Universiẗat, Diss.--Bielefeld, 2000.

Platelets are small anucleate cell fragments derived from bone marrow megakaryocytes (MKs) and are important players in hemostasis and thrombosis. Platelet granules store factors which are released upon activation. There are three major types of platelet granules: alpha-granules, dense granules and lysosomes. While dense granules contain non-proteinacious factors which support platelet aggregation and adhesion, platelet alpha-granules contain more than 300 different proteins involved in various functions such as inflammation, wound healing and the maintenanceof vascular integrity, however, their functional significance in vivo remains unknown. This thesis summarizes analyses using three mouse models generated to investigate the role of platelet granules in thrombosis, hemostasis, stroke and inflammation. Unc13d-/- mice displayed defective platelet dense granule secretion, which resulted in abrogated thrombosis and hemostasis. Remarkably, Munc13-4-deficient mice were profoundly protected from infarct progression following transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) and this was not associated with increased intracranial bleeding indicating an essential involvementof dense granule secretion in infarct progression but not intracranial hemostasis during acute stroke with obvious therapeutic implications. In the second part of this thesis, the role of platelet alpha-granules was investigated using the Nbeal2-/- mouse. Mutations in NBEAL2 have been linked to the gray platelet syndrome (GPS), a rare inherited bleeding disorder. Nbeal2-/- mice displayed the characteristics of human GPS, with defective alpha-granule biogenesis in MKs and their absence from platelets. Nbeal2-deficiency did not affect MK differentiation and proplatelet formation in vitro or platelet life span in vivo. Nbeal2-/- platelets displayed impaired adhesion, aggregation, and coagulant activity ex vivo that translated into defective arterial thrombus formation and protection from thrombo-inflammatory brain infarction in vivo. In a model of skin wound repair, Nbeal2-/- mice exhibited impaired development of functional granulation tissue due to severely reduced differentiation of myofibroblasts. In the third part, the effects of combined deficiency of alpha- and dense granule secretion were analyzed using Unc13d-/-/Nbeal2-/- mice. Platelets of these mice showed impaired aggregation and adhesion to collagen under flow ex vivo, which translated into infinite tail bleeding times and severely defective arterial thrombus formation in vivo. When subjected to in vivo models of skin or lung inflammation, the double mutant mice showed no signs of hemorrhage. In contrast, lack of platelet granule release resulted in impaired vascular integrity in the ischemic brain following tMCAO leading to increased mortality. This indicates that while defective dense granule secretion or the paucity of alpha-granules alone have no effect on vascular integrity after stroke, the combination of both impairs vascular integrity and causes an increase in mortality. / Thrombozyten sind kleine, kernlose Zellfragmente, die von Megakaryozyten (MKs) im Knochenmark gebildet werden und eine zentrale Rolle in Thrombose und Hämostase spielen. Thrombozytengranula speichern Faktoren, die nach Thrombozytenaktivierung freigesetzt werden. Die drei wichtigsten Thrombozytengranula sind alpha- und dichte Granula, sowie Lysosomen. Während dichte Granula vor allem anorganische Faktoren enthalten, welche die Thrombozytenaktivierung und -aggregation fördern, speichern alpha-Granula mehr als 300 verschiedene Proteine mit einer Vielzahl an Funktionen. Sie sind beispielsweise an Entzündungsprozessen, Wundheilung und der Aufrechterhaltung vaskulärer Integrität beteiligt. Die funktionelle Signifikanz dieser Faktoren, insbesondere in vivo, blieb bisher allerdings ungeklärt. Diese Doktorarbeit beschreibt die Analyse der Rolle von Thrombozytengranula in Thrombose, Hämostase, Schlaganfall und Entzündung unter Verwendung von drei Knockout-Mauslinien. Unc13d-/- Mäuse dienten als Modell, um die Rolle der dichten Granulasekretion in Thrombose, Hämostase, Schlaganfall und der Aufrechterhaltung der vaskulären Integrität nach Thromboinflammation zu untersuchen. Die fehlende Freisetzung des Inhalts dichter Granula aus Thrombozyten dieser Mäuse führte zu defekter Thrombose und Hämostase. Unc13d-/- Mäuse zeigten deutlich kleinere Infarkte im tMCAO (transient middle cerebral artery occlusion)-Modell des ischämischen Schlaganfalls. Gleichzeitig wurde jedoch keine erhöhte Blutungsneigung im Gehirn nach Schlaganfall festgestellt. Dies deutet auf eine Schlüsselrolle der Sekretion dichter Granula in der Infarktentwicklung hin, die jedoch nicht die intrakranielle H¨amostase w¨ahrend des akuten Schlaganfalls beeinflusst. Der zweite Teil dieser Doktorarbeit behandelt die Rolle von alpha-Granula unter Verwendung der Nbeal2-/- Maus. Vor Kurzem wurde gezeigt, dass Mutationen im NBEAL2-Gen das Gray Platelet Syndrome (GPS) hervorrufen. Das GPS ist eine seltene erbliche Blutungskrankheit mit Makrothrombozytopenie, defekter alpha-Granulabiogenese in MKs und dem Fehlen thrombozytärer alpha-Granula. Nbeal2-Defizienz führte zu unveränderter MK-Differenzierung, Proplättchenbildung in vitro und Thrombozytenlebensdauer in vivo. Nbeal2-defiziente Thrombozyten zeigten jedoch verringerte Adhäsion, Aggregation und Koagulation ex vivo, welche zu einer gestörten arteriellen Thrombusbildung und Schutz vor thromboinflammatorischem Schlaganfall nach zerebraler Ischämie führte. In einem Wundheilungsmodell der Haut zeigte sich bei Nbeal2-defizienten Mäusen eine verringerte Bildung von Granulationsgewebe während des Heilungsvorgangs. Die Ursache hierfür lag in der reduzierten Myofibroblastendifferenzierung aufgrund fehlender alpha-Granulaausschüttung. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass alpha-Granulabestandteile nicht nur für Thrombose und Hämostase, sondern auch für akute thromboinflammatorische Krankheitszust¨ande und Geweberegeneration nach Verletzung essentiell sind. Im dritten Teil dieser Arbeit wurde der Effekt einer kombinierten Sekretionsdefizienz von alpha- und dichten Granula mithilfe von Unc13d-/-/Nbeal2-/- Mäusen untersucht. Thrombozyten dieser Mäuse zeigten verringerte Aggregation und Adhäsion an Kollagen unter Flussbedingungen ex vivo, sowie massiv verlängerte Blutungszeiten und defekte Thrombusbildung in vivo. Die defekte Granulafreisetzung in Unc13d-/-/Nbeal2-/- Mäusen führte zum Zusammenbruch der vaskulären Integrität im tMCAO-Modell des ischämischen Schlaganfalls und zu einer erhöhten Mortalitätsrate. Im Gegensatz dazu zeigten die doppeldefizienten Mäuse in in vivo Modellen der Haut- oder Lungenentzündung keine Einblutungen. Dies deutet darauf hin, dass die fehlende Sekretion dichter Granula oder die Abwesenheit von alpha-Granula für sich genommen keinen Einfluss auf die Aufrechterhaltung der vaskulären Integrität nach Schlaganfall hat. Die Kombination beider Defekte führt jedoch zum Zusammenbruch der zerebrovaskulären Integrität und erhöhter Mortalität nach Schlaganfall.

Zugl.: Würzburg, University, Diss., 2005.

Thesis (doctoral)--Universität, Salzburg, 2003.

Tübingen, Univ., Diss., 2005.

Ischemia-reperfusion injury (I/R injury) is a common complication in ischemic stroke (IS) treatment, which is characterized by a paradoxical perpetuation of tissue damage despite the successful re-establishment of vascular perfusion. This phenomenon is known to be facilitated by the detrimental interplay of platelets and inflammatory cells at the vascular interface. However, the spatio-temporal and molecular mechanisms underlying these cellular interactions and their contribution to infarct progression are still incompletely understood. Therefore, this study intended to clarify the temporal mechanisms of infarct growth after cerebral vessel recanalization. The data presented here could show that infarct progression is driven by early blood-brain-barrier perturbation and is independent of secondary thrombus formation. Since previous studies unravelled the secretion of platelet granules as a molecular mechanism of how platelets contribute to I/R injury, special emphasis was placed on the role of platelet granule secretion in the process of barrier dysfunction. By combining an in vitro approach with a murine IS model, it could be shown that platelet α-granules exerted endothelial-damaging properties, whereas their absence (NBEAL2-deficiency) translated into improved microvascular integrity. Hence, targeting platelet α-granules might serve as a novel treatment option to reduce vascular integrity loss and diminish infarct growth despite recanalization. Recent evidence revealed that pathomechanisms underlying I/R injury are already instrumental during large vessel occlusion. This indicates that penumbral tissue loss under occlusion and I/R injury during reperfusion share an intertwined relationship. In accordance with this notion, human observational data disclosed the presence of a neutrophil dominated immune response and local platelet activation and secretion, by the detection of the main components of platelet α-granules, within the secluded vasculature of IS patients. These initial observations of immune cells and platelets could be further expanded within this thesis by flow cytometric analysis of local ischemic blood samples. Phenotyping of immune cells disclosed a yet unknown shift in the lymphocyte population towards CD4+ T cells and additionally corroborated the concept of an immediate intravascular immune response that is dominated by granulocytes. Furthermore, this thesis provides first-time evidence for the increased appearance of platelet-leukocyte-aggregates within the secluded human vasculature. Thus, interfering with immune cells and/or platelets already under occlusion might serve as a potential strategy to diminish infarct expansion and ameliorate clinical outcome after IS. / Eine häufig auftretende Komplikation in der Behandlung des ischämischen Schlaganfalls ist der Ischämie/Reperfusion Schaden (I/R Schaden), welcher trotz der erfolgreichen Wiederherstellung der zerebralen Durchblutung durch ein paradoxes Fortschreiten des entstandenen Gewebeschadens charakterisiert ist. Dieses Phänomen wird durch das schädigende Zusammenspiel von Thrombozyten und inflammatorischen Zellen am vaskulären Endothel verursacht. Allerdings sind die räumlich-temporalen und molekularen Mechanismen dieser zellulären Interaktionen und deren Beteiligung am Infarktwachstum noch nicht vollständig verstanden. Daraus folgend, beabsichtigte diese Arbeit eben diese temporalen Mechanismen des fortschreitenden Infarktwachstums nach der zerebralen Gefäßwiedereröffnung aufzuklären. Die hier vorgestellten Daten implizieren, dass das anhaltende Fortschreiten des Gewebeschadens durch die Schädigung der Bluthirnschranke verursacht wird und somit unabhängig vom Auftreten sekundär gebildeter Thromben ist. In vorangegangenen Studien konnte die Freisetzung von thrombozytären Granula als molekularer Mechanismus, mit welchem Thrombozyten zum I/R Schaden beitragen, aufgedeckt werden. Basierend auf diesen Studien wurde in dieser Arbeit ein besonderes Augenmerk auf die Sekretion thrombozytärer Granula im Zusammenhang mit der Beeinträchtigung der endothelialen Barriere gelegt. Durch die Kombination eines in vitro Ansatzes mit einem murinen Model des ischämischen Schlaganfalls konnte gezeigt werden, dass α-Granula endothelialen Schaden verursachen, wohingegen deren Absenz (NBEAL2 Defizienz) zu einer verbesserten mikrovaskulären Integrität führte. Aufgrund dessen könnte das Adressieren der α-Granula als eine neuartige Therapieoption zum Erhalt der vaskulären Integrität und zur Verminderung des Infarktwachstums trotz Rekanalisation genutzt werden. Neuste Erkenntnisse enthüllten, dass die dem I/R Schaden zu Grunde liegenden Pathomechanismen bereits während des Verschlusses eines großen hirnversorgenden Gefäßes zu beobachten sind. Dies deutet darauf hin, dass der Verlust von penumbralem Gewebe unter Okklusion und I/R Schädigung während der Reperfusion im engen Zusammenhang stehen. Im Einklang hiermit konnten humane Daten eine Neutrophilen-dominierte Immunantwort und lokale Thrombozyten Aktivierung und deren Sekretion, anhand der Detektion der α-Granula Hauptkomponenten, im verschlossenen Gefäßsystem von ischämischen Schlaganfall Patienten nachweisen. Diese anfänglichen Beobachtungen konnten im Rahmen dieser Arbeit anhand durchflusszytometrischer Untersuchungen von lokal abgenommenen ischämischen Blutproben erweitert werden. Die Phänotypisierung von Immunzellen enthüllte eine bisher unbekannte Verschiebung der Lymphozyten Population hin zu CD4+ T-Zellen und bekräftigte zusätzlich das Konzept einer unmittelbaren intravaskulären Immunantwort, welche durch Granulozyten dominiert wird. Darüber hinaus konnte in dieser Thesis das erste Mal das erhöhte Auftreten von Thrombozyten-Leukozyten-Aggregaten in dem verschlossenen humanen Gefäßsystem nachgewiesen werden. Demzufolge könnte eine Beeinflussung von Immunzellen und/oder Thrombozyten bereits unter Okklusion als potentiell vielversprechende Strategie genutzt werden, um die Ausweitung des Infarktes einzuschränken und klinische Endpunkte nach einem ischämischen Schlaganfall zu verbessern.

Ziel dieser Arbeit war der Nachweis eines neuroprotektiven Effektes von STVNA auf cerebEND Zellen der Maus in einem in vitro Modell des Schlaganfalls. Mit dem Verfahren zur Herstellung von STVNA konnte ein reines und im Vergleich zu Isosteviol in Wasser gut lösliches Produkt hergestellt werden, das die Anforderungen an eine Versuchssubstanz in einem in vitro Modell voll erfüllen konnte. Als in vitro Modell wurde das bereits bewährte Verfahren der OGD gewähl. CerebEND Zellen der Maus wurden für 4 h OGD ausgesetzt und anschließend für 4 h und 24 h mit 0, 1, 5, 10 und 20 mg/l STVNA behandelt. Direkt, 4 h und 24 h nach 4 h OGD wurden die jeweiligen Zellen geerntet und mittels Western Blot und qRT-PCR ausgewertet. Es wurden eine erhöhte Expression der Tight-Junction-Proteine Claudin-5 und Occludin, sowie ein stabilisierendes Expressionsverhalten der Transmembranproteine Integrin a 1 und Integrin a v nach Behandlung mit STVNA nachgewiesen. Ebenso wurde eine verminderte Expression des Glukosetransporters GLUT 1 beobachtet. Eine Volumenreduktion der cerebEND Zellen durch STVNA, während 4h OGD und gleichzeitiger Behandlung mit STVNA konnte ebenfalls festgestellt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit stützen die Thesen und Ergebnisse der aktuellen Literatur, dass STVNA neuroprotektive Eigenschaften hat. / The endothelial cells of the BBB are acutely vital during ischemia due to hypoxia and hypoglycemia. A breakdown of the BBB's barrier function results in life-threatening complications and is a common cause of death. The aim of this work was to demonstrate a neuroprotective effect of STVNA on mouse cerebEND cells in an in vitro model of stroke. Mouse cerebEND cells were exposed to OGD for 4 h and then treated with 0, 1, 5, 10 and 20 mg/l STVNA for 4 h and 24 h. The respective cells were harvested directly, 4 h and 24 h after 4 h OGD and evaluated by Western Blot and qRT-PCR. An increased expression of the tight junction proteins Claudin-5 and Occludin as well as a stabilizing expression behavior of the transmembrane proteins integrin a1 and integrin av were detected after treatment with STVNA. A reduced expression of the glucose transporter GLUT 1 was also observed. A volume reduction of the cerebEND cells by STVNA, during 4h OGD and simultaneous treatment with STVNA could also be determined. The results of this work support the theses and results of the current literature that STVNA has neuroprotective properties.

Störungen der Ionen- und Blutgas Homöostase mit Verschiebungen von Na+ und K+ in der regionalen Hypoxie sind ein Kennzeichen der experimentellen zerebralen Ischämie, wurden aber in ihrer Bedeutung für Schlaganfallpatienten noch nicht hinreichend untersucht. Wir berichten über eine prospektive, humane Querschnittsstudie an 366 Schlaganfallpatienten, die mit einer endovaskulären Rekanalisation bei einem akuten LVO der vorderen Zirkulation zwischen dem 18.Dezember 2018 und dem 31.August 2020 behandelt wurden. Im Rahmen der vorliegenden Dissertationsarbeit wurden intraprozedural arterielle Blutgasproben (1ml) aus dem lokal ischämischen Kollateralkreislauf und der intraindividuellen systemischen Referenzlokalisation in 51 Patienten gewonnen. Die Probengewinnung mit Hilfe eines Mikrokatheters erfolgte nach einem bereits veröffentlichten Protokoll. Diese Arbeit weist in der Perakutphase eines Großgefäßverschlusses signifikant nach, dass der lokal ischämische paO2 (-4,29%, paO2ischämisch=185,3 mmHg vs. paO2systemisch=193,6mmHg; p=0,035) und die Konzentration von K+ (-5,49%, K+ischämisch=3,44mmol/L vs. K+systemisch=3,64mmol/L; p=0,0081) signifikant reduziert war. Wir beobachteten, dass der Na+:K+-Quotient in der Kollateralzirkulation (+3,29%; Na+:K+-Quotientischämisch=41,74 vs. Na+:K+-Quotientsystemisch=40,38; p=0,0048) im Vergleich zur systemischen Zirkulation signifikant erhöht war, während die Na+-Konzentration signifikant positiv mit einer Zunahme des Infarktausmaßes assoziiert war (r=0,42, p=0,0033). Wir fanden eine alkaline Tendenz des zerebralen pH (+0,14%, pHischämisch=7,38 vs. pHsystemisch=7,37, p=0,0019), mit einer zeitabhängigen Verschiebung in den azidotischen Bereich (r=-0,36, p=0,0549). Schlussfolgernd deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die durch den Schlaganfall verursachten Veränderungen der zerebralen Sauerstoffversorgung, der Ionenzusammensetzung und des Säure-Basen-Gleichgewichts dynamisch auftreten, während der okklusiven Ischämie fortschreiten und mit der akuten Gewebeschädigung im Zusammenhang stehen. Wünschenswert sind weitere prospektive Studien, um die Ergebnisse valide zu reproduzieren. / Disturbances of ion and blood gas homeostasis encompassing massive sodium (Na+)/potassium (K+) shifts and regional hypoxia are a hallmark of experimental cerebral ischemia, but have not been sufficiently investigated for their relevance in stroke patients. We report a prospective observa-tional study on 366 stroke patients who underwent endovascular thrombectomy (EVT) for large-vessel occlusion (LVO) of the anterior circulation (18 Dec 2018-31 Aug 2020). Intraprocedural blood gas samples (1ml) from within the cerebral collateral circulation (ischemic) and matched intraindividual systemic control samples were obtained according to a prespecified protocol in 51 patients. We observed a significant reduction in cerebral oxygen partial pressure (-4.29%, paO2ischemic=185.3 mmHg vs. paO2systemic=193.6; p=0.035) and potassium concentrations (-5.49%, K+ischemic=3.44 mmol/L vs. K+systemic=3.64 mmol/L; p=0.0081). The cerebral Na+: K+ ratio was signifi-cantly increased (Na+: K+ ratioischemic=41.74 vs. Na+: K+ ratiosystemic=40.38; p=0.0048) while sodium concentrations were positively correlated with tissue integrity (r=0.42, p=0.0033). We found more alkaline cerebral pH values (+0.14%, pHischemic=7.38 vs. pHsystemic=7.37, p=0.0019), with a time-dependent shift towards more acidotic conditions (r=-0.36, p=0.0549). These findings suggest that stroke-induced changes in cerebral oxygen supply, ion composition and acid-base balance dynamically occur and progress during occlusive ischemia, and are related to acute tissue damage. Further prospective studies are desirable in order to validly reproduce our results.

In dieser post-hoc Analyse der 4D Studie wurde evaluiert, in welchem Maße endotheliale Dysfunktion und Inflammation für die deutlich erhöhte kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität terminal niereninsuffizienter Patienten verantwortlich sind. Das untersuchte Patientenkollektiv bestand aus 1255 Hämodialyse-Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2, die multizentrisch, randomisiert und kontrolliert mit 20 mg Atorvastatin pro Tag oder Placebo behandelt wurden. Nutzen und Risiken dieser Therapie in Hinblick auf den primären Endpunkt bestehend aus kardialem Tod, Myokardinfarkt und Schlaganfall wurden über einen medianen follow-up Zeitraum von vier Jahren evaluiert. Bei diesem Kollektiv wurden die Biomarker ADMA, SDMA, H-Arginin und SCRP gemessen und mit Hilfe eines multivariaten Cox-Regressionsmodells hinsichtlich ihres prädiktiven Wertes in Bezug auf Schlaganfall und kardiovaskuläre Ereignisse untersucht. SCRP wurde zusätzlich in Relation zu dem traditionellen kardiovaskulären Biomarker LDL-Cholesterin analysiert und der Einfluss von Atorvastatin auf die untersuchten Marker erforscht. Im Folgenden werden die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst. Patienten der zweiten Quartile (ADMA >0,77 bis ≤0,86 µmol L-1) hatten ein um 66% höheres Risiko einen Myokardinfarkt (HR 1.66, 95% KI 1.12-2.46) und ein um 36% höheres Risiko den kombinierten kardiovaskulären Endpunkt zu erreichen (HR 1.36, 95% KI 1.05-1.77) als Patienten der ersten Quartile (ADMA ≤0,77 µmol L-1). SDMA war mit einer erhöhten Inzidenz von Schlaganfällen verbunden. Das Risiko einen Schlaganfall zu erleiden war für Patienten aus Quartile 3 (SDMA >2,45 bis ≤2,96 µmol L-1) um 125% (HR 2.25, 95% KI 1.24-4.11) und für Patienten aus Quartile 4 (SDMA >2,96 µmol L-1) um 90% (HR 1.89, 95% KI 1.02-3.53) höher als für Patienten aus Quartile 1. In Abhängigkeit des H-Arginin-Wertes sank das Risiko des plötzlichen Herztodes und der Gesamtmortalität: Patienten in Quartile 4 (>1,4 µmol L-1) hatten ein um 51% niedrigeres Risiko an plötzlichem Herztod zu versterben als Patienten in Quartile 1 (≤0,87 µmol L-1) (HR 0.49, 95% KI 0.29-0.85). Das Risiko der Gesamtmortalität war in Quartile 3 (>1,1 bis ≤1,4 µmol L-1) (HR 0.78, 95% KI 0.62-0.99) und 4 (HR 0.65, 95% KI 0.50-0.84) im Vergleich zu Quartile 1 am niedrigsten. Sensitives CRP als Baseline-Parameter wurde als Prädiktor für den kombinierten kardiovaskulären Endpunkt (HR 1.10, 95% KI 1.01-1.18) und die Gesamtmortalität (HR 1.25, 95% KI 1.17-1.33) identifiziert. Ebenso war der Mittelwert zweier Messungen mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko assoziiert: Das Risiko einen Schlaganfall (HR 1.20, 95% KI 1.01-1.42) oder den plötzlichen Herztod (HR 1.20, 95% KI 1.05-1.37) zu erleiden stieg um 20% pro Einheit Anstieg in logarithmisch-transformiertem CRP, das den kombinierten kardiovaskulären Endpunkt zu erreichen um 10% (HR 1.10, 95% KI 1.02-1.20) und die Gesamtmortalität um 30% (HR 1.30, 95% KI 1.21-1.39). Patienten, deren SCRP-Wert initial unterhalb des Medians von 5 mg L-1 lag und im Verlauf um mehr als 100% anstieg, hatten ein um mehr als 4fach erhöhtes Risiko einen Schlaganfall zu erleiden (HR 4.07, 95% KI 1.20-13.78) und ein um mehr als 60% erhöhtes Risiko zu versterben (HR 1.63, 95% KI 1.08-2.45) als Patienten, deren SCRP im Verlauf um 47,3% fiel. LDL in Kombination mit SCRP zeigte sich hier nicht prädiktiv für kardiovaskuläre Ereignisse. Die Atorvastatin-Behandlung beeinflusste außer dem LDL-Cholesterin keinen der untersuchten Parameter. In der Subgruppe der Patienten mit den höchsten CRP-Werten fand sich eine erhöhte Schlaganfallinzidenz unter denen, die mit Atorvastatin behandelt wurden. Insgesamt stellen hohes SDMA und SCRP als Verlaufsparameter im Gegensatz zu ADMA und H-Arginin unabhängige Prädiktoren für das Auftreten von Schlaganfällen bei Hämodialyse-Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 dar. / The underlying post-hoc analysis was carried out based on the data of the 4D study. Main goal was to elucidate the impact of endothelial dysfunction and inflammation on the extended morbidity and mortality of patients with end-stage renal disease. Patients’ collective consisted of 1255 patients, dependent on haemodialysis treatment and suffering from type 2 diabetes mellitus. The multicentre study was carried out fully randomized to avoid any bias. Patients were either treated with a daily dose of 20 mg of atorvastatin or received matching placebo. The impact on death from cardiac causes, myocardial infarction and stroke were evaluated over a median follow-up period of 4 years. Detected biomarkers were ADMA, SDMA, homoarginine and SCRP. Statistical evaluation was carried out using a multivariate Cox's proportional hazards model with respect to the response on stroke and cardiovascular events. Furthermore, in case of SCRP, the relationship between the state-of-the-art biomarker LDL cholesterol and the impact of atorvastatin on the respective markers were investigated. Hereafter, the major insight are briefly summarized: In comparison to patients of the first quartile (ADMA ≤0.77 µmol/L), patients of the second quartile (ADMA >0.77 to ≤0.86 µmol/L) had a by 66% (HR 1.66, 95% CI 1.12-2.46) increased risk of myocardial infarction as well as a 36% increased risk of suffering from the combined cardiovascular endpoint (HR 1.36, 95% CI 1.05-1.77). SDMA was associated with a higher incidence of stroke. As compared to quartile 1 (SDMA ≤0.87 µmol), the risk of suffering from stroke in quartile 3 (SDMA >2.45 to ≤2.96 µmol/L) and 4 (SDMA >2.96 µmol/L) was increased by 125% (HR 2.25 95% CI 1.24-4.11) and 90% (HR 1.89, 95% CI 1.02-3.53), respectively. Risk of sudden death and all-cause mortality were diminished as a function of homoarginine level. Hence, patients in quartile 4 (>1.4 µmol/L) had a 51% (HR 0.49, 95% CI 0.29-0.85) lower risk of sudden death than patients in quartile 1 (≤0.87 µmol/L). Lowest risk of all-cause mortality was found among patients of quartile 3 (>1.1 to ≤1.4 µmol/L) (HR 0.78, 95% CI 0.62-0.99) and 4 (HR 0.65, 95% CI 0.50-0.84). Baseline sensitive CRP was identified as predictive parameter of combined cardiovascular endpoint (HR 1.10, 95% CI 1.01-1.18) and all-cause mortality (HR 1.25, 95% CI 1.17-1.33). Furthermore, the mean average of two measurements was associated with a higher risk of cardiovascular event: risk of stroke (HR 1.20, 95% CI 1.01-1.42) or sudden death (HR 1.20, 95% CI 1.05-1.37) was increased by 20% per unit of logarithmic transformed SCRP; risk of combined cardiovascular endpoint and all-cause mortality were increased by 10% (HR 1.10, 95% CI 1.02-1.20) and 30% (HR 1.30, 95% CI 1.21-1.39), respectively. In case of patients with an initial SCRP level below the median of 5 mg/L, a drop in SCRP level by 47.3% or more during treatment was found to be beneficial with respect to stroke and all-cause mortality as compared to a level-increase of more than 100%. For the latter, the risk to suffer from stroke was found to be more than 4-fold higher (HR 4.07, 95% CI 1.20-13.78) and the risk of all-cause mortality was increased by more than 60% (HR 1.63, 95% CI 1.08-2.45). LDL in combination with SCRP was not found to be predictive of cardiovascular events. LDL cholesterol was the only parameter affected by atorvastatin treatment. Moreover, amongst the subgroup of patients with high levels of SCRP, atorvastatin was even found to increase the risk of stroke. In a nutshell, ADMA and homoarginine were not found to be predictive. Elevated SDMA and SCRP as a follow-up parameter, however, were identified as predictive for stroke for haemodialysis patients with type 2 diabetes mellitus.

This work summarizes the results of studies on several major aspects of platelet activation and platelet receptor regulation. Therefore, this thesis is divided into four parts. Platelet activation and aggregation at sites of vascular injury is critical to prevent excessive blood loss, but may also lead to life-threatening ischemic disease states, such as myocardial infarction and stroke. Agonist-induced elevation in cytosolic Ca2+ concentrations is essential for platelet activation in hemostasis and thrombosis. The principal route of Ca2+ influx in platelets is store-operated calcium entry (SOCE). The calcium sensor molecule stromal interaction molecule 1 (STIM1) regulates SOCE by activating the membrane calcium channel protein Orai1, but the exact mechanisms of this interaction are not fully understood. Using affinity chromatography to screen for STIM1 interacting proteins in platelets, bridging integrator 2 (BIN2), an adapter protein belonging to the family of BAR proteins that is mainly expressed in the hematopoietic system, was identified. Newly generated BIN2 KO mice were viable and fertile but their platelets displayed markedly impaired SOCE in response to thapsigargin (TG) as well as agonists acting on immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM) or G protein-coupled receptors. This SOCE defect resulted in impaired (hem)ITAM induced platelet activation, aggregate formation under flow and procoagulant activity. As a consequence, mice lacking BIN2 in platelets were protected from occlusive arterial thrombus formation and thrombo-inflammatory cerebral infarct progression in a model of experimental stroke. These results identify BIN2 as a critical regulator of platelet SOCE in thrombosis and thrombo-inflammatory disease. Integrin αIIbβ3 plays a central role in the adhesion and aggregation of platelets. Integrin activation requires the transmission of a signal from the small cytoplasmic tails of the α or β subunit to the large extracellular domains resulting in conformational changes of the extracellular domains to enable ligand binding. It was hypothesized that Hic-5 is a novel regulator of integrin αIIbβ3 activation in mice. As demonstrated in the second part of this thesis, lack of Hic-5 had no detectable effect on platelet integrin activation and function in vitro and in vivo under all tested conditions. These results indicate that Hic-5 is dispensable for integrin αIIbβ3 activation and consequently for arterial thrombosis and hemostasis in mice. The Rho GTPase family members RhoA and Rac1 play major roles in platelet activation at sites of vascular injury. Little is known about possible redundant functions of these Rho GTPases in regulating platelet function. To investigate functional redundancies of RhoA and Rac1 in platelet production and function, mice with MK- and platelet-specific double- deficiencies in RhoA and Rac1 were generated. RhoA/Rac1 double-deficiency phenocopied the respective single knockouts without any additional effects in the double-knockout animals, demonstrating for the first time a functional non-redundancy of RhoA and Rac1 in platelet function. Antibodies against platelet glycoproteins (GP) trigger platelet destruction in immune thrombocytopenia (ITP) by binding to Fcγ receptors (FcγRs) on immune cells. However, antibodies against the platelet collagen receptor GPVI exert powerful anti-thrombotic action in vivo by inducing ectodomain shedding of the receptor associated with a transient thrombocytopenia. As shown in the final part of this thesis, blockade or deficiency of the inhibitory FcγRIIB abolished sequestration of anti-GPVI opsonized platelets in the hepatic vasculature and GPVI shedding. This process was mediated by liver sinusoidal endothelial cells (LSEC), the major FcγRIIB expressing cell type in the body. Furthermore, LSEC FcγRIIB mediated hepatic platelet sequestration and contributed to thrombocytopenia in mice treated with antibodies against αIIbβ3, the major target antigen in human ITP. These results reveal a novel and unexpected function of hepatic FcγRIIB in the processing of antibody-opsonized platelets. / Diese Arbeit fasst Untersuchungen zu verschiedenen Aspekten der Aktivierung von Thrombozyten und deren Rezeptorregulation zusammen. Daher ist diese Doktorarbeit in vier Teile gegliedert. Die Aktivierung und Aggregation von Thrombozyten nach einer Gefäßverletzung ist entscheidend, um einen übermäßigen Blutverlust zu vermeiden, kann aber auch zu lebensbedrohlichen ischämischen Erkrankungen, wie beispielsweise Myokardinfarkt und Schlaganfall, führen. Bei der Aktivierung der Thrombozyten kommt es zu einem Anstieg der zytosolischen Ca2+-Konzentration. Der Ca2+-Einstrom in die Thrombozyten erfolgt hauptsächlich durch den „store operated calcium entry“ (SOCE). Der Calciumsensor „stromal interaction molecule 1“ (STIM1) reguliert den SOCE indem er das Ionenkanal-bildende Protein Orai1 in der Plasmamembran aktiviert. Der genaue Mechanismus dieser Interaktion ist jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt. Durch den Einsatz von Affinitätschromatographie, um Interaktionspartner von STIM1 zu identifizieren, wurde „bridging integrator 2“ (BIN2) gefunden. BIN2 ist ein Adapterprotein, aus der Familie der BAR Proteine, welches hauptsächlich von Zellen des hämatopoetischen Systems exprimiert wird. BIN2-defiziente Mäuse sind lebensfähig und fruchtbar, aber ihre Thrombozyten zeigten einen deutlich verminderten SOCE. Diese Reduktion zeigte sich sowohl nach der Stimulation mit Thapsigargin, aber auch nach der Stimulation mit Agonisten, die „immunoreceptor tyrosine-based activation motif-“ (ITAM-) oder G-Protein gekoppelte Rezeptoren aktivieren. Der defekte SOCE führte zu verminderter (hem)ITAM-induzierter Thrombozytenaktivierung, reduzierter Thrombenbildung im Flusskammersystem und verminderter prokoagulanter Aktivität. Dies hatte zur Folge, dass Mäuse mit thrombozytenspezifischer BIN2-Defizienz vor arterieller Thrombose und, in einem Schlaganfallmodell, vor thrombo-inflammatorischer Infarktprogression geschützt sind. Diese Ergebnisse zeigen, dass BIN2 ein wichtiger Regulator des SOCE in Thrombozyten bei Thrombosen und thrombo-inflammatorischen Erkrankungen ist. Das Integrin αIIbβ3 spielt bei der Adhäsion und Aggregation von Thrombozyten eine wichtige Rolle. Um das Integrin zu aktivieren, bedarf es einer Signalübertragung von den kleinen zytoplasmatischen Teilen der α und β Untereinheiten zu den großen extrazellulären Domänen, was zu deren Konformationsänderung führt und schließlich die Ligandenbindung ermöglicht. Es besteht die Hypothese, dass Hic-5 an der Regulation des Integrins αIIbβ3 in murinen Thrombozyten beteiligt ist. Wie im zweiten Teil dieser Arbeit gezeigt werden konnte, hat eine Hic-5 Defizienz jedoch weder in vitro noch in vivo Einfluss auf die Aktivierung und Funktion des Integrins αIIbβ3 in Thrombozyten. Diese Ergebnisse zeigen, dass Hic-5 für die Aktivierung des Integrins αIIbβ3 und folglich auch für die arterielle Thrombose und Hämostase in Mäusen entbehrlich ist. Kleine GTPasen der Rho-Proteinfamilie, wie z.B. RhoA und Rac1 spielen bei der Thrombozytenaktivierung bei Gefäßverletzungen eine wichtige Rolle. Dennoch ist wenig über redundante Funktionen von RhoA und Rac1 bei der Steuerung der Thrombozytenfunktion bekannt. Um eine mögliche funktionelle Redundanz von RhoA und Rac1 zu untersuchen, wurden MK- und thrombozytenspezifische RhoA und Rac1 doppelt-defiziente Tiere gezüchtet. Die Thrombozyten der Tiere zeigten die Phänotypen einer RhoA- und Rac1-Defizienz, ohne dass weiter Effekte bemerkbar waren. Diese Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass es keine funktionelle Redundanz von RhoA und Rac1 bei der Regulation der Thrombozytenfunktion gibt. Antikörper, die gegen Glykoproteine auf Thrombozyten gerichtet sind, führen bei einer Immunthrombozytopenie (ITP) durch die Bindung an Fcγ Rezeptoren auf Immunzellen, zu einer Zerstörung der Thrombozyten. Eine Ausnahme sind Antikörper gegen den Kollagenrezeptor GPVI der Thrombozyten. Hier führen diese Antikörper zu einem starken antithrombotischen Schutz in vivo, indem sie das sog. „Shedding“ der Ektodomäne des Rezeptors und nur eine vorübergehende Thrombozytopenie auslösen. Im letzten Teil dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl die Blockade, also auch das vollständige Fehlen des inhibitorischen FcγRIIB, die Sequestrierung von anti-GPVI-opsonierten Thrombozyten und das Shedding von GPVI verhindert. Für diese Prozesse ist speziell der FcγRIIB auf „liver sinusoidal endothelial cells“ (LSEC) ursächlich. Ferner konnte gezeigt werden, dass FcγRIIB auf LSECs auch für die Sequestrierung von Thrombozyten und die Thrombozytopenie in Mäusen, die mit Antikörpern gegen αIIbβ3, dem Hauptantigen bei humaner ITP, behandelt wurden, verantwortlich ist. Diese Ergebnisse enthüllen eine neue und unerwartete Funktion des hepatischen FcγRIIB bei der Reaktion auf Antikörper-opsonierte Thrombozyten.