In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Thromboseforschungermittelten die Forscher Plasmasignaturen von Proteinen, die mit Blutplättchen in Zusammenhang stehen oder von ihnen abgeleitet sind, bei akuter isolierter Lungenembolie (iPE) und mit tiefer Venenthrombose assoziierter PE (DVT-PE) im Vergleich zu isolierter TVT (iDVT).
Lernen: Subtypspezifische Plasmasignaturen der thrombozytenbezogenen Proteinfreisetzung bei akuter Lungenembolie. Bildquelle: Victor Josan/Shutterstock
Hintergrund
Die beiden primären Subtypen von PE sind iPE und DVT-PE, und Studien haben gezeigt, dass sich die Plasmaproteinprofile für diese beiden Erkrankungen unterscheiden. Blutplättchen fungieren als zelluläre Linker und erleichtern den entzündlichen Crosstalk zwischen Immun- und Endothelzellen bei hoher arterieller Scherbeanspruchung. Bei diesem Prozess handelt es sich um eine direkte rezeptorvermittelte Interaktion zwischen entzündungsfördernden Molekülen und extrazellulären Vesikeln (EV). Allerdings aktivieren lokale Entzündungsreaktionen am Endothel bei geringer Scherbeanspruchung Blutplättchen, um die Entwicklung einer venösen Thromboembolie (VTE) und ihrer Subtypen, einschließlich PE und TVT, auszulösen. Die Mechanismen, die diesen Prozess steuern, sind weniger gut verstanden.
Experimentelle Daten legen nahe, dass Blutplättchen zur Thromboinflammation im Venensystem beitragen, indem sie Entzündungs- und Gerinnungsprozesse auslösen. Mithilfe des VTE-Mausmodells haben Forscher beispielsweise gezeigt, dass Blutplättchen mit vom Willebrand-Faktor (VWF) freigelegten Endothelzellen interagieren und über das Glykoprotein (GP) Ibα Konjugate mit Leukozyten bilden sowie die Rekrutierung von Endothelien und die Leukozyten-abhängige Gerinnung auslösen .
Humanexperimente haben unterschiedliche Eigenschaften der Thrombozytenaktivierung und -reaktivität bei akuter VTE gezeigt. Beispielsweise zeigten Blutplättchen von Patienten mit akuter VTE eine stärkere Exozytose dichter Granula und Lysosomen. Dies ging mit höheren Plasmaspiegeln von Thromboxan B2, aber einer geringeren thrombozytenabhängigen Thrombinbildung einher als bei Patienten mit ausgeschlossener VTE, unabhängig von der Aspirintherapie.
Massenspektrometriestudien (MS) haben über 3700 Proteine in ruhenden, gehemmten und aktivierten hochgereinigten menschlichen Blutplättchen nachgewiesen. Fortschrittliche ELISA-basierte Tests (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) mit MS könnten eine qualitative Bewertung von durch Blutplättchen freigesetzten Proteinen im Plasma und in isolierten Blutplättchen ermöglichen. Eine detailliertere Analyse der Thrombozyten-assoziierten Plasmaproteine in großen VTE-Kohorten fehlt jedoch.
Über die Studie
In der vorliegenden multizentrischen prospektiven Kohortenstudie untersuchten die Forscher das Plasma von 541 VTE-Patienten mithilfe einer auf maschinellem Lernen basierenden Analyse. Ziel war es, Plasmaproteinsignaturen für die mutmaßliche Blutplättchenfreisetzung zu identifizieren, die spezifisch für iPE und DVT-PE sind. Diese Patienten hatten zum Zeitpunkt der Aufnahme eine akute VTE, wie durch Bildgebung diagnostiziert wurde. Während es 99 iPE-Patienten gab, waren 282 TVT-PE-Patienten, und das Team verglich ihre Daten mit denen von 160 iDVT-Patienten. Das Team nutzte die Farbdoppler-Ultraschalluntersuchung des gesamten Beins und die computertomographische (CT) Lungenangiographie zur TVT- und PE-Diagnose. Zertifizierte Angiologen und Radiologen beurteilten und validierten alle Studiendiagnosen.
Sie sammelten Studienproben im Rahmen des in Deutschland durchgeführten Projekts zur Genotypisierung und molekularen Phänotypisierung venöser Thromboembolien (GMP-VTE). Die Forscher verwendeten die Proximity Extension Assay (PEA)-Technologie für die Profilierung hoher und geringer Plasmaproteine aus Proben, die bei -80 °C gelagert wurden. PEA ermittelte normalisierte Expressionswerte (NPX) für alle getesteten Plasmaproteine unter Einbeziehung von Oligonukleotid-markierten Antikörpern und quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (PCR)-Amplifikation.
Das Testpanel umfasste 444 Proteine, die aus fünf Datenbanken identifiziert wurden [e.g., Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) and Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) databases]. Nach dem Vergleich identifizierte das Team schließlich 135 Blutplättchen-bezogene Proteine in den fünf PEA-Panels zur weiteren Analyse.
Studienergebnisse
Die Studienkohorte zeigte eine höhere Prävalenz von arterieller Hypertonie, Diabetes und chronisch entzündlichen, atherosklerotischen und kardiovaskulären Erkrankungen bei iPE und DVT-PE im Vergleich zu iDVT. Die höheren Werte an C-reaktivem Protein (CRP), Troponin I und N-terminalem (NT)-Prohormon B-Typ natriuretischem Peptid (NT-proBNP) spiegelten in ähnlicher Weise die größere kardiovaskuläre Belastung bei PE-Subtypen wider.
Entsprechend unterschiedlich waren auch die Verschreibungsmuster für Medikamente. Beispielsweise waren Thrombozytenaggregationshemmer, also Acetylsalicylsäure (ASS) und Clopidogrel, bei PE-Patienten überrepräsentiert. Eine Erklärung ist, dass bei Patienten mit akuter LE aufgrund des Verdachts auf einen Myokardinfarkt prophylaktische Thrombozytenaggregationshemmer verschrieben werden. Es ist auch möglich, dass zwischen PE- und iDVT-Patienten eine unterschiedliche Thrombozytenaktivität besteht, da der Anteil an Thrombozytenaggregationshemmern in den PE-Gruppen höher ist.
Die maschinelle Lernanalyse von 135 extrahierten Thrombozytenproteinen durch die durch den Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) regulierten logistischen Regressionsmodelle wählte 24 % bzw. 22 % für iPE und DVT-PE aus, was unterschiedliche Proteinprofile im Vergleich zu iDVT widerspiegelte. Bemerkenswerterweise zeigten alle 135 Thrombozytenproteine eine gute Assoziation mit sechs Thrombozytenaktivierungsmarkern, was ihren wahrscheinlichen Thrombozytenursprung im Plasma von Patienten mit akuter LE im Vergleich zu iDVT-Patienten stützt, analysiert über die PEA-Panels. Im Gegensatz zu iPE wurde der aus Stromazellen stammende Faktor 1alpha (SDF-1α) bei TVT-PE stärker exprimiert als bei iDVT-Patienten, was auf eine möglicherweise besondere Rolle bei Gefäßentzündungen und Atherogenese hinweist.
Bei iPE führte die Netzwerkanalyse der Protein-Protein-Interaktion (PPI) im Vergleich zu iDVT zu vier Clustern von bis zu sechs funktionell interagierenden Proteinen, basierend auf 22 spezifisch exprimierten plättchenbezogenen Proteinen. Der Hauptcluster war mit Klebstoff, Mustererkennung und Immunrezeptorsignalisierung verbunden. Diese umfassten die Kinasen der Src-Familie (SFK) c-Src, die Ligandensignale über das Immunrezeptor-Tyrosin-basierte Aktivierungsmotiv (ITAM)-assoziierte Thrombozytenrezeptoren (z. B. Glykoprotein VI) übertragen [GPVI]).
Im Vergleich zu iPE präsentierte DVT-PE einen Cluster von neun direkt interagierenden Plasmaproteinen, die mit Blutplättchen in Zusammenhang stehen, die an der Gewebeumgestaltung und dem Leukozytentransport beteiligt sind. Die Gewebeinhibitoren der Matrixmetalloproteinasen 1 (TIMP1) und TIMP4, wichtige Effektoren der Gewebeumgestaltung, wurden bei DVT-PE stärker exprimiert als bei iDVT und wurden aus Thrombozyten-α-Granula sezerniert.
Die Autoren stellten fest, dass höhere Plasmaspiegel beider Gewebeinhibitoren von TIMP1 und TIMP4 mit Typ-2-Diabetes, arterieller Hypertonie und Myokardinfarkt assoziiert waren, was mit der höheren Prävalenz schwerwiegender kardiovaskulärer Ereignisse bei TVT-LE im Vergleich zu iDVT übereinstimmt.
Schlussfolgerungen
Die aktuellen Studienergebnisse zeigten, dass beide PE-Subtypen spezifische Plasmaproteinprofile aufwiesen, die mit Blutplättchen assoziiert sind. Beispielsweise unterschied die Studie eine höhere Expression von P-Selectin im Plasma von TVT-PE-Patienten im Vergleich zu iDVT, was auf einen Zusammenhang mit der Schwere der TVT-Erkrankung schließen lässt. Interessanterweise waren die Höhe des Thrombin-Peaks und die spontane Thrombozytenaggregation in plättchenreichem Plasma bei iPE im Vergleich zum iDVT-Phänotyp negativ verknüpft. Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine geringere Thrombozytenreaktivität in vitro mit einer höheren Thrombozytenaktivierung in vivo während der akuten Phase der LE im Vergleich zur iDVT verbunden sein könnte. Noch wichtiger ist, dass diese Ergebnisse darauf hindeuten, dass PE-Subtypen zwar einige Gemeinsamkeiten aufweisen, aber auch unterschiedliche Blutplättchenaktivierungsmuster aufweisen.
Diese Studie befasste sich nicht mit der Quantifizierung und Charakterisierung von EV im Plasma von VTE-Phänotypen. Bei Krebspatienten könnte VTE mit erhöhten Plasmaspiegeln von Mikropartikeln verbunden sein. Allerdings wurde bei Nicht-Krebspatienten im Vergleich zu gesunden Blutspendern nur bei rezidivierenden VTE ein signifikanter Anstieg der aus Blutplättchen stammenden Mikropartikel beobachtet. Zukünftige Studien sollten die Verteilung von EV in den verschiedenen VTE-Phänotypen klären. Weitere Studien sind außerdem erforderlich, um den Einfluss verschiedener Zelltypen auf die Freisetzung von aus Blutplättchen stammenden Proteinen bei PE zu spezifizieren.
Zusammenfassend ließen die Studiendaten darauf schließen, dass iPE und DVT-PE im Vergleich zu iDVT spezifische, aber unterschiedliche Plasmasignaturen aufwiesen, die an thrombozytenbedingten Immunthrombosen und thromboinflammatorischen Prozessen beteiligt sind. Darüber hinaus schienen sich die Profile der Thrombozytenaktivierungsproteine zwischen den PE-Subtypen zu unterscheiden, wobei bei DVT-PE die sekretierten Proteine überwiegen im Vergleich zu Proteinen, die bei iPE eher durch EV ins Plasma freigesetzt werden. Insgesamt tragen Blutplättchen zur Regulierung unterschiedlicher Plasmaproteinspiegel in der akuten Phase der PE bei, die je nach PE-Subtyp unterschiedlich sind.
Referenz:
- Gaukhar Baidildinova, Vincent ten Cate, Markus Nagler, et al. (2022). Subtypspezifische Plasmasignaturen der thrombozytenbezogenen Proteinfreisetzung bei akuter Lungenembolie. Thromboseforschung. doi: https://doi.org/10.1016/j.thromres.2022.10.005 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0049384822004157
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