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Method Article
Il presente protocollo fornisce una serie completa di procedure necessarie per analizzare le piastrine procoagulanti, che presentano caratteristiche sovrapponibili di necrosi, apoptosi e attivazione piastrinica.
Le piastrine che circolano nel flusso sanguigno sono relativamente quiescenti, ma si "attivano" quando incontrano stimolanti o "agonisti" nel sito della lesione dei vasi sanguigni. Le piastrine proaggregatorie e procoagulanti rappresentano due popolazioni distinte di piastrine attivate. Mentre le piastrine proaggregatorie facilitano la cessazione del sanguinamento, o "emostasi", formando un tappo di piastrine raggruppate insieme attraverso ponti di fibrinogeno, le piastrine procoagulanti accelerano notevolmente la cascata della coagulazione, culminando nella formazione di coaguli di fibrina. Un aspetto interessante delle piastrine procoagulanti è che la loro morfologia presenta alcune caratteristiche di "necrosi" e "apoptosi". Possono quindi rappresentare una forma di morte cellulare nelle piastrine, anche se con un ruolo importante nella trombosi e nell'emostasi. Questo articolo introduce il concetto di piastrine procoagulanti, la loro rilevanza per la salute e la malattia e un confronto tra i metodi esistenti per la loro analisi. Fornisce quindi protocolli completi per l'analisi delle piastrine procoagulanti, lo studio dei meccanismi della loro formazione e la valutazione del loro ruolo protrombotico nel facilitare la coagulazione. L'articolo si conclude con una discussione dei passaggi chiave, delle limitazioni e dei principi di risoluzione dei problemi per i metodi descritti.
Esistono almeno due popolazioni distinte di piastrine attivate 1,2. Le piastrine proaggregatorie sono caratterizzate da un'elevata attivazione delle integrine e da una bassa, se nulla, esposizione al PS. D'altra parte, le piastrine procoagulanti sono caratterizzate da una bassa attività delle integrine e da un'elevata esposizione al PS 1,2, fornendo una superficie per l'assemblaggio dei complessi tenasi e protrombonasi3, che è 105-10 6 volte e 300000 volte più attiva dei singoli fattori di fase solubili IXa e Xa, rispettivamente4. Le piastrine procoagulanti accelerano quindi notevolmente la coagulazione. Un aspetto interessante delle piastrine procoagulanti è che la loro morfologia assomiglia ad alcune caratteristiche della "necrosi" come la microvescicolazione, il ballooning della cellula con distruzione del citoscheletro e la perdita dell'integrità della membrana, così come quelle dell'"apoptosi" come la perdita dell'asimmetria fosfolipidica di membrana con esposizione della fosfatidilserina nel lembo esterno 5,6. In altre parole, la formazione di piastrine procoagulanti può rappresentare una forma di morte cellulare nelle piastrine, anche se con un'importante funzione fisiologica nell'emostasi.
Le piastrine procoagulanti sono significativamente associate a disturbi trombotici. Mentre la maggior parte degli individui sani non ha piastrine procoagulanti circolanti, ~30% delle piastrine normali del donatore adotta un fenotipo procoagulante ex vivo dopo l'esposizione a forti agonisti come trombina e collagene7. Le piastrine procoagulanti circolanti sono state riportate nei traumi, dove la loro formazione può riflettere l'attivazione da parte dell'istone H4 8,9. Nella maggior parte dei disturbi protrombotici, tuttavia, l'aumento dei livelli di piastrine procoagulanti viene rilevato solo dopo la stimolazione ex vivo 10. Ad esempio, i pazienti con ictus acuto in cui il >51,1% delle loro piastrine è stato convertito in piastrine procoagulanti (note anche come piastrine COATed) da collagene e trombina avevano un hazard ratio di 10,72 per ictus ricorrente entro 30 giorni rispetto ai pazienti con minore formazione di piastrine procoagulanti11. Risultati simili sono stati riportati in pazienti con attacchi ischemici transitori e aterosclerosi carotidea12. Al contrario, la sindrome di Scott è il risultato di una mutazione di ANO6, che codifica per la fosfolipide scramblasi TMEM-16F, che porta a una carenza di esposizione piastrinica al PS13. I disturbi emorragici idiopatici e il sanguinamento intracranico possono essere associati a una ridotta capacità di generare piastrine procoagulanti14.
Pertanto, la valutazione delle piastrine procoagulanti fa parte di qualsiasi analisi della funzione piastrinica non solo durante le indagini di base sui meccanismi di attivazione piastrinica e conseguente trombosi ed emostasi, ma anche durante l'analisi clinica per il rischio di trombosi o sanguinamento nei pazienti durante vari stati patologici. Un gruppo di esperti scientifici della Società internazionale per la trombosi e l'emostasi (ISTH) ha raccomandato l'uso del legame dell'annessina V e dell'espressione della P-selectina mediante citometria a flusso per distinguere i procoagulanti da altre sottopopolazioni piastriniche15. L'articolo discute anche i vari metodi che possono essere utilizzati per analizzare le piastrine procoagulanti e apoptotiche, ma non riesce a descrivere i processi in dettaglio. Questi metodi includono il rilevamento di (1) attivazione piastrinica da parte di PAC1/JonA o legame del fibrinogeno (citometria a flusso); (2) secrezione di granuli alfa mediante espressione di P-selectina (citometria a flusso); (3) esposizione al PS mediante legame con l'annessina V/lattaferina (citometria a flusso); (4) perdita di integrità della membrana mediante marcatura GSAO (citometria a flusso); (5) cambiamenti morfologici come il ballooning (microscopia); (6) rilevamento dell'attivazione delle caspasi mediante saggio delle caspasi (immunoblotting/luminometria/citometria a flusso) o degradazione del substrato citoscheletrico gelsolina (immunoblotting); (7) perdita del potenziale di membrana mitocondriale da parte di coloranti sensibili al potenziale mitocondriale come JC-1/Mitotracker (citometria a flusso); (8) marcatori apoptotici intrinseci mitocondriali Bax, Bak e rilascio di citocromo c (immunoblotting); (9) funzione procoagulante mediante saggio di generazione di trombina e legame del fattore della coagulazione Xa/Va (citometria a flusso, microscopia); (10) Aumento citosolico e mitocondriale del calcio mediante coloranti fluorescenti sensibili al calcio (citometria a flusso, fluorimetria, microscopia).
Il presente studio approfondisce i protocolli completi per l'analisi delle piastrine procoagulanti e per distinguerle dalle piastrine proaggregatorie e apoptotiche. La maggior parte delle procedure descritte si basa sulla citometria a flusso che presenta i vantaggi di (1) essere prontamente disponibile e facile da usare, (2) richiedere un basso volume di campione e (3) consentire il rilevamento simultaneo di più sottopopolazioni di piastrine (proaggregatorie, procoagulanti e apoptotiche)15. Questi protocolli basati sulla citometria a flusso sono integrati con saggi funzionali dell'attività procoagulante basati sul legame del fattore della coagulazione e saggi di generazione di trombina basati su coaguli.
I partecipanti umani sono stati reclutati nello studio per il prelievo di sangue venoso periferico dopo aver ottenuto il consenso informato scritto, seguendo rigorosamente le raccomandazioni e l'approvazione dell'Institutional Review Board del Cleveland Clinic Lerner Research Institute, con tutte le metodologie di studio conformi agli standard stabiliti dalla Dichiarazione di Helsinki. Sono stati inclusi i partecipanti adulti sani di età superiore ai 18 anni, mentre quelli di età inferiore ai 18 anni, gli individui con una storia recente di eventi trombotici negli ultimi sei mesi, quelli con una storia di alcolismo o abuso di droghe e i partecipanti che avevano usato farmaci antipiastrinici o anticoagulanti nelle ultime quattro settimane sono stati esclusi. Una descrizione dettagliata dei materiali e dei reagenti utilizzati nei protocolli è disponibile nella Tabella dei materiali.
1. Preparazione delle piastrine
2. Analisi delle piastrine procoagulanti mediante citometria a flusso
3. Analisi del calcio mitocondriale mediante citometria a flusso
4. Analisi del potenziale di membrana mitocondriale mediante citometria a flusso
5. Analisi dell'attività della caspasi 3 e della caspasi 8 mediante citometria a flusso
6. Analisi del legame della protrombina mediante citometria a flusso
7. Analisi del legame della protrombina mediante microscopia confocale
8. Saggio di generazione di trombina piastrinica fosfolipide dipendente da coaguli
Una percentuale di piastrine attivate diventa "procoagulante" con un caratteristico aumento dell'espressione superficiale sia della fosfatidilserina (PS) che della P-selectina, che le distingue dalle piastrine "apoptotiche" che sono positive solo per l'esposizione al PS e dalle piastrine "proaggregatorie" che sono positive per l'espressione della P-selectina. Abbiamo scoperto che la trombina induce un aumento dose-dipendente della proporzione di piastrine procoagulanti positive sia per l...
Le piastrine procoagulanti mostrano aumenti marcati e sostenuti del calcio intracellulare dopo la stimolazione26, ma possono essere derivati attraverso meccanismi diversi. Vengono generati in seguito a una forte stimolazione con agonisti con collagene e trombina attraverso mediatori distinti, tra cui il più importante afflusso di calcio mitocondriale18,19 lungo il gradiente elettrochimico attraverso la me...
Gli autori non hanno interessi concorrenti da rivelare.
Paresh P. Kulkarni e Keith R. McCrae, rispettivamente, riconoscono i premi di sovvenzione Fellow e Pilot finanziati da 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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