Betydningen av komplementsystemet for aktivering av koagulasjon i en ny fullblodsmodell for sepsis
Prosjekt
- Prosjektnummer
- STR1322-16
- Ansvarlig person
- Ole-Lars Brekke
- Institusjon
- Nordlandssykehuset HF
- Prosjektkategori
- Startstipend
- Helsekategori
- Blood, Infection, Inflammatory and immune system
- Forskningsaktivitet
- 2. Aetiology, 5. Treatment Development
Rapporter
Bakgrunn
En rekke studier har vist at aktivering av komplementsystemet i stor grad er ansvarlig for vevsskaden ved en rekke sykdommer inkludert sepsis (blodforgiftning). Komplementsystemet fungerer sammen med kroppens øvrige kaskadesystemer i et nettverk. Ved sepsis (blodforgiftning) med bakterier eller sopp - aktiveres disse systemene kraftig som et resultat av at bakterier kommer i kontakt med blod og aktiveringen blir i noen tilfelle så kraftig at det utvikles irreversibelt sjokk som resultat av kaskadeaktiveringen. Overaktivering av koagulasjon med påfølgende disseminert intravaskulær koagulasjon er en alvorlig komplikasjon ved sepsis. Organskaden ved sepsis skyldes i stor grad koagulasjons-aktivering med påfølgende okklusjon av små kar i nyre og andre organer. Komplementsystemet aktiveres også kraftig ved alvorlig sepsis og betydelig aktivering av komplementsystemet er assosiert med dødelig utgang. Komplementaktiveringen skjer raskt når bakterier kommer i kontakt med plasma og kaskadereaksjonene settes i gang. Det er derfor viktig å frambringe ny kunnskap om komplement-mediert aktivering av koagulasjon ved sepsis, og hvordan denne koagulasjons-aktiveringen kan hemmes med bla. spesifikke komplement-hemmere mm.
Komplementsystemet
Komplementsystemet er en del av det medfødte immunsystemet. Dette systemet forsvarer organismen mot bla. infeksjon via flere mekanismer. Komplementsystemet består av over 30 proteiner i plasma og på celleoverflater. Aktiveringsproduktene omfatter anafylatoksinene C3a, C4a, C5a og dannelse av et kompleks som kan angripe membranen. Anafylatoksinene virker kjemotaktisk og rekrutterer leukocytter til inflammasjonsstedet. Komplementsystemet regulerer celleaktivering i immunforsvaret bla. via binding til spesifikke komplement reseptorer. Komplement lyserer også bakterier og celler ved hjelp av det terminale komplementkomplekset C5b-9. Betegnelsen terminalt komplementkompleks (TCC) benyttes både for komplekser som er løselig og membranbundne. Det membranbundne komplekset kalles også membran angrepskompleks (MAC). Komplement-komponenter vil også opsonisere patogene strukturer på bakerier bla. med iC3b som deretter kan bindes og fagocyteres av makrofager og nøytrofile granulocytter via hhv. komplement reseptor 1 og 3. Dessuten vil komplementsystemet regulere den adaptive immunresponsen. Den immunologiske hukommelsen og produksjonen av antistoff økes ved at C3b og C4b bindes til komplementreseptorer på follikulære dendritiske celler, B-celler og andre fagocytterende celler. Komplementsystemet vil også fjerne immunkomplekser og apoptotiske celler.
Fullblodsmodell for sepsis
En egenutviklet fullblodsmodell for inflammasjon hvor alle aktørene i inflammasjonsreaksjonen er tilstede og gjensidig kan reagere med hverandre har gjort det mulig å studere komplementsystemets betydning for inflammasjon og koagulasjons-aktivering (Mollnes, TE, Brekke, OL et al. Blood). Ved hjelp av unike monoklonale antistoffer og peptider som meget spesifikt blokkerer enkelte komplement faktorer og/eller deres reseptorer, kan vi studerer effekten av komplementhemming på inflammasjonsreaksjonen og koagulasjons-aktiveringen i ferskt humant fullblod. Det er satt opp metoder for å måle koagulasjonsaktivering direkte i plasma, Tissue factor (TF) oppregulering på monocytter (flowcytometri) og TF mRNA (qPCR). Kombinert hemming av komplement og CD14/TLRs har vist seg å gi en meget effektiv hemming av bla. den bakterieinduserte cytokinresponsen og koagulasjons-aktiveringen. Det er også satt opp metoder for å måle bakterievekst i fullblod med CFU (colony forming units) i samarbeid med fagområdet for mikrobiologi. Vi kan dermed avdekke mekanismene bak aktiveringen og finne egnede hemmere av komplement med tanke på behandling ved sykdommer – inkludert sepsis, hvor komplement bidrar til sykdomsutviklingen. Vi arbeider med å utvikle en ny fullblodsmodell for sepsis ved å bla. prøve ut nye antikoagulanter.
Prosjektet fikk finansiering av 2 mnd. startstipend og er bla. brukt til å skrive en doktorgradsprotokoll for videreføring av prosjektet. Det er også gjort en rekke innledende forsøk med bla. CFU som mål på bakterievekst og satt opp metoder for CFU i fersk humant fullblod.
Prosjektet vil gi økt kunnskap om sammenhengen mellom aktivering av komplement generelt og C3, C5 aktivering spesielt for aktivering av koagulasjon og oppregulering av vevstromboplastin (Tissue factor) i humant fullblod. I tillegg vil effekten av kombinert hemming av CD14/Toll-like receptors (TLRs) og komplement på TF oppregulering og koagulasjonsaktivering bli studert i humant fullblod. Det er kjent at bakterieprodukter som endotoksin (lipopolysakkarider, LPS) bindes til CD14/TLR-4/MD-2 komplekset på immuncellene og gir celleaktivering og cytokinfrigjøring. Konsentrat av renset human C1-inhibitor brukes i klinikken til behandling av anfall ved hereditært angioødem (HAE). C5 hemmeren eculizumab (Soliris) er i bruk ved behandling av atypisk hemolytisk uremisk syndrom (aHUS), C3 glomerulonefritt, nyresykdommen ”dense deposits disease”, katastrofalt antifosfolipid syndrom og paroksystisk nocturnal hemoglobinuri (PNH). Økt kunnskap om evnt. effekt av disse medikamentene på koagulasjonsaktivering og koagulasjonsanalyser (Thromboelastometri, aPTT mm) i humant fullblod vil være klinisk nyttig. Resultatene vil også kunne få terapeutiske implikasjoner ved sepsis ettersom spesifikke hemmere av komplementaktivering finnes, brukes i klinikken og har potensiale som nye adjuvante terapier ved sepsis. Forhåpentligvis vil prosjektet gi økt kunnskap om koagulasjons-aktivering ved sepsis og danne grunnlag for bedre behandling/bedre overlevelse ved behandling av sepsis i framtiden.
Deltagere
- Stig Haugset Nymo Prosjektdeltaker
- Tom Eirik Mollnes Forskningsgruppeleder
- Jim Andre Dahl Prosjektdeltaker
- Ole Lars Brekke Prosjektleder
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