Interaction of Triglyceride-rich Lipoproteins with Platelets and Vitamin K-dependent Coagulation Factors

Abstract

1. During incubation of platelets with 3H-arachidonic acid (20:4, n-6) and 14C-cholesterol doubly labelled and colloidal gold labelled chylomicrons (CMs) and chylomicron remnants (CMRs) CMs were taken up more efficiently than CMRs. Addition of unlabelled CMs, VLDLs, LDLs and HDLs decreased the uptake of labelled CMs. Electron microscopic studies demonstrated an accumulation of CM-Au's both in the open canalicular system and cytoplasm of the platelets. There was no evidence for a lipoprotein receptor mediated breakdown of CMRs.



2. Plasma exposed CMs and CM-prothrombin complexes could induce platelet aggregation and enhance the platelet serotonin- and arachidonic acid release. Platelet aggregation induced by plasma exposed CMs could be inhibited in a dose dependent manner by an antiserum against prothrombin. Coagulation factor Xa inhibitor (TenStop) inhibited platelet aggregation and serotonin release that were induced by CM-prothrombin complexes in a dose-dependent manner. Native chyle CMs did not induce platelet aggregation, but decreased ADP and thrombin induced platelet aggregation and serotonin release. Neither did CMRs induce platelet aggregation, but they potentiated the aggregation and serotonin release induced by ADP and thrombin.



3. The ability of chyle CMs to bind human prothrombin was studied in vitro. The binding was Ca2+ and temperature dependent but could not be reversed with EDTA. The metabolism in vivo of CM-125I-prothrombin complexes was compared to that of free 125I-prothrombin injected in saline or together with CMs. The plasma decrease of 125I-prothrombin was faster in the group obtained CM-125I-prothrombin complexes than in the other groups. The radioactivity in the liver was higher in the group that obtained CM-125I-prothrombin complexes.



4. All vitamin K-dependent coagulation proteins (factors VII, IX, and X, prothrombin, proteins C and S) and C4b binding protein (C4BP) were found in TG-rich lipoproteins of human plasma. A relative increase of prothrombin, protein S and C4BP was seen in TG-rich lipoproteins after a fat meal compared to the fasting lipoproteins. There was no association of the coagulation proteins with LDLs and HDLs. Nor were coagulation factor V, serum amyloid P component or thrombomodulin associated with TG-rich lipoproteins in vivo.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Hypertriglyceridemi (förhöjd plasma triglycerid(TG)nivå) är en riskfaktor för hjärt- kärlsjukdom. Det har föreslagits att relationen mellan fettintag och arterioskleros orsakas av vad som utspelar sig timmarna efter måltid. TG i chylomikronerna (CM) , dvs de fettrika partiklar som transporterar kostens fett via lymfan till blodbanan hydrolyseras då av lipoproteinlipas, ett enzym som är lokaliserat till kärlendotelet. Vid lipolysen bildas chylomikronrestpartiklar (CMR) som bryts ned huvudsakligen via leverns lipoproteinreceptorer. Nivåerna av CMR efter en fettrik måltid har visat sig vara knutna till risken för att utveckla hjärtinfarkt. Denna risk är också kraftigt ökad vid typ III hyperlipidemi, ett tillstånd med förhöjda nivåer av CMR och VLDL-restpartiklar.



Nivåerna i blodplasma av vissa koagulationsfaktorer uppvisar ett samband med risken för hjärt-kärlsjukdomar. Fr.a. har intresset knutits till plasma faktor VII vars nivå uppvisat ett samband med risken för ischemisk hjärt-sjukdom även i en del prospektiva studier. Patienter med koronarsjukdom har också förhöjda faktor VII nivåer jämfört med friska åldersmatchade kontroller. Vissa studier har tytt på att alla fyra vitamin K beroende koagulationsfaktorerna (protrombin, faktor VII, lX, X) är relaterade till en förhöjd risk för ischemisk hjärtsjukdom. Det finns också en stark korrelation mellan faktor VII och plasma-TG nivåer tydande på att det finns en interaktion mellan faktor VII och TG-rika lipoproteiner in vivo. Vitamin K-beroende faktorer som motverkar blodkoagulation, som protein C och dess co-faktor protein S kan också vara relaterade till arterioskleros och trombosutveckling. Funktionell brist på protein C och protein S är viktiga riskfaktorer för tromboembolisk sjukdom. Huruvida de vitamin K-beroende proteinerna interagerar med TG-rika lipoproteiner in vivo och vilka konsekvenser detta har för koagulationssystemets funktion är därför intressant. Hypertriglyceridemi är knuten till en ökad trombocytreaktivitet (benägenhet hos blodplättarna att aggregera och bilda proppar). Man vet att fettrika måltider kan främja trombocytaktiveringen. Low density lipoproteiner (LDL) förstärker aktiveringen av trombocyter med olika stimuli, medan apolipoprotein E (ett viktigt protein i CMR) innehållande high density lipoproteiner (HDL) har motsatt effekt. I aktiverat tillstånd exponerar trombocyterna på sin yta faktorer som kan aktivera koagulationsfaktorer. De TG-rika lipoproteinernas interaktion med trombocyterna är därför intressant.



I de aktuella studierna undersöks: a) interaktionen mellan CM, CMR och trombocyter; b) bindningen av pro-trombin till CM, c) aktiveringen av CM-bundet protrombin vid kontakt med trombocyter fr.a.faktor Xa:s roll, d) metabolismen av CMbundet protrombin in vivo hos råtta; och e) förekomsten av vitamin K-beroende proteiner i TG-rika lipoproteiner hos människa före och efter en fettrik måltid.



Slutsatserna av studierna är:



1. Upptag av CM och CMR till rått-trombocyter:



I experiment där 3H-arakidonsyra- 14C-kolesterol märkta CM och CMR inkuberades med trombocyter skedde ett betydande upptag av CM, medan några belägg för en upptagsmekanism som prioriterar CMR (som leverns lipoproteinreceptorer) ej framkom. Elek-tronmikroskopiska studier efter inkubation med kolloidalt guldmärkta CM (CM-Au) visade en ansamling av CM-Au partiklar i det öppna kanalikulära systemet i trombocyterna. Några CM-Au partiklar var lokaliserade i cytoplasmatiska vakuoler. Några CM-Au eller fria guldpartik-lar fanns i vakuoler som hade surt fosfatasaktivitet, tydande på att en endocytos av CM till lysosomala strukturer skedde i viss utsträckning. En viktig slutsats är att omvandlingen av CM till CMR motverkar bindningen till trombocyterna.



2. Effekter av CM, CMR och CM-protrombinkomplex på trombocytaktivering



Chylomikroner som preinkuberats med plasma eller med protrombin visade sig aktivera trombocyter och orsaka aggregation. Antiserum mot protrombin och en specifik hämmare av faktor Xa (TenStop) hämmade denna aktivering. Aktiveringen åtföljdes av ett ökat Ca2+ upptag, och en ökad serotonin- och arakidonsyrafrisättning från trombocyterna, som också hämmades av TenStop. Med hjälp av 125J protrombin påvisades också en bildning av protrombin, då plasma-preinkuberade chylomikroner inkuberades med trombocyter. Slutsatsen var att chylomikroner binder protrombin och att bindningen underlättar en faktor Xa beroende aktivering.



Lymf CM framkallade ej trombocytaggregation, men minskade den ADP- och trombininducerade aggregationen och frisättningen av 14C-serotonin, som är ett mått på trombocytaktivering. Ej heller framkallade CMR trombocytaggregering, men förstärkte aggregeringen och 14C-serotoninfrisättningen, som inducerades med ADP eller trombin.



3. Bindning av protrombin till chylomikroner in vitro



Bindningen visades vara kalciumberoende och starkt temperaturberoende. Den mins-kade markant när temperaturen sänktes från 37o till 20o C . Det bundna protrombinet kunde ej frisättas från CM genom behandling med EDTA tydande på att bindningen ej är en enkel kalciumberoende association mellan protrombin och CM. Försök där CM behandlades med fosfolipas A2 tydde på att den påverkas av negativt laddade fosfolipider på kylomikronytan. En specifik roll för fosfatidyletanolamin kunde dock ej påvisas.



4. Metabolism av CM-protrombin komplex in vivo



Metabolism in vivo av 125I-protrombin-CM komplex jämfördes med den för fritt 125I-pro-trombin som injicerades i koksaltlösning eller tillsammans med CM. Försvinnandet från plasma av 125I-protrombin var snabbare i gruppen som erhöll 125I-protrombin-CM komplex än i de andra grupperna. Radioaktiviteten i levern i denna grupp var också högre. Resulta-ten visar att katabolismen av protrombin ökades om en bindning till CM sker , men en stor del frisattes under metabolismen av CM.



5. Förekomst av vitamin K-beroende proteiner i TG-rika lipoproteiner hos männi-ska



De vitamin K-beroende koagulationsfaktorerna VII, IX, X och protrombin, och protein C och dess co-faktor protein S, som motverkar blodkoagulationen, finns associerade med TG-rika lipoproteiner hos människa. En relativ ökning av protrombin och protein S sågs efter en fettmåltid , men ej av protein C. Ingen bindning till LDL eller HDL kunde demonstreras. Andra proteiner som serum, amyloidprotein, trombomodulin, faktor V kunde ej påvisas i någon av lipoproteinklasserna. C4B-bindande protein (C4BP) som är ett regulatoriskt protein i den klassiska vägen vid aktivering av komplementsystemet och som kan binda protein S in vivo påvisades i de TG-rika proteinerna och ökade efter fettmåltid.



Sammanfattningsvis har vi påvisat en bindning av protrombin och andra vitamin K beroende koagulationsproteiner och C4BP till TG-rika lipoproteiner. Bindningen av protrombin underlättar en faktor Xa medierad aktivering vid kontakt med trombocyter in vitro. De fenomen som vi observerat kan vara potentiellt viktiga vid arterioskleros- och trombosutveckling men härvidlag behöver vi veta mer.

• author: Xu, Ning
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Docent Olivecrona, Gunilla, Institutionen för Medicinsk Kemi, Umeå Universitet
• organization: Division of Clinical Chemistry and Pharmacology
• publishing date: 2000
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Other Clinical Medicine
• keywords: Triglycerides., Prothrombin, Protein S, Protein C, Platelets, Phospholipids, Metabolism, Lipoproteins, Lipids, Endocytosis, Electron microscopy, Cytochemistry, Coronary heart disease, Blood coagulation factors, Arachidonic acid, Atherosclerosis, Clinical chemistry, Klinisk kemi, Haematology, extracellular fluids, Hematologi, extracellulära vätskor
• pages: 105 pages
• defense location: Lunds Universitetssjukhus, Föreläsningssal 3
• defense date: 1996-05-09 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEMA--96(1046)--SE
• language: English
• LU publication?: yes
• id: c1f252fa-7a99-41f2-8698-7b8dd500a189 (old id 40405)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:17:11
• date last changed: 2018-11-21 21:03:50