Dynamische Balance zwischen Von-Willebrand Faktor und dessen Protease ADAMTS13 bei Inflammation und Hämostase
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Sepsis ist mit geschätzten jährlichen Neuerkrankungen von ca. 160.000 Fällen und einer Mortalität bis zu 50 % eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland. In Folge der überschießenden systemischen Inflammation und einer Aktivierung der Hämostase entwickeln die Patienten Mikrozirkulationsstörungen und Multiorganversagen mit schlechter Prognose. Die Wechselwirkung zwischen einem vermindertem proteolytischen Abbau des Von-Willebrand-Faktor (VWF) und dessen procoagulante Wirkung auf aktivierte Thrombozyten ist als eine wesentliche Ursache für die Entwicklung thrombotischer Mikroangiopathie (TMA) entdeckt worden. Der VWF stellt aufgrund seiner entzündungsmediierten Freisetzung ein Bindeglied zwischen Akut-Phasen Reaktion und Gerinnung dar. Dabei trägt der VWF im Plasma in einer unprozzesierten, gestreckten Form zur Thrombozytenaktivierung und -aggregation bei. Schlüsselenzym der Aktivitätsregulation des VWF ist die Protease ADAMTS13. Bei einer systemischen Entzündungsreaktion werden neben einer stark erhöhten VWF-Konzentration und einer Zunahme dessen thrombogener Aktivität eine Verminderung deren proteolytischer Aktivität beobachtet, was in einem thrombophilen Status resultiert und aufgrund der Bildung von Mikrothromben zum Thrombozytenverbrauch, zum Gefäßverschluss und zum Organversagen beitragen könnte. Die Besonderheit der im Projekt gewählten Vorgehensweise lag in der engen klinisch-translationalen Anbindung zur Beantwortung Grundlagen-orientierter, tierexperimenteller und klinischer Fragestellungen. Durch die initiale Untersuchung ausgezeichnet charakterisierter Patienten- und Probandenkohorten mit einer Entzündungsreaktion unterschiedlich starken Ausmaßes, Organversagen und schwere Sepsis/septischem Schock wurde die Kinetik und Dynamik der ADAMTS13-Aktivitätsveränderung und verwandter Parameter (VWF) ausführlich charakterisiert, eine Assoziation mit etablierten Markern der Entzündungsreaktion beschrieben werden und somit die komplexen Zusammenhänge zwischen Entzündungsreaktion und plasmatischer Gerinnung näher definiert. Zur Erlangung eines pathophysiologischen Nachweises der Relevanz einer durch das gestörte Gleichgewicht zwischen ADAMTS13 und VWF verursachten Mikrothrombosierung im klinischen Verlauf einer Sepsis wurde im 2-Hit-Model des septischen Schweins (Hämorrhagie/Sepsis) die Lücke zwischen klinischen Observationsstudien und pathophysiologisch relevanter Ereignisse geschlossen. Insbesondere konnte gezeigt werden, dass sich die in Patientenstudien etablierten Veränderungen reproduzierbar widerspiegeln (Blutbild, Organversagensparameter, VWF-Shift etc.), aber insbesondere die Kinetik und Dynamik des veränderten ADAMTS13/VWF-Gleichgewichtes (Aktivitätsverlust ADAMTS13, Präsenz unprozessierter VWF-Multimere) abzubilden sind. Wegweisend im Rahmen dieser Untersuchungen war die Korrelation der DIC mit der Manifestation eines akuten Nierenversagens sowie der Nachweis von glomerulären Mikrothromben, deren Zusammensetzung immunhistochemisch als Thrombozyten/VWF-reich untermauert werden konnte. Somit konnte erstmals der Nachweis erbracht werden, dass das Ungleichgewicht zwischen ADAMTS13 und VWF im Verlauf einer Sepsis als ursächlich für die renale Mikrothrombosierung zu bewerten ist. Mechanistische Aspekte der Regulation und Sekretion der ADAMTS13 wurden im Endothelzellmodell untersucht. Dabei wurde diese Zellpopulation als wesentliche Quelle der Protease identifiziert und die Rolle einer proinflammatorischen Stimulation mit ausgewählten Mediatoren untersucht. Hierbei ist es nicht nur gelungen, proinflammatorische Zytokine und LPS als Schlüsselmediatoren der transkriptionellen Regulation zu beschreiben, sondern auch das Spektrum relevanter Botenstoffe um zirkulierende Histone zu erweitern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2008). Inflammation associated ADAMTS13 deficiency promotes formation of ultra-large von Willebrand factor. Haematologica 93: 137-140
Bockmeyer CL, Claus RA, Budde U, Kentouche K, Schneppenheim R, Lösche W, Reinhart K, Brunkhorst FM
- (2009). Anti-platelet drugs and outcome in severe infection: clinical impact and underlying mechanisms. Platelets 20: 50-57
Winning J, Reichel J, Eisenhut Y, Hamacher J, Kohl M, Deigner HP, Claus RA, Bauer M, Lösche W
- (2009). Beneficial effect of clopidogrel in a mouse model of polymicrobial sepsis. J Thromb Haemost 7: 1032- 1036
Seidel M, Winning J, Claus RA, Bauer M, Lösche W
- (2009). Variations in the ration between von Willebrand factor and its cleaving protease during systemic inflammation and association with severity and prognosis of organ failure. Thromb Haemost 101: 239-247
Claus RA, Bockmeyer CL, Budde U, Kentouche K, Sossdorf M, Hilberg T, Schneppenheim R, Reinhart K, Bauer M, Brunkhorst FM, Lösche W
- (2010). Antiplatelet drugs and outcome in mixed admissions to an intensive care unit. Crit Care 38: 32-37
Winning J, Neumann J, Kohl M, Claus RA, Reinhart K, Bauer M, Lösche W
- (2010). Approaching clinical reality: Markers for Monitoring systemic inflammation and sepsis. Curr Mol Med 10: 227-235
Claus RA, Otto GP, Deigner HP, Bauer M
- (2010). The balance between von-Willebrand factor and its cleaving protease: Biomarker in systemic inflammation and development of organ failure? Curr Mol Med 10: 236-248
Claus RA, Bockmeyer CL, Sossdorf M, Lösche W
- (2011). ADAMTS13 activity is decreased in a septic porcine model: significance for glomerular thrombus deposition. Thromb Haemost 105: 145-153
Bockmeyer CL, Reuken PA, Simon TP, Budde U, Lösche W, Bauer M, Birschmann I, Becker JU, Marx G, Claus RA
- (2011). ADAMTS13--marker of contractile phenotype of arterial smooth muscle cells lost in benign nephrosclerosis. Nephrol Dial Transplant 26:1871-81
Bockmeyer CL, Forstmeier V, Modde F, Lovric S, Claus RA, Schiffer M, Agustian PA, Grothusen C, Grote K, Birschmann I, Theophile K, Kreipe HH, Bröcker V, Becker JU
