eRapport

Betydningen av komplementsystemet ved gram-negativ sepsis i en human fullblodsmodell

Prosjekt
Prosjektnummer
SFP902-09
Ansvarlig person
Ole-Lars Brekke
Institusjon
Nordlandssykehuset HF
Prosjektkategori
Flerårig forskningsprosjekt
Helsekategori
Inflammatory and immune system
Forskningsaktivitet
6. Treatment Evaluation
Rapporter
2011 - sluttrapport
Bakgrunn: Sepsis (blodforgiftning) med Gram-negative bakterier er fortsatt en alvorlig tilstand med betydelig letalitet. Komplementsystemet deltar i forsvaret mot bakterie-infeksjoner, men over-aktivering av komplementsystemet ved sepsis er assosiert med dødelig utgang. Hovedmål: Prosjektets hovedformål er å studere betydningen av komplementsystemet ved Gram- negativ sepsis med E. coli og andre Gram-negative bakterier (Neisseria meningitidis) i en human fullblodsmodell. Vi har utviklet en egen human in vitro modell for sepsis der vi tilsetter bakterier til humant fullblod antikoagulert med trombin-hemmeren Lepirudin – som i motsetning til EDTA, citrat og heparin, ikke påvirker komplementsystemet (Mollnes, TE., Brekke, O.L at al. Blood 2002; 100: 1869-77). Resultater: Vi har funnet at Gram-negative E. coli og N. meningitidis bakterier initialt bindes til røde blodlegemer via komplement reseptor 1 (PMID: 21839519). Denne bindingen reduserer fagocytosen i leukocyttene. Vi har også undersøkt den relative betydningen komplement-systemet og CD14 har for E. coli-indusert inflammasjon i humant fullblod (PMID:18606453). Spesifikk hemming av TNF-alpha hadde ingen effekt på E. coli-indusert cytokinsyntese i fullblod (PMID: 20334922). Vi fant også at TLR-4 koreseptoren MD2 er viktig for LPS-indusert cytokin-syntese, men er ikke involvert i E. coli-indusert cytokin-syntese (PMID: 21948372). Vi har også vist at komplement er viktig for "Tissue-factor" oppregulering (submitted). Funnene kan forhåpentligvis danne grunnlag for framtidig behandling av inflammasjonen ved Gram-negativ sepsis. Bakgrunnen for det er følgende funn: I denne fullblodsmodellen for blodforgiftning har vi bla. vist at kombinert hemming av komplement og CD14 fullstendig kan hemme oksidativ burst og fagocytosen av E. coli bakterier (Brekke, OL. et al. J. Leuk Biol 2007; 81: 1404-1413). Samme hemmingen kan fullstendig blokkere E. coli-indusert cytokin-syntese (Brekke at. al. Mol Immunol. 2008; 45: 3804-13). I tillegg kan vi hemme E. coli-indusert aktivering av koagulasjonen og "Tissue factor" oppregulering med komplement-hemming og komplement pluss anti-CD14 hemming (arbeid submittert 2011). Et overraskende funn var at de Gram-negative bakteriene bandt seg først til røde blodlegemer i humant fullblod (PMID: 21839519). I tillegg har vi funnet at antall CR1 på røde blodlegemer har stor betydning for denne initiale bindingen til de røde blodlegemene og fagocytosen i leukocyttene (i manuskript). Samlet sett tyder funnene på at det er mulig å hemme både inflammasjons-aktiveringen og koagulasjons-aktiveringen indusert av Gram-negative bakterier i humant fullblod i betydelig grad. Forhåpentligvis kan dette kan dette danne grunnlag for nye behandlingsmuligheter for Gram-negativ sepsis (blodforgiftning) i framtiden. Se evnt. også review om dette (PMID:19439008 og PMID:19025127).
2010
Sepsis (blodforgiftning) med Gram-negative bakterier er fortsatt en alvorlig tilstand med betydelig dødelighet. Komplementsystemet deltar i forsvaret mot bakterie-infeksjoner, men overaktivering av komplementsystemet ved sepsis er assosiert med dødelig utgang. Betydningenen av komplementsystemet ved Gram-negativ sepsis i humant fullblod undersøkesVi har utviklet en egen human in vitro modell for sepsis der vi tilsetter bakterier til humant fullblod antikoagulert med trombin-hemmeren Lepirudin – som i motsetning til antikoagulantene EDTA, citrat og heparin, ikke påvirker komplementsystemet. Se evnt. den originale fullblodsmodellen for blodforgiftning som ble publisert i tidsskriftet ”Blood” i 2002. Ved å bruke en rekke ulike spesifikke hemmere av komplementsystemet (C3 convertase hemmeren compstatin, C5a receptor antagonist, C3a receptor antagonist, C5a antistoff, monoklonale antistoff for å hemme klassisk, MBL og alternativ vei) undersøkes betydningen av C5a, opsonisering av bakterien med komplement og hemming av ulike aktiveringsveier (klassisk, alternativ og lektin) på E. coli-indusert inflammasjon i humant blod. Progresjonen i prosjektet følges. En artikkel er trykket i 2010 pluss én annen artikkel, tre er submittert og to arbeid til er i manuskript. Flere abstracts er publisert på nasjonale og internasjonale kongresser. Spesifikk hemming av TNF-alpha har ingen effekt på E. coli-indusert cytokinsyntese i fullblod (publisert 2010). Ett arbeid undersøker bindingen av E. coli og Neisseria meningitidis til komplement-reseptor 1 på røde blodlegemer, og betydningen for fagocytose i granulocytter og monocytter i humant fullblod (submittert til J. Leukocyte Biology). Vi har også funnet at E. coli-indusert aktivering av koagulasjonen målt som uttrykk av "Tissue factor" på monocytter i humant fullblod hemmes over 90% vhja. av kombinert komplement- og anti-CD14 hemming (arbeid submittert). "Toll-like receptor-4" ko-reseptoren MD2 er viktig for LPS-indusert cytokin-syntese, men er ikke involvert i E. coli-indusert cytokin-syntese i motsetning til CD14 (arbeid submittert). Dette er et viktig funn for hvordan vi kan hemme den E. coli-induserte betennelsesreaksjonen i humant fullblod. CD14 hemming opphever LPS- og E. coli-indusert ned-regulering av mRNA for de to C5a reseptorene i humant blod (i manuskript). Som konklusjon har komplement-systemet stor betydning for den initiale betennelses-reaksjonen og forsvaret mot bakterier i humant fullblod. Funnene har allerede gitt grunnlag for nye sepsis-studier i dyremodeller og kan forhåpentligvis gi grunnlag for nye metoder for å hemme betennelsesreaksjonen ved blodforgiftning (sepsis) hos mennesker.
2009
Bakgrunn: Sepsis (blodforgiftning) med Gram-negative bakterier er fortsatt en alvorlig tilstand med betydelig letalitet. Prosjektets hovedformål er å studere betydningen av komplementsystemet ved Gram- negativ sepsis med E. coli og andre Gram-negative bakterier (Neisseria meningitidis) i en human fullblodsmodell.Komplementsystemet deltar i forsvaret mot bakterie-infeksjoner, men over-aktivering av komplementsystemet ved sepsis er assosiert med dødelig utgang. Vi har utviklet en egen human in vitro modell for sepsis der vi tilsetter bakterier til humant fullblod antikoagulert med trombin-hemmeren Lepirudin – som i motsetning til EDTA, citrat og heparin, ikke påvirker komplementsystemet. Se evnt. fullblodsmodellen for sepsis som er publisert i ”Blood”. Konklusjoner: Vi har funnet at E. coli-indusert aktivering av koagulasjonen målt som uttrykk av "Tissue factor" på monocytter i humant fullblod og betennelses-reaksjon målt som cytokin-syntese (TNF, IL-6, IL-8) hemmes over 90% vhja. av kombinert komplement- og anti-CD14 hemming. Én artikkel er trykt i 2009. Dessuten to arbeider som er submittert og to arbeider til er i manuskript. TLR-4 ko-reseptoren MD2 er hovedsaklig involvert i LPS-indusert cytokin-syntese (27 ulike cytokiner analysert), men i liten grad i den E. coli-indusert cytokin-syntesen (arbeid i manuskript). Funnene har allerede gitt grunnlag for nye sepsis-studier i dyremodeller og kan forhåpentligvis gi grunnlag for nye metoder for å hemme betennelsesreaksjonen ved blodforgiftning (sepsis) hos mennesker. Betydningen av prøvetakings-betingelser (prøvetakingsrør, antikoagulant, lagring av prøven med mer) for cytokin-analyser i humant fullblod er undersøkt og blir et eget arbeid. Dette er et viktig prosjekt for å få korrekte prøvetakingsbetingelser for cytokin-analyser som er potensielle markører for sepsis hos mennesker. I ett arbeid utviklet vi nye metoder på flow-cytometri for telling av frie E. coli bakterier i plasma og bakterier bundet til ulike blodceller inkludert røde blodlegemer, granulocytter og monocytter. Dette har gitt ny kunnskap om den initiale bindingen av bakterier til ulike blodceller.
Vitenskapelige artikler
Brekke Ole-Lars, Hellerud Bernt Christian, Christiansen Dorte, Fure Hilde, Castellheim Albert, Nielsen Erik Waage, Pharo Anne, Lindstad Julie Katrine, Bergseth Grethe, Leslie Graham, Lambris John D, Brandtzaeg Petter, Mollnes Tom Eirik

Neisseria meningitidis and Escherichia coli are protected from leukocyte phagocytosis by binding to erythrocyte complement receptor 1 in human blood.

Mol Immunol 2011 Sep;48(15-16):2159-69. Epub 2011 aug 11

PMID: 21839519

Barratt-Due Andreas, Thorgersen Ebbe Billmann, Lindstad Julie K, Pharo Anne, Brekke Ole-Lars, Christiansen Dorte, Lambris John D, Mollnes Tom Eirik

Selective inhibition of TNF-alpha or IL-1 beta does not affect E. coli-induced inflammation in human whole blood.

Mol Immunol 2010 May;47(9):1774-82. Epub 2010 mar 23

PMID: 20334922

Castellheim A, Brekke O-L, Espevik T, Harboe M, Mollnes T E

Innate immune responses to danger signals in systemic inflammatory response syndrome and sepsis.

Scand J Immunol 2009 Jun;69(6):479-91.

PMID: 19439008

Ole Lars Brekke, Dorte Christiansen, Béatrice Donvito Gay, Hilde Fure, Brigitte Reveil, Aymric Kisserli, Tom Eirik Mollnes, and Jacques H.M. Cohen.

1. Key role of the number of erythrocyte CR1 on the initial erythrocyte binding, phagocytosis and oxidative burst by Escherichia

Abstract utvalgt til oral presentasjon ved 13Th European Congress on Complement in Human Disease. Leiden 21-24 aug. 2011.

H. Fure, A. Landsem, D. Christiansen, Ole-L. Brekke, E. W. Nielsen, J. D. Lambris, T. E. Mollnes.

2. C1 inhibitor efficiently inhibits Escherichia coli and LPS-induced Tissue factor expression on monocytes and mRNA upregulatio

Abstract utvalgt til oral presentasjon ved 13Th European Congress on Complement in Human Disease. Leiden 21-24 aug. 2011.

Corinna Lau, Ståle Nygård, Hilde Fure, Knut Tore Lappegård, Ole Lars Brekke, Eivind Hovig, and Tom Eirik Mollnes.

3. Challenging pattern recognition cross-talk: A gene profiling perspective of human Gram-negative bacteriaemia.

Abstract ved 13Th European Congress on Complement in Human Disease. Leiden 21-24 aug. 2011.

Linda Torrissen Hennø, Ole Lars Brekke, Dorte Christiansen, Judith Krey Ludviksen, Hilde Fure, Erik Waage Nielsen and Tom Eirik Mollnes

Effect of anticoagulants and storage temperature on cytokine levels in plasma and serum from healthy humans

Muntlig innlegg ved "Nordic congress in Medical Biochemistry" Oslo, juni 2010.

D. Christiansen, O.L. Brekke, J. Stenvik, J. D. Lambris, T. Espevik, T. E. Mollnes

Effect of inhibiting MD-2 and CD14 on LPS- versus whole E. coli bacteria-induced cytokine responses in human blood

Abstract ved "7th International Innate Immunity Aegean Conference at Rhodes", July 2010

Inger Aagnes, Anders Hovland, John Helge Flage, Ole-Lars Brekke, Knut Tore Lappegård

Ingen endring av endotelfunksjon eller inflammasjonsstatus hos pasienter med familiær hyperkolesterolemi behandlet med statiner

Abstract ved Norsk Cardiologisk selskaps årsmøte, Oslo 2010

D. Christiansen, O.L. Brekke, J. Stenvik, J. Lambris, T. Espevik, T. E. Mollnes

Differential effect of inhibiting MD-2 and CD14 on LPS- versus whole E. coli bacteria-induced cytokine responses in human blood

Abstract ved "XXIII International complement workshop", New York 1-5 august 2010

J.K. Ludviksen, L.T. Hennø, O.L. Brekke, D. Christiansen, H. Fure, E.W. Nielsen, and T. E. Mollnes

Elevated cytokine concentrations in serum compared to plasma samples from healthy humans is not explained by complement

Abstract ved "XXIII International complement workshop", New York 1-5 august 2010

H. Fure, O.L. Brekke, J. Lambris, T. E. Mollnes.

Key role of CD14 in the E. coli- and LPS-induced mRNA down regulation of the C5a receptors CD88 and C5L2

Abstract ved "XXIII International complement workshop", New York 1-5 august 2010

L.T. Hennø, O.L. Brekke, D. Christiansen, J.K. Ludviksen, H. Fure, E.W. Nielsen, and T. E. Mollnes

Preanalytisk effekt av antikoagulanter og lagringsbetingelser på cytokinkonsentrasjoner i blodprøver fra friske personer

Abstract ved "Etterutdannelseskurs/høstmøte i medisinsk biokjemi", Thon hotell Nordlys, Bodø 27-29 september 2010

Anders Hovland, Inger Aagnes, Ole-Lars Brekke, John Helge Flage, Knut Tore Lappegård

No evidence of impaired endothelial function or altered inflammatory state in patients with familial hypercholesterolemia treate

J Clin Lipidol. 2010 (4):288-92. PMID: 21122661.

Ole Lars Brekke, Dorte Christiansen, Bernt Christian Hellerud, Hilde Fure, Grethe Bergseth, Graham Leslie og Tom Eirik Mollnes

Escherichia coli og Neisseria meningitidis bindes initialt til komplement-reseptor 1 (CR1) på erythrocytter i humant fullblod

Abstract og innlegg ved Helse Nords forskningskonferanse Tromsø mars 2009

Inger Aagnes, Anders Hovland, John Helge Flage, Ole-Lars Brekke og Knut Tore Lappegård

No evidence of impaired endothelial function or altered inflammatory state in patients with hypercholesterolemia using statins

Abstract European Atherosclerosis Society 78th Congress

Ole Lars Brekke, Bernt Christian Hellerud, Dorte Christiansen, Hilde Fure, Grethe Bergseth, Graham Leslie, John Lambris and Tom Eirik Mollnes

Key role of CR1 in the initial binding of Escherichia coli and Neisseria meningitidis to erythrocytes in human whole blood

Abstract og innlegg ved European meeting on Complement in human Disease, Budapest sept. 2009

O.L. Brekke, C. Waage, D. Christiansen, H. Fure, H. Qu, J.D. Lambris, B. Østerud, E.W. Nielsen, TE. Mollnes

Different effects of complement and CD14 in E. coli-induced tissue factor mRNA up-regulation, monocyte expression and functional

Manus submitted sept. 2009 til J of Trombosis and Haemostasis

Ole-Lars Brekke, Dorte Christiansen, Bernt Christian Hellerud, Hilde Fure, Grethe Bergseth, Graham Leslie, John Lambris og Tom Eirik Mollnes

Escherichia coli og Neisseria meningitidis bindes initialt til komplement-reseptor 1 (CR1) på erythrocytter i humant fullblod

Abstract og innlegg vårmøte i Medisinsk biokjemi, Oslo, april 2009

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport, Helse Nord

Personvern  -  Informasjonskapsler