thrombozytenkräfte zu verhindern. Das Antifibrinolytikum Tranexamsäure wurde eingesetzt, um weniger kompakte Thromben zu stabilisieren, die vermutlich anfälliger für Fibrinolyse sind. Die hämostatische Funktion von Mäusen mit Myh9-Mutationen konnte durch die Gabe von Tranexamsäure verbessert werden. Diese Ergebnisse zeigen die positive Wirkung der Fibrinstabilisierung zur Verringerung von Blutungsneigungen bei MYH9-assoziierte Erkrankungen.
KW  - Thrombozyt
KW  - Zellskelett
KW  - Platelets
KW  - Cytoskeleton
KW  - Biomechanics
KW  - Myosin IIA
KW  - Biomechanik
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-287953
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schurr, Yvonne
T1  - Studies on the role of cytoskeletal-regulatory and -crosslinking proteins in platelet function
T1  - Studien zur Rolle von Zytoskelett-regulierenden und -vernetzenden Proteinen in der Thrombozytenfunktion
N2  - Cytoskeletal reorganization in platelets is highly regulated and important for proper platelet function during activation and aggregation at sites of vascular injury. In this thesis, the role of three different cytoskeletal-regulatory and -crosslinking proteins was studied in platelet physiology using megakaryocyte- and platelet-specific knockout mice. The generation of branched actin filaments is regulated by nucleation promoting factors (NPF) and the Arp2/3 complex. 
(1.) The WAVE complex is a NPF, which upregulates the Arp2/3 complex activity at the plasma membrane. As shown in this thesis, the loss of the WAVE complex subunit Cyfip1 in mice did not alter platelet production and had only a minor impact on platelet activation. However, Cyfip1 played an essential role for branching of actin filaments and consequently for lamellipodia formation in vitro. The importance of lamellipodia for thrombus formation and stability has been controversially discussed. Cyfip1-deficient platelets were able to form a stable thrombus ex vivo and in vivo and a hemostatic plug comparable to controls. Moreover, Cyfip1-deficient mice maintained vascular integrity at the site of inflammation. These data show that platelet lamellipodia formation is not required for hemostatic function and pathophysiological thrombus formation.
(2.) The WASH complex is another NPF, which mediates actin filament polymerization on endosomal vesicles via the Arp2/3 complex. Loss of the WASH complex subunit Strumpellin led to a decreased protein abundance of the WASH protein and to a 20% reduction in integrin αIIbβ3 surface expression on platelets and megakaryocytes, whereas the expression of other surface receptors as well as the platelet count, size, ex vivo thrombus formation and bleeding time remained unaltered. These data point to a distinct role of Strumpellin in maintaining integrin αIIbβ3 expression and provide new insights into regulatory mechanisms of platelet integrins. 
(3.) MACF1 has been described as a cytoskeletal crosslinker of microtubules and F-actin. However, MACF1-deficient mice displayed no alterations in platelet production, activation, thrombus formation and hemostatic function. Further, no compensatory up- or downregulation of other proteins could be found that contain an F-actin- and a microtubule-binding domain. These data indicate that MACF1 is dispensable for platelet biogenesis, activation and thrombus formation. Nevertheless, functional redundancy among different proteins mediating the cytoskeletal crosstalk may exist.
N2  - Sowohl bei der Thrombozytenproduktion als auch bei der Thrombozytenaktivierung nach einer Gefäßverletzung findet eine schnelle Umstrukturierung des Zytoskeletts statt, bei der Zytoskelett-regulierenden Proteine eine wichtige Rolle spielen. In dieser Dissertation wurde die Rolle von drei verschiedenen Zytoskelett-regulierenden und vernetzenden Proteinen in der Thrombozytenphysiologie mittels Megakaryozyten- und Thrombozyten-spezifischen knockout Mäusen untersucht. Die Bildung von verzweigten Aktinfilamenten wird durch Nucleation promoting factors (NPF) und den Arp2/3-Komplex gesteuert. 
(1.) Der WAVE-Komplex ist ein NPF der die Aktivität des Arp2/3-Komplexes an der Plasmamembran reguliert. Wie in dieser Arbeit gezeigt, hatte die Defizienz der WAVE-Komplex-Untereinheit Cyfip1 keinen Einfluss auf die Thrombozytenproduktion und nur einen geringen Einfluss auf die Thrombozytenaktivierung. Cyfip1 spielte jedoch eine wesentliche Rolle für die Verzweigung von Aktinfilamenten und folglich für die in vitro Bildung von Lamellipodien. Die Bedeutung der Lamellipodienausbildung in Thrombozyten für die Thrombusbildung und –stabilität wurde bisher kontrovers diskutiert. Thrombozyten von Cyfip1-defizienten Mäusen bildeten ex vivo und in vivo einen stabilen Thrombus und einen hämostatischen Blutpfropfen, vergleichbar zu Thrombozyten von Kontrollmäusen. Darüber hinaus konnten Cyfip1-defiziente Mäuse die Gefäßintegrität am Ort der Entzündung aufrechterhalten. Diese Daten zeigen, dass die Ausbildung von Lamellipodien sowohl für die hämostatische Funktion als auch für die pathologische Thrombusbildung nicht erforderlich ist.
(2.) Der WASH-Komplex ist ein weiterer NPF, der die Polymerisation von Aktinfilamenten an endosomalen Vesikeln über den Arp2/3-Komplex vermittelt. Die Defizienz der WASH-Komplexuntereinheit Strumpellin führte zu einer verringerten WASH- Proteinkonzentration und resultierte in einer Abnahme der Oberflächenexpression des αIIbβ3-Integrins um 20 %, wohingegen die Expression anderer Oberflächenrezeptoren sowie die Thrombozytenzahl, -größe, ex vivo Thrombusbildung und die Blutungszeit unverändert blieb. Diese Daten weisen auf eine wichtige Rolle von Strumpellin bei der Aufrechterhaltung der αIIbβ3-Integrin Expression hin und liefern neue Erkenntnisse über Regulationsmechanismen von Integrinen in Thrombozyten. 
(3.) MACF1 wurde aufgrund seiner Interaktion mit Mikrotubuli- und Aktinfilamenten als Zytoskelett-vernetzendes Protein beschrieben. Bei MACF1-defizienten Mäusen wurden jedoch keine Veränderungen bei der Thrombozytenproduktion, Aktivierung, Thrombusbildung und der hämostatischen Funktion festgestellt. Des Weiteren wurde keine kompensatorische Hoch- oder Herunterregulation anderer Proteine gefunden, welche ebenfalls eine F-Aktin- und eine Mikrotubuli-Bindungsdomäne besitzen. Diese Daten deuten darauf hin, dass MACF1 keine essentiellen Funktionen in Thrombozyten übernimmt. Nichtsdestotrotz besteht möglicherweise eine funktionelle Redundanz zwischen verschiedenen Proteinen, die Zytoskelett-vernetzende Interaktionen vermitteln.
KW  - Cytoskeleton
KW  - Platelet
KW  - Zellskelett
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-218924
ER  -