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Method Article
Das vorliegende Protokoll bietet eine umfassende Reihe von Verfahren, die zur Analyse von gerinnungsfördernden Thrombozyten erforderlich sind, die überlappende Merkmale von Nekrose, Apoptose und Thrombozytenaktivierung aufweisen.
Blutplättchen, die im Blutkreislauf zirkulieren, sind relativ ruhig, werden aber "aktiviert", wenn sie an der Stelle der Blutgefäßverletzung auf Stimulanzien oder "Agonisten" treffen. Proaggregatorische und prokoagulante Blutplättchen repräsentieren zwei unterschiedliche Populationen aktivierter Blutplättchen. Während proaggregierte Blutplättchen die Beendigung der Blutung oder "Hämostase" erleichtern, indem sie einen Pfropfen aus Blutplättchen bilden, die durch Fibrinogenbrücken miteinander verklumpt sind, beschleunigen prokoagulanziöse Blutplättchen die Gerinnungskaskade dramatisch und gipfeln in der Bildung von Fibringerinnseln. Ein interessanter Aspekt der gerinnungsfördernden Blutplättchen ist, dass ihre Morphologie bestimmte Merkmale von "Nekrose" und "Apoptose" aufweist. Sie könnten daher eine Form des Zelltods bei Blutplättchen darstellen, wenn auch mit einer wichtigen Rolle bei Thrombose und Blutstillung. In diesem Artikel werden das Konzept der gerinnungsfördernden Blutplättchen, ihre Bedeutung für Gesundheit und Krankheit und ein Vergleich bestehender Methoden zu ihrer Analyse vorgestellt. Es bietet dann umfassende Protokolle für die Analyse von prokoagulanzien Blutplättchen, die Untersuchung der Mechanismen ihrer Bildung und die Bewertung ihrer prothrombotischen Rolle bei der Erleichterung der Gerinnung. Der Artikel schließt mit einer Erläuterung der wichtigsten Schritte, Einschränkungen und Problembehandlungsprinzipien für die beschriebenen Methoden.
Es gibt mindestens zwei unterschiedliche Populationen aktivierter Blutplättchen 1,2. Pro-aggregatorische Thrombozyten zeichnen sich durch eine hohe Integrinaktivierung und eine geringe PS-Exposition aus, wenn überhaupt. Auf der anderen Seite zeichnen sich Prokoagulanzienplättchen durch eine geringe Integrinaktivität und eine hohe PS-Exposition 1,2 aus, die eine Oberfläche für die Assemblierung der Tenase- und Prothrombinase-Komplexe3 bieten, die 10,5-10,6-fach und 300000-fach aktiver ist als die einzelnen löslichen Phasenfaktoren IXa bzw.Xa 4. Prokoagulanzien Blutplättchen beschleunigen so die Gerinnung dramatisch. Ein interessanter Aspekt der gerinnungsfördernden Blutplättchen ist, dass ihre Morphologie bestimmten Merkmalen der "Nekrose" wie Mikrovesikulation, Ballonbildung der Zelle mit Störung des Zytoskeletts und Verlust der Membranintegrität ähnelt, sowie denen der "Apoptose" wie dem Verlust der Membranphospholipid-Asymmetrie mit Exposition von Phosphatidylserin in der äußeren Packungsbeilage 5,6. Mit anderen Worten, die Bildung von prokoagulanzien Blutplättchen kann eine Form des Zelltods bei Blutplättchen darstellen, wenn auch mit einer wichtigen physiologischen Funktion bei der Blutstillung.
Prokoagulanzien-Blutplättchen sind signifikant mit thrombotischen Erkrankungen verbunden. Während die meisten gesunden Menschen keine zirkulierenden Prokoagulanzien-Blutplättchen haben, nehmen ~30% der normalen Spenderplättchen ex vivo einen prokoagulanziellen Phänotyp an, nachdem sie starken Agonisten wie Thrombin und Kollagen ausgesetzt waren7. Zirkulierende prokoagulierende Blutplättchen wurden bei Traumata berichtet, bei denen ihre Bildung eine Aktivierung durch Histon H4widerspiegeln kann 8,9. Bei den meisten prothrombotischen Erkrankungen werden erhöhte Spiegel an gerinnungsfördernden Blutplättchen jedoch erst nach ex vivo-Stimulation nachgewiesen10. Zum Beispiel hatten Patienten mit akutem Schlaganfall, bei denen >51,1 % ihrer Blutplättchen durch Kollagen und Thrombin in prokoagulanziöse Blutplättchen (auch bekannt als COATed-Thrombozyten) umgewandelt wurden, eine Hazard Ratio von 10,72 für einen rezidivierenden Schlaganfall innerhalb von 30 Tagen im Vergleich zu Patienten mit geringerer prokoagulanzienartiger Thrombozytenbildung11. Ähnliche Ergebnisse wurden bei Patienten mit transitorischen ischämischen Attacken und Karotis-Atherosklerose berichtet12. Im Gegensatz dazu resultiert die Blutgerinnungsstörung Scott-Syndrom aus einer Mutation von ANO6, die für das Phospholipid-Scramblase TMEM-16F kodiert, was zu einer mangelhaften PS-Exposition der Blutplättchenführt 13. Idiopathische Blutungsstörungen und intrakranielle Blutungen können mit einer verminderten Fähigkeit zur Bildung von prokoagulanzien Blutplättchen verbunden sein14.
Daher ist die Beurteilung der gerinnungsfördernden Blutplättchen Teil jeder Analyse der Thrombozytenfunktion, nicht nur bei grundlegenden Untersuchungen der Mechanismen der Thrombozytenaktivierung und der daraus resultierenden Thrombose und Blutstillung, sondern auch bei der klinischen Analyse des Thrombose- oder Blutungsrisikos bei Patienten während verschiedener pathologischer Zustände. Ein Gremium der International Society on Thrombosis and Haemostasis (ISTH) empfahl die Verwendung der Annexin-V-Bindung und der P-Selektin-Expression durch Durchflusszytometrie zur Unterscheidung von Prokoagulanzien von anderen Thrombozyten-Subpopulationen15. Der Artikel diskutiert auch die verschiedenen Methoden, mit denen prokoagulante und apoptotische Blutplättchen analysiert werden können, beschreibt aber die Prozesse nicht im Detail. Zu diesen Methoden gehören der Nachweis von (1) der Thrombozytenaktivierung durch PAC1/JonA oder der Fibrinogenbindung (Durchflusszytometrie); (2) Alpha-Granula-Sekretion durch P-Selektin-Expression (Durchflusszytometrie); (3) PS-Exposition durch Annexin V/Lactadherin-Bindung (Durchflusszytometrie); (4) Verlust der Membranintegrität durch GSAO-Markierung (Durchflusszytometrie); (5) morphologische Veränderungen wie Ballonbildung (Mikroskopie); (6) Nachweis der Caspase-Aktivierung durch Caspase-Assay (Immunblotting/Luminometrie/Durchflusszytometrie) oder Abbau des Zytoskelettsubstrats Gelsolin (Immunblotting); (7) Verlust des mitochondrialen Membranpotentialpotentials durch mitochondriale potentialempfindliche Farbstoffe wie JC-1/Mitotracker (Durchflusszytometrie); (8) mitochondriale intrinsische apoptotische Marker Bax, Bak und Cytochrom c-Freisetzung (Immunblotting); (9) Prokoagulanzienfunktion durch Thrombingenerationsassay und Gerinnungsfaktor-Xa/Va-Bindung (Durchflusszytometrie, Mikroskopie); (10) Zytosolischer und mitochondrialer Calciumanstieg durch fluoreszierende Calcium-empfindliche Farbstoffe (Durchflusszytometrie, Fluorometrie, Mikroskopie).
Die vorliegende Studie befasst sich mit umfassenden Protokollen für die Analyse von prokoagulanzien Thrombozyten sowie deren Unterscheidung von proaggregatorischen und apoptotischen Thrombozyten. Die meisten beschriebenen Verfahren beruhen auf einer Durchflusszytometrie, die die Vorteile hat, dass sie (1) leicht verfügbar und einfach anzuwenden ist, (2) ein geringes Probenvolumen erfordert und (3) den gleichzeitigen Nachweis mehrerer Subpopulationen von Blutplättchen (proaggregatorisch, prokoagulant und apoptotisch) ermöglicht)15. Diese auf Durchflusszytometrie basierenden Protokolle werden durch funktionelle Assays der Prokoagulanzienaktivität auf der Grundlage der Gerinnungsfaktorbindung und gerinnselbasierter Thrombingenerierungsassays ergänzt.
Menschliche Teilnehmer wurden für die Studie für die Entnahme von peripherem venösem Blut rekrutiert, nachdem sie eine schriftliche Einverständniserklärung erhalten hatten, die streng den Empfehlungen und der Genehmigung des Institutional Review Board des Cleveland Clinic Lerner Research Institute folgte, wobei alle Studienmethoden den in der Deklaration von Helsinki festgelegten Standards entsprachen. Gesunde erwachsene Teilnehmer über 18 Jahre wurden eingeschlossen, während Personen unter 18 Jahren, Personen mit einer kürzlichen Vorgeschichte von thrombotischen Ereignissen in den letzten sechs Monaten, Personen mit einer Vorgeschichte von Alkoholismus oder Drogenmissbrauch und Teilnehmer, die in den letzten vier Wochen Thrombozytenaggregationshemmer oder Antikoagulanzien eingenommen hatten, ausgeschlossen wurden. Eine detaillierte Beschreibung der in den Protokollen verwendeten Materialien und Reagenzien finden Sie in der Materialtabelle.
1. Vorbereitung der Blutplättchen
2. Analyse von gerinnungsfördernden Blutplättchen mittels Durchflusszytometrie
3. Analyse des mitochondrialen Calciums mittels Durchflusszytometrie
4. Analyse des mitochondrialen Membranpotentials mittels Durchflusszytometrie
5. Analyse der Caspase 3- und Caspase 8-Aktivität mittels Durchflusszytometrie
6. Analyse der Prothrombinbindung mittels Durchflusszytometrie
7. Analyse der Prothrombinbindung mittels konfokaler Mikroskopie
8. Gerinnselbasierter Thrombozytenphospholipid-abhängiger Assay zur Thrombinerzeugung
Ein Teil der aktivierten Blutplättchen wird zu einem "Prokoagulationsmittel" mit einer charakteristischen Erhöhung der Oberflächenexpression von Phosphatidylserin (PS) und P-Selektin, was sie von "apoptotischen" Blutplättchen unterscheidet, die nur für die PS-Exposition positiv sind, sowie von "proaggregatorischen" Blutplättchen, die positiv für die P-Selektin-Expression sind. Wir fanden heraus, dass Thrombin einen dosisabhängigen Anstieg des Anteils der Prokoagulanzienthrombozyt...
Prokoagulanzienthrombozyten zeigen nach Stimulation einen deutlichen und anhaltenden Anstieg des intrazellulären Kalziums26, können aber durch unterschiedliche Mechanismen abgeleitet werden. Sie werden nach starker agonistischer Stimulation mit Kollagen und Thrombin durch unterschiedliche Mediatoren erzeugt, einschließlich des mitochondrialen Calciumeinstroms18,19 entlang des elektrochemischen Gradiente...
Die Autoren haben keine konkurrierenden Interessen offenzulegen.
Paresh P. Kulkarni und Keith R. McCrae würdigen die von VeloSano, Cleveland Clinic Foundation, gestifteten Fellow- und Pilotenstipendien.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acid Citrate Dextrose (ACD) solution (For 1000 mL) | Tri- Sodium Citrate- 22 g Citric Acid- 8 g Dextrose- 24.5 g Water- Make up volume to 1000 mL | ||
Alexa Fluor 488 protein labelling kit | Invitrogen | A10235 | |
APC Mouse Anti-Human CD62P | BD Pharmingen | 550888 | |
Bovine Prothrombin | Prolytix | BCP-1010 | |
Buffer A (Platelet Preparation) | M.W Conc. in 1X For 100 mL 10X solution HEPES 238.30 20 mM 4.766 g NaCl 58.44 134 mM 7.83 g KCl 74.55 2.9 mM 216.19 mg MgCl2 203.30 1 mM 203.30 mg NaH2PO4 156.01 0.34 mM 53.04 mg NaHCO3 84 01 12 mM 1.01 g Water to 100 mL after adjusting pH to 6.2 Dilute 10X solution 1:10 (v/v) with Milli Q water just before platelet preparation to obtain the 1X solution that needs to be supplemented with the following Conc. in 1X For 1 ml 1X solution EGTA 1 mM Add 10 μL (1:100 v/v) 100 mM EGTA Glucose 5 mM Add 5 μL (1:200 v/v) 1 M glucose PGE1 3 μM Add 3 μL (1:333 v/v) 1 mM PGE1 solution | ||
Buffer B (Platelet Preparation) | M.W Conc. in 1X For 100 mL 10X solution HEPES 238.30 20 mM 4.766 g NaCl 58.44 134 mM 7.83 g KCl 74.55 2.9 mM 216.19 mg MgCl2 203.30 1 mM 203.30 mg NaH2PO4 156.01 0.34 mM 53.04 mg NaHCO3 84 01 12 mM 1.01 g Water to 100 mL after adjusting pH to 7.4 Dilute 10X solution 1:10 (v/v) with Milli Q water just before platelet preparation to obtain the 1X solution that needs to be supplemented with the following Conc. in 1X For 1 ml 1X solution Glucose 5 mM Add 5 μL (1:200 v/v) 1 M glucose | ||
CaCl2 (0.5 M) (For 50ml) | Molecular weight of CaCl2.2H2O = 147.02 Dissolve 3.675 g of CaCl2.2H2O in 50 ml Milli Q water | ||
CellEvent Caspase-3/7 Detection Reagents Green | Invitrogen | C10423 | Apoptosis detection reagent |
Convulxin | Enzo Life Sciences | ALX-350-100 | |
EDTA (0.5 M; pH 8) (For 100 mL) | Molecular Weight of EDTA Na2.2H2 O: 372.24g Weigh 18.612 g and suspend in 50 ml Milli Q water and check the pH (pH~4) Slowly add 10N NaOH with stirring and monitor the pH. EDTA starts solubilizing at around pH 7 and is completely soluble at pH 8. Make up the volume to 100 ml with Milli Q water. | ||
EGTA (100 mM; pH 7.4) (For 100 mL) | Molecular Weight: 380.4 Add 3.804 g EGTA in 50 ml Milli Q water and check the pH (pH~3) Add 10 N NaOH dropwise while stirring and monitor the pH EGTA becomes soluble at pH 7.0 (approx) Adjust pH to 7.4 Make up the volume to 100 ml with Milli Q water | ||
FITC Mouse Anti-Human PAC-1 | BD | 340507 | |
FITC-IETD-FMK Caspase 8 (active) staining kit | Abcam | ab65614 | |
Mitotracker Red CMXRos (mitochindria labeling dye) | Invitrogen | M7512 | Stock= 1 mM (50 µg dissolved in 90 µl DMSO) Sub-stock= 100 µM (10 µl Stock + 90 µl DMSO) Working concentration= 500nM (0.5 µl in 100 µl) |
PE Annexin V | BD Pharmingen | 560930 | |
Prostaglandin E1 | Sigma | P5515 | Stock= 20 mM (1 mg dissolved in 141 µL DMSO) Sub-stock= 1 mM (10 µl Stock + 190 µL DMSO) Working concentration= 3 µM (3 µL in 1 mL) |
Rhod-2 AM | Invitrogen | R1244 | Stock= 5 mM (1 mg dissolved in 178 µL DMSO) Sub-stock= 100 µM (10 µL Stock + 90 µL DMSO) Working concentration= 500 nM (0.5 µL in 100 µL) |
Thrombin from human plasma | Sigma | T7572 |
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