Einfluss der ionisierenden Bestrahlung auf den Gerinnungsfaktor Tissue Faktor in peripheren mononukleären Blutzellen

Abstract

Die therapeutische Anwendung von ionisierender Bestrahlung ist mit einem vermehrten Auftreten von späten thrombogenen Ereignissen verknüpft. Die genauen Mechanismen, die für diese prothrombogene Wirkung der ionisierenden Bestrahlung verantwortlich sind, wurden bisher aber nicht identifiziert. Der Gerinnungsfaktor Tissue Faktor (TF) ist der primäre Initiator der Blutgerinnung und besitzt deshalb eine zentrale Stellung in der Pathogenese thrombembolischer Störungen. Nach Bindung von Faktor VIIa aktiviert er die Faktoren IX und X, die für die Fibringenerierung essentiell sind. Im Blut zirkulierende Monozyten können unter inflammatorischen Bedingungen TF exprimieren und auf diesem Weg prothrombogen wirken. Neben zellgebundenem TF- Protein scheinen TF-haltige Mikropartikel (MP) eine bedeutende Rolle in der Thrombogenese zu spielen. Zudem existiert im Plasma eine lösliche TF-Form, deren genaue Funktion allerdings unklar ist. Die vorgestellte Arbeit untersucht, welchen Einfluss die ionisierende Bestrahlung auf die TF- Expression von peripheren mononukleären Blutzellen (PBMNC) hat. Hierzu wurden PBMNC präpariert, kultiviert und über einen Zeitraum von 7 Tagen nach Behandlung mit ionisierender Bestrahlung analysiert. Es ließ sich ein signifikanter Anstieg der prokoagulatorischen Aktivität der PBMNC sowie eine gesteigerte TF-Proteinexpression nachweisen. Zudem initiierten bestrahlte PBMNC die Gerinnung von Plasma schneller als unbestrahlte PBMNC. An Tag 3 nach Bestrahlung zeigte sich eine gesteigerte prokoagulatorische Aktivität von präparierten Mikropartikeln. Des Weiteren bewirkten MP von bestrahlten PBMNC eine schnellere Gerinnung von Plasma als MP aus Kontrollen. Eine erhöhte Strahlungs-induzierte prokoagulatorische Aktivität des Zellkulturüberstandes, der die lösliche TF-Form enthält, ließ sich an Tag 3 jedoch nicht nachweisen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ionisierende Bestrahlung die prokoagulatorische Aktivität von PBMNC und szernierten Mikropartikeln steigert. Neben einer möglichen Aktivierung des NFκB-Signaltransduktionsweges scheint insbesondere der Apoptoseprozess, die damit verbundene Exposition von anionischen Phospholipiden an der äußeren Zellmembran sowie die Sekretion von MP für die gezeigte Strahlungs-induzierten Erhöhung der Prokoagulität von Bedeutung zu sein. Die Erhöhung der TF-Expression von PBMNC nach ionisierender Bestrahlung könnte bei der Pathogenese Strahlungs-induzierter Thrombosen eine wichtige Rolle spielen. Weitere Untersuchungen müssen nun die genauen Mechanismen klären, die den demonstrierten Ergebnissen zu Grunde liegen und analysieren, in wie weit sich diese auf die Situation in vivo übertragen lassen.

The therapeutic application of ionizing radiation (IR) is associated with late thrombotic events, but the exact underlying molecular mechanisms are still unclear. Tissue factor (TF), the primary initiator of the coagulation system, induces thrombus formation by activation of Factor VII, resulting in activation of Factors IX and X. TF is widely considered to play a leading role in thrombus formation. During thrombotic disorders circulating monocytes have been identified to upregulate TF under inflammatory conditions and thereby enhance blood thrombogenicity. Besides cell-bound TF protein, two different forms of circulating TF have been described, TF-bearing microparticles (MP) and soluble TF protein. The aim of our study was to elucidate whether IR alters the procoagulability of human peripheral blood mononuclear cells (PBMNCs). Therefore, we examined the expression of full-length TF in human PBMNCs and assessed the changes of cellular and extracellular procoagulability over a time period of 7 days post IR. We found a significant increase of PBMNC-associated procoagulant activity over a time period of 7 days post irradiation. Moreover, 3 days post irradiation PBMNCs initiated the plasma clotting faster than non-irradiated cells. An enhanced cellular TF protein concentration was persistently observed throughout the investigated time up to 7 days post irradiation. Microparticle-associated TF activity significantly increased 3 days post irradiation compared with the non-irradiated controls. PBMNC-derived microparticles post irradiation also initiated the plasma clotting faster than microparticles derived from controls. In contrast to the PBMNC-derived MPs, no difference in TF activity was detected in the MP-free supernatant of irradiated and non irradiated PBMNCs 3 days post IR. The results show irradiation to induce TF expression and to increase procoagulability of PBMNCs and cell-derived microparticles. Besides the activation of the NFκB pathway and a therefore increased TF gen expression, IR induced apoptosis, which results in an exposition of anionic phospholipids on the outer leaflet of the plasma membrane and MP vesiculation, should be important for the demonstrated enhanced procoagulability. Further investigations are necessary to determine the exact mechanisms underlying these observations and to analyze the importance of IR-induced PBMNC TF expression in vivo.