Dokument: Platelet and red blood cell interaction – Unraveling of interaction molecules during cell-cell contact

Titel:	Platelet and red blood cell interaction – Unraveling of interaction molecules during cell-cell contact
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55940
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20210419-091844-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	M. Sc. Krott, Kim Jürgen [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,58 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.04.2021 / geändert 09.04.2021
Beitragende:	Prof. Dr. Elvers, Margitta [Gutachter] Prof. Dr. Gödecke, Axel [Gutachter]
Stichwörter:	Thrombozyten, Thrombospondin und CD36
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Hauptfunktion der Thrombozyten liegt in der Blutstillung, wobei bei einer intakten Barriere der Endothelzellen die Thrombozyten in einem inaktiven, diskoiden Zustand vorliegen. Wenn es zu einer Schädigung bzw. Verletzung des Gefäßwandendothels und zur Freilegung von Komponenten der subendothelialen extrazellulären Matrix (EZM) kommt, wird die primäre Thrombozyten-vermittelte Hämostase eingeleitet, welche zur Bildung eines ersten Thrombus führt. Mithilfe eines breiten Spektrums an Rezeptoren, wie Glykoprotein (GP) Ib, GPVI, Integrinen und CD36, erkennen und binden Thrombozyten die an der Gefäßschädigung exponierten Matrixproteine, wie Kollagen oder Thrombospondin-1 (TSP 1). Nachfolgend kommt es dann zur Thrombozytenaktivierung, -adhäsion, und aggregation und schließlich zur Ausbildung eines primären Thrombus, der die Verletzung am Gefäß verschließt, um einen weiteren Blutverlust zu verhindern. Nachdem lange Zeit angenommen wurde, dass Erythrozyten eine passive Rolle bei den Prozessen der Hämostase und Thrombose spielen, zeigen aktuelle Studien, dass eine direkte Rezeptoren-vermittelte Interaktion von RBCs und Thrombozyten zur Exposition von Phosphatidylserin (PS) an der Oberfläche der RBCs führt und die Thrombingenerierung bei der Hämostase unterstützt. In der vorliegenden Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass eine direkte Interaktion zwischen dem Fas Liganden (FasL, CD178) der Thrombozyten und dem Fas Rezeptor (FasR, CD95) der Erythrozyten besteht. Diese Rezeptor-Ligand-Bindung induziert eine Hochregulierung von PS an der Membranoberfläche der Erythrozyten und führt somit zur Ausbildung einer prokoagulanten Oberfläche auf diesen Zellen. Über diesen Mechanismus tragen Erythrozyten aktiv zum Thrombuswachstum und zur Thrombusstabilisierung bei. Die hier gemessene PS Externalisierung auf Thrombozyten und Erythrozyten ist unabhängig von der Aktivierung intrazellulärer Caspasen. Die FasL/FasR-vermittelte Interaktion von Thrombozyten und Erythrozyten sowie deren Einfluss auf die Thrombusbildung, die Aggregation und die Kontraktilität von Thrombozyten konnte in dieser Arbeit mittels FasR knockout (FasR-/-) und FasL knockout (FasL-/-) Mäusen, sowie Mäusen mit einer auf Megakaryozyten und Thrombozyten beschränkten FasL-Defizienz (FasLfl/fl;PF4-cre+), nachgewiesen werden. Außerdem konnte dargelegt werden, dass die Interaktion über das Integrin αIIbβ3 auf Thrombozyten und dem erythrozytären FasR ebenfalls zur PS Externalisierung an der Membranoberfläche von Erythrozyten führt. Erste Analysen zur Rekrutierung von Erythrozyten an kollagen-adhärente Thrombozyten zeigen, dass es sich hier um einen aktiven Prozess handelt, welcher durch mehrere Oberflächenmoleküle auf der Thrombozyten- und der Erythrozytenmembran, einschließlich CD36, PS, FasR, FasL sowie der Freisetzung von TSP-1 aus Thrombozyten, gesteuert wird. Des Weiteren wurden neue Mechanismen der Thrombozyten-RBC-Interaktion während der Hämostase und Thrombusbildung identifiziert. Von Thrombozyten freigesetztes TSP-1 wurde als ein wichtiger Bindungspartner für CD36 nicht nur auf der Oberfläche der Thrombozyten, sondern auch auf Erythrozyten nachgewiesen. Die Expression von CD36 auf RBCs sowie die Bindung von TSP-1 an Thrombozyten und RBCs nahm während der Inkorporation in den Thrombus signifikant zu. Nur die Inhibierung von CD36 auf Erythrozyten zeigte eine starke Reduktion der Thrombusbildung im Flusskammermodell auf verschiedenen Matrizen, nicht aber die Blockierung von CD36 auf Thrombozyten. Dieser Effekt ließ sich ebenso für die Exposition von PS auf der Erythrozytenmembran nachweisen. In statischen und dynamischen Experimenten der TSP-1 Bindung an Erythrozyten und Thrombozyten wurde gezeigt, dass TSP-1 hauptsächlich über CD36 an Erythrozyten bindet, während ein Verlust von CD36 auf der Membranoberfläche von Thrombozyten nicht zu einer reduzierten TSP-1 Bindung geführt hat. Neben CD36 wurde exponiertes PS als Interaktionspartner für TSP-1 auf Erythrozyten von Patienten mit Sichelzellanämie nachgewiesen. Diese Interaktion konnte hier jedoch weder für Thrombozyten noch für Erythrozyten aus gesunden Spendern gezeigt werden. Es ist bekannt, dass CD36 und TSP-1 in verschiedenen kardiovaskulären Erkrankungen eine wichtige regulatorische Rolle spielen. Verschiedene entzündliche und proteolytische Prozesse begleiten die Entwicklung des Bauchaortenaneurysma (BAA) sowie die Bildung eines intraluminalen Thrombus (ILT). In der vorliegenden Arbeit wurde daher untersucht, ob die Interaktion von Thrombozyten und Erythrozyten über CD36 und TSP-1 eine Rolle in der Progression des BAA spielt. Die Externalisierung von PS auf beiden Zellarten und der thrombozytäre FasL waren stark erhöht. Des Weiteren wurde die Thrombozytenaktivierung und das Expressionsmuster von CD36 und TSP-1 analysiert. Es wurde festgestellt, dass die Thrombozyten von BAA-Patienten in einem prä-aktivierten Zustand in der Blutzirkulation vorliegen und die Proteinexpression von TSP-1 im Vergleich zu altersangepassten Kontrollen signifikant erhöht war. Die hier vorgestellten Ergebnisse zeigen erstmalig neue Mechanismen der Interaktion von Thrombozyten und Erythrozyten über FasL/FasR, αIIbβ3/FasR und TSP-1/CD36 während der Thrombusbildung. Des Weiteren zeigen erste Analysen, dass diese Mechanismen auch bei der Entstehung und Progression des BAA eine Rolle spielen könnten. Platelets play a role in many physiological and pathophysiological processes such as angiogenesis, tumor growth, inflammation, and tissue regeneration, but their main function is the regulation of hemostasis. When the barrier of endothelial cells is intact, platelets are present in an inactive, discoid state. After vascular injury, adhesive macromolecules from the extracellular matrix (ECM), e.g. collagen and thrombospondin-1 (TSP-1) are exposed to the blood flow and primary platelet-mediated hemostasis is initiated, leading to the formation of a first plug. Platelets recognize and bind the exposed matrix proteins by a broad spectrum of receptors, such as glycoprotein (GP) Ib, GPVI, integrins or CD36. These processes lead to platelet activation, adhesion, aggregation and finally the formation of a thrombus that seals the injury of the vessel and prevents further blood loss. For a long time it was assumed that red blood cells (RBCs) play a passive role in the processes of hemostasis and thrombosis. However, recent studies provide evidence for a direct receptor-mediated interaction between RBCs and platelets leading to the exposure of phosphatidylserine (PS) at the RBCs membrane followed by thrombin generation to support hemostasis. In this thesis, a direct interaction between the Fas ligand (FasL, CD178) expressed on platelets and the Fas receptor (FasR, CD95) on RBCs was shown. This receptor-ligand binding leads to an upregulation of PS and thus contributes to the formation of a procoagulant surface on the membrane of RBCs. The direct binding of RBCs and platelets mediated via FasL/FasR provides strong evidence that RBCs are actively involved in thrombus growth and stability. Externalization of PS was independent of caspase signaling. Here, the FasL/FasR-mediated interaction of platelets and RBCs and the impact on thrombus formation, platelet aggregation and contractility was confirmed using FasR knockout (FasR-/-) and FasL knockout (FasL-/-) mice as well as mice with FasL deficiency restricted to megakaryocytes and platelets (FasLfl/fl;PF4-cre+). Furthermore, the interaction via integrin αIIbβ3 on platelets and erythroid FasR leads to PS externalization on the surface of RBCs as well. In addition, it was demonstrated that the recruitment of RBCs to collagen-adherent platelets is an active process that is mediated by several surface molecules on the platelet and RBC membrane, including CD36 and PS on both cell types, erythroid FasR, FasL on the surface of platelets and platelet-released TSP-1. Furthermore, new mechanisms of platelet-RBC interaction upon hemostasis and thrombosis have been identified. Platelet-released TSP-1 has been shown to represent an important binding partner for CD36 not only at the membrane of platelets but also of RBCs. The expression of CD36 on RBCs as well as the binding of TSP-1 to platelets and RBCs increased significantly during incorporation into the thrombus. Unexpectedly, only the inhibition of erythroid CD36 showed a strong reduction in thrombus formation in flow chamber experiments on different matrices, whereas it remained unchanged after inhibition of CD36 on platelets. This effect was also observed when the exposure of PS at the RBC membrane was measured. Moreover, TSP-1 binds to RBCs mainly via CD36, while a loss of CD36 on the platelet membrane did not affect TSP-1 binding as shown in static and dynamic experiments. Besides CD36, exposed PS acts as interaction partner for TSP-1 on RBCs from patients with sickle cell anemia. However, this interaction was not observed using platelets or RBCs from healthy donors. It is known that both CD36 and TSP-1 play an important regulatory role in cardiovascular diseases. Various inflammatory and proteolytic processes accompany the development of an abdominal aortic aneurysm (AAA) as well as the formation of an intraluminal thrombus (ILT). Therefore, the interaction of platelets and RBCs via CD36 and TSP-1 was analyzed to proof if this mechanism plays a role in the progression of AAA. The exposure of PS at the membrane of both cell types and FasL on the surface of platelets were increased. Furthermore, platelet activation and the expression of CD36 and TSP-1 were analyzed. It was found that platelets from patients with AAA are in a preactivated state in the circulation and protein expression of TSP-1 was increased compared to age-matched controls (AMCs). The results presented here show new mechanisms of platelets-RBC interaction via FasL/FasR, αIIbβ3/FasR and TSP-1/CD36 upon thrombus formation. Furthermore, the experiments provide first evidence that these mechanisms might play a role in the development and progression of AAA.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	19.04.2021
Dateien geändert am:	19.04.2021
Promotionsantrag am:	15.12.2020
Datum der Promotion:	26.03.2021