Introduction

Hepariinin tultua kliiniseen käytäntöön 1940-luvulla kirurgit pystyivät suorittamaan monimutkaisia leikkauksia käyttäen tätä antikoagulanttia estämään ja/tai hoitamaan obstruktiivisia hyytymiä. Hepariinin saatavuus, yleinen turvallisuus ja tehokkuus avasivat oven sellaisille toimenpiteille kuin hemodialyysi, avosydänkirurgia ja elinsiirrot . Nykyään hepariineja käytetään yhä useampien sairauksien sekä kirurgisten ja interventiotoimenpiteiden ennaltaehkäisyyn ja hoitoon. Yhdysvalloissa arviolta 12 miljoonaa potilasta saa vuosittain jonkinlaista hepariinia.

Hepariinin käyttöönoton jälkeisinä vuosikymmeninä havaittiin kuitenkin sen paradoksaalinen haittavaikutus . Pienellä osalla potilaista verihiutaleiden määrä laski selittämättömästi usean päivän hepariinihoidon jälkeen. Tyypillisesti alhainen verihiutaleiden määrä antikoagulaatiohoidon yhteydessä aiheuttaa verenvuotokomplikaation riskin. Sen sijaan potilailla, joilla oli tämä ”hepariinin aiheuttama trombosytopenia” (HIT), oli laskimo- ja valtimotromboosin riski. HIT-tromboosi (HITT) edellyttää hepariinin lopettamista, mikä pikemminkin pahentaa kuin ratkaisee tätä epätavallista hyytymistilaa. Tehokkaan vaihtoehtoisen hoidon puuttuessa HITT voi edetä tromboembolisiin komplikaatioihin, kuten syvään laskimotromboosiin, keuhkoemboliaan, sydäninfarktiin ja aivohalvaukseen . Potilasryhmästä riippuen HIT:tä esiintyy 0,5-5 prosentilla potilaista, jotka saavat hepariinia viiden tai useamman päivän ajan. HIT:tä sairastavista potilaista 30-72 %:lle kehittyy tromboottisia komplikaatioita, joista 10 %:lla on raaja-amputaation riski ja 20-30 %:lla kuoleman riski . HIT(T)-oireyhtymän hoidon vaikeus ja tuhoisat seuraukset ovat kannustaneet HIT:n patogeneesin runsaaseen tutkimukseen, jonka tavoitteena on minimoida riski sairastua HIT(T)-oireyhtymään ja löytää turvallisia ja tehokkaita vaihtoehtoisia antikoagulanttilääkkeitä .

Varhaiset tutkijat päättelivät, että HIT:n aiheuttaja oli verihiutaleita aktivoiva vasta-aine, joka aiheutti verihiutaleiden kulumista ja hyperkoaguloituvan tilan . Alkuperäinen epäily immunologisesta osallisuudesta HIT:hen, joka perustui hepariinialtistuksen ja oireiden alkamisen väliseen 5-15 vuorokauteen, vahvistui osoittamalla, että HIT-potilaan seerumi tai sen IgG-fraktio aiheutti luovuttajan verihiutaleiden aktivoitumisen hepariinin läsnä ollessa in vitro . Hepariinivasta-ainetta ei kuitenkaan voitu eristää. Vuosikymmenen kuluttua tutkijat havaitsivat, että HIT:n antigeeni ei ollut itse hepariini vaan pikemminkin spesifinen kompleksi, joka muodostui hepariinista ja verihiutaleiden endogeenisesta proteiinista, verihiutaletekijä 4:stä (PF4) . Paljon tutkimusta on omistettu PF4/hepariinivasta-aineiden titterin, isotyypin ja aviditeetin erityispiirteiden sekä HIT-patologiaan läheisimmin liittyvien hepariinin kaltaisen lääkkeen ominaisuuksien, keston tai annostuksen arviointiin. Paljon harvemmissa raporteissa käsitellään PF4:n roolia HIT-vasta-aineiden immunogeneesin (kehittymisen) ja patogeneesin (toiminnan) riskissä. Tässä katsauksessa korostetaan sitä keskeistä roolia, joka PF4-antigeenin saatavuudella on HIT:ssä.

Hiutaletekijä 4

Hiutaletekijä 4 (PF4), joka tunnetaan myös nimellä kemokiini CXCL4, on kationinen, 7,8 kDa:n kokoinen proteiini, joka muodostaa tetrameerejä fysiologisessa pH-arvossa ja ionivahvuudessa . PF4 vapautuu aktivoituneiden verihiutaleiden alfagranulaatioista kompleksina kondroitiinisulfaatti-proteoglyaanikantajan kanssa . Se häviää nopeasti plasmasta, kun se siirtyy korkeamman affiniteetin heparaanisulfaattiin endoteelisoluissa , estää paikallista antitrombiinin (AT) aktiivisuutta ja edistää siten hyytymistä . Hemostaasiin liittyvän roolinsa lisäksi PF4:llä on monia muita biologisia vaikutuksia, jotka voivat riippua myös sen yhteydestä solunulkoisiin glykosaminoglykaaneihin (GAG); näitä on tarkasteltu toisaalla .

PF4:n rooli HIT:n immunogeneesissä (vasta-aineiden kehittymisessä)

Hepariinin läsnäolon lisäksi veren hyytymistä ehkäisevän hoidon aikana vasta-aineita aiheuttavien immunogeenisten kompleksien muodostuminen on riippuvainen PF4:n saatavuudesta . PF4:n taso plasmassa on verrannollinen verihiutaleiden aktivaation laajuuteen ja kestoon sekä PF4:n liikevaihtoon, mikä riippuu suurelta osin kunkin potilaan taustalla olevasta kliinisestä tilasta . PF4-pitoisuuksia havaitaan kohonneina tulehdus- tai infektiosairauksissa , diabeteksessa , sydän- ja verisuonitaudeissa ja munuaistaudeissa , ateroskleroosissa ja muissa verisuonten terveyteen vaikuttavissa tiloissa tai traumaattisten lääketieteellisten toimenpiteiden tai kardiopulmonaalisen ohitusleikkauksen seurauksena . Kun PF4 vapautuu aktivoituneista verihiutaleista, se assosioituu nopeasti endoteelisolujen heparaanisulfaattiin, ja hepariini, johon sillä on suurempi affiniteetti, voi tuoda sen takaisin verenkiertoon. Tätä hepariinista vapautuvaa PF4-varastoa (HR-PF4) voidaan arvioida mittaamalla plasman PF4 ennen hepariini-injektiota ja sen jälkeen; myöhemmät hepariiniannokset vapauttavat vähemmän PF4:ää aikavälillä, joka liittyy PF4:n kertymisnopeuteen endoteeliin . HR-PF4 on toinen PF4:n saatavuuden mittari. Terveisiin kontrollihenkilöihin verrattuna solunulkoisen PF4:n korkeampi taso ja nopeus on osoitettu useissa potilasryhmissä, mukaan lukien diabetesta , ateroskleroosia, munuais-, sydän- ja verisuoni- tai sepelvaltimotautia sairastavat potilaat . Perussairaus, erityisesti silloin, kun siihen liittyy verihiutaleiden aktivaatio, vaikuttaa PF4:n saatavuuteen ja monimolekulaaristen PF4/hepariinikompleksien muodostumisen todennäköisyyteen.

PF4:n saatavuuteen vaikuttaa sekä akuutti että krooninen verihiutaleiden aktivaatio, ja sillä on loogisesti merkitystä PF4/hepariinivasta-aineiden muodostumisriskiin antikoagulanttihoidon yhteydessä. Tämä antaa selityksen sille yleiselle havainnolle, että tietyillä potilasryhmillä tiedetään olevan kohonnut riski kehittää HIT-vasta-aineita. Näin ollen on tärkeää tunnustaa, että hepariinihoidon tyypin, annoksen ja keston lisäksi on olemassa potilaaseen liittyviä muuttujia, jotka ovat tärkeitä arvioitaessa riskiä HIT-vasta-aineiden muodostumiselle.

PF4:n rooli HIT:n patogeneesissä (vasta-aineiden toiminta)

Kirjallisuudessa on hyvin dokumentoitu, että HIT-vasta-aineen esiintyminen ei aiheuta trombosytopeniaa tai tromboosia suurimmalla osalla seropositiivisista potilaista . Kun tietyt HIT-vasta-aineet sitoutuvat PF4-antigeeniinsä muodostaen immuunikomplekseja, seuraa Fc-gammareseptorivälitteinen verihiutaleiden aktivoituminen, joka voi johtaa trombosytopeniaan ja/tai tromboosiin. Näin ollen HIT-oireyhtymä ei riipu ainoastaan riittävän tiitterin ja spesifisyyden omaavien HIT-vasta-aineiden läsnäolosta vaan myös PF4-antigeenin kohteen läsnäolosta. Monet olosuhteet, jotka lisäävät vasta-aineiden muodostumisen riskiä aiheuttamalla verihiutaleiden aktivoitumista ja PF4:n vapautumista (kuten edellä on kuvattu), lisäävät samalla tavoin HIT-vasta-aineiden immuunikompleksin välittämän verihiutaleiden aktivoitumisen aiheuttamien kliinisten seurausten riskiä.

Toisin kuin immunogeneesi (vasta-aineiden muodostuminen), joka on riippuvainen hepariinin läsnäolosta, HIT:n patogeneesi (vasta-aineiden toimiminen) voi tapahtua veren hyytymistä ehkäisevän lääkehoidon lopettamisen jälkeen, ja siihen viitataan nimellä ”viivästynyt HIT” . Tutkimukset ovat osoittaneet, että endoteelisolujen, monosyyttien ja verihiutaleiden pinnalla oleviin glykosaminoglykaaneihin sitoutunut PF4 voi esittää HIT-vasta-aineen kohdeantigeenin . Näin ollen HIT:n antigeenikohde voi olla käytettävissä ilman hepariinia, kun aktivoituneista verihiutaleista peräisin oleva PF4 assosioituu verisuonisolujen GAG-yhdisteisiin . Ei ole näyttöä siitä, että solunulkoisiin GAG-assosioitunut PF4 käynnistäisi vasta-aineen muodostumisen; hepariinialtistuksesta johtuvat HIT-vasta-aineet voivat kuitenkin sitoutua näihin kohtiin ja muodostaa HIT-vasta-aine-immuunikomplekseja. HIT:hen liittyviä tromboottisia komplikaatioita esiintyy usein paikoissa, joissa on katetrin asettamisesta johtuva verisuonivaurio, tai kirurgisissa paikoissa, joihin PF4 voi kerääntyä suurina pitoisuuksina. Monet tilanteet sekä sairaalahoidon aikana että sen jälkeen voivat vaikuttaa verihiutaleiden aktivaatiotasoon ja johtaa GAG-assosioituneen PF4:n ja mahdollisen HIT:n kohdeantigeenin lisääntymiseen. Krooniset terveystilat, kuten ateroskleroosi, diabetes tai hyperkolesterolemia , sekä esimerkiksi spontaanit/erilliset infektiot tai vammat voivat muuttaa HIT:n todennäköisyyttä seropositiivisilla potilailla lisäämällä verihiutaleiden aktivaatiota ja PF4-kohdeantigeenin saatavuutta . Tällä hetkellä kliinisen HIT:n todennäköisyyden arvioinnin perustana ovat pisteytysjärjestelmät, jotka perustuvat kliinisten oireiden arviointiin sekä PF4/hepariinivasta-aineiden titterin, isotyypin ja in vitro -toimivuuden laboratoriomittauksiin. Potilaaseen liittyvillä tekijöillä, kuten verihiutaleiden aktivoitumisen tilalla ja PF4:n vaihtuvuudella, on varmasti merkitystä HIT:n riskissä. Lisätutkimuksia tarvitaan, jotta ymmärretään, miten näitä tekijöitä voidaan arvioida riskin ennustamisen parantamiseksi.

PF4/Hepariinikompleksit

HIT-vasta-aineiden kehittyminen ja toimivuus eivät riipu ainoastaan PF4:n saatavuudesta vaan ennen kaikkea PF4:n määrästä suhteessa hepariiniin (tai muuhun GAG:hen) . Kationisen PF4-tetrameerin ja hepariinin tai muun polymeerisen anionin sitoutuminen tapahtuu suhteellisen epäspesifisten sähköstaattisten vuorovaikutusten avulla, ja syntyvien kompleksien koko ja ominaisuudet määräytyvät kummankin pitoisuuden mukaan. HIT-potilaista eristetyillä vasta-aineilla on tehty lukuisia in vitro -tutkimuksia, joissa on pyritty määrittelemään PF4/hepariinikompleksien ominaisuudet, jotka ovat kaikkein antigeenisimpiä (ristireaktiivisimpia). Nämä tutkimukset osoittavat, että kompleksit, jotka muodostuvat PF4:n ja hepariinin lähes ekvimolaarisissa suhteissa, korreloivat optimaalisen vasta-aineen sitoutumisen kanssa. Suuremmilla hepariinipitoisuuksilla kompleksit ovat pienempiä eivätkä ne sitoudu muodostamaan verihiutaleita aktivoivia HIT-vasta-aine-immuunikomplekseja. Verihiutaleiden tekijä 4:n ja hepariinin väliset suhteet (PHR) välillä 3:1-0,7:1 johtavat ultrasuuriin komplekseihin (ULC), joilla on neutraali nettopintavaraus ja jotka muodostuvat lähekkäisistä PF4-tetrameereistä . Uskotaan, että nämä ainutlaatuiset, lähes ekvimolaariset PHR-kompleksit aiheuttavat konformaatiomuutoksia PF4-tetrameerien sisällä ja/tai niiden välillä , jotka paljastavat neoepitooppeja, jotka edustavat HIT:n vasta-aineen sitoutumiskohtaa.

Kokeellisissa ja kliinisissä tutkimuksissa on havaittu ero antigeenisyyden ja immunogeenisuuden eli vasta-aineen sitoutumisen tai ristireaktiivisuuden ja vasta-aineen muodostumisen tai serokonversion välillä. Kokeet, joissa on käytetty hiirimallia HIT:n immunogeneesin tutkimiseen, ovat osoittaneet, että hiiren PF4 (mPF4)/hepariinikompleksit mutta ei pelkkä mPF4 aiheuttavat mPF4/hepariinireaktiivisten vasta-aineiden kehittymisen. Mitä suurempi mPF4/hepariinikompleksien pitoisuus oli, sitä enemmän vasta-aineita muodostui. Hieman yllättävä tutkimus osoitti, että vaikka ekvimolaariset, varaukseltaan neutraalit mPF4/hepariinisuhteet johtivat suurimpiin ja antigeenisimpiin komplekseihin, pienemmät, korkean PHR-arvon omaavat kompleksit (eli PF4>>hepariini), joilla oli positiivinen nettopintalataus, aiheuttivat suuremman mPF4/hepariinivasta-aineen muodostumisen . Useissa kliinisissä tutkimuksissa todetaan, että HIT-serokonversion riski on paljon pienempi pienimolekyylisillä hepariineilla (LMWH) verrattuna fraktioimattomaan hepariiniin, mutta in vitro -määrityksissä LMWH:t reagoivat ristiin HIT-vasta-aineiden kanssa aiheuttaen maksimaalisen verihiutaleaktivaation . HIT-vasta-aineiden serokonversiotapauksia on raportoitu potilailla, joita on hoidettu pentasakkaridilla, fondaparinuxilla . Yllättäen fondaparinuxin aiheuttamat vasta-aineet risteytyvät in vitro hepariinin ja LMHW:iden kanssa, mutta eivät fondaparinuxin kanssa . Siten PF4/hepariinikompleksit, jotka sitovat eniten HIT-vasta-aineita, eivät välttämättä ole identtisiä niiden kanssa, jotka aiheuttavat de novo -vasta-aineiden muodostumista .

On myös mielenkiintoista huomata, että PF4:n ja hepariinin antikoagulanttisuhteet eroavat antigeenisten tai immunogeenisten kompleksien suhteista. Ainoastaan PF4:ää suuremmalla hepariinilla on antikoagulanttivaikutus . PF4 neutraloi hepariinin in vitro PHR:ssä esiintyvän PF4:n niinkin alhaiseksi kuin 0,42:1 (eli PF4<hepariini). PF4/hepariinikompleksit neutraloisivat hepariinin ekvimolaarisella alueella, joka liittyy maksimaaliseen HIT-vasta-aineen sitoutumiseen . Immunisaatioprosessia on vaikea liittää PF4/hepariinisuhteisiin, joita esiintyisi tehokkaan antikoagulaation aikana. Päinvastoin, mahdollisuus, että korkeammat PHR-suhteet voivat olla immunogeenisempia, selittäisi, miksi minimaalinen hepariinialtistus, kuten hepariinihuuhtelut , ja pienemmät suhteelliset annokset, kuten profylaktinen vs. terapeuttinen hepariini, ovat usein erittäin immunogeenisia. Vaikka PF4/hepariinikompleksien fysiokemiallisista ominaisuuksista, joissa HIT:n vasta-aineiden sitoutumiskohdat ovat alttiina, on opittu paljon, in vivo -immunogeenin luonnetta ei tunneta yhtä hyvin.

PF4 ja synnynnäinen immuniteetti

Kun löydettiin, että spesifinen PF4/hepariinikompleksi oli HIT:n antigeeni, näytti siltä, että hepariiniin sidotun PF4:n konformaation ”vierasperäisyys” sai aikaan immuunivasteen ja vasta-aineiden synnyn. Tutkimukset, joissa käytettiin HIT-potilaista eristettyjä vasta-aineita, osoittivat kuitenkin pian, että PF4/hepariinivasta-aineet voivat kohdistua myös muihin glykosaminoglykaaneihin sitoutuneeseen PF4:ään. Nämä vasta-aineet sitoutuvat myös endoteelisoluissa , monosyyteissä tai verihiutaleissa olevaan PF4:ään tai anionisille pinnoille immobilisoituun PF4:ään. Vaikka muut PF4:ää sitovat kumppanit voivat paljastaa konformaatiomuotoisen neoepitopin, mikään niistä ei ole yhtä immunogeeninen kuin fraktioimaton hepariini. Toisin sanoen ne saivat paljon epätodennäköisemmin aikaan de novo -vasta-aineenmuodostusta, mikä viittaa siihen, että HIT:n immuunivasteen sysäys voi olla monimutkaisempi kuin konformaatiomuutoksen esiintyminen omassa proteiinissa.

HIT:n immuunivasteeseen liittyy useita ainutlaatuisia näkökohtia, eikä sitä toistaiseksi ymmärretä täysin. Adaptiiviselle eli hankitulle immuunivasteelle on ominaista IgG-isotyypin antigeenispesifiset vasta-aineet ja immunologinen muisti, joka mahdollistaa tehokkaan vasteen myöhemmälle antigeenialtistukselle. Hankitut vasteet syntyvät suhteellisen hitaasti, sillä vasta-aineita tuottavat B-solut työskentelevät yhdessä T-solujen kanssa, jotka tunnistavat kohteen spesifisesti esiintyvät epitoopit. Välittömämpi, vähemmän spesifinen B-soluvaste syntyy vastauksena patogeenisten organismien yleisiin luokkiin, ja se on riippumaton aiemmasta altistumisesta. Tälle nopealle synnynnäiselle vasteelle on ominaista vähemmän spesifinen, ohimenevämpi IgM-vasta-ainepopulaatio. HIT:n immuunivaste on ainutlaatuinen. Sille on ominaista PF4/GAG-spesifiset vasta-aineet, jotka ilmenevät jo muutaman päivän kuluttua hepariinialtistuksesta. Nopeasta esiintymisestä huolimatta HIT-vasta-aineet ovat usein IgG-isotyyppisiä. HIT:n vasta-ainetitterit laskevat kuitenkin nopeasti, eikä muistinomaista B-soluvastetta esiinny. HIT:n immunogeneesi ei ole tyypillinen synnynnäiselle eikä adaptiiviselle vasteelle, vaan sillä on yhteisiä piirteitä kummastakin.

Trombosyytit tunnustetaan yhä useammin immuunijärjestelmän efektorisoluiksi sen lisäksi, että niillä on tärkeä rooli hemostaasissa. PF4 kuuluu erittäin konservoituneeseen isännän puolustusvaikutteisten polypeptidien, kinosidiinien, perheeseen, jolla on sekä antimikrobinen että leukosyyttien kemotaktinen aktiivisuus ja jolla on rooli sekä synnynnäisen että adaptiivisen immuunijärjestelmän toiminnassa. PF4 ja muut kinosidiinit sisältävät tyypillisen kationisen, amfipaattisen motiivin, joka on vuorovaikutuksessa varattujen lipidikalvojen kanssa ja rikkoo niitä. Antimikrobisessa roolissaan PF4 sitoutuu tiettyihin bakteeri-, sieni- ja loislajeihin helpottaen immuunipuolustusreaktioita.

Tämä PF4:n synnynnäinen immuunijärjestelmän rooli voi auttaa selittämään epätavallisen immuunivasteen PF4:lle hepariinin läsnä ollessa. Antimikrobisessa roolissaan PF4 sitoutuu bakteerien pintojen anionisiin komponentteihin. On havaittu, että bakteereihin sitoutunutta PF4:ää voidaan käyttää HIT-vasta-aineiden affiniteettirikastamiseen potilaan seerumista, mikä osoittaa, että hepariinihoidon seurauksena syntyvät vasta-aineet reagoivat ristiin bakteerisoluissa olevien PF4-epitooppien kanssa. On myös yhä enemmän näyttöä siitä, että päinvastoin mikrobi-infektioiden yhteydessä luonnostaan esiintyvät vasta-aineet tunnistavat PF4/hepariinikompleksit. PF4/hepariinille reagoivia IgG- ja IgM-vasta-aineita on havaittu jopa 6 prosentilla normaaliväestöstä . Muuten terveillä henkilöillä, joilla on bakteeriperäinen parodonti-infektio, mutta jotka eivät ole altistuneet hepariinille, on mitattavissa olevia PF4/hepariiniristiin reagoivia vasta-aineita suhteessa taudin vakavuuteen . Lisäksi ”spontaania HIT:tä” on kuvattu potilailla, joille on kehittynyt kliinisiä oireita ja HIT-reaktiivisia vasta-aineita ilman aiempaa hepariinialtistusta, erityisesti äskettäisen bakteeri-infektion yhteydessä . Näin ollen immuunivaste endogeenisille, PF4:ään sitoutuneille mikrobikohteille voisi selittää PF4/hepariini -ristireaktiivisten vasta-aineiden esiintymisen hepariinille naiiveilla potilailla tai yleiset havainnot siitä, että vakavasti sairailla tai septisillä potilailla on suurempi riski sairastua HIT:hen hepariinin käytön yhteydessä . Nämä tutkimukset viittaavat siihen, että mikrobeihin sitoutuneen PF4:n ja hepariiniin tai verisuonisoluihin sitoutuneen PF4:n välillä on samankaltaisuutta.

Suorassa testissä käsitteestä, jonka mukaan endogeeniset PF4:ään sitoutuneet kohdeantigeenit muistuttavat antikoagulanttihoidon aikana hepariinista syntyvää antigeeniä, käytettiin hiirimallia, jossa oli kyse polymikrobiperäisestä bakteereista johtuvasta verenmyrkytyksestä, ja se osoitti, että bakteerialtistuminen johti PF4:ään/hepariiniin reagoivien vasta-aineiden kehittymiseen tyypillisen primaarisen immuunivasteen mukaisella aikakäyrällä . Nämä tutkimukset tukevat käsitystä, jonka mukaan HIT-vasta-aineet voivat muistuttaa luonnossa esiintyviä vasta-aineita, joita mikrobilääkkeenä toimiva PF4 saa aikaan. Tämä tarjoaa kontekstin sen ymmärtämiselle, miten antikoagulanttihoito voi aiheuttaa vasta-aineiden muodostumista, sillä PF4:n läsnäolo kompleksien kanssa hepariinin kanssa tai ilmentyminen verisuonisolujen pinnalla voi jäljitellä patogeeniin sitoutuneen PF4:n esiintymistä, mikä laukaisee suojaavan, synnynnäisen immuunivasteen.

Hepariini immunologisena adjuvanttina

Luonnossa esiintyvät liukoiset proteiinit ovat huonosti immunogeenisia ilman adjuvanttia, kuten alunaa tai erilaisia öljyemulsioita, joita on käytetty empiirisesti immunostimuloivina aineina . Adjuvantit järjestävät pinta-antigeenisiä epitooppeja; toistuvasti ja järjestäytyneesti ilmaistut proteiinit ovat paljon immunogeenisempia kuin liukoisessa muodossaan, ja ne voivat suoraan ristikytkeä B-solureseptoreita (BCR) . Hepariini ilmentää PF4:ää lähekkäin olevissa, toistuvissa, harjanteiden kaltaisissa ryhmissä, jotka muodostavat polymeerisiä toistuvia epitooppeja . Tältä osin hepariini voi toimia adjuvanttina, joka saa aikaan synnynnäisen immuunivasteen PF4:lle.

Immuunijärjestelmän solut ilmentävät erilaisia hahmontunnistusreseptoreita (PRR), mukaan lukien toll-tyyppiset reseptorit (TLR). Nämä reseptorit reagoivat patogeeniin liittyviin molekyylimalleihin (pathogen associated molecular patterns, PAMP), jotka ovat tyypillisiä patogeeniryhmille, mutta eroavat ”itsestään”, mikä mahdollistaa sen, että rajallinen määrä reseptoreita tunnistaa suuren määrän erilaisia patogeenejä . Mallintunnistusreseptorit ovat ”uhkanilmaisimia”, jotka käynnistävät signaaleja muille immuunisoluille . On käymässä selväksi, että yleisesti käytetyt adjuvantit aktivoivat PRR-reseptoreita ja että synnynnäiset immuunivasteet ovat keskeisiä niiden tehokkuuden kannalta . Viime aikoina onkin keskitytty löytämään PRR:ien uusia ligandeja, joita voitaisiin käyttää adjuvantteina rokotekehityksen tehostamiseksi . On mahdollista, että erityiset PF4/hepariinikompleksit näyttävät PF4:n antimikrobisen konformaation patogeenisena molekyylimallina ja aktivoivat näitä reseptoreita. Hepariini lisää myös kationisten sitoutumiskumppaneiden, kuten IL-8:n, neutrofiilia aktivoivan peptidi-2:n ja protamiinisulfaatin, immunogeenisuutta . Hiirten immunisaatiokokeet ovat osoittaneet, että hepariini lisää kationisten proteiinien, protamiinin ja lysotsyymin, immunogeenisuutta ja että immuunivasteet muistuttavat PF4/hepariini-serokonversiota . Näin ollen yksi hypoteesi on, että hepariini toimii adjuvanttina luomalla peptidimotiiveja, jotka toimivat agonisteina synnynnäisen immuunijärjestelmän hahmontunnistusreseptoreille.

TLR:n aktivaatio on keskeistä sekä synnynnäisissä että adaptiivisissa immuunivasteissa. Spesifiset TLR:t reagoivat tiettyihin patogeeniluokkiin tuottaen kontekstispesifisen, ainutlaatuisen sytokiinisignaalien profiilin, joka muokkaa B-solujen vasta-ainevasteen suuruutta ja hienorakennetta. Tällä tavoin PAMP:ien synnynnäinen immuunijärjestelmän tunnistaminen antaa tietoa patogeenin luonteesta, jotta voidaan aktivoida ja organisoida tehokkain adaptiivinen efektorivaste . Lymfosyyttien ja dendriittisolujen erilaistuminen ja lisääntyminen edellyttävät reseptorin pitkäkestoista sitoutumista, jotta syntyy plasmasoluja, joilla on korkea affiniteetti IgG:hen, ja B-muistisoluja . Sitä vastoin replikoituvien patogeenien nopeaa neutralointia varten nopeampi vaste voidaan saada aikaan TLR-agonistien välittämällä dendriittisten solujen ja tiettyjen B-solujen osajoukkojen aktivoinnilla, jolloin ne tuottavat IgM:ää sekä luokkakytkentäistä IgG:tä ja IgA:ta T-soluista riippumattoman reitin kautta . TLR:ien ja BCR:ien yhteisstimulaatio voi käynnistää nopeat mikrobilääkkeelliset vasta-ainevasteet, jotka hillitsevät patogeenikuormitusta, kunnes T-soluista riippuvaiset vasta-ainevasteet saavuttavat huippunsa. Synnynnäisen ja adaptiivisen immuunivasteen välinen tasapaino voi riippua antigeenialtistuksen pitoisuudesta ja kestosta. HIT:n tapauksessa PF4-kohdeantigeenin pitkäaikainen korkea pitoisuus saattaa tukea adaptiivista immuunivastetta, kun taas lyhytaikaisempi altistuminen saattaa johtaa vain T-soluista riippumattomaan vasta-ainetuotantoon ilman immuunimuistivastetta. HIT:ssä on näyttöä molemmista immuunivasteista. Hypoteesi, jonka mukaan PF4:n ja hepariinin kompleksit muistuttavat konservoitunutta patogeenistä molekyylimallia riittävän tarkasti TLR:ien aktivoimiseksi, voi auttaa selittämään HIT:n immunogeneesiin liittyviä näkökohtia.

Ennaltaehkäisy/hoitostrategiat

Tähän mennessä HIT:n ennaltaehkäisyä tai hoitoa koskevissa strategioissa on keskitytty fraktioimattoman hepariinin käytön minimoimiseen ja sen sijaan LMWH-lääkkeisiin tai välittömiin trombinin estäjiin . Näillä vaihtoehtoisilla antikoagulanteilla on merkittäviä haittoja; ne ovat kalliimpia ja monimutkaisempia hoitaa kuin hepariini ja aiheuttavat verenvuotoriskin, jota vaikeuttaa tehokkaiden käänteislääkkeiden puuttuminen . Keskittymällä PF4:n keskeiseen rooliin HIT:n patogeneesissä voimme arvostaa uusia lähestymistapoja tämän oireyhtymän ehkäisemiseksi tai hoitamiseksi.

Kuten edellä on käsitelty, HIT:n vasta-aineet ovat välttämättömiä, mutta eivät riittäviä aiheuttamaan voimakasta verihiutaleiden aktivaatiota, joka johtaa trombosytopeniaan ja/tai tromboosiin. Verihiutaleita aktivoivien immuunikompleksien muodostuminen riippuu PF4-kohdeantigeenin saatavuudesta, ja HIT:n riski on siksi suurin tilanteissa, joille on ominaista voimakas PF4:n vapautuminen. On loogista, että PF4:n saatavuuden minimoiminen tai PF4/hepariinikompleksien muodostumisen estäminen muulla tavoin olisivat strategioita immunogeneesin ja HIT-vasta-aineiden patogeneesin riskin kumoamiseksi .

Yksi tällaiseksi strategiaksi ehdotettiin familiaalista hyperkolesterolemiaa sairastavien potilaiden tarkkailua. Nämä potilaat eivät saavuta riittävää matalan tiheyden lipoproteiinien (LDL) kolesterolin alenemista ruokavaliolla tai statiinihoidolla, ja heille saatetaan tehdä usein LDL-afereesihoitoja. Huolimatta toistuvasta hepariinialtistuksesta ja alttiudesta verisuonisairauksille HIT:n esiintyvyys on tässä väestössä pieni. Tämän havainnon perusteella tutkijat tutkivat PF4:n määrää plasmassa ja verihiutaleiden pinnalla ennen afereesia ja sen jälkeen. Sekä plasman että pinnan PF4:n määrä väheni merkittävästi toimenpiteen seurauksena. Tämä saattaa selittää immunogeneesin puuttumisen näillä potilailla tiheästä hepariinialtistuksesta huolimatta. Lisäksi tämä voisi osoittautua terapeuttiseksi strategiaksi, jolla voidaan vähentää antigeenin saatavuutta seropositiivisilla potilailla, joilla on suuri HIT:n riski.

PF4-kohdeantigeenin esiintyminen johtuu hepariinin ja PF4-tetrameerien muodostamien ja tietyissä moolisuhteissa pysyvien kompleksien fysiokemiallisista ominaisuuksista . Näissä erittäin järjestäytyneissä komplekseissa hepariinin sitoutuminen mahdollistaa PF4-tetrameerien spesifisten aminohappojen läheisen lähestymisen, jotka muodostavat antigeenisen epitoopin . Kaksi viimeaikaista tutkimusta osoittavat, että PF4:n tetrameerijärjestäytymisen häiritseminen aminohappojen substituutioilla tai pienillä inhibiittorimolekyyleillä, jotka on kohdistettu dimeerin ja dimeerin rajapintaan, estää ULC:iden muodostumisen. HIT-vasta-aineet tunnistivat huonosti PF4-variantin ja hepariinin kompleksit, ja PF4-antagonistimolekyylit estivät HIT-vasta-aineiden välittämän verihiutaleiden aktivaation. Nämä tutkimukset osoittavat, että PF4-kohdeantigeenin muuttamiseen tai vähentämiseen tähtäävät strategiat voivat johtaa uusiin terapeuttisiin lähestymistapoihin HIT:n hoidossa .

Yleisesti ottaen antigeeniset epitoopit paljastuvat, kun PF4 sitoutuu mihin tahansa hepariinista peräisin olevaan antikoagulanttilääkkeeseen. Antikoagulanttiaktiivisuutensa lisäksi hepariinilla on voimakkaita anti-inflammatorisia ominaisuuksia; verenvuotoriski estää kuitenkin sen käytön muihin kuin tromboottisiin käyttöaiheisiin. Hepariini, joka on desulfatoitu 2-O- ja 3-O-asemista (ODSH), säilyttää anti-inflammatoriset ominaisuudet, mutta sen antikoagulanttiaktiivisuus on vähentynyt. ODSH säilyttää kyvyn sitoutua ja muodostaa komplekseja PF4:n kanssa, mutta se ei kuitenkaan aiheuta verihiutaleiden aktivoitumista HIT-vasta-aineiden läsnä ollessa, mikä viittaa siihen, että se ei paljasta PF4:n antigeenistä kohdetta. ODSH voi kilpailla immobilisoidun hepariinin kanssa PF4:n sitoutumisesta ja syrjäyttää PF4:n solupinnoilta . Yhdistettynä hepariiniin ODSH vähentää immunogeenisuutta in vivo ja lievittää HIT-vasta-aineen välittämää verihiutaleiden aktivoitumista in vitro . Yhdessä käytettynä ODSH:n kyky sitoa osa käytettävissä olevasta PF4:stä muodostamatta immunogeenisiä komplekseja voi olla tehokas tapa siirtää PF4:n ja hepariinin suhdetta kohti vähemmän antigeenisiä komplekseja. Lisäksi se, että käytettävissä on vähemmän PF4:ää, joka estää AT:n sitoutumisen ja aiheuttaa hepariinin neutraloitumisen, voi mahdollisesti lisätä antikoagulantin tehoa . Näin ollen ODSH:n anti-inflammatoriset, ei-antikoagulanttiset ominaisuudet voivat olla hyödyllisiä muiden antikoagulanttien turvallisuuden ja tehokkuuden lisäämisessä . Erityistä etua on siitä, että ODSH:lla on jo tehty kokeita, jotka osoittavat, että sitä voidaan turvallisesti antaa ihmisille.

Johtopäätökset

PF4:n esiintyminen on ratkaiseva tekijä riskissä, että HIT-vasta-aineet syntyvät hepariini-antikoagulanttihoidon seurauksena. PF4:n läsnäolo määrittää myös sen, johtavatko HIT-vasta-aineet trombosytopeniaan ja/tai tromboosiin, koska vain vasta-aineen ja kohdeantigeenin muodostamat immuunikompleksit, eivät pelkät vasta-aineet, välittävät patogeenisen trombosyyttiaktivaation. Tässä katsauksessa esitetään hypoteesi, jonka mukaan hepariini toimii adjuvanttina, joka helpottaa vasta-aineiden muodostumista esittämällä PF4:ää motiivissa, joka tunnistetaan patogeeniin liittyväksi molekyylimalliksi, joka on agonisti immuunisolujen hahmontunnistusreseptoreille. PF4:n sitomiseen tai sen konformaatiomuutoksen minimoimiseen tähtäävät tekniikat ovat lupaavia tutkimusalueita tehokkaiden kliinisten toimenpiteiden kehittämiseksi HIT:n ehkäisemiseksi tai hoitamiseksi.