The impact of polymorphisms in P-gp, DNA repair and folic acid metabolism genes in newly diagnosed multiple myeloma patients treated with thalidomide plus dexamethasone, with or without bortezomib

The principle aim of this study was to investigate biological predictors of response and resistance to multiple myeloma treatment. Two hypothesis had been proposed as responsible of responsiveness: SNPs in DNA repair and Folate pathway, and P-gp dependent efflux. As a first objective, panel of SNPs in DNA repair and Folate pathway genes, were analyzed. It was a retrospective study in a group of 454, previously untreated, MM patients enrolled in a randomized phase III open-label study. Results show that some SNPs in Folate pathway are correlated with response to MM treatment. MTR genotype was associated with favorable response in the overall population of MM patients. However, this relation, disappear after adjustment for treatment response. When poor responder includes very good partial response, partial response and stable/progressive disease MTFHR rs1801131 genotype was associated with poor response to therapy. This relation - unlike in MTR – was still significant after adjustment for treatment response. Identification of this genetic variant in MM patients could be used as an independent prognostic factor for therapeutic outcome in the clinical practice. In the second objective, basic disposition characteristics of bortezomib was investigated. We demonstrated that bortezomib is a P-gp substrate in a bi-directional transport study. We obtain apparent permeability rate values that together with solubility values can have a crucial implication in better understanding of bortezomib pharmacokinetics with respect to the importance of membrane transporters. Subsequently, in view of the importance of P-gp for bortezomib responsiveness a panel of SNPs in ABCB1 gene - coding for P-gp - were analyzed. In particular we analyzed five SNPs, none of them however correlated with treatment responsiveness. However, we found a significant association between ABCB1 variants and cytogenetic abnormalities. In particular, deletion of chromosome 17 and t(4;14) translocation were present in patients harboring rs60023214 and rs2038502 variants respectively.

Funktionelle Bedeutung von P-Glykoprotein für Wirkungen und Nebenwirkungen von Antipsychotika

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) ist eine Maßnahme, bei der durch Messung der Medikamentenspiegel im Blut die Dosis ermittelt wird, bei der mit höchster Wahrscheinlichkeit mit Therapieansprechen gerechnet werden kann. Dabei wird angenommen, dass die Konzentrationen im Blut mit denen im Wirkkompartiment korrelieren. Für Antipsychotika wurde gezeigt, dass die Konzentrationen im Blut direkt mit denen im Gehirn korrelieren, die Verteilung zwischen den beiden Kompartimenten ist jedoch für die verschiedenen Antipsychotika sehr unterschiedlich. Die Distribution von Arzneistoffen zwischen Blut und Gehirn wird durch Effluxtransporter in der Blut-Hirn-Schranke kontrolliert. Welche Rolle dabei P-Glykoprotein (P-gp) für die Verteilung von atypischen Antipsychotika spielt und wie die Pharmakokinetik und –dynamik durch diesen Transporter beeinflusst werden, sollte in dieser Arbeit untersucht werden. Für die Messung des neu eingeführten Antipsychotikums Aripiprazol, sowie für seinen aktiven Metaboliten Dehydroaripiprazol, wurde eine hochleistungsflüssigchromatographische (HPLC) Methode mit Säulenschaltung und spektrophotometrischer Detektion etabliert. Die Methode wurde für die Messung von Serumproben schizophrener Patienten eingesetzt, um einen therapeutischen Bereich für Aripiprazol zu ermitteln. Aus der Analyse von 523 Patientenproben wurde herausgefunden, dass Aripiprazol-Serumkonzentrationen von 150 bis 300 ng/ml mit gutem klinischen Ansprechen und einem geringen Risiko für Nebenwirkungen einhergingen. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Serumspiegel bei gleichzeitiger Gabe von Inhibitoren und Induktoren der Cytochrom P450 (CYP) Isoenzyme CYP2D6 und CYP3A4 erhöht bzw. gesenkt wurden. Am Modell der P-gp Knockout Maus im Vergleich zu FVB Wildtyp Mäusen wurden Konzentrationsverläufe von Antipsychotika nach i.p. Gabe von Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Clozapin, Desmethylclozapin, Haloperidol, Olanzapin, Quetiapin, Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon sowie der Kontrollsubstanz Domperidon im Gehirn und Blut über 24 Stunden mittels HPLC-Methoden gemessen. Welchen Einfluss eine verminderte Expression von P-gp auf die Pharmakodynamik hat, wurde in zwei Verhaltenstests untersucht. Mit Hilfe des Rotarods wurden motorische Effekte der Arzneistoffe erfasst und mittels Radial Arm Water Maze kognitive Fähigkeiten. Risperidon und sein aktiver Metabolit 9-Hydroxyrisperidon waren die stärksten Substrate von P-gp. 10-fach höhere Konzentrationen im Gehirn der P-gp Knockout Mäuse führten zu 10-fach stärkeren Beeinträchtigungen in den pharmakodynamischen Untersuchungen im Vergleich zu Wildtyp Tieren. Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Desmethylclozapin und Quetiapin konnten ebenfalls als Substrate von P-gp identifiziert werden. Olanzapin, Haloperidol und Clozapin wurden durch P-gp wenig bzw. nicht in ihrer Pharmakokinetik und –dynamik beeinflusst. Da P-gp von Nagern und Menschen nach derzeitiger Kenntnis in ihren Substrateigenschaften weitgehend übereinstimmen, muss bei einer Behandlung von schizophrenen Patienten mit Antipsychotika, die als Substrate von P-gp identifiziert wurden, davon ausgegangen werden, dass eine Veränderung der Expression oder Aktivität von P-gp, genetisch verursacht oder durch Medikamente bedingt, für das Therapieansprechen oder das Auftreten von Nebenwirkungen bedeutsam sind.

Glukose-konjugierte Hemmstoffe als Strategie der gezielten Hemmung des DNA-Reparaturproteins O 6 -Methylguanin-DNA-Methyltransferase in Tumorzellen und der Einfluss von ATP-binding cassette Transportern

Das DNA-Reparaturprotein O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase [MGMT] ist der Hauptresistenzfaktor gegenüber der zytotoxischen Wirkung von SN1-alkylierenden Zytostatika in der Tumortherapie. Die Verwendung der MGMT-Hemmstoffe O6-Benzylguanin [O6BG] und O6-(4-Bromothenyl)guanin [O6BTG] führte zu einer Sensibilisierung des Normalgewebes, was eine Dosis-Reduktion der Zytostatika erforderlich machte und die erhoffte Therapieverbesserung verhinderte. Aus diesem Grund ist eine Strategie der selektiven Hemmung des MGMT-Proteins (Targeting-Strategie) erforderlich, um die systemische Toxizität in der Kombinationsbehandlung zu reduzieren. In dieser Arbeit wurde die Anwendbarkeit der Glukose-Konjugation als Targeting-Strategie untersucht, da Tumorzellen einen erhöhten Glukoseverbrauch aufweisen und demzufolge Glukosetransporter überexprimieren. Die Glukose-Konjugate O6BG-Glu und O6BTG-Glu inhibierten MGMT in Tumorzellen und sensibilisierten die Zellen gegenüber den alkylierenden Agenzien Temozolomid [TMZ] und Lomustin [CCNU]. Des Weiteren inaktivierten die Glukose-Konjugate die MGMT-Aktivität im Tumor eines Xenograft-Mausmodells und reduzierten das Tumorwachstum nach einer TMZ-Behandlung im gleichen Ausmass wie die Inhibitoren O6BG und O6BTG. Trotzdem war auch mit den Glukose-Konjugaten keine Steigerung der Zytostatika-Dosis im Mausmodell möglich. Die Untersuchungen der Aufnahme von O6BG-Glu und O6BTG-Glu wiederlegten eine Involvierung der Glukosetransporter. Der Einsatz von spezifischen Glukosetransporter-Inhibitoren und Kompetitions-Experimenten führte zu keiner Verminderung der MGMT-Hemmung oder Aufnahme vom radioaktiven H3-O6BTG-Glu in die Zelle. Dies legt nahe, dass die Glukose-Konjugate über einen unspezifischen Mechanismus (aktiv) in die Zellen gelangen. Der Grund für eine mögliche unselektive Aufnahme könnte im hydrophoben Alkyllinker, der für die Konjugation des Glukosemoleküls verwendet wurde, begründet sein. Dies führt zur Generierung von amphipathischen Konjugaten, die eine initiale Bindung an die Plasmamembran aufweisen und eine Aufnahme über den Flip-Flop-Mechanismus (transbilayer transport) wahrscheinlich machen. Die amphipathische Molekülstruktur der Glukose-Konjugate führte zu einer Partikelbildung in wässrigen Lösungen, die eine Reduktion der Menge an aktiven Monomeren von O6BG-Glu und O6BTG-Glu bewirken, die zur Hemmung von MGMT zur Verfügung stehen. Der zweite Teil der Arbeit befasste sich mit der Rolle von ABC-Transportern hinsichtlich einer Targeting-Strategie von MGMT-Hemmstoffen. Obwohl eine hohe Expression dieser ABC-Transporter in Tumoren zur Resistenzentwicklung gegenüber Zytostatika führt, wurde ihr Einfluss auf MGMT-Hemmstoffe oder einer MGMT-Targeting-Strategie niemals untersucht. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal ein aktiver Efflux von MGMT-Hemmstoffen durch ABC-Transporter nachgewiesen. Die Inhibition von ABC-Transportern bewirkte eine schnellere Inaktivierung von MGMT durch die Glukose-Konjugate. Des Weiteren zeigten Kompetitions-Experimente mit den MGMT-Hemmstoffen eine verminderte Efflux-Rate von Fluoreszenzfarbstoffen, die spezifisch von ABC-Transportern exportiert werden. ABC-Transporter reduzieren die wirksame Konzentration des Hemmstoffes in der Zelle und beeinträchtigen somit die Effektivität der MGMT-Inhibition. Eine simultane Hemmung der ABC-Transporter P-glycoprotein (P-gp), multi resistance protein 1 (MRP1) and breast cancer resistance protein (BCRP) erhöhte die Effektivität der MGMT-Hemmstoffe (O6BG, O6BTG, O6BG-Glu, O6BTG-Glu) und verstärkte auf diese Weise die TMZ-induzierte Toxizität in Tumorzelllinien. Die Involvierung von ABC-Transportern in der intrazellulären Speicherung von MGMT-Hemmstoffen ist wahrscheinlich die Ursache für die beobachteten Unterschiede in der Sensibilisierung verschiedener Tumorzelllinien gegenüber Zytostatika durch das Glukose-Konjugat O6BG-Glu. Eine Strategie, den Einfluss von ABC-Transportern zu reduzieren und zukünftliche MGMT-Targeting-Strategien effizienter umzusetzen, ist die Verwendung von O6BTG als Ausgangssubstanz. Die höhere Inhibitionsfähigkeit der Bromthiophenmoleküle vermindert die erforderliche intrazelluläre Konzentration für eine vollständige MGMT-Hemmung und reduziert auf diese Weise den Einfluss von ABC-Transportern.

Cytotoxicity and P-glycoprotein inhibition by cardiotonic steroids

Herzwirksame Glykoside sind in der Natur sowohl im Tier- als auch im Pflanzenreich zu finden und werden regelmäßig zur Therpaie von Herzinsuffizienz eingesetzt. In letzter Zeit belegten viele Studien, dass herzwirksame Glykoside vielversprechende Substanzen für die Behandlung von Krebs darstellen. Ihr Wirkmechanismus basiert auf der Hemmung der Na+/K+-ATPase. Die Na+/K+-ATPase spielt neuerdings eine wichtige Rolle in der Krebsbiologie, da sie viele relevante Signalwege beeinflusst. Multiresistenzen gegen Arzneimittel sind oftmals verantwortlich für das Scheitern einer Chemotherapie. Bei multi-drug-resistenten Tumoren erfolgt ein Transport der Chemotherapeutika aus der Krebszelle hinaus durch das Membranprotein P-Glykoprotein. In der vorliegenden Arbeit wurde die Zytotoxizität von 66 herzwirksamen Glykosiden und ihren Derivaten in sensitiven und resistenten Leukämie-Zellen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Naturstoffe die Zell-Linien in verschiedenen molaren Bereichen abtöten. Allerdings waren die Resistenz-Indizes niedrig (d. h. die IC50 Werte waren in beiden Zell-Linien ähnlich). Die untersuchten 66 Substanzen besitzen eine große Vielfalt an chemischen Substituenten. Die Wirkung dieser Substituenten auf die Zytotoxizität wurde daher durch Struktur-Aktivitäts-Beziehung (SAR) erforscht. Des Weiteren wiesen quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehung (QSAR) und molekulares Docking darauf hin, dass die Na+/K+-ATPase in sensitiven und resistenten Zellen unterschiedlich stark exprimiert wird. Eine Herunterregulation der Na+/K+-ATPase in multi-drug-resistenten Zellen wurde durch Western Blot bestätigt und die Wirkung dieser auf relevante Signalwege durch Next-Generation-Sequenzierung weiter verfolgt. Dadurch konnte eine Verbindung zwischen der Überexpression von P-Glykoprotein und der Herunterregulation der Na+/K+-ATPase hergestellt werden. Der zweite Aspekt der Arbeit war die Hemmung von P-Glykoprotein durch herzwirksame Glykoside, welche durch Hochdurchsatz-Durchflusszytometrie getestet wurde. Sechs wirksame Glykoside konnten den P-Glykoprotein-vermittelten Transport von Doxorubicin inhibieren. Zudem konnte die Zytotoxität von Doxorubicin in multi-drug-resistenten Zellen teilweise wieder zurück erlangt werden. Unabhängig von herzwirksamen Glykosiden war die Bewertung der Anwendung von molekularem Docking in der P-Glykoprotein Forschung ein weiterer Aspekt der Arbeit. Es ließ sich schlussfolgern, dass molekulares Docking fähig ist, zwischen den verschiedenen Molekülen zu unterscheiden, die mit P-Glykoprotein interagieren. Die Anwendbarkeit von molekularem Docking in Bezug auf die Bestimmung der Bindestelle einer Substanz wurde ebenfalls untersucht.

Garlic extract induces intestinal P-glycoprotein, but exhibits no effect on intestinal and hepatic CYP3A4 in humans

Garlic extracts have been shown to decrease drug exposure for saquinavir, a P-glycoprotein and cytochrome P450 3A4 substrate. In order to explore the underlying mechanisms and to study the effects of garlic on pre-systemic drug elimination, healthy volunteers were administered garlic extract for 21 days. Prior to and at the end of this period, expression of duodenal P-glycoprotein and cytochrome P450 3A4 protein were assayed and normalized to villin, while hepatic cytochrome P450 3A4 function and simvastatin, pravastatin and saquinavir pharmacokinetics were also evaluated. Ingestion of garlic extract increased expression of duodenal P-glycoprotein to 131% (95% CI, 105-163%), without increasing the expression of cytochrome P450 3A4 which amounted to 87% (95% CI, 67-112%), relative to baseline in both cases. For the erythromycin breath test performed, the average result was 96% (95% CI, 83-112%). Ingestion of garlic extract had no effect on drug and metabolite AUCs following a single dose of simvastatin or pravastatin, although the average area under the plasma concentration curve (AUC) of saquinavir decreased to 85% (95% CI, 66-109%), and changes in intestinal P-glycoprotein expression negatively correlated with this change. In conclusion, garlic extract induces intestinal expression of P-glycoprotein independent of cytochrome P450 3A4 in human intestine and liver.

Glycoprotein D of bovine herpesvirus 5 (BoHV-5) confers an extended host range to BoHV-1 but does not contribute to invasion of the brain

Bovine herpesvirus 1 (BoHV-1) and BoHV-5 are closely related pathogens of cattle, but only BoHV-5 is considered a neuropathogen. We engineered intertypic gD exchange mutants with BoHV-1 and BoHV-5 backbones in order to address their in vitro and in vivo host ranges, with particular interest in invasion of the brain. The new viruses replicated in cell culture with similar dynamics and to titers comparable to those of their wild-type parents. However, gD of BoHV-5 (gD5) was able to interact with a surprisingly broad range of nectins. In vivo, gD5 provided a virulent phenotype to BoHV-1 in AR129 mice, featuring a high incidence of neurological symptoms and early onset of disease. However, only virus with the BoHV-5 backbone, independent of the gD type, was detected in the brain by immunohistology. Thus, gD of BoHV-5 confers an extended cellular host range to BoHV-1 and may be considered a virulence factor but does not contribute to the invasion of the brain.

Analysis of the antibody response to an immunodominant epitope of the envelope glycoprotein of a lentivirus and its diagnostic potential

The envelope glycoprotein of small ruminant lentiviruses (SRLV) is a major target of the humoral immune response and contains several linear B-cell epitopes. We amplified and sequenced the genomic segment encoding the SU5 antigenic site of the envelope glycoprotein of several SRLV field isolates. With synthetic peptides based on the deduced amino acid sequences of SU5 in an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), we have (i) proved the immunodominance of this region regardless of its high variability, (ii) defined the epitopes encompassed by SU5, (iii) illustrated the rapid and peculiar kinetics of seroconversion to this antigenic site, and (iv) shown the rapid and strong maturation of the avidity of the anti-SU5 antibody. Finally, we demonstrated the modular diagnostic potential of SU5 peptides. Under Swiss field conditions, the SU5 ELISA was shown to detect the majority of infected animals and, when applied in a molecular epidemiological context, to permit rapid phylogenetic classification of the infecting virus.

Orosomucoid (alpha1-acid glycoprotein) plasma concentration and genetic variants: effects on human immunodeficiency virus protease inhibitor clearance and cellular accumulation

BACKGROUND AND OBJECTIVE: Protease inhibitors are highly bound to orosomucoid (ORM) (alpha1-acid glycoprotein), an acute-phase plasma protein encoded by 2 polymorphic genes, which may modulate their disposition. Our objective was to determine the influence of ORM concentration and phenotype on indinavir, lopinavir, and nelfinavir apparent clearance (CL(app)) and cellular accumulation. Efavirenz, mainly bound to albumin, was included as a control drug. METHODS: Plasma and cells samples were collected from 434 human immunodeficiency virus-infected patients. Total plasma and cellular drug concentrations and ORM concentrations and phenotypes were determined. RESULTS: Indinavir CL(app) was strongly influenced by ORM concentration (n = 36) (r2 = 0.47 [P = .00004]), particularly in the presence of ritonavir (r2 = 0.54 [P = .004]). Lopinavir CL(app) was weakly influenced by ORM concentration (n = 81) (r2 = 0.18 [P = .0001]). For both drugs, the ORM1 S variant concentration mainly explained this influence (r2 = 0.55 [P = .00004] and r2 = 0.23 [P = .0002], respectively). Indinavir CL(app) was significantly higher in F1F1 individuals than in F1S and SS patients (41.3, 23.4, and 10.3 L/h [P = .0004] without ritonavir and 21.1, 13.2, and 10.1 L/h [P = .05] with ritonavir, respectively). Lopinavir cellular exposure was not influenced by ORM abundance and phenotype. Finally, ORM concentration or phenotype did not influence nelfinavir (n = 153) or efavirenz (n = 198) pharmacokinetics. CONCLUSION: ORM concentration and phenotype modulate indinavir pharmacokinetics and, to a lesser extent, lopinavir pharmacokinetics but without influencing their cellular exposure. This confounding influence of ORM should be taken into account for appropriate interpretation of therapeutic drug monitoring results. Further studies are needed to investigate whether the measure of unbound drug plasma concentration gives more meaningful information than total drug concentration for indinavir and lopinavir.

Imatinib mesylate selectively impairs expansion of memory cytotoxic T cells without affecting the control of primary viral infections

Imatinib mesylate (imatinib) is a potent inhibitor of defined tyrosine kinases (TKs) and is effective in the treatment of malignancies characterized by constitutive activation of these TKs such as chronic myeloid leukemia and gastrointestinal stromal tumors. TKs also play an important role in T-cell receptor (TCR) signal transduction. Inhibitory as well as stimulating effects of imatinib on T cells and dendritic cells have been described. Here, we analyzed the effects of imatinib treatment on antiviral immune responses in vivo. Primary cytotoxic T-cell (CTL) responses were not impaired in imatinib-treated mice after infection with lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) or after immunization with a tumor cell line expressing LCMV glycoprotein (LCMV-GP). Similarly, neutralizing antibody responses to vesicular stomatitis virus (VSV) were not affected. In contrast, secondary expansion of LCMV-specific memory CTLs was reduced in vitro and in vivo, resulting in impaired protection against reinfection. In addition, imatinib treatment delayed the onset of diabetes in a CTL-induced diabetes model. In summary, imatinib treatment in vivo selectively inhibits the expansion of antigen-experienced memory CTLs without affecting primary T- or B-cell responses. Therefore, imatinib may be efficacious in the suppression of CTL-mediated immunopathology in autoimmune diseases without the risk of acquiring viral infections.

Purification and characterization of a 34-kDa, heat stable glycoprotein from Synadenium grantii latex: action on human fibrinogen and fibrin clot

Latex glycoprotein (LGP) from Synadenium grantii latex was purified by the combination of heat precipitation and gel permeation chromatography. LGP is a heat stable protein even at 80 degrees C showed a sharp single band both in SDS-PAGE as well as in native (acidic) PAGE. LGP is a monomeric protein appears as single band under reducing condition. It is a less hydrophobic protein showed sharp single peak in RP-HPLC with retention time of 13.3 m. The relative molecular mass of LGP is 34.4 kDa. CD spectrum of LGP explains less content of alpha-helix (7%), and high content of beta-pleated sheets (48%) and random coils (46%). The N-terminal sequence of LGP is D-F-P-S-D-W-Y-A-Y-E-G-Y-V-I-D-R-P-F-S. Purified LGP is a fibrinogen degrading protease hydrolyses all the three subunits in the order of Aalpha, Bbeta and gamma. The hydrolytic pattern is totally different from plasmin as well as thrombin. LGP reduces recalcification time from 165 to 30 s with citrated human plasma but did not show thrombin like as well as factor Xa-like activity. Although LGP induces procoagulant activity, it hydrolyses partially cross-linked fibrin clot. It hydrolyses all the subunits of partially cross-linked fibrin clot (alpha- chains, beta-chain and gamma-gamma dimer). LGP is a serine protease, inhibited by PMSF. Other serine protease inhibitors, aprotinin and leupeptin did not inhibit the caseinolytic activity as well as fibrinogenolytic activity. We report purification and characterization of a glycoprotein from Synadenium grantii latex with human fibrino(geno)lytic activity.

A KEL gene encoding serine at position 193 of the Kell glycoprotein results in expression of KEL1 antigen

BACKGROUND: The KEL2/KEL1 (k/K) blood group polymorphism represents 578C>T in the KEL gene and Thr193Met in the Kell glycoprotein. Anti-KEL1 can cause severe hemolytic disease of the fetus and newborn. Molecular genotyping for KEL*1 is routinely used for assessing whether a fetus is at risk. Red blood cells (RBCs) from a KEL:1 blood donor (D1) were found to have abnormal KEL1 expression during evaluation of anti-KEL1 reagents. STUDY DESIGN AND METHODS: Kell genotyping methods, including KEL exon 6 direct sequencing, were applied. KEL cDNA from D1 was sequenced. Flow cytometry was used to assess KEL1 and KEL2 RBC expression. RESULTS: RBCs from the donor, her mother, and an unrelated donor gave weak or negative reactions with some anti-KEL1 reagents. Other Kell-system antigens appeared normal. The three individuals were homozygous for KEL C578 (KEL*2) but heterozygous for a 577A>T transversion, encoding Ser193. They appeared to be KEL*2 homozygotes by routine genotyping methods. Flow cytometry revealed weak KEL1 expression and normal KEL2, similar to that of KEL*2 homozygotes. CONCLUSION: Ser193 in the Kell glycoprotein appears to result in expression of abnormal KEL1, in addition to KEL2. The mutation is not detected by routine Kell genotyping methods and, because of unpredicted KEL1 expression, could lead to a misdiagnosis.

High molecular weight kininogen regulates platelet-leukocyte interactions by bridging Mac-1 and glycoprotein Ib

Leukocyte-platelet interaction is important in mediating leukocyte adhesion to a thrombus and leukocyte recruitment to a site of vascular injury. This interaction is mediated at least in part by the beta2-integrin Mac-1 (CD11b/CD18) and its counter-receptor on platelets, glycoprotein Ibalpha (GPIbalpha). High molecular weight kininogen (HK) was previously shown to interact with both GPIbalpha and Mac-1 through its domains 3 and 5, respectively. In this study we investigated the ability of HK to interfere with the leukocyte-platelet interaction. In a purified system, HK binding to GPIbalpha was inhibited by HK domain 3 and the monoclonal antibody (mAb) SZ2, directed against the epitope 269-282 of GPIbalpha, whereas mAb AP1, directed to the region 201-268 of GPIbalpha had no effect. In contrast, mAb AP1 inhibited the Mac-1-GPIbalpha interaction. Binding of GPIbalpha to Mac-1 was enhanced 2-fold by HK. This effect of HK was abrogated in the presence of HK domains 3 or 5 or peptides from the 475-497 region of the carboxyl terminus of domain 5 as well as in the presence of mAb SZ2 but not mAb AP1. Whereas no difference in the affinity of the Mac-1-GPIbalpha interaction was observed in the absence or presence of HK, maximal binding of GPIbalpha to Mac-1 doubled in the presence of HK. Moreover, HK/HKa increased the Mac-1-dependent adhesion of myelomonocytic U937 cells and K562 cells transfected with Mac-1 to immobilized GPIbalpha or to GPIbalpha-transfected Chinese hamster ovary cells. Finally, Mac-1-dependent adhesion of neutrophils to surface-adherent platelets was enhanced by HK. Thus, HK can bridge leukocytes with platelets by interacting via its domain 3 with GPIbalpha and via its domain 5 with Mac-1 thereby augmenting the Mac-1-GPIbalpha interaction. These distinct molecular interactions of HK with leukocytes and platelets contribute to the regulation of the adhesive behavior of vascular cells and provide novel molecular targets for reducing atherothrombotic pathologies.

Thrombospondin-1 mediates platelet adhesion at high shear via glycoprotein Ib (GPIb): an alternative/backup mechanism to von Willebrand factor

Acute thrombotic arterial occlusion is the leading cause of morbidity and mortality in the Western world. Von Willebrand factor is thought to be the only indispensable adhesive substrate to promote thrombus formation in high shear environments. We found that thrombospondin-1, a glycoprotein enriched in arteriosclerotic plaques, might function as an alternative substrate for thrombus formation. Platelets adhered to thrombospondin-1 in a shear dependent manner with an optimum shear as found in stenosed arteries. Adhesion is extremely firm, with no detachment of platelets up to a shear rate of 4000 s(-1). Experiments using platelets from a patient completely lacking von Willebrand factor showed that von Willebrand factor is not involved in platelet binding to thrombospondin-1. Platelet adhesion to thrombospondin-1 is not mediated via beta3-integrins or GPIa. CD36 partially mediates the adhesion of pre-activated platelets. We identified GPIb as high shear adhesion-receptor for thrombospondin-1. Soluble GPIb, as well as antibodies against the GPIb, blocked platelet adhesion almost completely. The new discovered thrombospondin-1-GPIb adhesion axis under arterial shear conditions might be important, not only during thrombus formation but also for pathological processes where other cells bind to the endothelium or subendothelium, including arteriosclerosis, inflammation and tumor metastasis, and a promising therapeutic target.