Authors:	Petermann, Victoria
Title:	Stress und Redox Signaling in Zellen der Hämostase
Online publication date:	4-Nov-2021
Year of first publication:	2021
Language:	german
Abstract:	Die Aktivierung von Thrombozyten ist für den hämostatischen Prozess von entscheidender Bedeutung und ein vielversprechendes pharmakologisches Ziel um Thrombosen entgegenwirken zu können. Dabei spielt der Gehalt an Reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) eine wichtige Rolle, da Redox-vermittelte Mechanismen durch erhöhte Bildung an ROS zu einem pro-thrombotischen Zustand beitragen und ein entzündliches Milieu verursachen. Paraoxonase-2 (PON2), ein anti-oxidatives Protein und NADPH-Oxidase-2 (NOX2), ein pro-oxidatives Protein, sind zentral in pathologische Prozesse des kardiovaskulären Systems involviert. Da die Hämostase maßgeblich zu kardiovaskulären Erkrankungen beiträgt, wurde ein Einfluss beider Proteine auf die Regulation pathophysiologischer Prozesse über Redox-vermittelte Mechanismen im Gefäßsystem vermutet und in einer vorrangegangenen Dissertation für Endothelzellen untersucht und bestätigt. In dieser vorliegenden Arbeit wurde erstmalig beschrieben, dass eine Defizienz von PON2 als auch von NOX2 direkt Einfluss auf die Redox-Kontrolle von Thrombozyten, ihre Aktivierbarkeit und die Interaktionen von Thrombozyten mit anderen Zellen zur Bildung eines Thrombus in vitro und in vivo nehmen. Konfokale- und Elektronenmikroskopie beschrieben dabei erstmals die genaue Lokalisation von PON2 in Thrombozyten und durchflusszytometrische Untersuchungen deckten für PON2-/- -Thrombozyten einen dauerhaft erhöhten intrazellularen ROS-Gehalt, sowie einen pro-koagulatorischen Zustand und eine signifikant erhöhte Oberflächenpräsentation an P-Selektin im basalen Zustand ex vivo auf. Bei Zugabe eines Agonisten auf PON2-/- -Thrombozyten reagierten diese hyporeaktiv auf die Funktionen der primären Hämostase in vitro. Zudem zeigten die Ergebnisse von PON2-/- -Mäusen einen dominierenden Einfluss der thrombozytären Hämostase für die Bildung eines Thrombus in vivo. Die durchflusszytometrischen Messungen für NOX2-/- -Thrombozyten offenbarten einen anti-koagulatorischen Zustand, der mit einer signifikant erniedrigten Oberflächenpräsentation an P-Selektin im basalen Zustand ex vivo einhergeht. Durch die Zugabe eines Agonisten reagierten die NOX2-/- -Thrombozyten hyperreaktiv auf die Funktionen der primären Hämostase in vitro, jedoch nicht in vivo bei der Bildung eines Thrombus. Zusätzlich konnte durch die Etablierung eines in vitro Modells in der Flusskammer sowohl für die Thrombozytenadhäsion an Endothelzellen und an eine Kollagen-beschichtete Oberfläche die Basis für weitere reziproke und nicht-reziproke Experimente geschaffen werden, die einen weiteren Zugewinn an Wissen ermöglichen. Insgesamt wurden durch diese Arbeit zwei wichtige Proteine identifiziert, deren Einfluss gerade in Bezug auf die protektive Funktion von PON2 für kardiovaskuläre Erkrankungen neue Therapiestrategien ermöglicht. Platelet activation is crucial important for the hemostatic process and a promising pharmacological goal to counteract thrombosis. The content of reactive oxygen species (ROS) plays an important role here, since redox-mediated mechanisms contribute to a pro-thrombotic state through increased formation of ROS and cause an inflammatory environment. Paraoxonase-2 (PON2), an anti-oxidative protein and NADPH-oxidase-2 (NOX2), a pro-oxidative protein, are centrally involved in pathological processes of the cardiovascular system. Since hemostasis contributes significantly to cardiovascular diseases, an influence of both proteins on the regulation of pathophysiological processes via redox-mediated mechanisms in the vascular system was assumed and examined and confirmed in a previous dissertation for endothelial cells. In this work it was described for the first time that a deficiency of PON2 and NOX2 have a direct influence on the redox control of platelets, their ability to be activated and the interactions of platelets with other cells to form a thrombus in vitro and in vivo. Confocal and electron microscopy described the exact localization of PON2 in platelets for the first time, and flow cytometric examinations revealed a permanently increased intracellular ROS content for PON2 -/- platelets, as well as a pro-coagulatory state and a significantly increased surface presentation of P-selectin in the basal state ex vivo. When an agonist was added to PON2 -/- platelets, these reacted hyporeactively to the functions of primary hemostasis in vitro. In addition, the results of PON2 -/- mice showed a dominant influence of platelet hemostasis on the formation of a thrombus in vivo. The flow cytometric measurements for NOX2 -/- platelets revealed an anti-coagulatory state, which is associated with a significantly reduced surface presentation of P-selectin in the basal state ex vivo. By adding an agonist, the NOX2 -/- platelets reacted hyperreactively to the functions of primary hemostasis in vitro, but not in vivo when a thrombus was formed. In addition, the establishment of an in vitro model in the flow chamber for platelet adhesion to endothelial cells and to a collagen-coated surface created the basis for further reciprocal and non-reciprocal experiments, which enable further knowledge. Overall, this work identified two important proteins whose influence, especially in relation to the protective function of PON2 for cardiovascular diseases, enables new therapeutic strategies.
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics 540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences 570 Biowissenschaften 570 Life sciences 610 Medizin 610 Medical sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-6395
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-openscience-5bfe84b1-61c8-41de-8bf7-d71d11b5d9c85
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	CC BY
Information on rights of use:	https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Extent:	184 Blätter, Illustrationen, Diagramme
Appears in collections:	JGU-Publikationen