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Method Article
Le protocole actuel fournit un ensemble complet de procédures nécessaires à l’analyse des plaquettes procoagulantes, qui présentent des caractéristiques de nécrose, d’apoptose et d’activation plaquettaire qui se chevauchent.
Les plaquettes circulant dans la circulation sanguine sont relativement calmes, mais deviennent « activées » lorsqu’elles rencontrent des stimulants ou des « agonistes » sur le site de la lésion des vaisseaux sanguins. Les plaquettes proagrégatrices et procoagulantes représentent deux populations distinctes de plaquettes activées. Alors que les plaquettes pro-agrégatrices facilitent l’arrêt des saignements, ou « hémostase », en formant un bouchon de plaquettes agglomérées par des ponts de fibrinogène, les plaquettes procoagulantes accélèrent considérablement la cascade de coagulation, aboutissant à la formation de caillots de fibrine. Un aspect intéressant des plaquettes procoagulantes est que leur morphologie présente certaines caractéristiques de « nécrose » et d'« apoptose ». Ils peuvent donc représenter une forme de mort cellulaire dans les plaquettes, bien qu’ils jouent un rôle important dans la thrombose et l’hémostase. Cet article présente le concept de plaquettes procoagulantes, leur pertinence pour la santé et la maladie, et une comparaison des méthodes existantes pour leur analyse. Il fournit ensuite des protocoles complets pour analyser les plaquettes procoagulantes, étudier les mécanismes de leur formation et évaluer leur rôle prothrombotique dans la facilitation de la coagulation. L’article se termine par une discussion sur les étapes clés, les limitations et les principes de dépannage des méthodes décrites.
Il existe au moins deux populations distinctes de plaquettes activées 1,2. Les plaquettes pro-agrégatives sont caractérisées par une activation élevée de l’intégrine et une exposition faible, voire nulle, au PS. D’autre part, les plaquettes procoagulantes sont caractérisées par une faible activité de l’intégrine et une exposition élevée à la PS 1,2, fournissant une surface pour l’assemblage des complexes ténase et prothrombinase3, qui est 105-10 6 fois et 300000 fois plus active que les facteurs de phase solubles individuels IXa et Xa, respectivement4. Les plaquettes procoagulantes accélèrent ainsi considérablement la coagulation. Un aspect intéressant des plaquettes procoagulantes est que leur morphologie ressemble à certaines caractéristiques de la « nécrose » telles que la microvésiculation, le gonflement de la cellule avec perturbation cytosquelettique et la perte d’intégrité de la membrane, ainsi qu’à celles de l’apoptose telles que la perte de l’asymétrie des phospholipides membranaires avec l’exposition de la phosphatidylsérine dans le feuillet externe 5,6. En d’autres termes, la formation de plaquettes procoagulantes peut représenter une forme de mort cellulaire dans les plaquettes, bien qu’avec une fonction physiologique importante dans l’hémostase.
Les plaquettes procoagulantes sont significativement associées aux troubles thrombotiques. Alors que la plupart des individus en bonne santé n’ont pas de plaquettes procoagulantes circulantes, ~30 % des plaquettes de donneurs normaux adoptent un phénotype procoagulant ex vivo après une exposition à des agonistes puissants tels que la thrombine et le collagène7. Des plaquettes procoagulantes circulantes ont été rapportées dans les traumatismes, où leur formation peut refléter l’activation par l’histone H4 8,9. Dans la plupart des troubles prothrombotiques, cependant, des taux accrus de plaquettes procoagulantes ne sont détectés qu’après une stimulation ex vivo 10. Par exemple, les patients ayant subi un AVC aigu chez qui >51,1 % de leurs plaquettes ont été converties en plaquettes procoagulantes (également appelées plaquettes COATed) par le collagène et la thrombine présentaient un rapport de risque de 10,72 pour un AVC récurrent dans les 30 jours par rapport aux patients dont la formation de plaquettes procoagulantes était moindre11. Des résultats similaires ont été rapportés chez des patients atteints d’accidents ischémiques transitoires et d’athérosclérose carotidienne12. En revanche, le syndrome de Scott, un trouble de la coagulation, résulte d’une mutation de ANO6, qui code pour la phospholipide scramblase TMEM-16F, entraînant une exposition déficiente des plaquettes PS13. Les troubles hémorragiques idiopathiques et les hémorragies intracrâniennes peuvent être associés à une diminution de la capacité à générer des plaquettes procoagulantes14.
Par conséquent, l’évaluation des plaquettes procoagulantes fait partie de toute analyse de la fonction plaquettaire non seulement lors d’investigations de base sur les mécanismes d’activation plaquettaire et la thrombose et l’hémostase qui en résultent, mais également lors de l’analyse clinique du risque de thrombose ou d’hémorragie chez les patients au cours de divers états pathologiques. Un panel de l’International Society on Thrombosis and Haemostasis (ISTH) a recommandé l’utilisation de la liaison à l’annexine V et de l’expression de la P-sélectine par cytométrie en flux pour distinguer les procoagulants des autres sous-populations plaquettaires15. L’article traite également des différentes méthodes qui peuvent être utilisées pour analyser les plaquettes procoagulantes et apoptotiques, mais ne décrit pas les processus en détail. Ces méthodes comprennent la détection de (1) l’activation plaquettaire par PAC1/JonA ou la liaison au fibrinogène (cytométrie en flux) ; (2) sécrétion d’alpha-granules par expression de la P-sélectine (cytométrie en flux) ; (3) exposition au PS par liaison à l’annexine V/lactadhérine (cytométrie en flux) ; (4) perte d’intégrité membranaire par marquage GSAO (cytométrie en flux) ; (5) les changements morphologiques comme le ballonnement (microscopie) ; (6) détection de l’activation de la caspase par dosage de la caspase (immunoblotting/luminométrie/cytométrie en flux) ou de la dégradation du substrat du cytosquelette, la gelsoline (immunoblotting) ; (7) perte de potentiel de membrane mitochondriale par des colorants sensibles au potentiel mitochondrial tels que JC-1/Mitotracker (cytométrie en flux) ; (8) les marqueurs apoptotiques intrinsèques mitochondriaux Bax, Bak et la libération du cytochrome c (immunoblotting) ; (9) la fonction procoagulante par dosage de génération de thrombine et liaison du facteur de coagulation Xa/Va (cytométrie en flux, microscopie) ; (10) Augmentation du calcium cytosolique et mitochondrial par des colorants sensibles au calcium fluorescents (cytométrie en flux, fluorométrie, microscopie).
La présente étude se penche sur des protocoles complets pour l’analyse des plaquettes procoagulantes et les distingue des plaquettes proagrégantes et apoptotiques. La plupart des procédures décrites reposent sur la cytométrie en flux qui présente les avantages de (1) être facilement disponible et facile à utiliser, (2) nécessiter un faible volume d’échantillon et (3) permettre la détection simultanée de plusieurs sous-populations de plaquettes (proagrégatoire, procoagulante et apoptotique)15. Ces protocoles basés sur la cytométrie en flux sont complétés par des tests fonctionnels de l’activité procoagulante basés sur la liaison du facteur de coagulation et des tests de génération de thrombine basés sur le caillot.
Les participants humains ont été recrutés dans l’étude pour un prélèvement de sang veineux périphérique après avoir obtenu un consentement éclairé écrit, en suivant strictement les recommandations et l’approbation du conseil d’examen institutionnel de l’Institut de recherche Lerner de la clinique de Cleveland, toutes les méthodologies de l’étude étant conformes aux normes établies par la Déclaration d’Helsinki. Les participants adultes en bonne santé de plus de 18 ans ont été inclus, tandis que ceux de moins de 18 ans, les personnes ayant des antécédents récents d’événements thrombotiques au cours des six derniers mois, ceux ayant des antécédents d’alcoolisme ou de toxicomanie et les participants ayant utilisé des médicaments antiplaquettaires ou anticoagulants au cours des quatre dernières semaines ont été exclus. Une description détaillée des matériaux et des réactifs utilisés dans les protocoles se trouve dans la Table des matériaux.
1. Préparation des plaquettes
2. Analyse des plaquettes procoagulantes par cytométrie en flux
3. Analyse du calcium mitochondrial par cytométrie en flux
4. Analyse du potentiel de la membrane mitochondriale par cytométrie en flux
5. Analyse de l’activité de la caspase 3 et de la caspase 8 par cytométrie en flux
6. Analyse de la liaison de la prothrombine par cytométrie en flux
7. Analyse de la liaison de la prothrombine par microscopie confocale
8. Test de génération de thrombine dépendante des phospholipides plaquettaires à base de caillot
Une proportion de plaquettes activées devient « procoagulante » avec une augmentation caractéristique de l’expression de surface de la phosphatidylsérine (PS) et de la P-sélectine, ce qui les distingue des plaquettes « apoptotiques » qui ne sont positives que pour l’exposition à la PS ainsi que des plaquettes « proagrégatives » qui sont positives pour l’expression de la P-sélectine. Nous avons constaté que la thrombine induit une augmentation dose-dépendante de la pr...
Les plaquettes procoagulantes présentent des augmentations marquées et soutenues du calcium intracellulaire lors de la stimulation26, mais peuvent être dérivées par différents mécanismes. Ils sont générés lors d’une forte stimulation agoniste avec du collagène et de la thrombine par l’intermédiaire de médiateurs distincts, y compris le plus important l’afflux de calcium mitochondrial18,19
Les auteurs n’ont aucun intérêt concurrent à divulguer.
Paresh P. Kulkarni et Keith R. McCrae, respectivement, reconnaissent les bourses de boursier et de pilote financées par VeloSano, Cleveland Clinic Foundation.
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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