The role of complement and Toll-like receptors in thromboinflammation

Abstract

Sepsis fra bakterier er en alvorlig tilstand som årlig krever mange liv. Selv om immunsystemet og det hemostatiske system samarbeider for å bekjempe bakterieinfeksjoner, kan dette i noen tilfelle skyte over mål. Derfor har vi i denne studien undersøkt om bakterieindusert aktivering av koagulasjon og inflammasjon reduseres av en dobbelthemming av komplementsystemet og toll-like reseptorer (TLR). Det ble benyttet en human fullblodsmodell for inflammasjon der blod fra friske givere tilsettes spesifikke hemmere av komplement og TLR etter stimulering med bla. Gram-negative og Gram-positive bakterier. Etter at rørene ble inkubert i ønsket tid kunne ulike analytter måles ved hjelp av flowcytometri, immunoassay (ELISA), tromboelastometri og polymerase kjedereaksjonen (qPCR). Den kombinerte behandlingen reduserte den Escherichia coli (E.coli)-induserte koagulasjonsaktiveringen målt som protrombin fragment 1+2 og vevsfaktor målt på mRNA nivå, uttrykt på monocyttenes overflate og uttrykt på mikropartikler i plasma. C1-INH, en multifunksjonell serin protease inhibitor, reduserte også denne bakterie-induserte koagulasjonsaktiveringen målt med tromboelastometri. Hemming av komplementfaktor C5 hadde også betydning for E.coli-indusert koagulasjon, men påvirket ikke koagulasjonen under normale forhold. Anti-CD14, som hemmer flere TLR enn den spesifikke TLR4/MD2 hemmeren eritoran, gav mest effektiv hemming av den bakterieinduserte vevsfaktoren og den inflammatoriske responsen. Komplementsystemet og TLR er begge nødvendig for å gjenkjenne bakteriene og starte den inflammatoriske responsen ved sepsis. En kombinert hemming ser ut til å kunne hindre overaktiveringen av denne responsen. Imidlertid gjenstår mye arbeid før kombinasjonshemmingen kan bli en del av sepsisbehandlingen sammen med antibiotika, og viktig støttende terapi som vasopressor og intravenøs væske.

Sepsis is a serious and complex disease leading to 5 million deaths worldwide every year. Although the immune system is working hard to overcome the bacteria, the inflammatory response can escalate and attack the host. Antibiotic is given to kill the bacteria. By studying the complement system, and important part of primary immune system, and its reaction with another part of this system, the Toll-like receptors (TLRs), we aimed to improve the treatment of sepsis. We used a human blood model of inflammation developed at our Research Laboratory. Bacteria was added to blood from healthy donors and specific inhibitors of complement and TLRs were investigated as possible candidate drugs to treat sepsis. We observed that each of the two inhibitors reduced the detrimental effects induced by the bacteria, while the combination of the two virtually abolished bacteria-induced clotting and inflammatory responses. The thesis has given knowledge that may contribute to new treatment of sepsis.