Institut für Klinische Transfusionsmedizin und Hämotherapie
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Diese Arbeit untersuchte die Wirkung von bakteriellen Substanzen auf essenzielle
thrombozytäre Funktionen. Bei den Substanzen handelte es sich um Toxine von
Bakterien, die mutmaßlich zur Pathogenese der Parodontitis beitragen.
Während LTX von Bakterium A. actinomycetemcomitans und C14 von F. nucleatum
zur Hemmung der Aggregation und zur Stimulation inhibitorischer Systeme beiträgt,
induziert LPS von P. gingivalis eine leichte Aktivierung der Thrombozyten,
gekennzeichnet durch eine gering verstärkte P-Selektin-Expression.
Der Einfluss der Proteasomhemmung durch Bortezomib auf die Aktivierbarkeit humaner Thrombozyten
(2023)
Bortezomib, ein selektiver und potenter Proteasominhibitor, wird experimentell in der Tumorzellforschung sowie therapeutisch in der Therapie des Multiplen Myeloms eingesetzt. Die Wirkung auf die Thrombozytenfunktion war bislang unzureichend untersucht. Daher evaluiert diese Studie die dosisabhängige Wirkung von Bortezomib auf die Viabilität, die Aggregation von gewaschenen Thrombozyten und auf aktivierende Signalwege in gewaschenen Thrombozyten.
Die Thrombozytenviabilität war bei hohen Bortezomibkonzentrationen von 100 - 200 µM vermindert. Passend dazu verminderten 100 - 200 µM Bortezomib die Phosphorylierung der ERK1/2 und der Akt/PKB in humanen Thrombozyten. Im Gegensatz dazu hatten diese hohen Bortezomibkonzentrationen keinen Einfluss auf das Niveau der p38 MAP Kinase-Phosphorylierung in aktivierten Thrombozyten. Die Thrombozytenaggregation, induziert durch hohe Konzentrationen von Kollagen oder TRAP-6, blieb unter 0,1 nM - 200 µM Bortezomib unverändert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bortezomib weder die essenziellen, aktivierenden Signalwege noch die Initialisierung der Aggregation relevant beeinflusst. Das zeigt, dass diese Prozesse in Thrombozyten nicht abhängig von der Proteasomaktivität sind. Supramaximale Inhibierung des Proteasomsystems mit Bortezomibkonzentrationen von 100 µM oder mehr führen möglicherweise zu veränderter Thrombozytenreaktionsfähigkeit, welche unter Umständen durch unspezifische und potenziell toxische Effekte mit erniedrigter Zellviabilität verursacht werden.
Platelets are anucleated cell fragments derived from megakaryocytes. They play a fundamental role in hemostasis, but there is rising evidence that they are also involved in immunological processes. Despite absence of a nucleus, human platelets are capable of de novo protein synthesis and contain a fully functional proteasome system, which is, in nucleated cells, involved in processes like cell cycle progression or apoptosis by its ability of protein degradation. The physiological significance of the proteasome system in human platelets is not yet fully understood and subject of ongoing research.
Therefore, this study was conducted with the intention to outline the role of the proteasome system for functional characteristics of human platelets. For experimentation, citrated whole blood from healthy donors was obtained and preincubated with proteasome inhibitors. In addition to the commonly used bortezomib, the potent and selective proteasome inhibitor carfilzomib was selected as a second inhibitor to rule out agent-specific effects and to confirm that observed changes are related to proteasome inhibition.
Irreversibly induced platelet activation and aggregation were not affected by proteasome blockade with bortezomib up to 24 hours. Conversely, proteasome inhibition led to enhanced threshold aggregation and agglutination up to 25 %, accompanied by partial alleviation of induced VASP phosphorylation of approximately 10-15 %. Expression of different receptors were almost unaffected. Instead, a significant increase of PP2A activity was observable in platelets after proteasome blockade, accompanied by facilitated platelet adhesion to coated surfaces in static experiments or flow chamber experiments.
Carfilzomib, used for the first time in functional experimentation with human platelets in vitro, led to a dose-dependent decrease of proteasome activity with accumulation of poly ubiquitylated proteins. Like bortezomib, carfilzomib treatment resulted in enhanced threshold aggregation with attenuated VASP phosphorylation.
As the main conclusion of this thesis, proteasome inhibition enhances the responsiveness of human platelets, provided by an alleviation of platelet inhibitory pathways and by an additional increase of PP2A activity, resulting in facilitated platelet adhesion under static and flow conditions. The proteasome system appears to be involved in the promotion of inhibitory counterregulation in platelets. The potential of proteasome inhibitors for triggering thromboembolic adverse events in patients must be clarified in further studies, in addition to their possible use for targeting platelet function to improve the hemostatic reactivity of platelets.
In dieser Arbeit wurden die Effektivität und mögliche Einflüsse der Immunadsorption mit der auf rekombinantem Protein A-basierten Einmalsäule Ligasorb® auf bestimmte Blutparameter bei einer Kohorte von neurologischen Patienten mit Myasthenia gravis oder Stiff-Person-Syndrom evaluiert.
Die IA mit der Ligasorb®-Säule senkte effizient die Immunglobulinkonzentrationen IgG1, IgG2 und IgG4 im Patientenblut. Die durchschnittliche Reduktion dieser Plasmaproteine betrug 60%. Die Reduktionsrate der Acetylcholinrezeptor-Autoantikörper der MG Patienten lag bei 70% nach IA. Die Blutkonzentrationen der Serumproteine wie Albumin oder der Komplementfaktoren C3 und C4 wurden durch die IA nicht wesentlich beeinflusst. Die IA zeigten auch keine klinisch relevanten Auswirkungen auf die zelluläre Blutzusammensetzung, insbesondere wurden keine Leukozytosen beobachtet.
Die IA hatten außerdem keinen relevanten Einfluss auf die untersuchten klinisch-chemischen Parameter.
Nach den IA konnte aber eine relevante Störung der Hämostaseparameter festgestellt werden. Die Globaltests Quick, INR und PTT zeigten nach Behandlung deutlich pathologische Werte. Die nachfolgende Einzelfaktorbestimmung ergab Verminderungen der Vitamin K-abhängigen Gerinnungsfaktoren II, VII, IX und X um 42% bis 67%, die z.B. auf einer direkten Interaktion dieser Faktoren mit der Adsorbermatrix und/oder dem Liganden aus rekombinanten Protein A beruhen könnten. Nach 16 bis 20 Stunden zeigten sich die abweichenden Gerinnungsparameter wieder weitgehend normalisiert. Das Einhalten eines entsprechenden Zeitabstands bis zur Durchführung anderer medizinischer Eingriffe, wie z.B. einer Lumbalpunktion, sowie eine vorherige Kontrolle der Globaltests TPZ und PTT sind daher anzuraten.
Platelet Toll-Like-Receptor-2 and -4 Mediate Different Immune-Related Responses to Bacterial Ligands
(2022)
Background
Like immune cells, platelets express toll-like receptors (TLRs) on their surface membrane. TLR2 and TLR4 are able to recognize bacterial antigens and have the potential to influence hemostatic functions and classical intracellular signaling pathways. This study investigated the role of TLR2 and TLR4 for immune-related functions in human platelets.
Materials and Methods
Washed platelets and neutrophils were prepared from fresh human peripheral blood. Basal-, Pam3CSK4- (as TLR2 agonist) and Lipopolysaccharides (LPS; as TLR4 agonist) -induced CD62P expression, fibrinogen binding and TLR2 or TLR4 expression, intracellular reactive oxygen species (ROS) production in H2DCFDA-loaded platelets and uptake of fluorescence-labeled TLR ligands, and fluorophore-conjugated fibrinogen were evaluated by flow cytometry. Analysis of platelet–neutrophil complexes was performed after coincubation of washed platelets and neutrophils in the presence and absence of TLR2 or TLR4 agonists on poly-L-lysine coated surfaces, followed by immunostaining and immunofluorescence imaging.
Results
Pam3CSK4 rapidly and transiently increased TLR2 and TLR4 expression. Over the course of 30 minutes after activation with Pam3CSK4 and LPS, the expression of both receptors decreased. Pam3CSK4-stimulated intracellular ROS production and the uptake of TLR ligands or fibrinogen much stronger than LPS. Besides, TLR4 activation led to a significant increase of platelet–neutrophil contacts.
Conclusion
Stimulation leads to rapid mobilization of TLR2 or TLR4 to the platelet surface, presumably followed by receptor internalization along with bound TLR ligands. After activation, platelet TLR2 and TLR4 mediate different immune-related reactions. In particular, TLR2 induces intracellular responses in platelets, whereas TLR4 initiates interactions with other immune cells such as neutrophils.
Storage of platelet concentrates (PC) at cold temperature (CT) is discussed as an alternative to the current standard of storage at room temperature (RT). Recently, we could show that cold-induced attenuation of inhibitory signaling is an important mechanism promoting platelet reactivity. For developing strategies in blood banking, it is required to elucidate the time-dependent onset of facilitated platelet activation. Thus, freshly prepared platelet-rich-plasma (PRP) was stored for 1 and 2 h at CT (2–6 °C) or at RT (20–24 °C), followed by subsequent comparative analysis. Compared to RT, basal and induced vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP) phosphorylation levels were decreased under CT within 1 h by approximately 20%, determined by Western blot analysis and flow cytometry. Concomitantly, ADP- and collagen-induced threshold aggregation values were enhanced by up to 30–40%. Furthermore, platelet-covered areas on collagen-coated slides and aggregate formation under flow conditions were increased after storage at CT, in addition to induced activation markers. In conclusion, a time period of 1–2 h for refrigeration is sufficient to induce an attenuation of inhibitory signaling, accompanied with an enhancement of platelet responsiveness. Short-term refrigeration may be considered as a rational approach to obtain PC with higher functional reactivity for the treatment of hemorrhage.
Background and Objectives
Immunoadsorptions (IA) are used to remove autoantibodies from the plasma in autoimmune disorders. In this study, we evaluated the effects of a single-use, recombinant staphylococcal protein A-based immunoadsorber on blood composition of the patient.
Materials and Methods
In a cohort of patients with myasthenia gravis or stiff-person syndrome, essential parameters of blood cell count, coagulation, clinical chemistry or plasma proteins and immunoglobulins (Ig) were measured before and after IA (n = 11).
Results
In average, IA reduced the levels of total IgG, IgG1, IgG2 and IgG4 by approximately 60%, the acetylcholine receptor autoantibody levels by more than 70%. IgG3, IgA or IgM were diminished to a lower extent. In contrast to fibrinogen or other coagulation factors, the column markedly removed vitamin K-dependent coagulation factors II, VII, IX and X by approximately 40%–70%. Accordingly, international normalized ratio and activated partial thromboplastin time were increased after IA by 59.1% and 32.7%, respectively. Coagulation tests almost returned to baseline values within 24 h. Blood cell count, electrolytes, total protein or albumin were not essentially affected. No clinical events occurred.
Conclusion
The single-use, multiple-pass protein A adsorber column is highly efficient to remove IgG1, IgG2 and IgG4 or specific acetylcholine receptor autoantibodies from the plasma. Coagulation parameters should be monitored, since the column has the capacity to largely reduce vitamin K-dependent factors.
Elimination of pathogenic autoantibodies by immunoadsorption (IA) has been described as an effective adjuvant treatment in severe bullous autoimmune diseases, especially in pemphigus. There is much less experience in the treatment of bullous pemphigoid (BP). BP was diagnosed in a 62-year-old Caucasian woman presenting a pruritic rash with multiple tense blisters. Standard treatments with topical and oral corticosteroids, steroid-sparing agents including dapsone, azathioprine, mycophenolate mofetil (MMF) and intravenous immunoglobulins were ineffective or had to be discontinued due to adverse events. An immediate clinical response could be achieved by two treatment cycles of adjuvant protein A immunoadsorption (PA-IA) in addition to continued treatment with MMF (2 g/day) and prednisolone (1 mg/kg/day). Tolerance was excellent. Clinical improvement remained stable after discontinuation of IA and went along with sustained reduction of circulating autoantibodies. Our data demonstrate that PA-IA might be a safe and effective adjuvant treatment in severe and recalcitrant BP.
Introduction
Cold storage of platelets is considered to contribute to lower risk of bacterial growth and to more efficient hemostatic capacity. For the optimization of storage strategies, it is required to further elucidate the influence of refrigeration on platelet integrity. This study focused on adenosine diphosphate (ADP)-related platelet responsiveness.
Materials and Methods
Platelets were prepared from apheresis-derived platelet concentrates or from peripheral whole blood, stored either at room temperature or at 4°C. ADP-induced aggregation was tested with light transmission. Activation markers, purinergic receptor expression, and P2Y12 receptor function were determined by flow cytometry. P2Y1 and P2X1 function was assessed by fluorescence assays, cyclic nucleotide concentrations by immunoassays, and vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP)-phosphorylation levels by Western blot analysis.
Results
In contrast to room temperature, ADP-induced aggregation was maintained under cold storage for 6 days, associated with elevated activation markers like fibrinogen binding or CD62P expression. Purinergic receptor expression was not essentially different, whereas P2Y1 function deteriorated rapidly at cold storage, but not P2Y12 activity. Inhibitory pathways of cold-stored platelets were characterized by reduced responses to nitric oxide and prostaglandin E1. Refrigeration of citrated whole blood also led to the attenuation of induced inhibition of platelet aggregation, detectable within 24 hours.
Conclusion
ADP responsiveness is preserved under cold storage for 6 days due to stable P2Y12 activity and concomitant disintegration of inhibitory pathways enabling a higher reactivity of stored platelets. The ideal storage time at cold temperature for the highest hemostatic effect of platelets should be evaluated in further studies.
Nach der Präparation von gewaschenen Thrombozyten, einem wichtigen Ausgangsmaterial für die experimentelle Forschung oder für die Transfusionsmedizin, tritt bekannterweise ein zunehmender Verlust der ADP-vermittelten Aggregationsfähigkeit ein. Die verminderte Funktionsfähigkeit von Thromboyzten nach dem Waschvorgang kann somit auch experimentelle Ergebnisse beeinflussten.
Allerdings sind die dafür verantwortlichen molekularen Mechanismen bisher nicht aufgeklärt, sodass in dieser Dissertationsarbeit molekulare sowie auch funktionelle Vorgänge untersucht wurden, die zum bekannten Phänomen des raschen Verlustes der ADP-vermittelten Aggregationsfähigkeit gewaschener Thrombozyten führen.
Die Wirkung von ADP wird über die drei purinergen Rezeptoren P2Y1, P2X1 und P2Y12 vermittelt wird. Daher wurde zunächst die ADP-induzierte Aggregationsfähigkeit alleine bzw. unter Kostimulation mit Epinephrin oder Serotonin - zwei Induktoren, deren Rezeptoren mit analogen Signalwegen wie die ADP-Rezeptoren P2Y1 bzw. P2Y12 gekoppelt sind - bestimmt. Um Hinweise zu erhalten, wie die Abnahme der ADP-vermittelten Reaktivität von gewaschenen Thrombozyten mit der purinergen Rezeptorexpression und -distribution sowie mit der nachgeschalteten Signalweiterleitung im Zusammenhang steht, wurde zudem die Expression purinerger Rezeptoren auf der Thrombozytenoberfläche bzw. die Konzentration von purinergen Rezeptoren im Zytosol gewaschener Thrombozyten mittels Durchflusszytometrie bzw. ELISA gemessen.
Es zeigte sich, dass die Funktion der den purinergen Rezeptoren nachgeschalteten Signalwege während der Lagerungszeit zunehmend beeinträchtigt wird, aber zumindest teilweise erhalten bleibt, wie anhand von Effekten durch Kostimulation mit den Induktoren Epinephrin und Serotonin gezeigt werden konnte. Die Distribution der Rezeptoren zwischen der Thrombozytenoberfläche und den intrazellulären Kompartimenten unterliegt komplexen Prozessen, die induktorabhängig reguliert sind. Eine initiale Zunahme der Expression von ADP-Rezeptoren während der Lagerung von gewaschenen Thrombozyten geht dabei nicht einher mit der Aufrechterhaltung der ADP-induzierten Aggregation.
In der Schlussfolgerung ist die fortschreitende Degeneration der ADP-vermittelten Aggregation - neben einem Rückgang der Rezeptorexpression nach mehr als einer Stunde Lagerungszeit - vor allem auf einen funktionellen Verlust der purinergen Rezeptoren zurückzuführen.