Analyse der Struktur-Funktions-Beziehung der Wechselwirkung thrombozytärer Chemokine in der Atherogenese
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das wissenschaftliche Konzept dieses Teilprojektes der FOR 809 beruhte auf dem Befund, dass Thrombozyten die Chemokine CCL5 und CXCL4 exprimieren und bei Aktivierung sezernieren und die Interaktion beider Chemokine einen synergistischen Effekt auf die Monozytenrekrutierung in vitro hatte. Es galt die Frage zu klären, inwieweit diese Plättchenchemokine durch Heteromerbildung tatsächlich eine Rolle für Atherosklerose spielen. Wir konnten überzeugend darstellen und in Nature Medicine publizieren, dass CCL5 und CXCL4 interagieren und ein Modell von der Interaktion vorstellen. CCL5 und CXCL4 interagieren als Heterodimer, das in der Quartärstruktur einem Homodimer von CC-Chemokinen entspricht, also überwiegend durch Anlagerung beider N-termini und Interaktionen im 2. und 3. Betastrang. Diese Information ermöglichte es, ein Peptid zu entwickeln, das an beide Chemokine bindet und um Bindungsplätze mit dem Partnerchemokin konkurriert, so dass es als kompetitiver Inhibitor fungierte. Im Mausmodell schützte das Peptid vor Atherosklerose ohne mit den immunsupressiven Nebenwirkungen einherzugehen, die eine komplette CCL5 Blockade nach sich zog. Im ARDS, spielen Thrombozyten ebenfalls eine wichtige Rolle und auch hier waren CCL5-CXCL4 Heteromere nachweisbar. Darüber hinaus untersuchten wir welche strukturellen Eigenschaften von CCL5 seine Präsentation auf Zelloberflächen ermöglichen und identifizierten den zweiten basischen Aminosäure Cluster in der 50er Region als zweite wichtige Struktur neben dem BBXB Motiv im 40er Loop, die für die in vivo Aktivität relevant ist. Im Menschen exprimieren Thrombozyten CXCL4L1 eine nicht-allele CXCL4 Variante, die ebenfalls eine verschlechterte Oberflächenpräsentation zur Folge hat, weil die Änderungen die Affinität zu Heparin erniedrigt. Wir verglichen CXCL4 und CXCL4L1 und fanden, dass obwohl der angiostatische Effekt erhalten war, die Affinität für CCL5 erniedrigt war und deshalb auch der Monozytenarrest nicht beeinflusst wurde, so dass CXCL4L1 eine möglicherweise atheroprotektive Variante von CXCL4 darstellt. Die Wertigkeit der einzelnen Chemokine im menschlichen System untersuchten wir durch Konzentrationsmessungen aus dem Plasma von Patienten mit akutem Koronarsyndrom verglichen mit dem Plasma von Patienten mit glatten Gefäßen und fanden, dass die Plättchenchemokine CCL5 und CXCL4, nicht aber CXCL4L1 im akuten Koronarsyndrom starken angestiegen waren. Im Verlauf hatten Patienten mit hohen CCL5 Werten auch eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für einen Progress der KHK. Dieser Befund ist möglicherweise eine der Erklärungen warum das akute Koronarsyndrom ein weiterer Risikofaktor für die Entstehung atherosklerotischer Plaques ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- An optimized flow cytometry protocol for analysis of angiogenic monocytes and endothelial progenitor cells in peripheral blood. Cytometry A. 2009;75:848-53
Hristov M, Schmitz S, Schuhmann C, Leyendecker T, von Hundelshausen P, Krotz F, Sohn HY, Nauwelaers FA and Weber C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cyto.a.20772) - Disrupting functional interactions between platelet chemokines inhibits atherosclerosis in hyperlipidemic mice. Nat Med. 2009;15:97-103
Koenen RR, von Hundelshausen P, Nesmelova IV, Zernecke A, Liehn EA, Sarabi A, Kramp BK, Piccinini AM, Paludan SR, Kowalska MA, Kungl AJ, Hackeng TM, Mayo KH and Weber C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nm.1898) - The basic residue cluster (55)KKWVR(59) in CCL5 is required for in vivo biologic function. Mol Immunol. 2009;46:2533-8
Segerer S, Johnson Z, Rek A, Baltus T, von Hundelshausen P, Kungl AJ, Proudfoot AE, Weber C and Nelson PJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.molimm.2009.05.015) - CXC chemokine ligand 4 (Cxcl4) is a platelet-derived mediator of experimental liver fibrosis. Hepatology. 2010;51:1345-53
Zaldivar MM, Pauels K, von Hundelshausen P, Berres ML, Schmitz P, Bornemann J, Kowalska MA, Gassler N, Streetz KL, Weiskirchen R, Trautwein C, Weber C and Wasmuth HE
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/hep.23435) - CXCL4L1 inhibits angiogenesis and induces undirected endothelial cell migration without affecting endothelial cell proliferation and monocyte recruitment. J Thromb Haemost. 2011;9:209-19
Sarabi A, Kramp BK, Drechsler M, Hackeng TM, Soehnlein O, Weber C, Koenen RR and Von Hundelshausen P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1538-7836.2010.04119.x) - Disruption of platelet-derived chemokine heteromers prevents neutrophil extravasation in acute lung injury. Am J Respir Crit Care Med. 2012;185:628-36
Grommes J, Alard JE, Drechsler M, Wantha S, Morgelin M, Kuebler WM, Jacobs M, von Hundelshausen P, Markart P, Wygrecka M, Preissner KT, Hackeng TM, Koenen RR, Weber C and Soehnlein O
(Siehe online unter https://doi.org/10.1164/rccm.201108-1533OC) - Exchange of extracellular domains of CCR1 and CCR5 reveals confined functions in CCL5-mediated cell recruitment. Thromb Haemost. 2013;110:795-806
Kramp BK, Megens RT, Sarabi A, Winkler S, Projahn D, Weber C, Koenen RR and von Hundelshausen P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1160/TH13-05-0420) - Neutrophil-derived cathelicidin promotes adhesion of classical monocytes. Circ Res. 2013;112:792-801
Wantha S, Alard JE, Megens RT, van der Does AM, Doring Y, Drechsler M, Pham CT, Wang MW, Wang JM, Gallo RL, von Hundelshausen P, Lindbom L, Hackeng T, Weber C and Soehnlein O
(Siehe online unter https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.112.300666) - Platelets are a previously unrecognised source of MIF. Thromb Haemost. 2013;110:1004-13
Strussmann T, Tillmann S, Wirtz T, Bucala R, von Hundelshausen P and Bernhagen J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1160/TH13-01-0049) - Identification and characterization of circulating variants of CXCL12 from human plasma: effects on chemotaxis and mobilization of hematopoietic stem and progenitor cells. Stem cells and development. 2014;23:1959-74
Richter R, Jochheim-Richter A, Ciuculescu F, Kollar K, Seifried E, Forssmann U, Verzijl D, Smit MJ, Blanchet X, von Hundelshausen P, Weber C, Forssmann WG and Henschler R
(Siehe online unter https://doi.org/10.1089/scd.2013.0524) - Inflammatory role and prognostic value of platelet chemokines in acute coronary syndrome. Thromb Haemost. 2014;112:1277-87
Blanchet X, Cesarek K, Brandt J, Herwald H, Teupser D, Kuchenhoff H, Karshovska E, Mause SF, Siess W, Wasmuth H, Soehnlein O, Koenen RR, Weber C and von Hundelshausen P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1160/th14-02-0139) - Platelet-derived PF4 reduces neutrophil apoptosis following arterial occlusion. Thromb Haemost. 2014;111:562-4
Hartwig H, Drechsler M, Lievens D, Kramp B, von Hundelshausen P, Lutgens E, Weber C, Doring Y and Soehnlein O
(Siehe online unter https://doi.org/10.1160/TH13-08-0699)
