Crosstalk between Inflammation and Coagulation in Acute Pancreatitis - Experimental and Clinical Studies.

Abstract

In various inflammatory conditions a close interplay between inflammation and coagulation is known to exist, where coagulation factor VII (FVII) and tissue factor (TF) are considered to be pivotal players. In this thesis the crosstalk between inflammation and coagulation in acute pancreatitis (AP) has been investigated.



The results from the first paper, where active site inactivated FVII (FVIIai) is given as pre-treatment in a rat model of severe AP, show a decreased inflammatory response in the FVIIai pre-treated animals.

In the second paper the activation of nuclear factor kappa B (NFκB) is studied in the rat model of severe AP. NFκB is a pivotal transcription factor, involved in the regulation of expression of multiple inflammatory mediators. The results show a decreased activation of NFκB in remote organs in FVIIai pre-treated rats with severe AP.

In the third paper the effect of FVIIai administered after the induction of severe AP in the rat model is studied. The results show some anti-inflammatory effects though less evident than in the pre-treatment study.

In the fourth paper the incidence, management and outcome of major haemorrhagic complications in AP is studied in a retrospective study. 1356 patients were included. Severe haemorrhagic complications turned out to be very rare. Only 14 patients with severe bleeding were identified. Despite the rareness of this condition, it is a clinical challenge to manage these patients, as severe bleeding complications are associated with a very high mortality.

In the fifth paper plasma levels of TF are studied in 49 patients with predicted severe AP. TF at admission was higher in the group of patients that actually developed severe AP, compared to those with a mild form of the disease. The results may indicate a role of tissue factor in the development of severe disease.



We conclude that

- FVIIai exerts powerful anti-inflammatory effects in experimental severe AP, at least in part by reducing activation of NFκB,

- Severe haemorrhagic complications in AP are rare, but associated with a high risk of mortality.

- Levels of TF rise early in the course of AP and higher levels of TF early in the course of the disease may be associated with development of severe AP.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Akut pankreatit (AP) är en inflammation i bukspottskörteln, som oftast utlöses av gallstenssjukdom eller alkoholintag. Varför man får akut pankreatit vet man inte och inte heller varför de flesta patienter återhämtar sig på ett par dagar, medan ca 20 procent drabbas av en betydligt svårare form av sjukdomen. Vid svår AP ses en kraftig inflammatorisk reaktion i hela kroppen, där andra organ såsom lungor, njurar och lever kan drabbas och i värsta fall sluta fungera. Dödligheten i den svåra formen av AP är hög och likaså risken för resttillstånd, t ex i form av diabetes eller brist på matspjälkningsenzymer.

Att det finns ett samspel mellan inflammation och blodets levringsförmåga (koagulation) är känt sedan länge. I det normala fallet pågår en konstant balansakt mellan inflammation och anti-inflammation, och mellan koagulation och anti-koagulation. Vid svår inflammation kan denna balans dock rubbas. I de allvarligaste fallen kan inflammationen leda till ett tillstånd av bildning av små proppar i blodkärlen i hela kroppen, där ämnen som behövs för att blodet ska levra sig konsumeras. Den uppkomna bristen på material som behövs för att blodet ska levra sig leder till samtidiga blödningar på andra ställen i kroppen. Med olika sorters blodförtunnande medicin (anti-koagulantia) har man kunnat påvisa en samtidig hämning av inflammation, vilket avspeglar det nära samarbetet som pågår mellan dessa system. Hur samspelet mellan koagulation och inflammation ser ut vid AP och vilken effekt anti-koagulantia har på det inflammatoriska svaret vid AP är knapphändigt studerat.

I detta avhandlingsarbete har anti-koagulation i form av en inaktiverad form av koagulationsfaktor VII (FVIIai) använts. Den normala formen av koagulationsfaktor VII (FVII) cirkulerar i blodet i en inaktiv form, som aktiveras och startar blodkoagulationen då den binds till vävnadsfaktor (tissue factor). Tissue factor (TF) är en bindnings- och signaleringsanordning som uttrycks på cellytan på en rad celler belägna utanför blodbanan och som exponeras då ett blodkärl går sönder. Man har även sett att vissa celler involverade i kroppens försvar, såsom vita blodkroppar och celler på insidan av kärl, kan uttrycka TF vid inflammation. Dessutom har man sett att FVII och TF inte bara kan starta blodkoagulation, utan också kan vara inblandade i en rad andra funktioner i kroppen, såsom reglering av inflammation, cellers rörlighet och tillväxt av vanliga celler och cancerceller.

I de tre första delarbetena i denna avhandling studeras behandlingseffekten av FVIIai i en modell på råttor, som ges en mycket svår form av AP. I det första arbetet studeras effekten då FVIIai ges som förbehandling, det vill säga innan råttan får AP. Resultaten visar att inflammationen lindrades i lungor och tarm samt att nivån av cirkulerande inflammatoriska ämnen i blodet (IL-6 och MIP-2) var lägre hos råttor som förbehandlats med FVIIai.

I det andra arbetet studeras huruvida aktiveringen av nuclear factor kappa B (NFκB) påverkas vid förbehandling med FVIIai hos råttor med svår AP. NFκB är en molekyl som finns i många av kroppens celler och som sköter reglering av hur gener uttrycks i cellerna, vilket i sin tur reglerar uttrycket av vissa inflammatoriska ämnen i kroppen. Resultaten visade att aktiveringen av NFκB var lägre hos råttor förbehandlade med FVIIai, vilket tyder på att hämning av NFκB utgör åtminstone en av verkningsmekanismerna för FVIIai:s inflammationsdämpande effekt.

I det tredje arbetet studeras effekten av efterbehandling med FVIIai, det vill säga behandling med FVIIai som ges till råttor som redan har svår AP. Detta scenario liknar mer verkligheten där man oftast inte kan behandla patienterna innan de blir sjuka. Resultaten visade en viss dämpad inflammation i lunga och en tendens till lägre nivåer av inflammatoriska ämnen i blodet. Effekten var dock betydligt mindre uttalad än när FVIIai gavs som förbehandling.

I det fjärde arbetet studeras förekomst av svåra blödningar hos patienter med AP. 1356 patientjournaler från 1994-2009 på alla patienter som vårdats i Lund med diagnosen AP gicks igenom. Resultaten visar att det är mycket ovanligt med svåra blödningar. Bara 14 patienter med svåra blödningar hittades. Trots att det är ovanligt med svåra blödningar vid AP kunde man konstatera att dödligheten bland dessa patienter var mycket hög och att stora resurser i form av operationer eller behandling via kärlröntgen (angiografi) ofta krävdes.

I det femte arbetet studeras nivåerna av TF i blodet hos 49 patienter med AP under de första tre dagarna på sjukhuset. Resultaten visar att TF är högre i gruppen av patienter som utvecklar en svår form av sjukdomen. Detta kan tyda på att TF är inblandat i utveckling av svår AP. När det gäller möjlighet att förutspå vilka patienter som kommer att få den svåra formen av sjukdomen visade sig nivån av TF vara bättre på att förutsäga detta än det kliniskt mest använda blodprovet, C-reaktivt protein (CRP), i prover tagna vid inkomst till sjukhuset.

Sammanfattningsvis dras slutsatserna:

- Att FVIIai har inflammationshämmande effekter i denna råttmodell av svår AP.

- Att NFκB-aktivering verkar vara en mekanism som påverkas av FVIIai.

- Att svåra blödningar hos patienter med AP är mycket ovanliga men svårbehandlade och riskfyllda.

- Att nivåerna av TF stiger tidigt vid AP och möjligen kan vara till hjälp för att förutsäga vilka patienter som kommer att utveckla svår AP.

• author: Andersson, Ellen
• supervisor: Roland Andersson
• opponent: Professor Tönnesen, Else, Department of Anaesthesiology and Intensive Care, Aarhus University Hospital, Denmark
• organization: Surgery (Lund)
• publishing date: 2010
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Surgery
• keywords: inflammation, acute pancreatitis, active site inactivated factor VII, bleeding, coagulation, factor VII, FVIIai, hemorrhagic complications, hemorrhage, interleukin-6, MIP-2, nuclear factor kappa B, tissue factor
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2010:79
• pages: 136 pages
• defense location: Föreläsningssal F3 Centralblocket Universitetssjukhuset i Lund
• defense date: 2010-09-03 09:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-86443-95-5
• language: English
• LU publication?: yes
• id: b2850131-7aed-4f97-8a50-df379b476b87 (old id 1645799)
• date added to LUP: 2016-04-01 13:11:18
• date last changed: 2019-05-21 21:29:16