Thrombozyten spielen eine unverzichtbare Rolle bei der Hämostase. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, verletzte Gefäße zu erkennen, sich zu aktivieren und sich mittels ihres Oberflächenproteins Integrin αIIbβ3 zu verklumpen. Dadurch bilden sie einen stabilen Blutpfropf, der die Wunde verschließt und die Blutung stoppt. Wenn dieser Prozess jedoch unkontrolliert abläuft, kann dies zur Ausbildung von Thrombosen führen, die einen Herzinfarkt oder Schlaganfall zur Folge haben können.
Oberflächenprotein der Thrombozyten löst Entzündungsprozess aus
Die klassische Funktion der Thrombozyten in Hämostase und Thrombose ist seit Jahrzehnten gut verstanden. Ein Team des Universitätsklinikums Würzburg (UKW) und des Rudolf-Virchow-Zentrums (RVZ) der Universität Würzburg (JMU) hat jedoch nun einen überraschenden Mechanismus herausgefundent, der das Verständnis der Thrombozytenbiologie grundlegend ändert. Wenn im Körper nämlich schwerwiegende Krankheitsprozesse wie Infektionen oder Infarkte ablaufen, können Thrombozyten eine völlig andere Funktion ausüben.
Dabei dient das Protein Integrin αIIbβ3 nun als Baustein eines neuartigen Organells, das von den Thrombozyten freigesetzt wird und schädliche Entzündungsprozesse antreibt. Die Forschenden beobachteten, wie die Thrombozyten unter solchen Bedingungen winzige fadenförmige Membranfortsätze bilden und abgeben – sogenannte PITTs. PITT steht für Platelet-derived Integrin- and Tetraspanin-rich Tethers und bedeutet „von Thrombozyten freigesetzte, Integrin- und Tetraspanin-reiche Membranstruktur“. Die PITTs binden an Immunzellen und die Gefäßwand und aktivieren diese, während die sich ablösenden Thrombozyten selbst geschwächt und weniger haftfähig im Blutstrom zurückbleiben.
„Normalerweise aktivieren sich Thrombozyten nur bei einer Gefäßverletzung. Dabei verändern sie ihre Form, setzen Botenstoffe frei und bilden einen Thrombus. Bei den PITTs passiert das Gegenteil: Die Thrombozyten bleiben im klassischen Sinn nicht aktiviert, sondern schnüren aus ihrem Membran-Netzwerk kometenschweifartige Organellen ab, die reich an αIIbβ3 und dem Tetraspanin-Co-Rezeptor CD9 sind, während andere Oberflächenmoleküle auf den Thrombozyten zurückbleiben. Das ist ein völlig neuer Mechanismus, der so noch in keiner Zelle beobachtet worden ist und grundlegende Fragen zur Organisation und gesteuerten Beweglichkeit von Membranproteinen aufwirft.“
Prof. Bernhard Nieswandt, Letztautor der Studie und Leiter des Lehrstuhls für Experimentelle Biomedizin I am UKW
Entzündungsprozess von Thrombozyten erstmals bei Sepsis, starker bakterieller Infektion und COVID-19 entdeckt
Die Bildung von PITTs wurde erstmals in Blutproben von Patientinnen und Patienten mit Sepsis, starker bakterieller Infektion und COVID-19 entdeckt. Die Forschenden wiesen die fadenartigen Membranstrukturen in Blutausstrichen nach und beobachteten gleichzeitig einen Verlust von αIIbβ3 auf der Oberfläche der Thrombozyten. Weitere Untersuchungen in Tiermodellen und mithilfe der intravitalen Mikroskopie belegten, dass PITTs bei Entzündungen oder Infektionen direkt in den Gefäßen entstehen und sich an Immunzellen und der Gefäßwand anheften. Dabei kommt es zu einer Aktivierung dieser Zellen und einer Verstärkung der Gefäßentzündung.
Thrombo-inflammatorische Krankheitsmechanismen bei schwerkranken Patienten
„Dass Thrombozyten αIIbβ3 auf diese Weise umverteilen und dadurch ihre normale Gerinnungsfunktion einbüßen, war völlig unerwartet. Das könnte erklären, warum viele schwerkranke Patientinnen und Patienten auch unter gewebeschädigenden Entzündungsprozessen und einem gleichzeitig erhöhten Blutungsrisiko leiden“, betont Prof. Dr. David Stegner. Der Arbeitsgruppenleiter am RVZ ist neben Charly Kusch Erstautor der Studie.
Blockade des Thrombozyten-Oberflächenproteins αIIbβ3 mit monoklonalen Antikörper
Die Forschenden konnten außerdem zeigen, dass die Blockade von αIIbβ3 mit monoklonalen Antikörpern die Bildung von PITTs und infolgedessen schwere Entzündungsprozesse und Gewebeschäden in Krankheitsmodellen deutlich verringert. Damit eröffnen sich neue therapeutische Ansätze, um solche sogenannten „thrombo-inflammatorischen“ Krankheitsmechanismen gezielt zu bremsen, ohne die lebenswichtige Blutstillung zu beeinträchtigen.
