Institut für Klinische Transfusionsmedizin und Hämotherapie
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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.
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.
Background:
Drug induced immune hemolytic anemia (DIIHA) is a rare complication and often underdiagnosed. DIIHA is frequently associated with a bad outcome, including organ failure and even death. For the last decades, ceftriaxone has been one of the most common drugs causing DIIHA, and ceftriaxone-induced immune hemolytic anemia (IHA) has especially been reported to cause severe complications and fatal outcomes.
Case Presentation:
A 76-year-old male patient was treated with ceftriaxone for cholangitis. Short time after antibiotic exposure the patient was referred to intensive care unit due to cardiopulmonary instability. Hemolysis was observed on laboratory testing and the patient developed severe renal failure with a need for hemodialysis for 2 weeks. Medical history revealed that the patient had been previously exposed to ceftriaxone less than 3 weeks before with subsequent hemolytic reaction. Further causes for hemolytic anemia were excluded and drug-induced immune hemolytic (DIIHA) anemia to ceftriaxone could be confirmed.
Conclusions:
The case demonstrates the severity of ceftriaxone-induced immune hemolytic anemia, a rare, but immediately life-threatening condition of a frequently used antibiotic in clinical practice. Early and correct diagnosis of DIIHA is crucial, as immediate withdrawal of the causative drug is essential for the patient prognosis. Thus, awareness for this complication must be raised among treating physicians.
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.
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.
Im Rahmen der Präparation und Lagerung von TKs entstehen bei Thrombozyten morphologische, funktionelle und hämostatische Defizite, die unter dem Begriff storage lesion zusammengefasst werden. In dieser Dissertation wurde untersucht, ob durch Zugabe des kurzzeitig und reversibel wirksamen NO-Donors DEA/NO zu Apherese-TKs Zeichen der storage lesion über eine 5-tägige Lagerung vermindert werden können. Dafür wurde den Apherese-TKs direkt nach der Herstellung 5 nM DEA/NO zugesetzt. An den Tagen 0 (nach Abklingen der NO-Donor-Wirkung), 2 und 5 wurden verschiedene funktionelle Systeme der Thrombozyten analysiert. Verglichen mit früheren Untersuchungen von unbehandelten TKs ergab sich unter Einsatz von DEA/NO eine abgeschwächte Aktivierung der inhibitorischen Signalwege mit geringerem Anstieg der VASP-Phosphorylierung und des cGMP-Spiegels sowie mit stabilem PDE5A-Gehalt. Gemessen anhand der P-Selektin-Expression und der Fibrinogenbindung zeigte sich ein unverändert niedriger Präaktivierungsgrad der Thrombozyten bei erhaltener Stimulierbarkeit. Bei der Oberflächenexpression von purinergen Rezeptoren war der Rückgang der stimulierten Mobilisation während der 5-tägigen Lagerung im Vergleich zu unbehandelten TKs vermindert. Damit war unter dem Einfluss von DEA/NO eine Abschwächung von Phänomenen der storage lesion zu beobachten. Für eine mögliche klinische Anwendung des NO-Donors DEA/NO bei der TK-Herstellung sind allerdings weitere Studien bezüglich Wirksamkeit und möglicher unerwünschter Wirkungen in vivo notwendig. Darüber hinaus muss eine technische Lösung für die sterile Zugabe von DEA/NO gefunden werden.
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.
The pandemic spread of an infectious disease poses a plethora of challenges to society, clinicians, health care providers and regulating authorities. In order to mount a rapid response and to provide hope in a potentially catastrophic situation as the current COVID-19 pandemic, emergency plans, regulations and funding strategies have to be developed on regional, national and international levels. The speed needed to establish rapid response programs is challenged by the dynamics of the spread of the disease, the concurrent and competing development of different and potentially more effective treatment options, and not the least by regulatory uncertainty. Convalescent plasma, that is plasma collected from patients who have recovered from COVID-19 infections, has emerged as one of the first potential treatment options in the absence of drugs or vaccines with proven efficacy against SARS-CoV-2. The societal aspects of convalescent plasma and the public awareness gave an additional boost to the rapid employment of convalescent plasma donation platforms immediately after the SARS-CoV-2 outbreak. At the same time, uncertainty remains as to the efficacy of convalescent plasma. With evidence mostly limited to empirical reports, convalescent plasma has been used for decades for the prophylaxis and treatment of various infectious diseases. Clinical trials have addressed different infectious agents, stages of disease, target groups of patients and yielded sometimes inconclusive results. The aim of this short review is to delineate the regulatory background for the emergency use of convalescent plasma in the USA, in the European Union and in Germany, and the transition to the setting of clinical trials. In addition, we describe observations made in the process of collecting COVID-19 convalescent plasma (herein referred to as CCP), and formulate proposals to further improve the framework for rapid responses in future emergency situations.
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.
Natural and cryptic peptides dominate the immunopeptidome of atypical teratoid rhabdoid tumors
(2021)
Background
Atypical teratoid/rhabdoid tumors (AT/RT) are highly aggressive CNS tumors of infancy and early childhood. Hallmark is the surprisingly simple genome with inactivating mutations or deletions in the SMARCB1 gene as the oncogenic driver. Nevertheless, AT/RTs are infiltrated by immune cells and even clonally expanded T cells. However, it is unclear which epitopes T cells might recognize on AT/RT cells.
Methods
Here, we report a comprehensive mass spectrometry (MS)-based analysis of naturally presented human leukocyte antigen (HLA) class I and class II ligands on 23 AT/RTs. MS data were validated by matching with a human proteome dataset and exclusion of peptides that are part of the human benignome. Cryptic peptide ligands were identified using Peptide-PRISM.
Results
Comparative HLA ligandome analysis of the HLA ligandome revealed 55 class I and 139 class II tumor-exclusive peptides. No peptide originated from the SMARCB1 region. In addition, 61 HLA class I tumor-exclusive peptide sequences derived from non-canonically translated proteins. Combination of peptides from natural and cryptic class I and class II origin gave optimal representation of tumor cell compartments. Substantial overlap existed with the cryptic immunopeptidome of glioblastomas, but no concordance was found with extracranial tumors. More than 80% of AT/RT exclusive peptides were able to successfully prime CD8+ T cells, whereas naturally occurring memory responses in AT/RT patients could only be detected for class II epitopes. Interestingly, >50% of AT/RT exclusive class II ligands were also recognized by T cells from glioblastoma patients but not from healthy donors.
Conclusions
These findings highlight that AT/RTs, potentially paradigmatic for other pediatric tumors with a low mutational load, present a variety of highly immunogenic HLA class I and class II peptides from canonical as well as non-canonical protein sources. Inclusion of such cryptic peptides into therapeutic vaccines would enable an optimized mapping of the tumor cell surface, thereby reducing the likelihood of immune evasion.