Viola Lorenz

• Platelet aggregation at sites of vascular injury is essential to limit posttraumatic blood loss, but may also cause acute ischemic disease states such as myocardial infarction or stroke. Stable thrombus formation requires a series of molecular events involving platelet receptors and intracellular signal transduction, which contribute to adhesion, activation and aggregation of platelets. In this thesis, the cellular regulation of platelet surface receptors and their involvement in thrombus formation was investigated using genetically modifiedPlatelet aggregation at sites of vascular injury is essential to limit posttraumatic blood loss, but may also cause acute ischemic disease states such as myocardial infarction or stroke. Stable thrombus formation requires a series of molecular events involving platelet receptors and intracellular signal transduction, which contribute to adhesion, activation and aggregation of platelets. In this thesis, the cellular regulation of platelet surface receptors and their involvement in thrombus formation was investigated using genetically modified mice. In the first part of the study, the functional relevance of the immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-coupled collagen receptor GPVI and of the recently identified hemITAM-bearing C-type lectin-like receptor 2 (CLEC-2) for in vivo thrombus formation was analyzed. Megakaryocyte/ platelet-specific CLEC-2 knock out mice displayed a defective lymphatic development and were protected from occlusive arterial thrombus formation. These phenotypes were more pronounced in mice with a GPVI/CLEC-2 double deficiency. Hemostasis was not compromised in CLEC-2 or GPVI single-deficient animals, as they showed only mildly prolonged tail bleeding times. Combined depletion of both receptors resulted in markedly prolonged bleeding times revealing an unexpected redundant function of the two receptors in hemostasis as well as thrombosis. These findings might have important implications for the development of anti-CLEC-2/ anti-GPVI agents as therapeutics. In the second part, mechanisms underlying the cellular regulation of CLEC-2 were studied. Previous studies have shown that injection of the anti-CLEC-2 antibody INU1 results in complete immunodepletion of platelet CLEC-2 in mice, which is preceded by a severe transient thrombocytopenia thereby limiting its potential therapeutic use. It is demonstrated that INU1-induced CLEC-2 immunodepletion occurs through Src family kinase (SFK)-dependent receptor internalization in vitro and in vivo, presumably followed by intracellular degradation. In mice with spleen tyrosine kinase (Syk) deficiency, INU1-induced CLEC-2 internalization/ degradation was fully preserved, whereas the associated thrombocytopenia was largely prevented. These results show that CLEC-2 can be downregulated from the platelet surface through internalization in vitro and in vivo and that this can be mechanistically uncoupled from the associated antibody-induced thrombocytopenia. Since INU1 IgG induced a pronounced thrombocytopenia, the in vivo effects of monovalent INU1 F(ab) fragments were analyzed. Very unexpectedly, injection of the F(ab) fragments resulted in widespread thrombus formation leading to persistent neurological deficits of the animals. This intravascular thrombus formation is the result of CLEC-2-dependent platelet activation and aggregation. The mechanism underlying the thrombus formation is still unknown and depends potentially on binding of a yet unidentified ligand to F(ab)-opsonized CLEC-2 on platelets.…
• Die Aggregation von Thrombozyten ist ein essentielle Prozess, um Blutungen nach einer Gefäßverletzung zu stoppen. Sie kann aber auch zu akuten thrombotischen Erkrankungen, wie Herzinfarkt und Schlafanfall, führen. Die Bildung eines stabilen Thrombus ist ein dynamischer Prozess, der ein definiertes Zusammenspiel von thrombozytären Rezeptoren und intrazellulären Signalen benötigt, die zur Adhäsion, Aktivierung und Aggregation der Thrombozyten beitragen. In der hier vorliegenden Dissertation wurde zellulär Regulation von thrombozytärenDie Aggregation von Thrombozyten ist ein essentielle Prozess, um Blutungen nach einer Gefäßverletzung zu stoppen. Sie kann aber auch zu akuten thrombotischen Erkrankungen, wie Herzinfarkt und Schlafanfall, führen. Die Bildung eines stabilen Thrombus ist ein dynamischer Prozess, der ein definiertes Zusammenspiel von thrombozytären Rezeptoren und intrazellulären Signalen benötigt, die zur Adhäsion, Aktivierung und Aggregation der Thrombozyten beitragen. In der hier vorliegenden Dissertation wurde zellulär Regulation von thrombozytären Oberflächenrezeptoren und ihre Beteiligung an der Thromben-Bildung mittels genetisch veränderter Mäuse untersucht. Im ersten Teil der Arbeit wurde die funktionelle Relevanz des immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-gekoppelten Kollagenrezeptors GPVI und des vor kurzem entdeckten hemITAM-gekoppelten C-type lectin-like receptor 2 (CLEC-2) für die in vivo Thromben-Bildung charakterisiert. Mäuse mit einer Megakaryozyten/ Thrombozyten-spezifischen CLEC-2-Defizienz weisen Defekte in der Entwicklung ihrer lymphatischen Gefäße auf und sind vor arteriellen Gefäßverschlüssen geschützt. Dieser Phänotyp war in Mäusen mit einer Defizient GPVI und CLEC-2 verstärkt. GPVI oder CLEC-2-defiziente Mäuse zeigen eine normale Hämostase, da ihre Schwanzblutungszeiten nur minimal verlängert waren. Die gleichzeitige Defizienz beider Rezeptoren verlängerte die Blutungszeiten der Tiere allerdings erheblich. Das spricht dafür, dass beiden Rezeptoren eine unerwartete redundante Funktion sowohl in der Hämostase als auch während der pathologischen Thromben-Bildung haben. Diese Ergebnisse könnten für die Entwicklung neuer therapeutischen Wirkstoffen, die gegen GPVI und/ oder CLEC-2 gerichtet sind, bedeutsam sein. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die zelluläre Regulation von CLEC-2 untersucht. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Behandlung von Mäusen mit dem gegen CLEC-2 gerichteten Antikörper INU1 zu einem spezifischen Verlust des Rezeptors in zirkulierenden Thrombozyten führt. Dieser Prozess, der „Immunodepletion“ genannt wird, ist von einer Thrombozytopenie begleitet, die das therapeutische Potential eines solchen Ansatzes reduziert. Im Verlauf der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die INU1-abhängige Immunodepletion in vitro und in vivo mittels src family kinase (SFK)-abängiger Internalisierung geschieht. Der Internalisierung ist vermutlich ein intrazellulärer Abbau nachgeschaltet. In Mäusen mit einer spleen tyrosine kinase (Syk) Defizienz war die INU1-abhängige Thrombozytopenie zum größten Teil verhindert, aber die Herabregulation durch Internalisierung von CLEC-2 blieb erhalten. Diese Ergebnisse zeigen, dass CLEC-2 in vitro und in vivo durch Internalisierung von der Thrombozyten-Oberfläche herabreguliert werden kann. Darüber hinaus kann dies von der Antikörper-vermittelten Thrombozytopenie mechanistisch entkoppelt werden. Da die Injektion von INU1 IgG eine starke Thrombozytopenie in der Tieren verursacht, sollen die in vivo Effekte von monovalenten INU1 F(ab) Fragmenten getestet werden. Unerwarteter weise führte die Injektion dieser F(ab) Fragmente zu einer systemischen Thromben-Bildung, die unter anderem neurologische Defizite in den Tieren auslösten. Diese intravaskuläre Thromben-Bildung ist ein Ergebnis von CLEC-2-abhängier Thrombozyten Aktivierung und Aggregation. Der Mechanismus, der dieser Thromben-Bildung zugrunde liegt, ist bisher noch nicht aufgeklärt. Möglicherweise wird er durch die Bindung eines unbekannten Liganden an das F(ab)-gebunde CLEC-2 auf Thrombozyten ausgelöst.…