TY  - THES
A1  - Karwen, Till
T1  - Platelets promote insulin secretion of pancreatic β-cells
T1  - Thrombozyten fördern die Insulinsekretion von pankreatischen β-Zellen
N2  - The pancreas is the key organ for the maintenance of euglycemia. This is regulated in particular by α-cell-derived glucagon and β-cell-derived insulin, which are released in response to nutrient deficiency and elevated glucose levels, respectively. Although glucose is the main regulator of insulin secretion, it is significantly enhanced by various potentiators.
Platelets are anucleate cell fragments in the bloodstream that are essential for hemostasis to prevent and stop bleeding events. Besides their classical role, platelets were implemented to be crucial for other physiological and pathophysiological processes, such as cancer progression, immune defense, and angiogenesis. Platelets from diabetic patients often present increased reactivity and basal activation. Interestingly, platelets store and release several substances that have been reported to potentiate insulin secretion by β-cells. For these reasons, the impact of platelets on β-cell functioning was investigated in this thesis.
Here it was shown that both glucose and a β-cell-derived substance/s promote platelet activation and binding to collagen. Additionally, platelet adhesion specifically to the microvasculature of pancreatic islets was revealed, supporting the hypothesis of their influence on glucose homeostasis. Genetic or pharmacological ablation of platelet functioning and platelet depletion consistently resulted in reduced insulin secretion and associated glucose intolerance. Further, the platelet-derived lipid fraction was found to enhance glucose-stimulated insulin secretion, with 20-hydroxyeicosatetraenoic acid (20-HETE) and possibly also lyso-precursor of platelet-activating factor (lysoPAF) being identified as crucial factors. However, the acute platelet-stimulated insulin secretion was found to decline with age, as did the levels of platelet-derived 20-HETE. In addition to their direct stimulatory effect on insulin secretion, specific defects in platelet activation have also been shown to affect glucose homeostasis by potentially influencing islet vascular development. Taking together, the results of this thesis suggest a direct and indirect mechanism of platelets in the regulation of insulin secretion that ensures glucose homeostasis, especially in young individuals.
N2  - Der Pankreas ist das Schlüsselorgan für die Aufrechterhaltung der Glukosehomöostase. Diese wird insbesondere durch das von α-Zellen stammende Glukagon und von β-Zellen stammende Insulin reguliert, die als Reaktion auf Nährstoffmangel beziehungsweise erhöhte Glukosespiegel freigesetzt werden. Obwohl Glukose der Hauptregulator der Insulinsekretion ist, wird sie durch verschiedene Potentiatoren erheblich gesteigert.
Thrombozyten sind kernlose Zellfragmente im Blutkreislauf, die für die Hämostase unerlässlich sind. Neben ihrer klassischen Funktion sind sie auch an anderen physiologischen und pathophysiologischen Prozessen beteiligt, etwa an der Tumorentwicklung, der Immunabwehr und der Angiogenese. Thrombozyten von Diabetikern weisen häufig eine erhöhte Reaktivität und basale Aktivierung auf. Außerdem speichern und sekretieren sie Substanzen, von denen bekannt ist, dass sie die Insulinsekretion durch β-Zellen verstärken. Aus diesen Gründen wurde in dieser Arbeit der Einfluss von Thrombozyten auf die Funktion von β-Zellen untersucht.
Es konnte gezeigt werden, dass sowohl Glukose als auch eine aus β-Zellen stammende Substanz/en die Thrombozytenaktivierung und die Bindung an Kollagen fördern. Darüber hinaus wurde eine spezifische Thrombozytenadhäsion an der Mikrovaskulatur der pankreatischen Inseln festgestellt, was die Hypothese ihres Einflusses auf die Glukosehomöostase unterstützt. Eine genetische oder pharmakologische Ablation der Thrombozytenfunktion sowie eine Depletion von Thrombozyten führten zu einer verminderten Insulinsekretion und einer damit verbundenen Glukoseintoleranz. Hierbei erwies sich die Lipidfraktion von Thrombozyten als essentieller Potentiator für die glukosestimulierte Insulinsekretion, wobei 20-Hydroxyeicosatetraensäure (20-HETE) und die Lyso-Vorstufe des Plättchen-Aktivierenden Faktors (LysoPAF) als entscheidende Faktoren identifiziert werden konnten. Weiterhin wurde festgestellt, dass sowohl der direkte stimulierende Effekt von Thrombozyten auf die Insulinsekretion, als auch deren 20-HETE Sekretion mit zunehmendem Alter abnimmt. Thrombozyten beeinflussten außerdem die Inselvaskularisierung, welche mutmaßlich zusätzlich zu Glukoseintoleranz führt. Insgesamt deuten die Ergebnisse dieser Arbeit auf einen direkten und indirekten Mechanismus der Thrombozyten bei der Regulierung der Insulinsekretion hin, der die Glukosehomöostase insbesondere bei jungen Menschen gewährleistet.
KW  - platelet
KW  - β cell
KW  - insulin
KW  - pancreas
KW  - diabetes
KW  - Thrombozyt
KW  - Insulinsekretion
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-313933
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reil, Lucy Honor
T1  - The role of WASH complex subunit Strumpellin in platelet function
T1  - Die Rolle der WASH-Komplexuntereinheit Strumpellin in der Thrombozytenfunktion
N2  - Strumpellin is a member of the highly conserved pentameric WASH complex, which stimulates the Arp2/3 complex on endosomes and induces the formation of a branched actin network. The WASH complex is involved in the formation and stabilisation of endosomal retrieval subdomains and transport carriers, into which selected proteins are packaged and subsequently transported to their respective cellular destination, e.g. the plasma membrane. Up until now, the role of Strumpellin in platelet function and endosomal trafficking has not been researched. In order to examine its role, a conditional knockout mouse line was generated, which specifically lacked Strumpellin in megakaryocytes and platelets.
Conditional knockout of Strumpellin resulted in only a mild platelet phenotype. Loss of Strumpellin led to a decreased abundance of the αIIbβ3 integrin in platelets, including a reduced αIIbβ3 surface expression by approximately 20% and an impaired αIIbβ3 activation after platelet activation. The reduced surface expression of αIIbβ3 was also detected in megakaryocytes. The expression of other platelet surface glycoproteins was not affected. Platelet count, size and morphology remained unaltered. The reduction of αIIbβ3 expression in platelets resulted in a reduced fibrinogen binding capacity after platelet activation. However, fibrinogen uptake under resting conditions, although slightly delayed, as well as overall fibrinogen content in Strumpellin-deficient platelets were comparable to controls. Most notably, reduced αIIbβ3 expression did not lead to any platelet spreading and aggregation defects in vitro. Furthermore, reduced WASH1 protein levels were detected in the absence of Strumpellin.
In conclusion, loss of Strumpellin does not impair platelet function, at least not in vitro. However, the data demonstrates that Strumpellin plays a role in selectively regulating αIIbβ3 surface expression. As a member of the WASH complex, Strumpellin may regulate αIIbβ3 recycling back to the platelet surface. Furthermore, residual WASH complex subunits may still assemble and partially function in the absence of Strumpellin, which could explain the only 20% decrease in αIIbβ3 surface expression. Nonetheless, the exact mechanism still remains unclear.
N2  - Strumpellin ist Teil des hoch konservierten, pentameren WASH-Komplexes, der den Arp2/3-Komplex auf Endosomen aktiviert und somit die Bildung eines verzweigten Aktinnetzwerkes ermöglicht. Der WASH-Komplex beteiligt sich an der Bildung und Sta-bilisierung von endosomalen Retrieval-Subdomänen und Transportvesikel. In letztere werden Proteine verpackt und anschließend zu ihrem Bestimmungsort innerhalb der Zelle, z.B. der Zellmembran, transportiert. Die Rolle von Strumpellin in der Thrombozytenfunktion und im endosomalen Transport wurde bislang noch nicht untersucht. Hierfür wurde eine konditionale Knockout-Mauslinie generiert, die weder in Megakaryozyten noch in Thrombozyten Strumpellin aufwies.
Der konditionale Knockout von Strumpellin hatte nur einen milden Thrombozytenphänotyp zur Folge. Der Verlust von Strumpellin resultierte in einem verminderten Gesamt-proteingehalt von αIIbβ3-Integrin in Thrombozyten, einschließlich einer ca. 20-prozentigen Reduktion der Oberflächenexpression von αIIbβ3 und einer verringerten αIIbβ3-Aktivierung nach Thrombozytenaktivierung. Die reduzierte Oberflächenexpression von αIIbβ3 konnte auch in Megakaryozyten nachgewiesen werden. Die Expression anderer Oberflächenglykoproteine war nicht betroffen. Thrombozytenzahl, -größe und -morphologie blieben unverändert. Die reduzierte αIIbβ3-Expression in Thrombozyten führte zu einer verminderten Fibrinogenbindungskapazität nach Thrombozytenaktivierung. Die Fibrinogenaufnahme unter ruhenden Bedingungen, trotz initialer Verzögerung, und der Gesamtproteingehalt von Fibrinogen waren hingegen vergleichbar mit Kontrollproben. Interessanterweise verursachte die reduzierte αIIbβ3-Expression keine in vitro Spreading- und Aggregationsdefekte der Thrombozyten. Ein verminderter WASH1-Proteingehalt konnte ebenfalls nachgewiesen werden.
Abschließend lässt sich sagen, dass der Verlust von Strumpellin die Thrombozytenfunktion, zumindest in vitro, nicht beeinträchtigt. Die Daten zeigen jedoch, dass Strumpellin eine selektive Rolle in der Regulierung der αIIbβ3-Oberflächenexpression spielt. Als WASH-Komplexuntereinheit könnte Strumpellin möglicherweise das Recycling von αIIbβ3 zurück zur Thrombozytenoberfläche regulieren. Zudem könnten verbleibende WASH-Komplexuntereinheiten trotz fehlendem Strumpellin weiterhin einen funktions-
fähigen Komplex bilden. Dies könnte unter anderem die nur 20-prozentige Reduktion der αIIbβ3 Oberflächenexpression erklären. Der genaue Mechanismus ist jedoch noch nicht bekannt.
KW  - Strumpellin
KW  - WASH complex
KW  - endosomal trafficking
KW  - alpha-IIb beta-3
KW  - platelet
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-242077
ER  - 
TY  - THES
A1  - Spindler, Markus
T1  - The role of the adhesion and degranulation promoting adapter protein (ADAP) in platelet production
T1  - Die Rolle des adhesion and degranulation promoting adapter Proteins (ADAP) in der Thrombopoese
N2  - Bone marrow (BM) megakaryocytes (MKs) produce platelets by extending proplatelets into sinusoidal blood vessels. Although this process is fundamental to maintain normal platelet counts in circulation only little is known about the regulation of directed proplatelet formation. 
As revealed in this thesis, ADAP (adhesion and degranulation promoting adapter protein) deficiency (constitutive as well as MK and platelet-specific) resulted in a microthrombocytopenia in mice, recapitulating the clinical hallmark of patients with mutations in the ADAP gene. The thrombocytopenia was caused by a combination of an enhanced removal of platelets from the circulation by macrophages and a platelet production defect. This defect led to an ectopic release of (pro)platelet-like particles into the bone marrow compartment, with a massive accumulation of such fragments around sinusoids. In vitro studies of cultured BM cell-derived MKs revealed a polarization defect of the demarcation membrane system, which is dependent on F-actin dynamics. ADAP-deficient MKs spread on collagen and fibronectin displayed a reduced F-actin content and podosome density in the lowest confocal plane. In addition, ADAP-deficient MKs exhibited a reduced capacity to adhere on Horm collagen and in line with that the activation of beta1-integrins in the lowest confocal plane of spread MKs was diminished. These results point to ADAP as a novel regulator of terminal platelet formation. 
Beside ADAP-deficient mice, three other knockout mouse models (deficiency for profilin1 (PFN1), Wiskott-Aldrich-syndrome protein (WASP) and Actin-related protein 2/3 complex subunit 2 (ARPC2)) exist, which display ectopic release of (pro)platelet-like particles. As shown in the final part of the thesis, the pattern of the ectopic release of (pro)platelet-like particles in these genetically modified mice (PFN1 and WASP) was comparable to ADAP-deficient mice. Furthermore, all tested mutant MKs displayed an adhesion defect as well as a reduced podosome density on Horm collagen. These results indicate that similar mechanisms might apply for ectopic release.
N2  - Die Megakaryozyten (MKn) des Knochenmarks produzieren Thrombozyten durch die Ausbildung und Verlängerung von Proplättchen in die sinusoidalen Blutgefäße. Obwohl dieser Prozess für die Aufrechterhaltung der normalen Thrombozytenzahl in der Blutzirkulation von grundlegender Bedeutung ist, ist über die Regulation der gerichteten Proplättchenbildung und damit der Thrombozytenproduktion nur wenig bekannt.
Wie in dieser Arbeit gezeigt, führte sowohl die konstitutive als auch die MK- und Thrombozyten-spezifische Defizienz von ADAP (adhesion and degranulation promoting adapter protein) in Mäusen zu einer Mikrothrombozytopenie, ähnlich wie dies bei Patienten mit Mutationen im ADAP Gen zu beobachten ist. Die Thrombozytopenie wurde durch eine Kombination aus einer verstärkten Entfernung (clearance) von Thrombozyten aus der Zirkulation durch Makrophagen und einem Defekt in der Thrombozytenproduktion verursacht. Dieser Defekt führte zu einer ektopischen Freisetzung von Proplättchen-ähnlichen Partikeln ins Knochenmark und zur Anreicherung derartiger Fragmente um die Sinusoiden. In vitro-Studien an kultivierten MKn aus Zellen des Knochenmarks zeigten einen Polarisationsdefekt des Demarkationsmembransystems, welcher abhängig von der F-Aktin-Dynamik ist. ADAP-defiziente MKn wiesen nach Spreading auf Kollagen und Fibronektin einen reduzierten F-Aktin Gehalt und eine geringere Dichte von Podosomen in der untersten konfokalen Ebene auf. Zusätzlich zeigten ADAP-defiziente MKn beim Spreading Versuch eine verminderte Kapazität sich an Horm Kollagen anzuhaften, und die Aktivierung von beta1-Integrinen war in der untersten konfokalen Ebene von MKn reduziert. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ADAP ein wichtiges Protein im terminalen Schritt der Thrombozytenproduktion ist. 
Neben ADAP-defizienten Mäusen existieren drei weitere Knockout-Mausmodelle (für die Proteine: Profilin1 (PFN1), Wiskott-Aldrich-Syndrom-Protein (WASP) und Actin-related protein 2/3 complex subunit 2 (ARPC2)), die eine ektopische Freisetzung von Proplättchen-ähnlichen Partikeln zeigen. Wie im letzten Teil der Arbeit gezeigt, war das Muster der ektopischen Freisetzung von Proplättchen-ähnlichen Partikeln in diesen genetisch veränderten Mäusen (PFN1 und WASP) zu den ADAP-defizienten Mäusen vergleichbar. Darüber hinaus zeigten die MKn von den knockout Mäusen einen Adhäsionsdefekt sowie eine reduzierte Podosomendichte auf Horm Kollagen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ähnliche Mechanismen für die Freisetzung von Proplättchen-ähnlichen Partikeln in das Knochenmark verantwortlich sein könnten.
KW  - Adhesion and degranulation promoting adapter protein
KW  - Megakaryocyte
KW  - ectopic release
KW  - platelet
KW  - cytoskeleton
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-200977
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TY  - THES
A1  - Scheller [geb. Birkholz], Inga
T1  - Studies on the role of actin-binding proteins in platelet production and function in mice
T1  - Zur Rolle von Aktin-bindenden Proteinen in der Bildung und der Funktion von Thrombozyten in der Maus
N2  - Platelet activation and aggregation at sites of vascular injury involves massive cytoskeletal re-organization, which is required for proper platelet function. Moreover, the cytoskeleton plays central roles in megakaryo- and thrombopoiesis. Thus, cytoskeletal protein aberrations can be the underlying reason for many pathological phenotypes. Although intensive research is carried out to identify the key players involved in cytoskeletal reorganization, the signaling cascades orchestrating these complex processes are still poorly understood. This thesis investigates the role of three actin-binding proteins, Coactosin-like (Cotl) 1, Profilin (Pfn) 1 and Thymosin (T) β4, in platelet formation and function using genetically modified mice.
ADF-H-containing proteins such as Twinfilin or Cofilin are well characterized as regulators of thrombopoesis and cytoskeletal reorganization. Although Cotl1 belongs to the ADF-H protein family, lack of Cotl1 did not affect platelet count or cytoskeletal dynamics. However, Cotl1-deficiency resulted in significant protection from arterial thrombus formation and ischemic stroke in vivo. Defective GPIb-vWF interactions and altered second wave mediator release present potential reasons for the beneficial effect of Cotl1-deficiency. These results reveal an unexpected function of Cotl1 as a regulator of thrombosis and hemostasis, establishing it as a potential target for a safe therapeutic therapy to prevent arterial thrombosis or ischemic stroke. 
Recent studies showed that the organization of the circumferential actin cytoskeleton modulates calpain-mediated αIIbβ3 integrin closure, thereby also controlling αIIbβ3 integrin localization. The second part of this thesis identified the actin-sequestering protein Pfn1 as a central regulator of platelet integrin function as Pfn1-deficient platelets displayed almost abolished αIIbβ3 integrin signaling. This translated into a profound protection from arterial thrombus formation and prolonged tail bleeding times in vivo which was caused by enhanced calpain-dependent integrin closure. These findings further emphasize the importance of a functional actin cytoskeleton for intact platelet function in vitro and in vivo. 
Tβ4 is a moonlighting protein, acting as one of the major actin-sequestering proteins in cells of higher eukaryotes and exerting various paracrine functions including anti-inflammatory, immunomodulatory and pro-angiogenic effects. Although excessively studied, its role for cytoskeletal dynamics, the distinction between endo- and exogenous protein function and its uptake and release mechanisms are still poorly understood. Constitutive Tβ4-deficiency resulted in thrombocytopenia accompanied by a largely diminished G-actin pool in platelets and divergent effects on platelet reactivity. Pre-incubation of platelets with recombinant Tβ4 will help to understand the function of endo- and exogenous protein, which is under current investigation.
N2  - Die Aktivierung und Aggregation von Thrombozyten bei Gefäßverletzungen zieht massive Umstrukturierungen des Zytoskeletts nach sich, die eine Voraussetzung für die intakte Funktion der Zellen darstellen. Des Weiteren nimmt das Zytoskelett eine zentrale Rolle in der Megakaryo- und Thrombopoese ein. Daher können Anomalien zytoskeletaler Proteine eine Vielzahl von Krankheitsbildern verursachen. Obwohl intensiv an den beteiligten Proteinen geforscht wird, sind die Signalkaskaden, die den komplexen Vorgang der Umstrukturierung des Zytoskeletts steuern, noch weitgehend unbekannt. In dieser Dissertation wurden drei Aktin-bindende Proteine, Coactosin-like (Cotl) 1, Profilin (Pfn) 1 und Thymosin (T) β4, hinsichtlich ihrer Rolle für die Bildung und Funktion von Thrombozyten mittels genetisch veränderter Mäuse untersucht. 
Proteine wie Twinfilin oder Cofilin, die ADF-H-Domänen enthalten, sind oftmals an der Thrombopoese sowie an zytoskeletaler Umstrukturierung beteiligt. Obgleich Cotl1 der ADF-H Proteinfamilie zugehörig ist, konnte in Cotl1-defizienten Mäusen weder eine Veränderung der Thrombozytenzahlen, noch der zytoskeletalen Dynamik festgestellt werden. Unerwarteter-weise zog eine Cotl1-Defizienz in vivo einen Schutz vor arterieller Thrombose und Schlaganfall nach sich. Defekte GPIb-vWF-Interaktionen sowie eine veränderte Freisetzung von sekundären intrazellulären Mediatoren zeigen mögliche Gründe für den schützenden Effekt einer Cotl1-Defizienz auf. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass Cotl1 ein zentraler Regulator von Thrombose und Hämostase ist und etabliert es damit als potentielle antithrombotische Zielstruktur für eine effektive und sichere Behandlung von kardio- und zerebrovaskulären Erkrankungen.
Studien zeigten, dass die Organisation des kortikalen Aktin-Zytoskeletts die Calpain-vermittelte αIIbβ3-Integrin-Inaktivierung moduliert und dadurch die Lokalisation der Integrine kontrolliert. Der zweite Teil dieser Dissertation identifizierte das Aktin-komplexierende Molekül Pfn1 als zentralen Regulator der Integrinfunktion in Thrombozyten, da Pfn1-defiziente Thrombozyten eine stark verminderte Reaktivität nach αIIbβ3-Integrin Aktivierung zeigten. Dies führte zu einem profunden Schutz vor arterieller Thrombusbildung und verlängerten Blutungszeiten in vivo, der durch eine verstärkte Calpain-vermittelte Integrin-Inaktivierung verursacht wurde. Diese Befunde unterstreichen erneut die zentrale Bedeutung eines funktionales Aktin-Zytoskeletts für die Aufrechterhaltung der Thrombozytenfunktion in vitro und in vivo. 
Tβ4 ist ein bivalentes Protein, das einerseits eine Funktion als Aktin-komplexierendes Protein in Zellen höherer Eukaryoten ausübt und andererseits unterschiedliche parakrine Funktionen hat, zu denen entzündungshemmende, immunmodulierende und pro-angiogene Wirkungen zählen. Obwohl intensiv an Tβ4 geforscht wird, ist seine Bedeutung für die Dynamik des Zytoskeletts sowie die Unterscheidung zwischen endo- und exogener Proteinfunktion und seine Aufnahme- und Freisetzungsmechanismen kaum verstanden. Konstitutive Tβ4-Defizienz zog eine Thrombozytopenie, begleitet von einem stark verminderten G-Aktin-Gehalt in Thrombozyten und gegensätzlichen Effekten auf die Thrombozytenreaktivität, nach sich. Der Effekt von rekombinant exprimiertem Tβ4 auf Thrombozyten, der derzeit untersucht wird, wird zum besseren Verständnis der endo- und exogenen Proteinfunktion, beitragen.
KW  - Thrombozyt
KW  - Zellskelett
KW  - Maus
KW  - platelet
KW  - cytoskeleton
KW  - Thymosin b4
KW  - Profilin
KW  - Coactosin-like
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-168582
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stegner, David
T1  - Novel Aspects of Platelet Signaling and of the Pathogenesis of Immune Thrombocytopenia
T1  - Neue Aspekte in Signalwegen von Blutplättchen und in der Pathogenese der Immunthrombozytopenie
N2  - This work summarizes the results of studies on three major aspects of platelet signaling and of the pathogenesis of immune thrombocytopenia. Therefore, this thesis is divided into three parts. i) Platelet activation and subsequent thrombus formation at sites of vascular injury is crucial for normal hemostasis, but it can also trigger myocardial infarction and stroke. The initial capture of flowing platelets to the injured vessel wall is mediated by the interaction of the glycoprotein (GP) Ib-V-IX complex with von Willebrand factor (vWF) immobilized on the exposed subendothelial extracellular matrix (ECM). The central importance of GPIb for platelet adhesion is well established, whereas GPV is generally considered to be of minor relevance for platelet physiology and thrombus formation. This study intended to clarify the relevance of this receptor during thrombus formation using Gp5-/- mice and mice with different double-deficiencies in GPV and in other platelet receptors. It was found that GPV and the collagen receptor integrin a2b1 have partially redundant functions in collagentriggered platelet aggregation. Further, it was revealed that GPV limits thrombus formation and impairs hemostasis in vivo. The data presented here demonstrate that the protective effect of GPVI-deficiency (another platelet collagen receptor) in arterial thrombosis and ischemic stroke depends on the expression of GPV. Moreover, it was demonstrated that lack of GPV restores the hemostatic function of mice lacking both GPVI and a2b1 or mice lacking GPVI and the C-type lectin receptor 2 (CLEC-2). Conclusively, GPV-depletion or blockade might have the potential to treat hemorrhagic disease states. ii) Platelets contain the two phospholipase (PL) D isoforms, PLD1 and PLD2, both of which presumably become activated upon platelet stimulation. However, the function of PLD in the process of platelet activation and aggregation has not been definitively explored. Thus, PLD-deficient mice were analyzed. Mice lacking PLD1 or PLD2 were viable, fertile and had normal platelet counts. PLD1 was found to be responsible for the inducible PLD-activity in platelets and to contribute to efficient integrin activation under static conditions. Moreover, flow adhesion experiments revealed that PLD1 is essential for efficient GPIb-mediated integrin activation. Consequently, Pld1-/- mice were protected from arterial thrombosis and ischemic brain infarction without affecting tail bleeding times. Hence, inhibition of PLD1 might be a novel approach for antithrombotic therapy. iii) Cellular activation of platelets or immune cells results in increased cytosolic calcium (Ca2+) levels. Store-operated calcium entry (SOCE) via the STIM1-Orai1 axis is the main route of Ca2+ entry downstream of immunoreceptor tyrosine-based activating motif (ITAM) receptor stimulation in mast cells and T cells. However, the requirement of Ca2+-mobilization in Fcg receptor (FcgR)-signaling and the relevance of STIM2 for T cell SOCE have been unclear. To address these questions, genetically modified mice lacking central molecules of the SOCE machinery were analyzed. Ca2+-measurements revealed that both STIM isoforms contribute to Ca2+-mobilization downstream of T cell receptor activation. Additionally, it was found that FcgR stimulation results in SOCE and is mediated by STIM1 and probably Orai1. Animal models of immune thrombocytopenia (ITP) revealed that SOCE is essential for platelet clearance and that both STIM isoforms contribute to the pathology of ITP. Moreover, in this work it was also demonstrated that STIM1 and Orai1 are essential in IgG-mediated systemic anaphylaxis. STIM2 contributes to IgG-mediated, but not to IgE-mediated anaphylaxis. The data indicate that interference with SOCE might become a new strategy to prevent or treat IgG-dependent autoimmune diseases.
N2  - Diese Arbeit fasst Untersuchungen von drei wesentlichen Aspekten der Signalwege von Blutplättchen und der Pathogenese der Immunthrombozytopenie zusammen. Daher ist diese Doktorarbeit in drei Teile unterteilt. i) Die Aktivierung von Blutplättchen und die anschließende Thrombusbildung in Folge vaskulärer Verletzungen sind für die normale Hämostase elementar, sie können aber auch Herzinfarkt oder Schlaganfall verursachen. Die anfängliche Adhäsion zirkulierender Blutplättchen an der verletzten Gefäßwand wird durch die Wechselwirkung des Glykoprotein (GP) Ib-V-IX Komplexes mit dem auf der freigelegten subendothelialen Matrix immobilisierten von Willebrand Faktor (vWF) vermittelt. Die zentrale Bedeutung von GPIb für die Adhäsion von Blutplättchen ist lange bekannt, wohingegen GPV allgemein als unbedeutend für die Physiologie von Blutplättchen oder die Thrombusbildung angesehen wird. Das Ziel dieser Arbeit war, die Bedeutung dieses Rezeptors für die Thrombusbildung zu überprüfen. Hierfür wurden GPV-defiziente Mäuse und mehrere Mauslinien, denen neben GPV ein weiterer Plättchenrezeptor fehlte, analysiert. Es wurde festgestellt, dass GPV und der Kollagenrezeptor Integrin a2b1 teilweise redundante Funktionen in der Kollagenvermittelten Plättchenaggregation haben. Des Weiteren wurde gezeigt, dass GPV die Thrombusbildung begrenzt sowie die Wundstillung reguliert. Die hier gezeigten Daten belegen, dass GPV überraschenderweise für den Schutz vor arterieller Thrombose oder ischämischem Schlaganfall, der aus dem Fehlen des wichtigsten Kollagenrezeptors GPVI resultiert, benötigt wird. Außerdem wurde gezeigt, dass die Abwesenheit von GPV die Hämostase in Mäusen, denen GPVI und a2b1 oder GPVI und CLEC-2 (von C-type lectin receptor 2) fehlt, wieder herstellt. Folglich, könnte die pharmakologische Herabregulierung der GPV-Expression oder die Blockade des Rezeptors eine neue Behandlungsmöglichkeit von hämorrhagischen Krankheitszuständen darstellen. ii) Blutplättchen exprimieren die beiden Phospholipase (PL) D Isoformen PLD1 und PLD2, die vermutlich beide im Zuge der Blutplättchenstimulation aktiviert werden. Allerdings wurde die Rolle von PLD in der Thrombozytenaktivierung und -aggregation noch nicht abschließend untersucht. Daher wurden PLD-defiziente Mäuse analysiert. Mäuse, denen entweder PLD1 oder PLD2 fehlt, sind lebensfähig, fertil und haben normale Thrombozytenzahlen. Es zeigte sich, dass PLD1 für den induzierbaren Anteil der PLD-Aktivität in Blutplättchen verantwortlich und an der Integrinaktivierung unter statischen Bedingungen beteiligt ist. Des Weiteren ergaben Adhäsionsexperimente unter Flussbedingungen, dass PLD1 für die GPIb-vermittelte Integrinaktivierung von zentraler Bedeutung ist. Folglich sind Mäuse mit einer genetischen Ablation von PLD1 vor arterieller Thrombusbildung und ischämischem Schlaganfall geschützt. Da die Blutungszeiten dieser Tiere nicht verlängert waren, könnte die Inhibition von PLD1 einen anti-thrombotischen Therapieansatz darstellen. iii) Die zelluläre Aktivierung von Thrombozyten oder Immunzellen geht mit einem Anstieg der zytosolischen Kalziumkonzentration einher. Der sogenannte Speicher-vermittelte Kalziumeinstrom (store-operated calcium entry, SOCE) über die STIM1-Orai1-Achse ist der wichtigste Kalziumeinstrommechanismus in Folge der Stimulation von Rezeptoren mit einem immunoreceptor tyrosine-based activating motif (ITAM) in Mastzellen und T-Zellen. Allerdings ist die Notwendigkeit eines Kalziumeinstroms in Fcg Rezeptor (FcgR)-vermittelten Signalprozessen sowie die Relevanz von STIM2 hierbei noch unklar. Daher wurden gentechnisch veränderte Mäuse, denen zentrale Moleküle des SOCE-Apparats fehlen, untersucht. Kalziummessungen zeigten, dass beide STIM-Isoformen an der Kalziummobilisierung in Folge der T-Zellrezeptorstimulation beteiligt sind. Außerdem wurde gezeigt, dass die Stimulation von FcgRs zu SOCE führt, der von STIM1 und vermutlich auch von Orai1 vermittelt wird. Die Daten aus dem Immunthrombozytopenie (ITP) Tiermodell belegen, dass SOCE für die Zerstörung von Plättchen essentiell ist. Weiterhin sprechen die hiervorliegenden Ergebnisse für eine Rolle beider STIM Isoformen in der Pathologie der ITP. Außerdem konnte in dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass STIM1 und Orai1 entscheidende Faktoren für IgG-vermittelte systemische Anaphylaxie sind. STIM2 ist ebenfalls an der IgG-vermittelten, nicht jedoch an der IgE-vermittelten Anaphylaxie beteiligt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Eingriffe in den SOCE eine neue Strategie in der Behandlung von IgG-abhängigen immunologischen Erkrankungen sein könnten.
KW  - Thrombozyt
KW  - Phospholipase D
KW  - Calcium
KW  - Immunthrombozytopenie
KW  - Glycoprotein GPV
KW  - platelet
KW  - Immune Thrombocytopenia
KW  - phospholipase D
KW  - glycoprotein GPV
KW  - store-operated calcium entry
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-87980
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pleines, Irina
T1  - The role of the Rho GTPases Rac1 and Cdc42 for platelet function and formation
T1  - Die Rolle der Rho GTPasen Rac1 und Cdc42 in Thrombozytenfunktion und -bildung
N2  - Platelet activation induces cytoskeletal rearrangements involving a change from discoid to spheric shape, secretion, and eventually adhesion and spreading on immobilized ligands. Small GTPases of the Rho family, such as Rac1 and Cdc42, are known to be involved in these processes by facilitating the formation of lamellipodia and filopodia, respectively. This thesis focuses on the role Rac1 and Cdc42 for platelet function and formation from their precursor cells, the megakaryocytes (MKs), using conditional knock-out mice. In the first part of the work, the involvement of Rac1 in the activation of the enzyme phospholipase (PL) C2 in the signaling pathway of the major platelet collagen receptor glycoprotein (GP) VI was investigated. It was found that Rac1 is essential for PLC2 activation independently of tyrosine phosphorylation of the enzyme, resulting in a specific platelet activation defect downstream of GPVI, whereas signaling of other activating receptors remains unaffected. Since Rac1-deficient mice were protected from arterial thrombosis in two different in vivo models, the GTPase might serve as a potential target for the development of new drugs for the treatment and prophylaxis of cardio- and cerebrovascular diseases. The second part of the thesis deals with the first characterization of MK- and platelet-specific Cdc42 knock-out mice. Cdc42-deficient mice displayed mild thrombo-cytopenia and platelet production from mutant MKs was markedly reduced. Unexpectedly, Cdc42-deficient platelets showed increased granule content and release upon activation, leading to accelerated thrombus formation in vitro and in vivo. Furthermore, Cdc42 was not generally required for filopodia formation upon platelet activation. Thus, these results indicate that Cdc42, unlike Rac1, is involved in multiple signaling pathways essential for proper platelet formation and function. Finally, the outcome of combined deletion of Rac1 and Cdc42 was studied. In contrast to single deficiency of either GTPase, platelet production from double-deficient MKs was virtually abrogated, resulting in dramatic macrothrombocytopenia in the animals. Formed platelets were largely non-functional leading to a severe hemostatic defect and defective thrombus formation in double-deficient mice in vivo. These results demonstrate for the first time a functional redundancy of Rac1 and Cdc42 in the hematopoietic system.
N2  - Umstrukturierungen des Zytoskeletts spielen eine bedeutende Rolle bei der Aktivierung von Thrombozyten und sind in diesem Zusammenhang unerlässlich für Formänderung, Sekretion, sowie für Adhäsion und Ausbreitung auf immobilisierten Adhäsionsproteinen. Es wird vermutet, dass kleine GTPasen der Rho-Proteinfamilie, wie z.B. Rac1 und Cdc42, maßgeblich an diesen Prozessen beteiligt sind, indem sie die Bildung von Lamellipodien bzw. Filopodien bewirken. Die hier vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Funktion von Rac1 und Cdc42 sowohl für die Aktivierung von Thrombozyten, als auch für deren Neubildung aus ihren Vorläuferzellen, den Megakaryozyten (MKs). Zu diesem Zweck wurden konditionale Knock-out-Mäuse generiert und in vitro und in vivo analysiert. Der erste Teil der Arbeit beinhaltete die Untersuchung der Rolle von Rac1 im Signalweg des wichtigsten Thrombozyten-Kollagen-Rezeptors, Glykoprotein (GP) VI, dessen Stimulation zur Aktivierung des Enzyms Phospholipase 2 (PLC2) führt. Es konnte gezeigt werden, dass Rac1 notwendig für PLC2-Aktivierung ist, und zwar unabhängig von der simultan stattfindenden Tyrosin-Phosphorylierung des Enzyms. Dies führte dazu, dass in Rac1-defizienten Thrombozyten spezifisch der GPVI-Signalweg blockiert war, während die Aktivierung durch andere Rezeptoren unverändert funktionierte. Da Rac1-defiziente Mäuse vor arteriellem Gefäßverschluss (Thrombose) in zwei verschiedenen in vivo Modellen geschützt waren, könnte Rac1 einen potenziellen Angriffspunkt für die Entwicklung neuer antithrombotisch wirksamer Medikamente darstellen. Im zweiten Teil der Dissertation wurden erstmals die Auswirkungen eines MK- und Thrombozyten-spezifischen Cdc42-Knock-outs charakterisiert. Cdc42-defiziente Mäuse zeigten eine leichte Thrombozytopenie und die Neubildung von Thrombozyten aus defizienten MKs war merklich beeinträchtigt. Entgegen aller Erwartungen waren sowohl Inhalt, als auch Freisetzung von Granula aus Cdc42-defizienten Thrombozyten stark erhöht, was zu beschleunigter Thrombusbildung in vitro und Gefäßverschluss in vivo führte. Überdies war Cdc42 generell nicht essentiell für die Ausbildung von Filopodien nach Thrombozytenaktivierung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Cdc42 an einer Vielzahl von Signalwegen beteiligt ist, welche für die korrekte Bildung und Funktion von Thrombozyten unabdingbar sind. Der letzte Teil der Arbeit beschäftigte sich mit den Auswirkungen einer Doppel-defizienz von Rac1 und Cdc42. Im Gegensatz zur jeweiligen Einfachdefizienz war die Bildung von Thrombozyten aus doppeldefizienten MKs fast komplett blockiert, was eine stark ausgeprägte Makrothrombozytopenie in den betroffenen Tieren zur Folge hatte. Die wenigen gebildeten Thrombozyten waren in ihrer Funktion stark beeinträchtigt. Dies führte zusammen mit den extrem niedrigen Thrombozytenzahlen dazu, dass in doppeldefizienten Mäusen sowohl Hämostase als auch Thrombusbildung defekt waren. Diese Resultate zeigen erstmals eine funktionelle Redundanz von Rac1 und Cdc42 im hämatopoetischen System.
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Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-48572
ER  -