Studies of the pathogenesis of hemolytic uremic syndrome and thrombotic thrombocytopenic purpura

Abstract

This study investigated the pathogenesis of hemolytic uremic syndrome (HUS) and thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP). (1) The relative roles of lipopolysaccharide and Shiga-like toxin-2 were studied in a mouse model of Escherichia coli O157:H7 infection. Both factors were found to be important for the virulence of the strain and contributed in an additive manner. The mouse model mimicked certain aspects of human HUS. (2) Apoptotic cell death in HUS was demonstrated in a human renal biopsy, kidneys of mice infected with E. coli O157:H7 and in pediatric renal cortical tubular cells stimulated with Shiga toxin and E. coli O157:H7 supernatants in culture. (3) The cytokine response to HUS was analyzed in serum and urine showing that interleukin 6 (IL-6) was elevated both in serum and urine and could be used to monitor disease activity. Both IL-6 and tumor necrosis factor alpha were detected in urine indicating cytokine production in the urinary tract. Cytokine levels correlated to the degree of renal injury. (4) Increased platelet retention was found in two siblings with recurrent TTP. This activity was mediated by the patients' von Willebrand factor (vWF) and treatment with plasma or factor VIII/vWF concentrate decreased platelet retention and was beneficial for the patients' clinical state.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Hemolytiskt uremiskt syndrom (HUS) och trombotiskt trombocytopen purpura (TTP) är allvarliga sjukdomar hos barn och vuxna. HUS kännetecknas av mikroangiopatisk hemolytisk anemi (blodbrist med nedbrytning av röda blodkroppar), trombocytopeni (låga blodplättar) och akut njursvikt. Det är den vanligaste orsaken till akut njursvikt hos barn. Typisk HUS utlöses av tarminfektion orsakad framförallt av shiga-like toxin (Stx) producerande Escherichia coli (Stx-EC kallas också EHEC Entero-hemorrhagiska E. coli). E. coli av serotyp O157:H7 har orsakat stora epidemier i världen. I Sverige har det skett en ökning av HUS fall orsakat av E. coli O157:H7 sedan slutet av augusti 1995 och flera barn har insjuknat med njurskada. TTP kännetecknas av mikroangiopatisk hemolytisk anemi, trombocytopeni, feber, njurpåverkan samt neurologiska symtom. Atypisk HUS och TTP är förmodligen inte utlösta av en specifik infektion, brukar återfalla och kan vara ärftliga. Avhandlingen grundar sig på fem vetenskapliga uppsatser som handlar om patogenetiska mekanismer av HUS och TTP. Målet med studierna var att analysera vilka egenskaper hos E. coli O157:H7 bidrar till sjukdomsbilden, karaktärisera cytokinsvar hos värden samt utreda vilka faktorer bidrar till utveckling av den ärftliga formen av sjukdomen i syfte att utveckla behandling som kan förhindra njurskada och systemisk påverkan. Djurexperimentella modeller har visat att Stx-EC samt renat Shiga-like toxin orsakar tarm, neurologiska och systemiska symtom. Vävnadskada har noterats i tarm, hjärna och njurar tagna från sjuka djur. Rollen av bakteriens olika virulensfaktorer, såsom lipopolysaccharid (LPS) och Stx har inte studerats i en djurmodell som härmar sjukdomen hos människor. I första delarbetet studerade vi de relativa rollerna av LPS och Stx-2 i en musmodell av E. coli O157:H7 infektion. Båda faktorer visade sig vara viktiga för stammens virulens. Vissa aspekter av sjukdomen hos människan reproducerades som tarm, neurologisk samt njurpåverkan och nedbrytning av röda blodkroppar. Njurpatologi påvisades. Toxinet orsakar celldöd genom att avbryta proteinsyntes. Den har också visats kunna orsaka programmerad celldöd i cellkultur in vitro och i tarmepitel hos kaniner. Programmerad celldöd in vivo i njurvävnad från HUS patienter och från djur infekterade med Stx-EC har inte studerats. I andra delarbetet visade vi förekomst av apoptos i njurarna vid denna infektion i njurbiopsi från ett barn med HUS, möss infekterade med E. coli O157:H7 in vivo och i barn njurepitel celler som stimulerats med E. coli O157:H7 supernatanter och renat toxin in vitro. Vävnadskadan kan bidra till frisättning av cytokiner som kan leda till ändringar i vävnaden och i koagulationssystemet. I tredje delarbetet studerade vi cytokinsvar i serum och urin från barn med HUS. Interleukin 6 (IL-6) och tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) var förhöjda i serum och urin och vi fann hållpunkter för lokal produktion av dessa cytokiner i urinvägarna. Båda cytokinerna korrelerade till graden av njurskada och serum IL-6 korrelerade till sjukdomsaktivitet. I det fjärde delarbetet fann vi att barn med den ärftliga formen av TTP har ultra-stora von Willebrand faktor (vWF) multimerer i plasma cryoprecipitatet och ökad trombocytadhesivitet. Den ökade adhesiviteten orsakades av en faktor i patienternas plasmacryoprecipitat. Behandling med färsk-frusen plasma och faktor VIII/vWF koncentrat minskade trombocytadhesiviteten och normaliserade vWF multimer strukturen. I det femte delarbetet visade vi att den ökade trombocytadhesivitet var associerad med patienternas vWF multimerer. Studier av deras vWF gen visade att en mutation i genen var osannolik

• author: Karpman, Diana
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Professor Obrig, Tom G.
• organization: Paediatrics (Lund); Pediatric Nephrology (research group)
• publishing date: 1997
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Pediatrics
• keywords: Pediatri, Pediatrics, tumor necrosis factor, interleukin 6, von Willebrand factor, apoptosis, lipopolysaccharide, shiga-like toxin, Escherichia coli O157:H7, Hemolytic uremic syndrome, thrombotic thrombocytopenic purpura, Urology, nephrology, Urologi, nefrologi
• pages: 179 pages
• defense location: Department of Pediatrics, University of Lund, lecture hall
• defense date: 1997-10-14 09:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEMI-1030-SE
• ISBN: 91-628-2600-X
• language: English
• LU publication?: yes
• id: b0d6d37f-41c3-4893-a994-872c5c02daee (old id 29509)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:39:36
• date last changed: 2018-12-19 11:43:33