TY  - THES
A1  - Semeniak, Daniela
T1  - Role of bone marrow extracellular matrix proteins on platelet biogenesis and function
T1  - Die Rolle der extrazellulären Matrixproteine des Knochenmarks auf die Thrombozytenbiogenes und -funktion
N2  - Platelets, small anucleated blood cells responsible for hemostasis, interact at sights of injury with several exposed extracellular matrix (ECM) proteins through specific receptors. Ligand binding leads to activation, adhesion and aggregation of platelets. Already megakaryocytes (MKs), the immediate precursor cells in bone marrow (BM), are in constant contact to these ECM proteins (ECMP). The interaction of ECMP with MKs is, in contrast to platelets, less well understood. It is therefore important to study how MKs interact with sinusoids via the underlying ECMP. This thesis addresses three major topics to elucidate these interactions and their role in platelet biogenesis. 
First, we studied the topology of ECMP within BM and their impact on proplatelet formation (PPF) in vitro. By establishing a four-color immunofluorescence microscopy we localized collagens and other ECMP and determined their degree of contact towards vessels and megakaryocytes (MKs). In in vitro assays we could demonstrate that Col I mediates increased MK adhesion, but inhibits PPF by collagen receptor GPVI. By immunoblot analyses we identified that the signaling events underyling this inhibition are different from those in platelet activation at the Src family kinase level.
Second, we determined the degree of MK-ECM interaction in situ using confocal laser scanning microscopy of four-color IF-stained femora and spleen sections. In transgenic mouse models lacking either of the two major collagen receptors we could show that these mice have an impaired association of MKs to collagens in the BM, while the MK count in spleen increased threefold. This might contribute to the overall unaltered platelet counts in collagen receptor-deficient mice.
In a third approach, we studied how the equilibrium of ECMP within BM is altered after irradiation. Collagen type IV and laminin-α5 subunits were selectively degraded at the sinusoids, while the matrix degrading protease MMP9 was upregulated in MKs. Platelet numbers decreased and platelets became hyporesponsive towards agonists, especially those for GPVI activation.
Taken together, the results indicate that MK-ECM interaction differs substantially from the well-known platelet-ECM signaling. Future work should further elucidate how ECMP can be targeted to ameliorate the platelet production and function defects, especially in patients after BM irradiation.
N2  - Thrombozyten, kleine kernlose Zellen, die für die Hämostase verantwortlich sind, interagieren an verletzten Gefäßwänden mit exponierten extrazellulären Matrixproteinen (EZMP) durch Oberflächenrezeptoren. Durch die Ligandenbindung werden die Thrombozyten aktiviert, adhärieren und aggregieren schlussendlich. Schon Megakaryozyten (MKs), die unmittelbaren Vorläuferzellen im Knochenmark (KM), stehen ebenfalls mit EZMP im ständigen Kontakt. Im Gegensatz zur Thrombozyteninteraktion ist die Interaktion der MKs mit EZMP jedoch nicht sehr gut untersucht. Aus diesem Grund ist es wichtig zu verstehen wie MKs mit Sinusoiden durch die darunterliegenden EZMP interagieren. Diese Doktorarbeit beleuchtet dazu drei Hauptthemen, die zu einem besseren Verständnis dieser Interaktion und dessen Rolle in der Thrombozytenbildung beitragen.
In einem ersten Themenblock klärten wir die Topologie verschiedener EZMP des Knochenmarks und deren Rolle bei der Proplättchenbildung auf. Durch die Etablierung einer Vierfarben-Immunfluoreszenzmikroskopie, lokalisierten wir verschiedene Kollagene und andere EZMP im KM und bestimmten deren Kontakt zu Gefäßen und MKs. In in vitro-Ansätzen konnten wir demonstrieren, dass Kollagen Typ I eine erhöhte Adhäsion von MKs vermittelt, aber die Proplättchenbildung durch den Kollagenrezeptor GPVI inhibiert. Mittels Immunoblotanalysen identifizierten wir eine Signalkaskade, die von der Thrombozytenaktivierung auf der Ebene der Src family Kinasen abweicht.
In einem zweiten Themenkomplex bestimmten wir in situ den Grad an Interaktion von MKs mit EZMP mittels konfokaler Laserscanning-Mikroskopie von vierfach immunfluoreszenzgefärbten Femora- und Milzschnitten. In transgenen Mäusen, denen einer der zwei Hauptkollagenrezeptoren fehlen, konnten wir zeigen, dass MKs dieser Mäuse eine veränderte Assoziation zu Kollagenen im Knochenmark aufweisen, während die MK-Anzahl in der Milz um das Dreifache anstieg. Dies könnte insgesamt zur unbeeinflussten Thrombozytenzahl in diesen Mäusen beitragen.
In einem dritten Themenkomplex untersuchten wir wie das Gleichgewicht im Knochenmark nach Bestrahlung beeinflusst ist. Spezifisch Kollagen Typ IV und laminin-α5 waren an den Sinusoiden degradiert, während die Expression der matrixabbauenden Protease MMP-9 in MKs hochreguliert war. Die Thrombozytenzahl sank und sie wurden hyporesponsiv auf Agonisten, speziell auf diejenigen für die GPVI-Aktivierung. 
Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse, dass die Interaktion von MKs mit EZMP sich substantiell von der Thrombozyten-EZMP vermittelten Signaltransduktion unterscheidet. Zukünftige Untersuchungen sollen weiter beleuchten wie EZMP gezielt beeinflusst werden können um Defekte in der Thrombozytenproduktion und –funktion abzumildern, besonders in Patienten nach Bestrahlung.
KW  - Knochenmark
KW  - Thrombozyt
KW  - Extracellular matrix proteins
KW  - platelet biogenesis
KW  - Extrazelluläre Matrix
KW  - Megakaryocytes
KW  - platelets
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-155857
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heck, Johannes
T1  - Role of cyclase-associated protein 2 in platelet function and description of an inherited macrothrombocytopenia
T1  - Rolle von cyclase-associated protein 2 in der Thrombozytenfunktion und Beschreibung einer erblich bedingten Makrothrombozytopenie
N2  - Cyclase-associated protein (CAP)2 is an evolutionarily highly conserved actin-binding protein implicated in striated muscle development, carcinogenesis, and wound healing in mammals. To date, the presence as well as the putative role(s) of CAP2 in platelets, however, remain unknown. Therefore, mice constitutively lacking CAP2 (Cap2gt/gt mice) were examined for platelet function. These studies confirmed the presence of both mammalian CAP isoforms, CAP1 and CAP2, in platelets. CAP2-deficient platelets were slightly larger than WT controls and displayed increased GPIIbIIIa activation and P-selectin recruitment in response to the (hem)ITAM-specific agonists collagen-related peptide and rhodocytin. However, spreading of CAP2-deficient platelets on a fibrinogen matrix was unaltered. In conclusion, the functionally redundant CAP1 isoform may compensate for the lack of CAP2 in murine platelets. Moreover, the studies presented in this thesis unveiled a severe macrothrombocytopenia that occurred independently of the targeted Cap2 allele and which was preliminarily termed orphan (orph). Crossing of the respective mice to C57BL/6J wild-type animals revealed an autosomal recessive inheritance. Orph mice were anemic and developed splenomegaly as well as BM fibrosis, suggesting a general hematopoietic defect. Strikingly, BM MKs of orph mice demonstrated an aberrant morphology and appeared to release platelets ectopically into the BM cavity, thus pointing to defective thrombopoiesis as cause for the low platelet counts. Orph platelets exhibited marked activation defects and spread poorly on fibrinogen. The unaltered protein content strongly suggested a defective alpha-granule release to account for the observed hyporesponsiveness. In addition, the cytoskeleton of orph platelets was characterized by disorganized microtubules and accumulations of filamentous actin. However, further experiments are required to elucidate the activation defects and cytoskeletal abnormalities in orph platelets. Above all, the gene mutation responsible for the phenotype of orph mice needs to be determined by next-generation sequencing in order to shed light on the underlying genetic and mechanistic cause.
N2  - Cyclase-associated protein 2 (CAP)2 ist ein evolutionär hoch konserviertes Aktin-bindendes Protein, welches in der Entwicklung der quergestreiften Muskulatur, der Krebsentstehung und der Wundheilung von Säugetieren eine Rolle spielt. Bis heute sind jedoch das Vorhandensein sowie die mutmaßliche(n) Funktion(en) von CAP2 in Thrombozyten unbekannt. Aus diesem Grund wurden Mäuse, denen konstitutiv CAP2 fehlt (Cap2gt/gt-Mäuse), im Hinblick auf ihre Thrombozytenfunktion untersucht. Diese Untersuchungen bestätigten die Anwesenheit beider Säugetierisoforme von CAP, CAP1 und CAP2, in Thrombozyten. CAP2-defiziente Thrombozyten waren geringfügig größer als WT-Kontrollen und zeigten eine erhöhte GPIIbIIIa-Aktivierung und P-Selektin-Rekrutierung nach Stimulation durch die (hem)ITAM-spezifischen Agonisten collagen-related peptide und Rhodozytin. Demgegenüber verlief die Adhäsion (sog. spreading) CAP2-defizienter Thrombozyten auf einer Fibrinogen-Matrix unverändert. Dies legt den Schluss nahe, dass die funktionell redundante CAP1-Isoform in der Lage ist, den Mangel an CAP2 in Mäusethrombozyten zu kompensieren. Darüber hinaus offenbarten die in dieser Dissertation präsentierten Untersuchungen eine schwere Makrothrombozytopenie, welche unabhängig von dem veränderten Cap2-Allel auftrat und welche vorläufig als orphan (orph) bezeichnet wurde. Das Kreuzen der entsprechenden Mäuse mit C57BL/6J-Wildtyp-Tieren enthüllte einen autosomal rezessiven Erbgang. Orph-Mäuse waren anämisch und entwickelten eine Milzvergrößerung sowie eine Knochenmarkfibrose, was einen generellen hämatopoetischen Defekt nahelegte. Bemerkenswerterweise waren Knochenmarksmegakaryozten von orph-Mäusen morphologisch auffällig und gaben allem Anschein nach Thrombozyten ektop in das Knochenmarkstroma ab, was auf eine defekte Thrombopoese als Ursache für die niedrigen Thrombozytenzahlen hindeutet. Orph-Thrombozyten zeigten ausgesprochene Aktivierungsdefekte und adhärierten kaum auf Fibrinogen. Der unveränderte Gehalt an Proteinen lenkte den Verdacht auf eine defekte Exozytose von Alpha-Granula als Ursache der Mindererregbarkeit. Des Weiteren war das Zytoskelett von orph-Thrombozyten durch unorganisierte Mikrotubuli und Akkumulationen von filamentösem Aktin charakterisiert. Weitere Experimente sind jedoch notwendig, um die Aktivierungsdefekte und die Zytoskelettveränderungen aufzuklären. Vor allem aber muss die Genmutation, welche für den Phänotyp der orph-Mäuse verantwortlich ist, mittels Sequenziermethoden der nächsten Generation (next-generation sequencing) aufgeklärt werden um Aufschluss über die zugrunde liegende genetische und mechanistische Ursache zu geben.
KW  - Thrombozyt
KW  - Actin
KW  - Actin-bindende Proteine
KW  - Thrombozytopenie
KW  - platelets
KW  - actin cytoskeleton
KW  - actin-binding proteins
KW  - cyclase-associated protein
KW  - cyclase-associated protein 2
KW  - inherited macrothrombocytopenia
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179968
ER  - 
TY  - THES
A1  - Witzinger, Linda
T1  - Rolle der Pyridoxal 5´-Phosphat Phosphatase PDXP im Vitamin B6-Metabolismus muriner Erythrozyten und Hippocampi
T1  - Role of the pyridoxal 5´-phosphate phosphatase PDXP in the vitamin B6 metabolism of murine red blood cells and hippocampi
N2  - Die Phosphatase PDXP (auch bekannt als Chronophin) gehört zur Familie der HAD Phosphatasen, einer ubiquitär exprimierten Enzymklasse mit wichtigen physiologischen Funktionen. PDXP zeigt Phosphatase-Aktivität gegenüber seinem Substrat Pyridoxal 5´-Phosphat (PLP), der aktivierten Form von Vitamin B6. PDXP-defiziente Mäuse (Knockout-Mäuse) weisen im Vergleich zu Wildtypen verdoppelte PLP-Konzentrationen in Erythrozyten sowie im Gesamthirn auf. Vermutlich kommt PDXP daher eine wichtige Funktion in Erythrozyten und im Hirn zu. Ziel dieser Arbeit war es, erste Einblicke in diese Funktion(en) von PDXP zu erlangen. 
Hierzu wurden HPLC-basierte Analysen der erythrozytären PLP-Konzentrationen in Wildtyp- sowie PDXP-defizienten Mäusen durchgeführt. Dabei ließen sich die rund doppelt so hohen erythrozytären PLP-Level in den KO-Mäusen bestätigen. Zudem ist es gelungen, eine Methode zur Messung der endogenen Phosphatase-Aktivität von PDXP in Erythrozytenlysaten zu etablieren. So konnte im Wildtyp anhand der Verringerung der PLP-Konzentrationen pro Zeiteinheit eine erythrozytäre PDXP-Aktivität nachgewiesen werden. Dazu waren die Inkubation mit Pyridoxin, sowie die Anwendung eines Inhibitors der PDXK notwendig. Eine bis dato vermutete Funktion der PDXP, zur Mobilisation von erythrozytärem PLP während Fastenzeiten, konnte ausgeschlossen werden. So zeigte der Vergleich der erythrozytären PLP-Konzentrationen aus gefasteten mit normal gefütterten Tieren in beiden Genotypen exakt dieselbe prozentuale PLP-Verringerung. Während Nahrungszufuhr ließ sich jedoch eine Funktion der Phosphatase PDXP als „Converter“ von Pyridoxin zu Pyridoxal erkennen. Ausgehend von PN konnte im Wildtyp (über die Zwischenprodukte PNP und PLP) eine PDXP-abhängige Dephosphorylierung von PLP zu PL erfolgen. So wies der Wildtyp eine rund vierfach höhere PL-Produktion auf, verglichen mit der PDXP-defizienten Maus. Die Phosphatase PDXP erwies sich als essenziell für die erythrozytäre Konversion von Pyridoxin zu Pyridoxal. Dadurch erreicht der Organismus eine metabolische Flexibilität, die ihn bis zu einem gewissen Grad unabhängig von der Nahrungsauswahl macht. Zudem können Zellen oder Organe, denen durch das Fehlen der PNPO, die Konversion zu PLP nicht möglich ist, mit PL versorgt werden. 
Aus der hohen Reaktivität von PLP mit umliegenden Nucleophilen ergibt sich eine gewisse Problematik für die Zelle im Umgang mit freiem PLP. So liegt der Großteil des erythrozytären PLPs gebunden an Proteine (vor allem Hämoglobin) vor. Anhand von Filtern (MWCO, 3000) ließ sich zwischen der hier definiert als „freien“ und der „gebundenen“ Form von PLP differenzieren. So konnten erste Erkenntnisse zur Rolle von PDXP als Determinator freier PLP-Konzentrationen in Erythrozyten und insbesondere im Hippocampus erlangt werden. Im Hippocampus ergaben sich insgesamt deutlich höhere Konzentrationen an freiem PLP als in den Erythrozyten und es bestand zudem ein Unterschied zwischen den Genotypen. So wiesen die KO-Mäuse ~1/3 höhere freie PLP-Konzentrationen im Vergleich zu den Wildtypen auf. Schließlich konnte ein Effekt des Tieralters auf den PLP-Metabolismus festgestellt werden. Sowohl in den Erythrozyten als auch im Hippocampus ergaben sich alterskorrelierte Änderungen ihrer PLP-Konzentrationen. Zudem zeigten Western Blot Analysen altersbedingte Unterschiede ihrer Vitamin B6-Enzymexpressionen. So wiesen ältere Wildtypen im Hippocampus eine fünffach erhöhte PDXP-Expression verglichen mit jüngeren Tieren auf. In den Erythrozytenlysaten hingegen zeigten ältere Tiere beider Genotypen eine rund vierfach geringere PNPO-Expression gegenüber jüngeren Tieren. Die mit dem Alter eintretende physiologische Verringerung der erythrozytären PNPO-Expression würde somit für den Organismus einen Verlust seiner metabolischen Flexibilität bedeuten, die mit der Konversion von PN zu PL einhergeht.
N2  - The phosphatase PDXP, also called Chronophin, is a member of the ubiquitously expressed HAD-phosphatases, which have some important physiological functions in the organism. Its substrate pyridoxal 5´-phosphate (PLP) is the active form of vita-min B6, an important cofactor of several reactions. PDXP-deficient mice (KO-mice) have PLP-concentrations in erythrocytes and in the whole brain twice as high as wildtype mice. It is assumed that PDXP therefore has an important function in erythrocytes and in the brain. The aim of the study was to gain initial insights into these functions of PDXP. 
For this purpose, HPLC-based analyses of the PLP-concentrations in erythrocytes from WT- and KO-mice were carried out. The doubled PLP-levels in the RBCs of KO-mice could be confirmed. In addition, a method for measuring the endogenous phosphatase activity of PDXP in red cell lysates was established. The activity of PDXP could be measured by the reduction of its substrate PLP over time. This required the incubation with pyridoxine and the inhibition of PDXK by ginkgotoxine. An assumed function of PDXP in mobilization of PL(P) from the erythrocytes in fasting conditions could be ruled out. Therefore, a comparison between the PLP-concentrations in RBCs of fasted mice with normal fed ones was done. Surprisingly the fasted KO-mice showed the same percentaged decrease of cellular PLP-level as the fasted WT-mice. During vitamin B6 intake however, a function of PDXP as being a “converter” of pyridoxine to pyridoxal was found. Starting with PN, a PDXP-mediated dephosphorylation from PLP to PL could take place in the wildtype mice (via the intermediate steps PNP and PLP). Consequently, the WT´s production of PL quadrupled compared to the KO´s. PDXP turned out to be essential for the conversion of pyridoxine to pyridoxal in erythrocytes. This conversion confers some metabolic flexibility to the organism and to a certain extent makes it independent of the choice of food. Moreover, cells and organs, that due to the absence of PNPO cannot produce PL(P) themselves, can be provided via erythrocytes. 
The high reactivity of PLP with surrounding nucleophiles poses a certain problem for the cell in dealing with free PLP. The majority of the PLP in RBCs is bound to proteins (primarily hemoglobin). It was distinguished between the here termed “free” PLP and the bound PLP by using filter devices with a MWCO at 3 kDa. First insights could be gained about PDXP as a determinant of free PLP-levels in erythrocytes and hippocampus. The amount of free PLP in the hippocampus was significantly higher than in the RBCs. Additionally, the hippocampus showed some differences in the con¬centration of free PLP between WT- and KO-mice. The level of free PLP in PDXP deficient mice was one third higher than in wildtype mice. Finally, some correlation between the age of the mice and their PLP-metabolism was found. The results revealed changes of the PLP-concentrations with age in the RBCs and the hippocampus. Moreover, western blot analyses showed some age-related differences in the expression of vitamin B6 enzymes. In the hippocampus older wildtype mice showed a quintupled expression of PDXP compared to younger ones. However, western blot analyses of red blood cell lysates from older animals revealed a lower expression of PNPO by a factor of four. For the organism this physiological reduction of its PNPO expression with age would mean a loss of metabolic flexibility, that is accompanied by the conversion from PN to PL.
KW  - Vitamin B6
KW  - Vitamin-B6-Stoffwechsel
KW  - Pyridoxalphosphat
KW  - Erythrozyt
KW  - Phosphatasen
KW  - PDXP
KW  - PLP
KW  - HAD-Phosphatasen
KW  - Vitamin B6 Metabolismus
KW  - pyridoxal phosphate
KW  - red blood cells
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216546
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rübeling, Karsten
T1  - Identifizierung und pharmakologische Charakterisierung von Adenosinrezeptoren in humanen Melanomzelllinien
T1  - Identification and pharmacological characterization of adenosine receptors in human melanoma cell lines
N2  - Adenosin steuert seine physiologische Funktionen über die vier G-Protein gekoppelten Adenosinrezeptoren A1, A2A, A2B und A3 und kann enormen Einfluss auf die Zellphysiologie und das Immunsystem haben. Hohe Adenosinkonzentrationen in Tumorgeweben haben das Interesse vieler Forschungsgruppen geweckt und den Nachweis von AR und dessen tumorfördernde sowie -hemmende Wirkung auf diverse Krebszellen nach sich gezogen. Melanome sind für 90% der letal ausgehenden Hautkrebsformen verantwortlich, da bereits kleinste Formen metastasieren können und vielmals eine rein chirurgische Therapie keine Heilung verspricht. Bei ungünstiger Prognose schränken adjuvante und systemische Therapieergänzungen die Lebensqualität erheblich ein. Auf der Suche nach gezielteren und schonenderen Therapieansätzen gilt es, die Rolle des Adenosins im Tumorgeschehen weiter aufzuklären, was den Nachweis und die Charakterisierung von AR und deren rezeptorspezifisch-gekoppelte Effekte voraussetzt. Daher sollten in der hier vorliegenden Arbeit die fünf humanen Melanomzelllinien A375, Brown, MV3, SK MEL23 und MEL2A auf die Expression von AR untersucht werden. 
Zu Beginn wurden die Zellen mit Hilfe von Bindungsexperimenten unter Einsatz radioaktiv markierter Liganden ([3H]HEMADO, [3H]CCPA, [3H]NECA und [3H]ZM 241385) auf das Vorliegen der vier AR-Subtypen untersucht. A1- und A3-AR wurden nach Bindungsstudien mit [3H]CCPA bzw. [3H]HEMADO ausgeschlossen und nicht weiter untersucht. Durch Bindungsstudien mit [3H]ZM 241385 konnten in den Zellen Brown, MV3, SK-MEL23 und MEL2A geringe Mengen von A2B-Rezeptoren detektiert werden. 
Es folgten funktionelle Untersuchungen zur Stimulation der AC mit den Liganden NECA und CGS 21680 unter besonderem Blick auf die Differenzierung zwischen einer A2A- oder A2B vermittelten Stimulation. Ein NECA vermittelter Anstieg des c[32P]AMP im AC-Versuch bestätigte die Anwesenheit von A2B-Rezeptoren in den Zellen A375, Brown, MV3 und SK-MEL23. Durch CGS 21680 kam es hingegen zu keiner AC-Stimulation, was eine A2A-AR-Beteiligung ausschloss. Zur Bestätigung einer A2B gekoppelten AC-Aktivität wurde zum Abschluss der Versuche die Wirkung von drei selektiven Antagonisten (DPCPX, SCH 58261 und MRE 3008 F20) auf ein NECA induziertes cAMP-Signal überprüft. Mit den drei Antagonisten konnte an den Zelllinien A375, Brown und MV3 die für A2B-AR zu erwartende Wirkung nachgewiesen und damit die Expression von A2B-AR in diesen Zellen bestätigt werden. 
Die gewonnenen Daten können als Ausgangspunkt weiterführender Untersuchungen genutzt werden, um die Rolle von AR in Krebszellen besser zu verstehen. Sie könnten als Grundlage für die Suche nach potenziellen Angriffspunkten für neue Therapieansätze dienen und so einen Beitrag für Fortschritte in der Behandlung von Tumoren leisten.
N2  - Adenosine regulates its physiological function through four G protein-coupled adenosine receptors: A1, A2A, A2B and A3. Adenosine can have a tremendous impact on cell physiology and the immune system. A high concentration of adenosine in tumour tissue has drawn the interest of many research groups which then led to the detection of AR and its tumour-promoting and tumour-inhibiting effect on various cancer cells. Melanomas are responsible for 90% of all fatal skin cancers since already the smallest types can metastasise and, in many cases, surgical treatment alone will prove insufficient. In case of an unfavourable prognosis, adjuvant and systemic additional therapeutic measures will considerably impair the patient’s quality of life.
In the search for more targeted and gentle therapeutic approaches it is crucial to further investigate the role of adenosine in tumour development which implies the detection and characterisation of AR and their receptor-specific coupled effects. Hence, in this thesis, the five human melanoma cell lines A375, Brown, MV3, SK-MEL23 and MEL2A will be tested for the expression of AR.
In the beginning, the cells were tested for the presence of four AR-subtypes with the help of binding experiments employing radioactively marked ligands ([3H]HEMADO, [3H]CCPA, [3H]NECA and
[3H]ZM 241385). A1- and A3-AR were excluded after binding studies with [3H]CCPA and [3H]HEMADO and were not further investigated. Binding studies with [3H]ZM 241385 showed that small amounts of A2B-receptors were detectable in the cell lines Brown, MV3, SK-MEL23 and MEL2A.
This was followed by functional analyses regarding the stimulation of the AC with the ligands NECA and CGS 21680. Particular attention was paid to a differentiation between an A2A- or A2B-induced stimulation. A NECA-induced increase of the c[32P]AMP in the AC-test confirmed the presence of A2B-receptors in the cell lines A375, Brown, MV3 and SK-MEL23. CGS 21680, however, did not cause an AC-stimulation, which excluded an A2A-AR-involvement. In order to confirm an A2B-coupled AC-activity, the impact of three selective antagonists (DPCPX, SCH 58261 and MRE 3008-F20) on a NECA-induced cAMP-signal was tested to complete testing. The expected impact for A2B-AR could be proven on the cell lines A375, Brown and MV3 with the three antagonists and thus confirming the expression of A2B-AR in these cells.
The data obtained can be used as a basis for further investigating the role of AR in cancer cells. They could be used in the search forpotential points of application for new therapeutic approaches and thus contribute to making progress in the treatment of tumours.
KW  - Adenosin
KW  - Adenosinrezeptor
KW  - Adenosine
KW  - Adenosine receptor
KW  - Melanoma
KW  - Melanomzelllinien
KW  - Functional analyses
KW  - Human
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-115137
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TY  - THES
A1  - Vix, Patrick
T1  - Die Rolle des Zelladhäsionsmoleküls Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1) bei der lymphogenen Metastasierung des Prostatakarzinoms (PCa)
T1  - The role of the cell adhesion molecule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1) in lymphogenous metastasis of prostate cancer (PCa)
N2  - Der epithelialen Präsenz des Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1) in Prostatadrüsen wird eine tumorsupprimierende Funktion zugeschrieben. Maligne Veränderungen des Prostatadrüsenepithels bei einem PCa führen zu einer Abnahme der epithelialen CEACAM1-Expression, zu einem Verlust der Zellpolarität und zu einer erhöhten Zellproliferation (prostatische intraepitheliale Neoplasie (PIN)). Während des PIN-Stadiums exprimieren benachbarte Blut- und Lymphgefäße CEACAM1. CEACAM1 selbst wirkt pro-angiogen und stimuliert die Gefäßneubildung und auch die Neubildung von Lymphgefäßen, Lymphangiogenese. Seine Rolle in der Tumor-Lymphangiogenese und dadurch bedingten Metastasierung von Tumoren wurde bisher nicht ausreichend geklärt. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle von CEACAM1 bei der lymphogenen PCa-Metastasierung anhand von immunhistochemischen (IHC) Analysen am humanem PCa-Prostata- und Lymphknoten-(LN)-Gewebe, sowie im Mausmodell zu analysieren.
Laut den Immunfluoreszenzanalysen traten in den PIN-Arealen signifikant mehr CEACAM1-positive Blut- und Lymphgefäße auf, als in den darauffolgenden Tumorstadien. Weiter wurde eine CEACAM1-Expression in LN-Sinusgewebe bereits bei Niedrig-Risiko-Patienten (pN0) detektiert. Diese frühe CEACAM1-Expression trat auch in den LN im PCa-Mausmodell auf. Weiter wurde im LN-Gewebe von „Hoch-Risiko“-Patienten (pN1) eine luminale CEACAM1-Expression innerhalb der aus Tumorzellen bestehenden Drüsen beobachtet, die mit der CEACAM1-Expression in nativen Prostatadrüsen vergleichbar ist. Auch das angiogen-aktivierte Gefäßendothel von pN0- und pN1-LN war CEACAM1-positiv. Bei Hoch-Risiko-Patienten (pN1) nahmen die CEACAM1-positiven Blut- und Lymphgefäße im Tumorstroma mit zunehmender Dedifferenzierung des Gewebes ab. Die CEACAM1/PSA-Doppelimmun-fluoreszenzanalysen ergaben eine heterogene Expression der beiden Marker bei Intermediate-risk-Patienten und mit zunehmender Dedifferenzierung des Tumorgewebes einen epithelialen Verlust der CEACAM1-Expression in den PSA-positiven G3-Tumordrüsen. Das Fehlen von PSA in pN0-LN und die nachweisbare Expression von PSA in pN1-LN bestätigten PSA als geeigneten PCa-Zellmarker in LN. In pN1-LN ohne Drüsenbildung traten Zellansammlungen mit einer nach außen gerichteten CEACAM1-positiven Front und einem im Zentrum liegenden PSA-positiven Bereich auf. Diese Befunde belegen einen Zusammenhang zwischen der endothelialen CEACAM1-Expression im Sinus und der Mikrometastasierungswahrscheinlichkeit im pN0-LN-Gewebe von PCa-Patienten. Potentiell lässt sich daher im Niedrig-Risiko-PCa-Patientenkollektiv über eine CEACAM1-Bestimmung in LN das Risiko für eine Metastasierung frühzeitig erkennen.
N2  - The epithelial presence of carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule-1 (CEACAM1) in prostate glands is thought to have a tumor suppressive function. Malignant changes in the prostate gland epithelium in PCa result in a decrease in epithelial CEACAM1 expression, loss of cell polarity, and increased cell proliferation (prostatic intraepithelial neoplasia (PIN)). During the PIN stage, adjacent blood and lymphatic vessels express CEACAM1. CEACAM1 itself acts pro-angiogenically and stimulates new vessel formation and also new lymph vessel formation, lymphangiogenesis. Its role in tumor lymphangiogenesis and consequent tumor metastasis has not been adequately elucidated. The aim of this work was to analyze the role of CEACAM1 in lymphogenic PCa metastasis using immunohistochemical (IHC) analyses on human PCa prostate and lymph node (LN) tissues, as well as mouse models.
According to the immunofluorescence analyses, significantly more CEACAM1-positive blood and lymphatic vessels occurred in PIN areas than in subsequent tumor stages. Further, CEACAM1 expression in LN sinusoidal tissue was detected as early as in low-risk patients (pN0). This early CEACAM1 expression also occurred in the LN in the PCa mouse model. Furthermore, luminal CEACAM1 expression within glands composed of tumor cells was observed in LN tissue from "high-risk" patients (pN1), comparable to CEACAM1 expression in native prostate glands. The angiogenic-activated vascular endothelium of pN0- and pN1-LN was also CEACAM1-positive. In high-risk patients (pN1), CEACAM1-positive blood and lymphatic vessels in the tumor stroma decreased with increasing tissue dedifferentiation. CEACAM1/PSA double-immunofluorescence analyses revealed heterogeneous expression of the two markers in intermediate-risk patients and epithelial loss of CEACAM1 expression in PSA-positive G3 tumor glands with increasing tumor tissue dedifferentiation. The absence of PSA in pN0-LN and the detectable expression of PSA in pN1-LN confirmed PSA as a suitable PCa cell marker in LN. In pN1-LN without gland formation, cell accumulations occurred with an outward CEACAM1-positive front and a PSA-positive area located in the center. These findings demonstrate a correlation between endothelial CEACAM1 expression in the sinus and micrometastasis probability in pN0-LN tissue of PCa patients. Potentially, therefore, in the low-risk PCa patient population, CEACAM1 determination in LN allows early detection of the risk for metastasis.
KW  - CEACAM1
KW  - lymphogene Metastasenbildung
KW  - Prostatakarzinom
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-290021
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weiß, Lukas Johannes
T1  - Thrombozytenfunktionsanalyse bei Patienten mit Sepsis
T1  - Platelet Function Analysis in Septic Patients
N2  - Sepsis ist eine dysregulierte Reaktion des Organismus auf eine Infektion. Bei Sepsis werden oft Blutungs- und Thromboseereignisse beobachtet, welche in einer Disseminierten Intravasalen Gerinnung (DIG) gipfeln können. Thrombozyten sind die Schlüsselzellen von Thrombose und Hämostase. Bei Sepsis und DIG kommt es häufig zu einem Abfall der Thrombozytenzahl, doch Blutungs- und Thromboseereignisse können unabhängig von der Thrombozytenzahl auftreten, was zusätzlich eine Veränderung der Thrombozytenfunktion nahelegt. 
In dieser Arbeit wurde deshalb die Thrombozytenfunktion bei 15 Patienten mit Sepsis zu drei Zeitpunkten im Krankheitsverlauf untersucht. Es konnte bei unauffälliger Rezeptorexpression keine Voraktivierung der Thrombozyten mittels Durchflusszytometrie festgestellt werden. Jedoch war die Aktivierung nach Stimulation mit multiplen Agonisten signifikant reduziert. Besonders ausgeprägt war die Hyporeaktivität bei Stimulation des Kollagen-Rezeptors GPVI mit dem Agonisten CRP-XL. Es wurde gezeigt, dass nach GPVI-Stimulation eine reduzierte Phosphorylierung der nachgeschalteten Proteine Syk und LAT im Vergleich zum Gesundspender induziert wird. In Kreuzinkubationsexperimenten hatte die (Co )Inkubation von Thrombozyten in Plasma von Sepsispatienten oder mit Bakterienisolaten aus Sepsis-Blutkulturen keinen Effekt auf die Thrombozytenreaktivität. Allerdings konnte durch Sepsis-Vollblut eine signifikante GPVI-Hyporeaktivität in Thrombozyten von gesunden Probanden induziert werden, was einen zellulären Mediator als Ursache des Defekts nahelegt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass insbesondere die GPVI-Signalkaskade bei Sepsis massiv beeinträchtigt ist. Der Immunorezeptor GPVI ist ein vielversprechendes Zielmolekül, um die Pathogenese der Sepsis, des Capillary Leak und die immunregulatorische Rolle von Thrombozyten besser zu verstehen. Die GPVI-Hyporeaktivität könnte als zukünftiger Biomarker für die Sepsis-Frühdiagnose genutzt werden.
N2  - Sepsis is the dysregulated immune response of a host to infection and the leading cause for intensive care unit (ICU) treatment worldwide. Patients often suffer from bleeding and thrombotic events, which can escalate to a disseminated intravasal coagulation (DIC). Platelets are important regulators of hemostasis and thrombocytopenia is a hallmark of sepsis and DIC. However, bleeding and thrombosis are observed independently from thrombocytopenia suggesting that altered platelet function might contribute. While platelet number has been investigated in multiple studies and is an integral part of the diagnostic SOFA-score, platelet function during sepsis remains ill-defined. 
We assessed platelet function in 15 patients with sepsis in a single center study at three times during disease: I intensive care unit (ICU) admission day; II day 5-7 at ICU; III day of ICU discharge. Platelets of all patients at time point I and II had an overall unaltered receptor expression shown by flow cytometry, were not preactivated, but showed a markedly impaired response upon stimulation with multiple agonists. The defect was most prominent upon stimulation of the collagen receptor GPVI with the selective agonist CRP-XL. Sepsis platelets failed to induce phosphorylation of downstream effectors Syk and LAT, as shown by immunoblotting. Next, we asked which factor(s) in patients can induce GPVI hyporeactivity. Incubation of platelets from healthy individuals in plasma of sepsis patients did not cause pre-activation or altered platelet responsiveness. However, platelet incubation in sepsis whole blood diminished CRP-XL reactivity, suggesting the contribution of a cellular component. Co incubation of healthy platelets with bloodborne heat-inactivated bacteria or antibiotics did neither lead to platelet preactivation nor impaired platelet reactivity upon GPVI stimulation. 
Taken together, our results imply that GPVI function is highly deficient in sepsis patients. GPVI is a promising target, which can pave the way for a better understanding of platelet function in innate immunity and the regulation of vascular integrity. GPVI hyporeactivity might serve as a robust biomarker for the early identification of sepsis patients in the future.
KW  - Sepsis
KW  - Thrombozytenfunktion
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-302030
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maier, Sophia Edith
T1  - Mapping membrane receptor distribution on resting platelets combining Expansion Microscopy and fluorescence confocal microscopy
T1  - Kartierung der Membranrezeptorverteilung auf nicht-aktivierten Blutplättchen mithilfe der Kombination aus Expansionsmikroskopie und konfokaler Fluoreszenzmikroskopie
N2  - Stroke and myocardial infarction are the most prominent and severe consequences of pathological thrombus formation. For prevention and/or treatment of thrombotic events there is a variety of anti-coagulation and antiplatelet medication that all have one side effect in common: the increased risk of bleeding. To design drugs that only intervene in the unwanted aggregation process but do not disturb general hemostasis, it is crucial to decipher the exact clotting pathway which has not been fully understood yet. Platelet membrane receptors play a vital role in the clotting pathway and, thus, the aim of this work is to establish a method to elucidate the interactions, clustering, and reorganization of involved membrane receptors such as GPIIb/IIIa and GPIX as part of the GPIb-IX-V complex. The special challenges regarding visualizing membrane receptor interactions on blood platelets are the high abundancy of the first and the small size of the latter (1—3µm of diameter). The resolution limit of conventional fluorescence microscopy and even super-resolution approaches prevents the successful differentiation of densely packed receptors from one another. Here, this issue is approached with the combination of a recently developed technique called Expansion Microscopy (ExM). The image resolution of a conventional fluorescence microscope is enhanced by simply enlarging the sample physically and thus pulling the receptors apart from each other. This method requires a complex sample preparation and holds lots of obstacles such as variable or anisotropic expansion and low images contrast. To increase ExM accuracy and sensitivity for interrogating blood platelets, it needs optimized sample preparation as well as image analysis pipelines which are the main part of this thesis. The colocalization results show that either fourfold or tenfold expanded, resting platelets allow a clear distinction between dependent, clustered, and independent receptor organizations compared to unexpanded platelets.Combining dual-color Expansion and confocal fluorescence microscopy enables to image in the nanometer range identifying GPIIb/IIIa clustering in resting platelets – a pattern that may play a key role in the clotting pathway
N2  - Schlaganfall und Myokardinfarkt sind die wohl bekanntesten und schwerwiegendsten Folgen von pathologischer Thrombenbildung. Zur Vorbeugung und/oder Behandlung thrombotischer Ereignisse gibt es eine Vielzahl von Antiplättchen-Medikamenten wie Aspirin oder Plavix, denen allerdings eine Nebenwirkung gemein ist: das unerwünschte, erhöhte Blutungsrisiko. Um Medikamente zu entwickeln, die tatsächlich nur den Aggregationsprozess unterbinden, die generelle Blutstillung jedoch nicht unterbinden, ist es entscheidend, eine detaillierte Vorstellung der Signalkaskade der Plättchenadhesion und -aktivierung zu bekommen. Da diese bisher noch nicht vollständig verstanden wurde, soll eine Methode zur Aufklärung schneller Wechselwirkungen, Clusterbildung und Reorganisation von Plättchenrezeptoren wie GPIIb/IIIa und GPIX, als Teil des Rezeptorkomplex GPIb-IX-V, etabliert werden. Die besonderen Herausforderungen bei der Visualisierung von Wechselwirkungen von Membranrezeptoren auf Blutplättchen sind sowohl ihre hohe Dichte als auch die geringe Größe der Blutplättchen (1–3μm Durchmesser). Die Auflösungsgrenze der konventionellen Fluoreszenzmikroskopie sowie der superhochauflösenden-Mikroskopie ist nicht in der Lage dicht gepackte Rezeptoren voneinander zu unterscheiden. Eine kürzlich entwickelte Technik namens Expansionsmikroskopie (ExM) bietet hierfür einen Lösungsansatz: Die Bildauflösung von einem herkömmlichen Fluoreszenzmikroskop wird dadurch verbessert, dass Proben physikalisch vergrößert werden, sodass markierte Rezeptoren auseinanderdriften und besser voneinander unterschieden werden können. Dieses Verfahren erfordert eine komplexe Probenvorbereitung und birgt viele Unsicherheiten wie die Variabilität des Expansionsfaktors, die Isotropie des Expansionsprozesses sowie das niedrige Signal-Rausch-Verhältnis in den mikroskopischen Bildern. Um die Genauigkeit und Empfindlichkeit des Ansatzes auf seine Tauglichkeit zur Untersuchung nicht-aktivierter Blutplättchen zu überprüfen, wurde ein Arbeitsablauf für die optimale Probenvorbereitung entwickelt sowie auf wichtige Analysekriterien für die Kolokalisationsanalyse hingewiesen, welches den Hauptteil dieser Arbeit darstellt. Die Ergebnisse der Kolokalisationsanalyse zeigen, dass die vier– beziehungsweise zehnfache Expansion ruhender Blutplättchen eine eindeutige Unterscheidung zwischen abhängigen, geclusterten und unabhängigen Rezeptororganisationen im Vergleich zu nicht expandierten Blutplättchen erlaubt. Die Kombination aus ExM und konfokaler Fluoreszenzmikroskopie ermöglichte die Identifizierung von Clustern der GPIIb/IIIa-Rezeptoren in ruhenden Blutplättchen – ein Vorgang, der möglicherweise eine Schlüsselrolle in der Plättchenaggregation spielt.
KW  - Expansion Microscopy
KW  - platelets
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-300317
ER  - 
TY  - THES
A1  - Aigner, Max
T1  - Establishing successful protocols and imaging pipelines for Expansion Microscopy in murine blood platelets
T1  - Etablierung erfolgreicher Protokolle zur Probenpräparation und Bildgebung für die ‚Expansion Microscopy‘ in murinen Thrombozyten
N2  - Platelets play an important role in the body, since they are part of the hemostasis
system, preventing and stopping blood loss. Nevertheless, when platelet or
coagulation system function are impaired, uncontrolled bleedings but also irreversible
vessel occlusion followed by ischemic tissue damage can occur. Therefore,
understanding platelet function and activation, mechanisms which are controlled by a
variety of platelet membrane receptors and other factors is important to advance out
knowledge of hemostasis and platelet malfunction. For a complete picture of platelet
function and their modulating behavior it is desired to be able to quantify receptor
distributions and interactions of these densely packed molecular ensembles in the
membrane. This challenges scientists for several reasons. Most importantly, platelets
are microscopically small objects, challenging the spatial resolution of conventional
light microscopy. Moreover, platelet receptors are highly abundant on the membrane
so even super-resolution microscopy struggles with quantitative receptor imaging on
platelets.
With Expansion microscopy (ExM), a new super-resolution technique was introduced,
allowing resolutions to achieve super-resolution without using a super-resolution
microscope, but by combining a conventional confocal microscopy with a highly
processed sample that has been expanded physically. In this doctoral thesis, I
evaluated the potential of this technique for super-resolution platelet imaging by
optimizing the sample preparation process and establishing an imaging and image
processing pipeline for dual-color 3D images of different membrane receptors. The
analysis of receptor colocalization using ExM demonstrated a clear superiority
compared to conventional microscopy. Furthermore, I identified a library of
fluorescently labeled antibodies against different platelet receptors compatible with
ExM and showed the possibility of staining membrane receptors and parts of the
cytoskeleton at the same time.
N2  - Thrombozyten spielen eine wichtige Rolle im Körper, denn als Teil des
Gerinnungssystems, sind sie daran beteiligt Blutverlust vorzubeugen und zu stoppen.
Gleichwohl können sie bei Störungen des Gerinnungssystems zu unkontrollierbaren
Blutungen und auch durch Aggregation zu kardiovaskulären Ereignissen, wie
Herzinfarkt und Schlaganfällen führen. Für ein besseres Verständnis von Hämostase
und Gerinnungsstörungen ist es deshalb nötig die Funktion und Aktivierung von
Thrombozyten zu verstehen, welche durch eine Vielzahl von Membranrezeptoren und
anderen Faktoren gesteuert wird. Eine Methode, um weitere Einblicke in diese
Prozesse zu bekommen ist die mikroskopische Darstellung von Rezeptorverteilungen
auf der Zellmembran und deren Interaktionen. Dies zu realisieren ist aus
verschiedenen Gründen anspruchsvoll. Der mikroskopisch kleine Durchmesser der
Thrombozyten macht es konventioneller Lichtmikroskopie schwer, einzelne
Rezeptoren auf der Membran darzustellen. Außerdem befinden sich sehr viele
Rezeptoren dicht gepackt auf der Membran, sodass sogar superhochauflösende
Mikroskope Schwierigkeiten haben, die Rezeptoren quantitativ zu beurteilen.
Mit ‚Expansion microscopy‘ (ExM) wurde eine relativ junge superhochaufösende
Technik auf Thrombozyten angewendet. Diese Technik erreicht Auflösungen
vergleichbar mit sogenannten ‚super-resolution‘ Mikroskopen, ohne die Benutzung
selbiger, sondern durch die Kombination von konfokaler Mikroskopie mit einer
physikalisch expandierten Probe. In dieser Arbeit evaluierte ich das Potential dieser
Technik für superhochauflösende Bilder von Thrombozytenrezeptoren und optimierte
die Probenvorbereitung, sodass zweifarbige 3D Bilder von verschiedenen
Membranrezeptoren möglich waren. Die Ergebnisse der Kolokationsanalyse zeigten
einen deutlich vergrößerten Dynamikumfang durch ExM. Außerdem katalogisierte ich
fluoreszenzmarkierte Antikörper gegen verschiedene Thrombozyten Rezeptoren
bezüglich ihrer Tauglichkeit mit ExM und zeigte, dass es möglich ist
Membranrezeptoren und Bestandteile des Zytoskeletts gleichzeitig zu färben.
KW  - Expansion Microscopy
KW  - platelets
KW  - Mikroskopie
KW  - Microscopy
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-309003
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mott, Kristina
T1  - Regulation of platelet biogenesis in the native and myeloablated bone marrow niche
T1  - Die Regulation der Thrombozytenbiogenese im nativen und myeloablatierten Knochenmark
N2  - Megakaryocytes (MKs) are the largest cells of the hematopoietic system and the precursor cells of platelets. During proplatelet formation (PPF) bone marrow (BM) MKs extent large cytoplasmic protrusions into the lumen of sinusoidal blood vessels. Under homeostatic conditions PPF occurs exclusively in the direction of the sinusoid, while platelet generation into the marrow cavity is prevented. So far, the mechanisms regulating this process in vivo are still not completely understood, especially when PPF is deregulated during disease. This thesis investigated the mechanisms of PPF in native BM and after myeloablation by total body irradiation (TBI).
First, we have identified a specialized type of BM stromal cells, so called CXCL12-abundant reticular (CAR) cells, as novel possible regulators of PPF. By using complementary high-resolution microscopy techniques, we have studied the morphogenetic events at the MK/vessel wall interface in new detail, demonstrating that PPF formation preferentially occurs at CAR cell-free sites at the endothelium.
In the second part of this thesis, we analyzed the processes leading to BM remodeling in response to myeloablation by TBI. We used confocal laser scanning microscopy (CLSM) to study the kinetic of radiation-triggered vasodilation and mapped extracellular matrix (ECM) proteins after TBI. We could demonstrate that collagen type IV and laminin α5 are specifically degraded at BM sinusoids. At the radiation-injured vessel wall we observed ectopic release of platelet-like particles into the marrow cavity concomitantly to aberrant CAR cell morphology, suggesting that the balance of factors regulating PPF is disturbed after TBI. ECM proteolysis is predominantly mediated by the matrix metalloproteinase MMP9, as revealed by gelatin-zymography and by a newly established BM in situ zymography technique. In transgenic mice lacking MMP9 vascular recovery was delayed, hinting towards a role of MMP9 in vessel reconstitution after myeloablation.
In a third series of experiments, we studied the irradiated BM in the context of hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). By using mice as BM donors that ubiquitously express the fluorescent reporter protein dsRed we tracked engraftment of donor cells and especially MKs in the recipient BM. We found a distinct engraftment pattern and cluster formation for MKs, which is different from other blood cell lineages.
Finally, we assessed platelet function after TBI and HSCT and were the first to demonstrate that platelets become massively hyporeactive, particularly upon stimulation of the collagen receptor GPVI.
In summary, our findings shed light on the processes of PPF during health and disease which will help to develop treatments for aberrant thrombopoiesis.
N2  - Megakaryozyten (MKs) sind die größten Zellen des hämatopoetischen Systems und die Vorläuferzellen der Blutplättchen. Während der Ausbildung von Proplättchen schnüren MKs im Knochenmark (KM) große zytoplasmatische Ausläufer in das Lumen der sinusoidalen Blutgefäße ab. Unter homöostatischen Bedingungen erfolgt die Proplättchenbildung ausschließlich in Richtung der Sinusoide, während die Thrombozytenbildung in die Knochenmarkkavität verhindert wird. Bislang sind die Mechanismen, die diesen Prozess in vivo steuern, noch nicht vollständig aufgeklärt insbesondere, wenn die Thrombozytenbiogenese unter Krankheitsbedingungen dereguliert ist. In dieser Arbeit wurden die Mechanismen der Thrombopoese im nativen Knochenmark und nach Myeloablation durch Ganzkörperbestrahlung (total body irradiation, TBI) untersucht.
Zunächst haben wir einen spezialisierten Typ von KM-Stromazellen, die sog. CXCL12-abundant reticular (CAR) Zellen, als neue mögliche Regulatoren der Proplättchenbildung identifiziert. Durch den Einsatz komplementärer hochauflösender Mikroskopietechniken haben wir die morphogenetischen Vorgänge an der Schnittstelle zwischen MKs und Gefäßwand genauer untersucht und gezeigt, dass die Generierung von Proplättchen bevorzugt an CAR-Zell-freien Stellen am Endothel stattfindet.
Im zweiten Teil dieser Arbeit analysierten wir die Prozesse, die zum Knochenmarkumbau nach Myeloablation durch TBI führen. Mit Hilfe von konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie untersuchten wir die Kinetik der strahleninduzierten Vasodilatation und kartierten die extrazelluläre Matrix (EZM) Proteine nach TBI. So konnten wir zeigen, dass Kollagen Typ IV und Laminin α5 spezifisch an den Knochenmarksinusoiden abgebaut werden. An der strahlengeschädigten Gefäßwand beobachteten wir die ektope Freisetzung plättchenartiger Partikel in die Knochenmarkkavität, die mit einer abnormalen CAR-Zellmorphologie einherging. Dies weist darauf hin, dass das Gleichgewicht der Faktoren, die die gerichtete Proplättchenbildung regulieren, nach TBI gestört ist. Die EZM-Proteolyse wird vor allem durch die Matrix-Metalloproteinase MMP9 vermittelt, was durch Gelatine-Zymographie und durch eine neu etablierte in situ Zymographie-Technik für das Knochenmark nachgewiesen wurde. Bei transgenen Mäusen, die defizient für MMP9 sind, war die Regeneration der Vaskulatur verzögert, was auf eine Rolle von MMP9 bei der Gefäßrekonstitution nach Myeloablation hindeutet.
In einer dritten Versuchsreihe untersuchten wir das bestrahlte KM im Rahmen einer hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSZT). Mit Hilfe von Mäusen als KM-Spender, die ubiquitär das fluoreszierende Reporterprotein dsRed exprimieren, verfolgten wir das Anwachsen von Spenderzellen und insbesondere von MKs im Empfängerknochenmark. Wir
beobachteten ein eindeutiges Muster bzw. Clusterbildung für anwachsende MKs, die sich von anderen Blutzelllinien unterschied.
Schließlich untersuchten wir die Funktion von Thrombozyten nach TBI und HSZT und konnten als erste zeigen, dass Thrombozyten eine massive Hyporeaktivität ausbilden, insbesondere nach Stimulation des Kollagenrezeptors GPVI.
Zusammenfassend geben unsere Ergebnisse Aufschluss über die Prozesse der Thrombopoese im nativen und pathologischen Knochenmark, was zur Entwicklung von Therapien zu Behandlung von defekter Thrombozytenbiogenese beitragen wird.
KW  - Knochenmark
KW  - Knochenmarktransplantation
KW  - Megakaryozyt
KW  - Thrombozyt
KW  - Ganzkörperbestrahlung
KW  - bone marrow
KW  - myeloablation
KW  - thrombopoiesis
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-289630
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weigel [verh. Hoffmann], Mathis Leonard
T1  - Thrombozytenfunktionsanalyse als potenzielles Instrument zur Früherkennung von Sepsis
T1  - Platelet function analysis as a potential tool for early sepsis diagnosis
N2  - Sepsis ist ein häufiges und akut lebensbedrohliches Syndrom, das eine Organfunktionsstörung in Folge einer dysregulierten Immunantwort auf eine Infektion beschreibt. Eine frühzeitige Diagnosestellung und Therapieeinleitung sind von zentraler Bedeutung für das Überleben der Patient:innen. In einer Pilotstudie konnte unsere Forschungsgruppe mittels Durchflusszytometrie eine ausgeprägte Hyporeaktivität der Thrombozyten bei Sepsis nachweisen, die einen potenziell neuen Biomarker zur Sepsis-Früherkennung darstellt. Zur Evaluation des Ausmaßes und Entstehungszeitpunktes der detektierten Thrombozytenfunktionsstörung wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit zusätzlich zu Patient:innen mit Sepsis (SOFA-Score ≥ 2; n=13) auch hospitalisierte Patient:innen mit einer Infektion ohne Sepsis (SOFA-Score < 2; n=12) rekrutiert. Beide Kohorten wurden zu zwei Zeitpunkten (t1: <24h; t2: Tag 5-7) im Krankheitsverlauf mittels Durchflusszytometrie und PFA-200 untersucht und mit einer gesunden Kontrollgruppe (n=28) verglichen. 
Phänotypische Auffälligkeiten der Thrombozyten bei Sepsis umfassten: (i) eine veränderte Expression verschiedener Untereinheiten des GPIb-IX-V-Rezeptorkomplexes, die auf ein verstärktes Rezeptor-Shedding hindeutet; (ii) ein ausgeprägtes Mepacrin-Beladungsdefizit, das auf eine zunehmend reduzierte Anzahl von δ-Granula entlang des Infektion-Sepsis Kontinuums hinweist; (iii) eine Reduktion endständig gebundener Sialinsäure im Sinne einer verstärkten Desialylierung. Die funktionelle Analyse der Thrombozyten bei Sepsis ergab bei durchflusszytometrischer Messung der Integrin αIIbβ3-Aktivierung (PAC-1-Bindung) eine ausgeprägte generalisierte Hyporeaktivität gegenüber multiplen Agonisten, die abgeschwächt bereits bei Infektion nachweisbar war und gemäß ROC-Analysen gut zwischen Infektion und Sepsis diskriminierte (AUC >0.80 für alle Agonisten). Im Gegensatz dazu zeigten Thrombozyten bei Sepsis und Analyse mittels PFA-200 unter Einfluss physiologischer Scherkräfte eine normale bis gar beschleunigte Aggregation. 
Die Reaktivitätsmessung von Thrombozyten mittels Durchflusszytometrie stellt weiterhin einen vielversprechenden Biomarker für die Sepsis-Früherkennung dar. Für weitere Schlussfolgerungen ist jedoch eine größere Kohorte erforderlich. In nachfolgenden Untersuchungen sollten zudem mechanistische Ursachen der beschriebenen phänotypischen und funktionellen Auffälligkeiten von Thrombozyten bei Infektion und Sepsis z.B. mittels Koinkubationsexperimenten untersucht werden.
N2  - Sepsis is a frequent and life-threatening condition that describes organ dysfunction resulting from a dysregulated host immune response to infection. Early diagnosis and treatment are essential to improve patient survival. In a previous pilot study with sepsis patients, our research identified a severe platelet hyporeactivity using flow cytometry which could become a potential new biomarker for early sepsis diagnosis. To evaluate onset and extend of the detected platelet dysfunction in this study, we extended our patient cohort in addition to sepsis (SOFA-score ≥2; n=13) also to hospitalized patients with infection without sepsis (SOFA-score <2; n=12). Both cohorts were assessed at two time points during the disease (t1: <24h; t2: day 5-7) by flow cytometry and PFA-200 and compared with a healthy control group (n=28). 
Platelet phenotypic abnormalities during sepsis included: (i) altered expression of subunits of the GPIb-IX-V receptor complex, pointing to increased receptor shedding; (ii) a severe mepacrine loading deficit, indicating an increasingly reduced number of δ-granules along the infection-sepsis continuum; (iii) a reduction of terminally bound sialic acid, suggesting increased desialylation. Functional analysis of platelets in sepsis revealed a marked and generalized hyporeactivity toward multiple agonists when integrin αIIbβ3 activation (PAC-1 binding) was measured by flow cytometry, which was already to a lesser extend present in patients with infection and discriminated well between infection and sepsis according to ROC analysis (AUC >0.80 for all agonists). In contrast, platelets from septic patients showed normal to even accelerated aggregation when measured under flow condition and physiological shear forces by PFA-200. 
Analysis of platelet reactivity by flow cytometry remains a promising biomarker for early sepsis detection, but a larger cohort is needed for further conclusions. In subsequent studies, mechanistic causes of the described alterations in platelet phenotype and function during infection and sepsis should be investigated, e.g. by means of co-incubation experiments.
KW  - Sepsis
KW  - Thrombozyt
KW  - Biomarker
KW  - Frühdiagnostik
KW  - Durchflusscytometrie
KW  - Thrombozytenfunktionsanalyse
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-358193
ER  -