בדיקת פעילות גורם רקמת שלפוחית חוץ-תאית
Summary
כאן אנו מתארים בדיקת פעילות רקמת שלפוחית חוץ-תאית בבית. בדיקות מבוססות פעילות ובדיקות מבוססות אנטיגן שימשו למדידת גורם רקמה בשלפוחיות חוץ-תאיות מדגימות פלזמה אנושיות. לבדיקות מבוססות פעילות יש רגישות וספציפיות גבוהות יותר מאשר בדיקות מבוססות אנטיגן.
Abstract
גורם רקמה (TF) הוא קולטן טרנסממברנה עבור פקטור (F) VII ו- FVIIa. קומפלקס TF/FVIIa יוזם את מפל הקרישה על ידי הפעלת FIX ו- FX. TF משתחרר מתאים למחזור הדם בצורה של שלפוחיות חוץ-תאיות (EV). רמת ה-TF החיובי (+) לרכב חשמלי עולה במחלות שונות, כולל סרטן, זיהומים חיידקיים ונגיפיים ושחמת הכבד, וקשורה לפקקת, קרישה תוך-וסקולרית מפושטת, חומרת מחלות ותמותה. ישנן שתי דרכים למדוד TF+ EV בפלזמה: בדיקות מבוססות אנטיגן ופעילות. הנתונים מצביעים על כך שלבדיקות מבוססות פעילות יש רגישות וספציפיות גבוהות יותר מאשר בדיקות מבוססות אנטיגן. מאמר זה מתאר את בדיקת פעילות ה- EVTF הפנימית שלנו המבוססת על בדיקת דור FXa דו-שלבית. FVIIa, FX וסידן מתווספים לדגימות המכילות TF+ EV כדי ליצור FXa בנוכחות ובהיעדר נוגדן נגד TF כדי להבדיל בין דור FXa תלוי TF לבין דור FXa שאינו תלוי ב- TF. מצע כרומוגני שנבקע על ידי FXa משמש לקביעת רמת FXa, בעוד שעקומה סטנדרטית הנוצרת עם TF רקומביננטי משומן משמשת לקביעת ריכוז TF. לבדיקת פעילות EVTF פנימית זו יש רגישות וספציפיות גבוהות יותר מאשר בדיקת פעילות TF מסחרית.
Introduction
קרישת הדם מתחילה עם קשירה של גורם (F) VII/VIIa לגורם רקמה (TF)1. קומפלקס TF/FVIIa מפעיל הן את FIX והן את FX כדי להפעיל קרישת דם1. ישנן שתי צורות של TF באורך מלא, קשור לקרום: מוצפן ופעיל. בנוסף, קיימת צורה חלופית של TF (asTF). ספינגומיילין ופוספטידילכולין בעלון החיצוני של קרום התא שומרים על TF במצב מוצפן 2,3,4. כאשר תאים מופעלים או ניזוקים, סקרמבלאז פוספוליפידים מעביר פוספטידיל-סרין ופוספוליפידים אחרים בעלי מטען שלילי לעלון החיצוני1. הפעלת התאים גורמת גם לטרנסלוקציה של חומצה sphingomyelinase לעלון החיצוני, שם הוא מפרק sphingomyelin ל ceramide5. שני מנגנונים אלה ממירים TF מוצפן לצורה הפעילה. כמו כן מוצע כי חלבון דיסולפיד איזומראז מתווך היווצרות קשר דיסולפיד בין Cys186 ו- Cys209 ב- TF מוצפן, מה שמביא לביטול הצפנה של TF 6,7,8. asTF קיים גם במחזור הדם אך חסר את תחום הטרנסממברנה ולכן הוא מסיס 9,10. חשוב לציין, ל- asTF יש רמות נמוכות מאוד של פעילות מעודדת קרישה בהשוואה ל- TF פעילבאורך מלא 10,11.
שלפוחיות חוץ-תאיות (EVs) משתחררות מתאים מארחים נחים, מופעלים וגוססים, כמו גם מתאי סרטן12. כלי רכב חשמליים מבטאים חלבונים מתאי הוריהם12. EV פעילים נושאי TF משוחררים ממונוציטים פעילים, תאי אנדותל ותאי גידול למחזור הדם 13,14,15. רמות TF בפלזמה ניתנות למדידה על ידי בדיקות מבוססות פעילות ואנטיגן. בדיקות מבוססות אנטיגן כוללות ELISA וציטומטריית זרימה16. ישנן שתי בדיקות שונות מבוססות פעילות: מבחני פעילות TF חד שלבית ודו-שלבי. הבדיקה החד-שלבית מבוססת על בדיקת קרישה מבוססת פלזמה. הדגימה המכילה TF מתווספת לפלזמה והזמן ליצירת קריש נמדד לאחר הסתיידות מחדש. הבדיקה הדו-שלבית מודדת את דור הדגימות של FXa על ידי הוספת FVII או FVIIa, FX וסידן. רמות FXa נקבעות באמצעות מצע שנבקע על ידי FXa.
הן במבחני פעילות TF חד-שלבית והן בשני שלבים, ריכוז ה-TF נקבע באמצעות עקומה סטנדרטית הנוצרת עם TF רקומביננטי. לבדיקות דו-שלביות יש רגישות וספציפיות גבוהות יותר מאשר לבדיקה החד-שלבית. מחקרים רבים אישרו כי לבדיקות מבוססות פעילות יש רגישות וספציפיות גבוהות יותר מאשר בדיקות מבוססות אנטיגן 17,18,19,20,21. בנוסף, לבדיקת הפעילות הפנימית שלנו יש רגישות וספציפיות גבוהות יותר מאשר לבדיקת פעילות מסחרית22. לאנשים בריאים יש רמות נמוכות מאוד או בלתי ניתנות לגילוי של פעילות EVTF בפלזמה. לעומת זאת, לאנשים עם מצבים פתולוגיים, כגון סרטן, שחמת, אלח דם וזיהום ויראלי, יש רמות ניתנות לזיהוי של פעילות EVTF וזה קשור לפקקת, קרישה תוך וסקולרית מפושטת, חומרת המחלה, ותמותה 23,24,25,26,27,28. כאן, נתאר את בדיקת הפעילות הדו-שלבית של EVTF.
Protocol
Representative Results
Discussion
כאן מוצג הפרוטוקול של בדיקת פעילות ה- EVTF הפנימית שלנו. ישנם שלושה שלבים קריטיים בפרוטוקול. בעת בנייה מחדש של כדורית EV, חשוב לבצע פיפטה למעלה ולמטה במיקום של גלולת EV גם אם היא אינה נראית לעין. הרכבה מחדש חלקית של כדורית EV תגרום להערכה שלילית שגויה או הערכת חסר של ערכי פעילות EVTF של הדגימות. שני?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי NIH NHLBI R35HL155657 (N.M.) ופרופסורת ג’ון סי פארקר (N.M). ברצוננו להודות לגב’ סיירה ארצ’יבלד על הערותיה המועילות
Materials
| 1.5 mL tube for 20,000 x g centrifuge | any company | N/A | We use the one from Fisher Scientific (Catalog number: 05-408-129). |
| 1.5 mL tube for ultracentrifuge | any company | N/A | We use the one from Beckman Coulter (Catalog number: 357448) |
| 15 mL tube | any company | N/A | We use the one from VWR (Catalog number: 89039-666) |
| 21 G x .75 in. BD Vacutainer Safety-Lok Blood Collection Set with 12 in. tubing and luer adapter | BD | 367281 | |
| 96-well plate | any company | N/A | We use the one from Globe Scientific (Catalog number: 120338). |
| BD Vacutainer Citrate Tubes | BD | 363083 | |
| Bovine serum albumin | Sigma Aldrich | A9418 | |
| Calcium chloride | Fisher Scientific | C69-500 | |
| Centrifuge for 1.5 mL tube | any company | N/A | We use the Centrifuge 5417R (Eppendorf). |
| Centrifuge for 15 mL tube | any company | N/A | We use the Centrifuge 5810R (Eppendorf). |
| D-(+)-Glucose | Sigma Aldrich | G7021 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt dihydrate | Sigma Aldrich | E6511 | |
| Hepes | Sigma Aldrich | H4034 | |
| Human FVIIa | Enzyme Research Laboratory | HFVIIa | The solution should be diluted with HBSA-Ca(+). |
| Human FX | Enzyme Research Laboratory | HFX1010 | The solution should be diluted with HBSA-Ca(+). |
| Inhibitory mouse anti-human tissue factor IgG, clone HTF-1 | Fisher Scientific | 550252 | |
| Lipopolysaccharide from Escherichia coli O111:B4 | Sigma Aldrich | L2630 | There are several lipopolysaccharide from different E. coli. Different lipopolysaccharide have different potential to activate monocytes. |
| Mouse IgG | Sigma Aldrich | I5381 | |
| Pefachrome FXa 8595 | Enzyme Research Laboratory | 085-27 | |
| Plate reader | any company | N/A | We use the SpectraMax i3x from Molecular Devices |
| Re-lipidated recombinant tissue factor, Dade Innovin | Siemens | 10873566 | |
| Sodium chloride | Fisher Scientific | S271-500 | |
| Ultracentrifuge | Beckman Coulter | Optima TLX | |
| Ultracentrifuge rotor | Beckman Coulter | TLA-55 |
References
- Grover, S. P., Mackman, N. Tissue factor: an essential mediator of hemostasis and trigger of thrombosis. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 38 (4), 709-725 (2018).
- Shaw, A. W., Pureza, V. S., Sligar, S. G., Morrissey, J. H. The local phospholipid environment modulates the activation of blood clotting. Journal of Biological Chemistry. 282 (9), 6556-6563 (2007).
- Tavoosi, N., et al. Molecular determinants of phospholipid synergy in blood clotting. Journal of Biological Chemistry. 286 (26), 23247-23253 (2011).
- Wang, J., Pendurthi, U. R., Rao, L. V. M. Sphingomyelin encrypts tissue factor: ATP-induced activation of A-SMase leads to tissue factor decryption and microvesicle shedding. Blood Advances. 1 (13), 849-862 (2017).
- Kornhuber, J., Rhein, C., Muller, C. P., Muhle, C. Secretory sphingomyelinase in health and disease. Biological Chemistry. 396 (6-7), 707-736 (2015).
- Versteeg, H. H., Ruf, W. Tissue factor coagulant function is enhanced by protein-disulfide isomerase independent of oxidoreductase activity. Journal of Biological Chemistry. 282 (35), 25416-25424 (2007).
- Reinhardt, C., et al. Protein disulfide isomerase acts as an injury response signal that enhances fibrin generation via tissue factor activation. Journal of Clinical Investigation. 118 (3), 1110-1122 (2008).
- Langer, F., et al. Rapid activation of monocyte tissue factor by antithymocyte globulin is dependent on complement and protein disulfide isomerase. Blood. 121 (12), 2324-2335 (2013).
- Bogdanov, V. Y., et al. Alternatively spliced human tissue factor: a circulating, soluble, thrombogenic protein. Nature Medicine. 9 (4), 458-462 (2003).
- Mackman, N. Alternatively spliced tissue factor – one cut too many. Thrombosis and Haemostasis. 97 (1), 5-8 (2007).
- Censarek, P., Bobbe, A., Grandoch, M., Schror, K., Weber, A. A. Alternatively spliced human tissue factor (asHTF) is not pro-coagulant. Thrombosis and Haemostasis. 97 (1), 11-14 (2007).
- Gyorgy, B., et al. Membrane vesicles, current state-of-the-art: emerging role of extracellular vesicles. Cellular and Molecular Life Sciences. 68 (16), 2667-2688 (2011).
- Osterud, B., Bjorklid, E. Tissue factor in blood cells and endothelial cells. Frontiers in Bioscience (Elite Edition). 4 (1), 289-299 (2012).
- Hisada, Y., Mackman, N. Cancer cell-derived tissue factor-positive extracellular vesicles: biomarkers of thrombosis and survival. Current Opinion in Hematology. 26 (5), 349-356 (2019).
- Vatsyayan, R., Kothari, H., Pendurthi, U. R., Rao, L. V. 4-Hydroxy-2-nonenal enhances tissue factor activity in human monocytic cells via p38 mitogen-activated protein kinase activation-dependent phosphatidylserine exposure. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 33 (7), 1601-1611 (2013).
- Mackman, N., Sachetto, A. T. A., Hisada, Y. Measurement of tissue factor-positive extracellular vesicles in plasma: strengths and weaknesses of current methods. Current Opinion in Hematology. 29 (5), 266-274 (2022).
- Lee, R. D., et al. Pre-analytical and analytical variables affecting the measurement of plasma-derived microparticle tissue factor activity. Thrombosis Research. 129 (1), 80-85 (2012).
- Claussen, C., et al. Microvesicle-associated tissue factor procoagulant activity for the preoperative diagnosis of ovarian cancer. Thrombosis Research. 141, 39-48 (2016).
- Mackman, N., Hisada, Y., Archibald, S. J., et al. Tissue factor and its procoagulant activity on cancer-associated thromboembolism in pancreatic cancer: Comment by Mackman et al. Cancer Science. 113 (5), 1885-1887 (2022).
- Sachetto, A. T. A., et al. Evaluation of four commercial ELISAs to measure tissue factor in human plasma. Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis. 7 (3), 100133 (2023).
- Archibald, S. J., Hisada, Y., Bae-Jump, V. L., Mackman, N. Evaluation of a new bead-based assay to measure levels of human tissue factor antigen in extracellular vesicles in plasma. Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis. 6 (2), e12677 (2022).
- Tatsumi, K., et al. Evaluation of a new commercial assay to measure microparticle tissue factor activity in plasma: communication from the SSC of the ISTH. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 12 (11), 1932-1934 (2014).
- Hisada, Y., et al. Measurement of microparticle tissue factor activity in clinical samples: A summary of two tissue factor-dependent FXa generation assays. Thrombosis Research. 139, 90-97 (2016).
- Tatsumi, K., Hisada, Y., Connolly, A. F., Buranda, T., Mackman, N. Patients with severe orthohantavirus cardiopulmonary syndrome due to Sin Nombre Virus infection have increased circulating extracellular vesicle tissue factor and an activated coagulation system. Thrombosis Research. 179, 31-33 (2019).
- Schmedes, C. M., et al. Circulating Extracellular Vesicle Tissue Factor Activity During Orthohantavirus Infection Is Associated With Intravascular Coagulation. Journal of Infectious Diseases. 222 (8), 1392-1399 (2020).
- Rosell, A., et al. Patients with COVID-19 have elevated levels of circulating extracellular vesicle tissue factor activity that is associated with severity and mortality-Brief report. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 41 (2), 878-882 (2021).
- Campbell, R. A., et al. Comparison of the coagulopathies associated with COVID-19 and sepsis. Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis. 5 (4), e12525 (2021).
- Guervilly, C., et al. Dissemination of extreme levels of extracellular vesicles: tissue factor activity in patients with severe COVID-19. Blood Advances. 5 (3), 628-634 (2021).
- Hisada, Y., Mackman, N. Measurement of tissue factor activity in extracellular vesicles from human plasma samples. Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis. 3 (1), 44-48 (2019).
- Sachetto, A. T. A., et al. Tissue factor activity of small and large extracellular vesicles in different diseases. Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis. 7 (3), 100124 (2023).
- Bom, V. J., Bertina, R. M. The contributions of Ca2+, phospholipids and tissue-factor apoprotein to the activation of human blood-coagulation factor X by activated factor VII. Biochemical Journal. 265 (2), 327-336 (1990).
- Tilley, R. E., Holscher, T., Belani, R., Nieva, J., Mackman, N. Tissue factor activity is increased in a combined platelet and microparticle sample from cancer patients. Thrombosis Research. 122 (5), 604-609 (2008).
- Gurung, S., Perocheau, D., Touramanidou, L., Baruteau, J. The exosome journey: from biogenesis to uptake and intracellular signalling. Cell Communication and Signaling. 19 (1), 47 (2021).
- Garnier, D., et al. Cancer cells induced to express mesenchymal phenotype release exosome-like extracellular vesicles carrying tissue factor. Journal of Biological Chemistry. 287 (52), 43565-43572 (2012).
- Park, J. A., et al. Tissue factor-bearing exosome secretion from human mechanically stimulated bronchial epithelial cells in vitro and in vivo. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 130 (6), 1375-1383 (2012).
