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Zusätzlich zu ihrer Zielstellung humane Thrombozyten auf das Vorkommen von NAP1L1 zu untersuchen, liefert diese Arbeit Anhalt für die potenzielle Funktion diese „nukleären“ Proteins in diesem anukleären Zelltyp. Eine Enflussnahme von NAP1L1 auf den Transport und ggf. Import eines Schlüsselenzyms des mitochondrialen Stoffwechsels (DLAT) erscheint als ein möglicher Mechanismus für die Einflussnahme auf systemische entzündliche Prozesse durch NAP1L1.
Für humane Thrombozyten sind die beschriebenen Veränderungen von DLAT eine der ersten Hinweise auf eine aktive Regulation der intramitochondrialen Proteinausstattung in Reaktion auf die systemische Infektion mit bakteriellen und viralen Erregern. Bislang existierten in dieser Situation nur Daten, welche z.B. die direkte Beeinflussung von Plättchen durch Erreger, z.B. durch induzierte Degradation des anti-apoptotischen BcL-x208, beschreiben.
In der Zukunft wird es wichtig sein zu ergründen, welche funktionellen Konsequenzen aus einer Mehr- oder Minderexpression von NAP1L1 im Bezug auf die thrombozytäre Mitochondrienfunktion entstehen, im Weiteren welchen pathophysiologischen Stellenwert diese Änderungen besitzen und wie man diese dann therapeutisch beeinflussen kann.
Fest steht, dass die in der Einleitung aufgeworfene Frage, ob die im Rahmen einer akuten, systemischen Entzündungsreaktion beobachteten metabolischen Veränderungen eher Ausdruck einer aktiven Regulation als eines pathologischen Defektes sind, auch auf die humanen Thrombozyten übertragen werden muss.
Background
Vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia (VITT) is a prothrombotic, heparin-induced thrombocytopenia (HIT)-mimicking, adverse reaction caused by platelet-activating anti-platelet factor 4 (PF4) antibodies that occurs rarely after adenovirus vector-based COVID-19 vaccination. Strength of PF4-dependent enzyme immunoassay (EIA) reactivity—judged by optical density (OD) measurements—strongly predicts platelet-activating properties of HIT antibodies in a functional test. Whether a similar relationship holds for VITT antibodies is unknown.
Objectives
To evaluate probability for positive platelet activation testing for VITT antibodies based upon EIA OD reactivity; and to investigate simple approaches to minimize false-negative platelet activation testing for VITT.
Methods
All samples referred for VITT testing were systematically evaluated by semiquantitative in-house PF4/heparin-EIA (OD readings) and PF4-induced platelet activation (PIPA) testing within a cohort study. EIA-positive sera testing PIPA-negative were retested following 1/4 to 1/10 dilution. Logistic regression was performed to predict the probability of a positive PIPA per magnitude of EIA reactivity.
Results
Greater EIA ODs in sera from patients with suspected VITT correlated strongly with greater likelihood of PIPA reactivity. Of 61 sera (with OD values >1.0) testing negative in the PIPA, a high proportion (27/61, 44.3%) became PIPA positive when tested at 1/4 to 1/10 dilution.
Conclusions
VITT serology resembles HIT in that greater EIA OD reactivity predicts higher probability of positive testing for platelet-activating antibodies. Unlike the situation with HIT antibodies, however, diluting putative VITT serum increases probability of a positive platelet activation assay, suggesting that optimal complex formation depends on the stoichiometric ratio of PF4 and anti-PF4 VITT antibodies.
Abstract
Background
Toxins are key virulence determinants of pathogens and can impair the function of host immune cells, including platelets. Insights into pathogen toxin interference with platelets will be pivotal to improve treatment of patients with bacterial bloodstream infections.
Materials and Methods
In this study, we deciphered the effects of Staphylococcus aureus toxins α‐hemolysin, LukAB, LukDE, and LukSF on human platelets and compared the effects with the pore forming toxin pneumolysin of Streptococcus pneumoniae. Activation of platelets and loss of platelet function were investigated by flow cytometry, aggregometry, platelet viability, fluorescence microscopy, and intracellular calcium release. Thrombus formation was assessed in whole blood.
Results
α‐hemolysin (Hla) is known to be a pore‐forming toxin. Hla‐induced calcium influx initially activates platelets as indicated by CD62P and αIIbβ3 integrin activation, but also induces finally alterations in the phenotype of platelets. In contrast to Hla and pneumolysin, S. aureus bicomponent pore‐forming leukocidins LukAB, LukED, and LukSF do not bind to platelets and had no significant effect on platelet activation and viability. The presence of small amounts of Hla (0.2 µg/ml) in whole blood abrogates thrombus formation indicating that in systemic infections with S. aureus the stability of formed thrombi is impaired. Damage of platelets by Hla was not neutralized by intravenous immune globulins.
Conclusion
Our findings might be of clinical relevance for S. aureus induced endocarditis. Stabilizing the aortic‐valve thrombi by inhibiting Hla‐induced impairment of platelets might reduce the risk for septic (micro‐)embolization.
Vector-based SARS-CoV-2 vaccines have been associated with vaccine- induced thrombosis with thrombocytopenia syndrome (VITT/TTS), but the causative factors are still unresolved. We comprehensively analyzed the ChAdOx1 nCoV-19 (AstraZeneca) and Ad26.COV2.S (Johnson and Johnson) vaccines. ChAdOx1 nCoV-19 contains significant amounts of host cell protein impurities, including functionally active proteasomes, and adenoviral proteins. A much smaller amount of impurities was found in Ad26.COV2.S. Platelet factor 4 formed complexes with ChAdOx1 nCoV-19 constituents, but not with purified virions from ChAdOx1 nCoV-19 or with Ad26.COV2.S. Vascular hyperpermeability was induced by ChAdOx nCoV-19 but not by Ad26.COV2.S. These differences in impurities together with EDTAinduced capillary leakage might contribute to the higher incidence rate of VITT associated with ChAdOx1 nCoV-19 compared to Ad26.COV2.S.
Vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia (VITT) and cerebral venous sinus thrombosis (CVST) have been recently described as rare complications following vaccination against SARS-CoV-2 with vector vaccines. We report a case of a young woman who presented with VITT and cerebral CVST 7 days following vaccination with ChAdOx1 nCov-19 (AstraZeneca). While the initial MRI was considered void of pathological findings, MRI 3 days later revealed extensive CVST of the transversal and sigmoidal sinus with intracerebral haemorrhage. Diagnostic tests including a platelet-factor-4-induced platelet activation assay confirmed the diagnosis of VITT. Treatment with intravenous immunoglobulins and argatroban resulted in a normalisation of platelet counts and remission of CVST.
Für die Hemmung der plasmatischen Gerinnung kommen orale und parenterale Antikoagulantien in Betracht. Bei stationären Patienten spielt das parenteral verabreichte Heparin, vorkommend als höher- und niedermolekulares Heparin, die größte Rolle. Neben Blutungskomplikationen, kann Heparin auch die gefürchtete Nebenwirkung Heparin-induzierte Thrombozytopenie auslösen.
Aufgrund der Bildung von Immunkomplexen durch Bindung von Antikörpern an Komplexe aus PF4 und Heparin, kommt es zu einer Thrombozytenaggregation mit eventuell auftretenden Thromboembolien. Das Risiko für diese Entstehung erhöht sich mit steigender Kettenlänge des Heparins, mit einer zehnfach erhöhten Prävalenz bei UFH gegenüber LMWHs.
Das Protein PF4 ist ein tetrameres Protein aus der Familie der CXC-Chemokine und wird in den α-Granula der Thrombozyten gespeichert. Durch deren positive Ladung zeigt es eine hohe Affinität zu negativ geladenem Heparin, wodurch antigene Komplexe aufgrund der strukturellen Veränderung des PF4s formiert werden.
In dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Heparine mit aufsteigender Kettenlänge auf die Struktur von PF4 getestet und untersucht, inwieweit ein Polysaccharid mit einem bestimmten Sulfatierungsgrad in Kombination mit einem Standardheparin die Antigen/Antikörper-Interaktion von PF4/Heparin-Antikörper verändern kann.
Hierfür kamen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Hauptaugenmerk wurde auf den Zirkulardichroismus gelegt, mit deren Hilfe die Sekundärstruktur und Konformationsänderung von PF4 im Zusammenspiel mit den Heparinen und Polysacchariden untersucht werden kann. Für den Nachweis von antigenen PF4/Heparin-Komplexen wurde der Enzym-gekoppelte Immunologische Test ELISA und der Heparin-induzierte Plättchenakivierungstest (HIPA) angewendet.
Die durch die Standardheparine ausgelöste Änderung der Konfirmation von PF4 lässt sich durch die Zugabe des synthetisch hergestellten Polysaccharids 12mer-3, das 12 Sulfatgruppen hat, hemmen. Dies war nicht mit den anderen synthetischen 12mer-Polysacchariden möglich. Auch zeigte sich keine Interaktion von 12mer-3 auf die Wechselwirkung von PF4 mit 12mer-6, welche durch die geringere Anzahl an Sulfatgruppen des 12mer-3 zu interpretieren ist. Die Bindung von humanen anti-PF4/Heparin-Antikörpern wurde mit ELISA und dem Funktionstest HIPA untersucht. Hier wurden sieben menschliche Seren mit enthaltenen Anti-PF4/Heparin-IgG-Ak verwendet und nach Hinzugabe der synthetischen Polysaccharide die Ak-Bindung an den antigenen PF4/Heparin-Komplexen und die nachfolgende Thrombozytenaggregation getestet.
Das wichtigste Ergebnis dieser Arbeit ist, dass das Polysaccharid 12mer-3die Struktur von PF4 in PF4/Heparin-Komplexen verändert und dadurch die Bindung von PF4/Heparin-Antikörper reduziert. Durch eine gleichzeitige Gabe von Heparin zusammen mit dem Polysaccharid 12mer-3, könnte das Risiko der unerwünschten Arzneimittelwirkung Heparin-induzierte Thrombozytopenie reduziert werden.
Neben der klinischen Wichtigkeit des Ergebnisses, bietet die hier vorliegende Dissertation auch eine Reihe von Ansatzpunkten für weitere Projekte. Zu nennen wäre hier beispielsweise die Testung der Reaktionen von 12mer-3 in Wechselwirkung mit den Standardheparinen UFH, Reviparin und Enoxaparin und 12mer-3 in Kombination mit 12mer-6 im ELISA und im HIPA, um eine Kongruenz hinsichtlich der bereits durchgeführten CD-Messungen zu liefern. Auch wäre es in klinischen Studien interessant herauszufinden, ob die Expression des Antigens auf PF4/Heparin-Komplexe auch in vivo gehemmt werden könnte.
Weiterhin kann unser Ansatz zur Synthese von sichereren Wirkstoffen führen, die an PF4 binden.
Thrombozyten reagieren auf Infektionen, unter anderem auf die mit dem Humanen Immundefizienz-Virus (HIV). Dabei zeigt sich eine erhöhte Rate an kardiovaskulären und thrombotischen Ereignissen. Die medikamentöse Therapie hemmt unter anderem die reverse Transkriptase der HI-Viren. Allerdings wirken diese Arzneimittel auch auf die humanen Thrombozyten. Diese besitzen eine endogene reverse Transkriptase. Eine solche ist in den Blutplättchen in Form von Long Interspersed Nuclear Element 1 (LINE-1) Ribonukleinsäure (RNA) als Grundlage für die Translation vorhanden. Auch die entsprechenden Proteine sind als Open Reading Frame 1 (ORF1) und Open Reading Frame 2 (ORF2) - Proteine nachweisbar. Diese kodieren unter anderem für eine Endonuklease, Chaperone und reverse Transkriptase. Letztgenannte ist in den Blutplättchen auch aktiv. Folglich sind humane Thrombozyten in der Lage RNA in Desoxyribonukleinsäure (DNA) umzuschreiben. Dem Dogma der Molekularbiologie folgend, besitzen Zellen ohne Nucleus keine DNA. Auf Grund des Vorhandenseins einer endogenen reversen Transkriptase in humanen Thrombozyten konnte erstmals DNA in Form von Gewebsthromboplastin und Urokinase-Typ Plasminogen Aktivator Rezeptor (uPAR) nachgewiesen werden.