Platelet receptors and patient responses: The contributions of Professor Stan Heptinstall to platelet research.

Stan Heptinstall's contributions to platelet research covered organising meetings at the national and European level as well as starting and maintaining the journal "Platelets". The major part of his research addressed problems of inhibition of platelet receptors and the effects of this on patient health. In particular, the effects of P2Y12 inhibitors on patients with acute cardiovascular problems were a major focus. Other studies included the effects of feverfew (Tanacetum parthenium) extracts on platelets, of direct anti-IIb/IIIa receptor (αIIbβ3) inhibitors and of prostanoids on platelet function. Recently, methods for assessing the effectiveness of platelet inhibition were investigated.

Loss of signaling through the G protein, Gz, results in abnormal platelet activation and altered responses to psychoactive drugs

Heterotrimeric G proteins mediate the earliest step in cell responses to external events by linking cell surface receptors to intracellular signaling pathways. Gz is a member of the Gi family of G proteins that is prominently expressed in platelets and brain. Here, we show that deletion of the α subunit of Gz in mice: (i) impairs platelet aggregation by preventing the inhibition of cAMP formation normally seen at physiologic concentrations of epinephrine, and (ii) causes the mice to be more resistant to fatal thromboembolism. Loss of Gzα also results in greatly exaggerated responses to cocaine, reduces the analgesic effects of morphine, and abolishes the effects of widely used antidepressant drugs that act as catecholamine reuptake inhibitors. These changes occur despite the presence of other Giα family members in the same cells and are not accompanied by detectable compensatory changes in the level of expression of other G protein subunits. Therefore, these results provide insights into receptor selectivity among G proteins and a model for understanding platelet function and the effects of psychoactive drugs.

In vivo tracking of platelets: circulating degranulated platelets rapidly lose surface P-selectin but continue to circulate and function.

To examine the hypothesis that surface P-selectin-positive (degranulated) platelets are rapidly cleared from the circulation, we developed novel methods for tracking of platelets and measurement of platelet function in vivo. Washed platelets prepared from nonhuman primates (baboons) were labeled with PKH2 (a lipophilic fluorescent dye), thrombin-activated, washed, and reinfused into the same baboons. Three-color whole blood flow cytometry was used to simultaneously (i) identify platelets with a mAb directed against glycoprotein (GP)IIb-IIIa (integrin alpha 11b beta 3), (ii) distinguish infused platelets by their PKH2 fluorescence, and (iii) analyze platelet function with mAbs. Two hours after infusion of autologous thrombin-activated platelets (P-selectin-positive, PKH2-labeled), 95 +/- 1% (mean +/- SEM, n = 5) of the circulating PKH2-labeled platelets had become P-selectin-negative. Compared with platelets not activated with thrombin preinfusion, the recovery of these circulating PKH2-labeled, P-selectin-negative platelets was similar 24 h after infusion and only slightly less 48 h after infusion. The loss of platelet surface P-selectin was fully accounted for by a 67.1 +/- 16.7 ng/ml increase in the plasma concentration of soluble P-selectin. The circulating PKH2-labeled, P-selectin-negative platelets were still able to function in vivo, as determined by their (i) participation in platelet aggregates emerging from a bleeding time wound, (ii) binding to Dacron in an arteriovenous shunt, (iii) binding of mAb PAC1 (directed against the fibrinogen binding site on GPIIb-IIIa), and (iv) generation of procoagulant platelet-derived microparticles. In summary, (i) circulating degranulated platelets rapidly lose surface P-selectin to the plasma pool, but continue to circulate and function; and (ii) we have developed novel three-color whole blood flow cytometric methods for tracking of platelets and measurement of platelet function in vivo.

Extracorporeal lessons from sheep

Background: Extracorporeal circulation (ECC), the diversion of blood flow through a circuit located outside of the body, has been one of the major advances in modern medicine. Cardio-pulmonary bypass (CPB), renal dialysis, apheresis and extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) are all different forms of ECC. Despite its major benefits, when blood comes into contact with foreign material, both the coagulation and inflammation cascades are activated simultaneously. Short periods of exposure to ECC e.g. CPB (�2 h duration), are known to be associated with haemolysis, coagulopathies, bleeding and inflammation which demand blood product support. Therefore, it is not unexpected that these complications would be exaggerated with prolonged periods of ECC such as in ECMO (days to weeks duration). The variability and complexities of the underlying pathologies of patients requiring ECC makes it difficult to study the cause and effect of these complications. To overcome this problem we developed an ovine (sheep) model of ECC. Method: Healthy female sheep (1–3 y.o.) weighing 40–50 kg were fasted overnight, anaesthetised, intubated and ventilated [1]. Half the group received smoke induced acute lung injury (S-ALI group) (n = 8) and the other half did not (healthy group) (n = 8). Sheep were subsequently cannulated (Medtronic Inc, Minneapolis, MN, USA) and veno-venous ECMO commenced using PLS ECMO circuit and Quadrox D oxygenator (Maquet Cardiopulmonary AG, Hechinger Straße, Germany). There was continuous physiological monitoring and blood was collected at specified time intervals for full blood counts, platelet function analysis (by Multiplate®), routine coagulation and assessment of clot formation and lysis (by ROTEM®). Preliminary results Full blood counts and routine coagulation results from normal healthy sheep were comparable to those of normal human adults. Within 15 min of initiating of ECMO, PT, PTT and EXTEM clot formation time increased, whilst EXTEM maximum clot firmness decreased in both cohorts. Discussion & Conclusions: Preliminary results of sheep from both 2 h ECMO cohorts showed that the anatomy, haematology and coagulation parameters of an adult sheep are comparable to that a human adult. Experiments are currently underway with healthy (n = 8) and S-ALI (n = 8) sheep on ECMO for 24 h. In addition to characterising how ECMO alters haematology and coagulation parameters, we hope that it will also define which blood components will be most effective to correct bleeding or clotting complications during ECMO support.

The acute effects of eccentrically-biased versus conventional weight training in older adults : a randomised controlled cross-over study

Background Whilst resistance training has been proven to convey considerable benefits to older people; immediately post-exercise there may be elevated transient risks for cardiac events and falls. Objectives and Measurements We assessed the acute effects of eccentrically-biased (EB) and conventional (CONV) resistance exercise on: platelet number, activation and granule exocytsosis; and mean velocity of centre of pressure displacement (Vm). Design, Setting, Participants and Intervention Ten older adults (7 males, 3 females; 69 ± 4 years) participated in this randomised controlled cross-over study in which they performed EB and CONV training sessions that were matched for total work and a control condition. Results Immediately post-exercise there was a statistically significant difference in platelet count between the control condition, in which it fell (pre 224 ± 35 109/L; post 211 ± 30 109/L: P < 0.05) and CONV in which it increased (pre 236 ± 55 109/L; post 242 ± 51 109/L: P > 0.05). There was no change in platelet activation and granule exocytsosis or Vm following EB and CONV. Conclusions Overall, while minor differences between regimens were observed, no major adverse effect on parameters of platelet function or centre of pressure displacement were observed acutely following either regimen. Eccentrically-biased and conventional resistance exercise training regimens do not appear to present an elevated acute risk in the context of changes to platelet function contributing to a cardiac event or postural stability increasing falls risk for apparently healthy older adults.

Essential Thrombocythaemia : Diagnosis, Prognostic Aspects, and the Outcome of Finnish patients

Essential thrombocythaemia (ET) is a myeloproliferative disease (MPD) characterized by thrombocytosis, i.e. a constant elevation of platelet count. Thrombocytosis may appear in MPDs (ET, polycythaemia vera, chronic myeloid leukaemia, myelofibrosis) and as a reactive phenomenon. The differential diagnosis of thrombocytosis is important, because the clinical course, need of therapy, and prognosis are different in patients with MPDs and in those with reactive thrombocytosis. ET patients may remain asymptomatic for years, but serious thrombohaemorrhagic and pregnancy-related complications may occur. The complications are difficult to predict. The aims of the present study were to evaluate the diagnostic findings, clinical course, and prognostic factors of ET. The present retrospective study consists of 170 ET patients. Two thirds had a platelet count < 1000 x 109/l. The diagnosis was supported by an increased number of megakaryocytes with an abnormal morphology in a bone marrow aspirate, aggregation defects in platelet function studies, and the presence of spontaneous erythroid and/or megakaryocytic colony formation in in vitro cultures of haematopoietic progenitors. About 70 % of the patients had spontaneous colony formation, while about 30 % had a normal growth pattern. Only a fifth of the patients remained asymptomatic. Half had a major thrombohaemorrhagic complication. The proportion of the patients suffering from thrombosis was as high as 45 %. About a fifth had major bleedings. Half of the patients had microvascular symptoms. Age over 60 years increased the risk of major bleedings, but the occurrence of thrombotic complications was similar in all age groups. Male gender, smoking in female patients, the presence of any spontaneous colony formation, and the presence of spontaneous megakaryocytic colony formation in younger patients were identified as risk factors for thrombosis. Pregnant ET patients had an increased risk of complications. Forty-five per cent of the pregnancies were complicated and 38 % of them ended in stillbirth. Treatment with acetylsalicylic acid alone or in combination with platelet lowering drugs improved the outcome of the pregnancy. The present findings about risk factors in ET as well as treatment outcome in the pregnancies of ET patients should be taken into account when planning treatment strategies for Finnish patients.

Individual variation in in vitro efficacy of antiplatelet medication - aspirin and clopidogrel

Antiplatelet medication is known to decrease adverse effects in patients with atherothrombotic disease. However, despite ongoing antiplatelet medication considerable number of patients suffer from atherothrombotic events. The aims of the study were 1) to evaluate the individual variability in platelet functions and compare the usability of different methods in detecting it, 2) to assess variability in efficacy of antiplatelet medication with aspirin (acetylsalicylic acid) or the combination of aspirin and clopidogrel and 3) to investigate the main genetic and clinical variables as well as potential underlying mechanisms of variability in efficacy of antiplatelet medication. In comparisons of different platelet function tests in 19 healthy individuals PFA-100® correlated with traditional methods of measuring platelet function and was thus considered appropriate for testing individual variability in platelet activity. Efficacy of ongoing 100mg aspirin daily was studied in 101 patients with coronary artery disease (CAD). Aspirin response was measured with arachidonic acid (AA)-induced platelet aggregation, which reflects cyclo-oxygenase (COX)-1 dependent thromboxane (Tx) A2 formation, and PFA-100®, which evaluates platelet activation under high shear stress in the presence of collagen and epinephrine. Five percent of patients failed to show inhibition of AA-aggregation and 21% of patients had normal PFA-100® results despite aspirin and were thus considered non-responders to aspirin. Interestingly, the two methods of assessing aspirin efficacy, platelet aggregation and PFA-100®, detected different populations as being aspirin non-responders. It could be postulated that PFA-100® actually measures enhanced platelet function, which is not directly associated with TxA2 inhibition exerted by aspirin. Clopidogrel efficacy was assessed in 50 patients who received a 300mg loading dose of clopidogrel 2.5 h prior to percutaneous coronary intervention (PCI) and in 51 patients who were given a loading dose of 300mg combined with a five day treatment of 75mg clopidogrel daily mimicking ongoing treatment. Clopidogrel response was assessed with ADP-induced aggregations, due to its mechanism of action as an inhibitor of ADP-induced activation. When patients received only a loading dose of clopidogrel prior to PCI, 40% did not gain measurable inhibition of their ADP-induced platelet activity (inhibition of 10% or less). Prolongation of treatment so that all patients had reached a plateau of inhibition exerted by clopidogrel, decreased the incidence of non-responders to 20%. Polymorphisms of COX-1 and GP VI, as well as diabetes and female gender, were associated with decreased in vitro aspirin efficacy. Diabetes also impaired the in vitro efficacy of short-term clopidogrel. Decreased response to clopidogrel was associated with limited inhibition by ARMX, an antagonist of P2Y12-receptor, suggesting the reason for clopidogrel resistance to be receptor-dependent. Conclusions: Considerable numbers of CAD patients were non-responders either to aspirin, clopidogrel or both. In the future, platelet function tests may be helpful to individually select effective and safe antiplatelet medication for these patients.

Crosstalk between the sympathetic nervous system, inflammation and coagulation in gestational diabetes; a therapeutic approach in postmenopausal hypertension

The occurrence of gestational diabetes (GDM) during pregnancy is a powerful sign of a risk of later type 2 diabetes (T2D) and cardiovascular diseases (CVDs). The physiological basis for this disease progression is not yet fully understood, but increasing evidence exists on interplay of insulin resistance, subclinical inflammation, and more recently, on unbalance of the autonomic nervous system. Since the delay in development of T2D and CVD after GDM ranges from years to decades, better understanding of the pathophysiology of GDM could give us new tools for primary prevention. The present study was aimed at investigating the role of the sympathetic nervous system (SNS) in GDM and its associations with insulin and a variety of inflammatory cytokines and coagulation and fibrinolysis markers. This thesis covers two separate study lines. Firstly, we investigated 41 women with GDM and 22 healthy pregnant and 14 non-pregnant controls during the night in hospital. Blood samples were drawn at 24:00, 4:00 and 7:00 h to determine the concentrations of plasma glucose, insulin, noradrenaline (NA) and adrenomedullin, markers of subclinical inflammation, coagulation and fibrinolysis variables and platelet function. Overnight holter ECG recording was performed for analysis of heart rate variability (HRV). Secondly, we studied 87 overweight hypertensive women with natural menopause. They were randomised to use a central sympatholytic agent, moxonidine (0.3mg twice daily), the β-blocking agent atenolol (50 mg once daily+blacebo once daily) for 8 weeks. Inflammatory markers and adiponectin were analysed at the beginning and after 8 weeks. Activation of the SNS (increase in NA, decreased HRV) was seen in pregnant vs. non-pregnant women, but no difference existed between GDM and normal pregnancy. However, modulation (internal rhythm) of HRV was attenuated in GDM. Insulin and inflammatory cytokine levels were comparable in all pregnant women but nocturnal variation of concentrations of C-reactive protein, serum amyloid A and insulin were reduced in GDM. Levels of coagulation factor VIII were lower in GDM compared with normal pregnancy, whereas no other differences were seen in coagulation and fibrinolysis markers. No significant associations were seen between NA and the studied parameters. In the study of postmenopausal women, moxonidine treatment was associated with favourable changes in the inflammatory profile, seen as a decrease in TNFα concentrations (increase in atenolol group) and preservation of adiponectin levels (decrease in atenolol group). In conclusion, our results did not support our hypotheses of increased SNS activity in GDM or a marked association between NA and inflammatory and coagulation markers. Reduced biological variation of HRV, insulin and inflammatory cytokines suggests disturbance of autonomic and hormonal regulatory mechanisms in GDM. This is a novel finding. Further understanding of the regulatory mechanisms could allow earlier detection of risk women and the possibility of prevention. In addition, our results support consideration of the SNS as one of the therapeutic targets in the battle against metabolic diseases, including T2D and CVD.

A via L-arginina-óxido nítrico no transtorno depressivo e sua associação com a função plaquetária e o estresse oxidativo

O transtorno depressivo (TD) é um fator de risco cardiovascular independente que apresenta elevada morbi-mortalidade. Recentes evidências sugerem a participação do óxido nítrico (NO), potente vasodilatador e anti-agregante plaquetário, na patogênese de doenças cardiovasculares e psiquiátricas. A síntese do NO ocorre através da conversão do aminoácido L-arginina em L-citrulina e NO, pela ação da enzima NO sintase (NOS). Esta tese aborda o papel da via L-arginina-NO em plaquetas de pacientes com TD e sua associação com a função plaquetária e estresse oxidativo. Para análise comportamental da depressão em modelo animal, foi utilizado o modelo de estresse pós-natal de separação única (SMU). Os animais foram divididos em quatro grupos para a realização do estudo: Grupo Controle Sedentário (GCS), Grupo Controle Exercício (GCE), Grupo SMU Sedentário (SMUS) e Grupo SMU Exercício (SMUE). O treinamento físico (TF) dos animais englobou 8 semanas, com duração de 30 minutos e uma velocidade de treinamento estabelecida pelo teste máximo (TE). Para o estudo em humanos, 10 pacientes com TD com score Hamilton: 201, (média de idade: 384anos), foram pareados com 10 indivíduos saudáveis (média de idade: 383anos). Os estudos em humanos e animais foram aprovados pelos Comitês de Ética: 1436 - CEP/HUPE e CEUA/047/2010, respectivamente. Foi mensurado em humanos e em animais: transporte de L-arginina, concentração GMPc, atividade das enzimas NOS e superóxido dismutase (SOD) em plaquetas e cortisol sistêmico. Experimentos realizados somente em humanos: expressão das enzimas NOS, arginase e guanilato ciclase através de Western Blotting. A agregação plaquetária foi induzida por colágeno e foi realizada análise sistêmica de proteína C-reativa, fibrinogênio e L-arginina. Para o tratamento estatístico utilizou-se três testes estatísticos para avaliar as diferenças das curvas de sobrevida: Kaplan-Meier, e os testes de Tarone-Ware e Peto-Prentice. Em humanos, houve uma redução do transporte de L-arginina, da atividade das enzimas NOS e SOD, e da concentração de GMPc em plaquetas, e nas concentrações plasmáticas de L-arginina no grupo com TD em relação ao grupo controle. Foi observado um aumento dos níveis plasmáticos de fibrinogênio no TD. Esses resultados demonstram uma inibição da via L-arginina-NO-GMPc e da enzima anti-oxidante SOD em pacientes com TD sem afetar a função plaquetária. Em relação ao TF, para o modelo animal, foram encontradas alterações iniciais quanto à distância percorrida e tempo de execução do TE entre os grupos controles e o grupos SMUs, apresentando estes últimos menores valores para o TE. Após 8 semanas de TF, verificou-se um maior influxo no transporte de L-arginina para o SMUE em comparação ao grupo SMUS. As diferenças observadas para o tempo e a distância percorrida no TE inicial entre os grupos controle e no modelo de estresse foram revertidas após as 8 semanas de TF, demonstrando o efeito benéfico do exercício físico na capacidade cardiorespiratória em modelos de depressão.

Hiperagregabilidade plaquetária e depressão: é o óxido nítrico o mensageiro comum?

A depressão é uma doença grave que vem se tornando mais prevalente na população mundial e no Brasil. Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), é a quarta doença mais incapacitante e estima-se que em 2020 ocupe o segundo lugar, ficando atrás apenas das doenças cardiovasculares (DCV), que são a principal causa de morte no mundo. O Transtorno depressivo maior (TDM) se caracteriza por humor deprimido, tristeza intensa ou desânimo ou perda de interesse ou de prazer por quase todas as atividades por, pelo menos, duas semanas. Além disso, tem um elevado índice de mortalidade cardiovascular, e esta associação parece ser multifatorial e altamente complexa, e ainda não está completamente elucidada. Recentes estudos sugerem que a ocorrência de aterotrombose e eventos cardiovasculares no TDM está associada a uma diminuição na biodisponibilidade do óxido nítrico (NO), um potente vasodilatador, anti-agregante plaquetário e neurotransmissor. O NO é um gás formado a partir da L-arginina, pela ação da família de enzimas NO sintases (NOS), e vai ocasionar um aumento de guanosina monofosfato cíclica (GMPc), que é posteriormente degradada pelas fosfodiesterases (PDE). A L-arginina participa em outras vias além da produção de NO, como a arginase. O estresse oxidativo também tem uma participação no desenvolvimento dos transtornos psiquiátricos e nas DCV, e pode reduzir a meia-vida do NO. O objetivo deste estudo é investigar a via NO-GMPc, o ciclo da uréia, marcadores de estresse oxidativo e de inflamação em plaquetas e a sua associação com a função plaquetária no TDM. Participaram da pesquisa nove pacientes com diagnóstico de depressão leve a moderada do Serviço de Psicologia Aplicada (SPA/UERJ) e onze indivíduos saudáveis pareados por idade como controles. Este projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética e Pesquisa do Hospital Universitário Pedro Ernesto (1436-CEP/HUPE). A agregação plaquetária, a expressão e atividade da arginase II, a expressão da PDE 5, marcadores de estresse oxidativo (níveis de TBARS, carbonilação de proteínas, expressão da NADPH oxidase e da glutationa peroxidase (GPx) e atividade desta e da catalase (CAT), ambas enzimas anti-oxidantes) nas plaquetas e no soro, e o fibrinogênio sistêmico foram investigados. No presente estudo observou-se um aumento da agregação plaquetária induzida por ADP em pacientes com TDM comparados aos controles. Uma ativação da arginase II em plaquetas sem qualquer alteração na sua expressão foi demonstrada em pacientes com TDM. Além disso, um aumento na carbonilação de proteínas e na expressão de GPx, de NADPH e de PDE5 foi observado em plaquetas de pacientes com TDM. A produção de TBARS, a atividade de GPx e CAT nas plaquetas e no soro não foram afetados pelo TDM. Não houve diferença nos níveis de fibrinogênio entre pacientes com TDM e controles. A ativação da arginase, somada ao estresse oxidativo, reduziria a biodisponibilidade de NO levando à disfunção plaquetária nos pacientes com TDM. O presente estudo acrescenta dados importantes para a compreensão dos mecanismos celulares envolvidos na relação TDM e DCV. Além disso, abre caminho para a utilização de novas ferramentas farmacológicas, como os antioxidantes, para o tratamento do TDM.

A via L-argininaóxido nítrico, estresse oxidativo e ciclo da uréia na obesidade

A obesidade é um distúrbio metabólico de etiologia multifatorial e elevada prevalência no Brasil, que pode ser definida por um índice de massa corporal (peso em quilogramas dividido pela altura em metros ao quadrado) maior ou igual a 30 kg/m2, e que está associada de forma independente a um elevado risco de morbidade e mortalidade cardiovascular devido aos eventos aterotrombóticos. O óxido nítrico (NO), uma pequena molécula gasosa, é produzido através da conversão do aminoácido catiônico L-arginina em L-citrulina e NO em uma reação catalisada por uma família de enzimas denominadas NO-sintases (NOS), e funciona como um protetor cardiovascular modulando por exemplo o relaxamento do músculo liso vascular e a função plaquetária. O objetivo desta tese foi avaliar a via L-arginina-NO, bem como investigar a função plaquetária, o estresse oxidativo, e a atividade da arginase em pacientes com obesidade. O transporte de L-arginina, a produção de guanosina monofosfato cíclica (GMPc), a atividade e a expressão das isoformas da NOS (iNOS e eNOS), a atividade da arginase, o estresse oxidativo (produção de espécies reativas de oxigênio EROs; atividade da superóxido dismutase SOD; e atividade da catalase), bem como a função plaquetária foram medidos nas plaquetas dos pacientes com obesidade. Nas hemácias, foram medidos o transporte de L-arginina e a atividade da NOS e da arginase. Os níveis de aminoácidos e de marcadores inflamatórios (fibrinogênio e proteína C reativa) também foram medidos sistemicamente. Os resultados demonstram que o influxo de L-arginina via sistema y+L, a atividade da NOS e a produção de GMPc estão diminuídos nas plaquetas dos pacientes obesos em relação aos controles saudáveis, enquanto que não houve diferença na atividade da arginase. Além disso, a expressão das isoformas da NOS bem como a agregação plaquetária em plaquetas de pacientes com obesidade mostrou-se aumentada em relação aos controles. Nas hemácias destes pacientes, observou-se elevado influxo de L-arginina via sistema y+ e y+L e atividade da NOS, e nenhuma diferença na função da arginase. A concentração plasmática de L-arginina não foi afetada pela obesidade, mas já os marcadores inflamatórios estavam significativamente aumentados. A produção de EROs e a atividade da catalase nas plaquetas não estava alterada em pacientes com obesidade, enquanto que a atividade da SOD mostrou-se diminuida. Assim, apesar do aumento da produção de NO pelas hemácias, é possível que a baixa produção plaquetária de NO, além do estado inflamatório e um possível estresse oxidativo, estejam contribuindo para a elevada atividade plaquetária observada na obesidade. As descobertas aqui apresentadas contribuem para uma melhor compreensão dos eventos cardiovasculares presentes na obesidade.

Doenças cardiovasculares em pacientes bipolares: uma investigação da biodisponibilidade do óxido nítrico

Os transtornos psiquiátricos são um problema de saúde pública, ocupando cinco das dez principais causas de incapacitação no mundo. O transtorno bipolar (TB) é um transtorno de humor, segundo o DSM-IV (manual diagnóstico e estatístico de doenças mentais), o qual afeta cerca de 1% da população mundial. O TB do tipo I (TBI) é o mais frequente entre os TBs e é caracterizado pela presença de episódios maníacos ou mistos acompanhados por episódios depressivos. Assim como outros transtornos psiquiátricos, como a depressão, ansiedade e esquizofrenia, o TB representa um importante fator de risco cardiovascular, e pacientes com este transtorno apresentam mortalidade cardiovascular duas vezes maior que a população em geral. No entanto, os exatos mecanismos envolvidos nesta relação permanecem desconhecidos. Estudos sugerem o envolvimento da via L-arginina-óxido nitrico (NO) na patofisiologia do TB. O NO é responsável por diversas funções fisiológicas, incluindo a inibição da função plaquetária. A L-arginina, sua precursora, é transportada em plaquetas pelo carreador y+L, ativando a enzima NO sintase (NOS), a qual produz NO e e L-citrulina. Uma vez produzido, o NO ativa a enzima guanilato ciclase (GC), levando ao aumento dos níveis de guanosina monofosfato cíclica (GMPc). Adicionalmente, a L-arginina não é exclusivamente utilizada pela NOS, ela também pode ser metabolizada pela arginase e produzir L-ornitina e uréia. A biodisponibilidade do NO depende tanto de sua síntese como de sua degradação pelo estresse oxidativo ou pela inflamação. O objetivo deste estudo foi investigar detalhadamente a via L-arginina-NO-GMPc em plaquetas de pacientes com TBI, a expressão da arginase e outros marcadores de estresse oxidativo e inflamação. Vinte e oito pacientes com TB e dez indivíduos saudáveis foram incluídos no estudo. Nossos estudos mostraram uma redução da atividade da NOS em todos os grupos de pacientes bipolares (fases de eutimia, depressão e mania), quando comparados aos controles. Isto ocorreu na presença de concentrações normais do substrato e de seu transporte, e da expressão inalterada das isoformas eNOS e iNOS. A expressão da arginase II não diferiu entre os grupos estudados, indicando que a disponibilidade da L-arginina não está sendo desviada para o ciclo de uréia em plaquetas. A produção reduzida de GMPc foi observada mesmo com a expressão inalterada da GC. A atividade e marcadores de estresse oxidativo, avaliada através da quantificação da oxidação de proteínas e atividade da catalase, não foram modificadas em plaquetas de pacientes com TB, enquanto que a atividade da SOD estava aumentada em todas as fases. Os níveis séricos da proteína C-reativa (PCR), um marcador inflamatório, estão aumentados em pacientes maníacos, comparados aos controles. A reduzida produção de NO observada em plaquetas de pacientes bipolares pode ser um elo entre esta complexa associação entre TB e a doença cardiovascular.

Nouveaux paramètres d'exploration de la fonction plaquettaire en clinique : thrombose tardive, profilage micro-membranaire et détection de sous-populations cellulaires

Les plaquettes sanguines sont les principaux acteurs de l’hémostase primaire et de la thrombose, deux éléments majeurs de la physiopathologie vasculaire. Plusieurs médicaments régulent les fonctions plaquettaires mais peu de tests sont validés pour suivre leur efficacité en fonction de l’évolution clinique des patients. Mon doctorat a eu pour but de développer de nouvelles approches d’évaluation de la fonction plaquettaire. Deux essais cliniques réalisés sur des patients atteints de syndrome coronarien stable ont constitué la première partie de mon doctorat. La première étude met en évidence la nécessité d'une standardisation des tests biologiques pour la détection de patients répondant moins au clopidogrel, un inhibiteur du récepteur plaquettaire de l'ADP P2Y12. L’étude suivante montre le potentiel thérapeutique, chez ces patients, de l’inhibition conjointe de P2Y12 et du second récepteur plaquettaire de l'ADP P2Y1, sur la fonction plaquettaire. De plus, le suivi en temps réel par vidéomiscroscopie a permis de distinguer des effets précoces et tardifs des antiplaquettaires sur la formation du thrombus en chambre de perfusion. La seconde partie de mon doctorat concerne les microdomaines membranaires de type « lipid rafts » qui tiennent une place fondamentale dans les fonctions cellulaires et plaquettaires. Ainsi plusieurs récepteurs dépendent de ces microdomaines, régulant la fonction plaquettaire et les effets des médicaments antiplaquettaires. Cependant, les techniques d’étude de ces microdomaines sont complexes et peu adaptées aux études cliniques. Profitant de nouvelles sondes fluorescentes sensibles au niveau d’ordre liquide membranaire (OLM), nous avons développé une méthode de mesure de l’OLM par cytométrie de flux spectrale. Grâce à cette approche, nous avons montré que l’activation plaquettaire diminue l’OLM alors qu’il est augmenté chez des patients traités par un inhibiteur de la synthèse du cholestérol ou par le clopidogrel. Nous avons également mis en évidence, en condition de forces de cisaillement élevées correspondant à celles retrouvées au niveau de sténoses artérielles, une sous-population plaquettaire présentant un OLM plus bas. Le passage dans le domaine clinique de ces approches fondamentales qui privilégient l’étude dynamique des plaquettes pourrait permettre d’améliorer le diagnostique et le suivi de traitement de pathologies cardiovasculaires.

Évaluation de l’utilité des technologies destinées à l’évaluation de la résistance physiologique aux antiplaquettaires en laboratoire.

Introduction : L’effet biologique variable de l’aspirine a été attribué à un état de résistance pharmacologique. L’incidence de cette « résistance » varie selon la population ou la technologie étudiée. Méthodes : Nous avons déterminé la performance de 5 techniques évaluant l’effet de l’aspirine chez des sujets sains, non fumeurs et ne prenant aucune médication pouvant interférer avec la fonction plaquettaire. Des spécimens de sang et d’urine ont été obtenus avant et après 8-10 jours de prise de 80 mg d’aspirine. Résultats: Chez 45 sujets de 19-59 ans, la sensibilité (SE), la spécificité (SP), et la valeur optimale de coupure (CO) pour détecter l’effet de l’aspirine sont : agrégométrie par transmission optique induite avec 1,6 mM d’acide arachidonique (ATO-AA) - SE 100%, SP 95,9%, CO 20%; ATO-ADP 10 μM - SE 84,4%, SP 77,7%, CO 70%; VerifyNow® Aspirin - SE 100%, SP 95,6%, CO 550 ARU; agrégation en tube - SE 82,2%, SP 86,7%, CO 55%; TEG® - SE 82,9%, SP 75,8%, CO 90%; et le dosage de 11-dehydrothromboxane B2 urinaire - SE 62,2%, SP 82,2%, CO 60 pg/ml. Conclusions: La résistance à l’aspirine chez les sujets sains définie par ATO-AA et VerifyNow® Aspirin est rare. Puisque les autres techniques étudiées discriminent de façon sous optimale l’effet de l’aspirine, leur utilité dans la définition de la résistance pharmacologique à l’aspirine semble marginale. Ces résultats suggèrent qu’une proportion de la variabilité de l’incidence rapportée de “résistance à l’aspirine” est artefactuelle et reliée aux limitations technologiques de certaines analyses.