Titelaufnahme

Titel
Role of complement factor H as therapeutic complement inhibitor in intestinal ischemia reperfusion injury / submitted by Hubert Brandstätter
Verfasser / VerfasserinBrandstätter, Hubert
Begutachter / BegutachterinBinder, Christoph
Erschienen2013
Umfang135 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Faktor H / Reinigung / Intestinaler Reperfusionsschaden
Schlagwörter (EN)Complement Factor H / purification / intestinal reperfusion injury
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-5081 Persistent Identifier (URN)
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Role of complement factor H as therapeutic complement inhibitor in intestinal ischemia reperfusion injury [7.4 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Der Komplementfaktor H (CFH) wirkt als Regulator des alternativ aktivierten Komplementsystems. Mutationen und Polymorphismen im CFH-Gen prädisponieren zu verschiedenen Erkrankungsbildern. Ziel dieser Dissertation war es, CFH aus Humanplasma aufzureinigen, und weiters CFH als therapeutischen Komplementinhibitor in einem Tiermodell des Intestinalen Reperfusionsschadens (IRI) zu testen. Im ersten Teil dieser Studie wurde ein neuartiges Verfahren zur Aufreinigung von CFH aus Humanplasma-Fraktionen der industriellen Plasmafraktionierung entwickelt. Das resultierende CFH Konzentrat wurde biochemisch und funktionell charakterisiert. Der neue Reinigungsprozess ermöglichte die spezifische Abreicherung von gespaltenem und dysfunktionalem CFH und letztlich die Reinigung von nativem funktionalem CFH. Im zweiten Teil der Studie wurde intestinaler IRI in Ratten induziert, indem deren Ileum 30 Minuten lang einer warmen und kompletten Ischämie gefolgt von 60 minütiger Reperfusion unterzogen wurde. Keine Anzeichen einer systemischen Komplementaktivierung in Plasma, von Gewebsschaden der peripheren Organe noch anderer intestinaler Segmente als des Ileums wurden angefunden. Das Rattenmodell wies jedoch eine lokale Ablagerung von aktiviertem Komplement und signifikanten lokalen Mukosaschaden im Ileum auf. Aus diesem Grund wurde humaner CFH als therapeutischen Komplementhemmer in diesem Modell getestet. Im therapeutischen Ansatz erhielten Ratten vor Einleitung der Ischämie eine Injektion mit humanem CFH, um die Arbeitshypothese eines protektiven Effekts von CFH Behandlung auf die klinischen Manifestationen in diesem Modell zu untersuchen. Zwei Dosierungen an CFH wurden verabreicht, um einen möglichen dosis-abhängigen Schutz der Darmmukosa zu analysieren. Die Verabreichung von humanem CFH brachte die lokale Komplementablagerung zum Erliegen, hatte allerdings keinen Einfluss auf den lokalen Mukosaschaden des Ileum. Es wurde außerdem gezeigt, dass injizierter humaner CFH nicht an das Darmepithel als relevanten Ort des Gewebsschadens in diesem Rattenmodell binden konnte. Dies bestätigend wurde keine Rekrutierung von humanem CFH an die entscheidenden Stellen von Gewebsschäden der Nieren in einem Rattenmodell von renalem IRI festgestellt. Im Kontrast dazu blieb humaner CFH auch nach 90 Minuten in der Zirkulation der Ratten funktional. Der verabreichte humane CFH regulierte das Rattenkomplementsystem in Plasma, die Komplementablagerung im Darm und konnte zudem absterbende Darmepithelzellen binden, welches in Summe die aufrechte Funktionalität von humanem CFH in vivo aufzeigte.

Aus diesen Ergebnissen wird geschlossen, das CFH Therapie hauptsächlich in Situationen unkontrollierter Komplementaktivität in Zirkulation indiziert scheint, wie z.B. in paroxysmaler nächtlicher Hämoglobinurie, der atypischen Form des hämolytischen urämischen Syndroms oder in CFH Defizienzen.

Zusammenfassung (Englisch)

Complement factor H (CFH) acts as major regulator of the alternative pathway of complement and mutations and genetic polymorphisms in the CFH gene predispose to various human diseases. This thesis aimed to purify CFH from human plasma and to test it as therapeutic complement inhibitor in a preclinical model of a human disease, in which complement activation has been implicated. The involvement of complement-mediated inflammation and tissue injury has been extensively demonstrated in animal models of intestinal ischemia reperfusion injury (IRI). First, a scalable purification process of CFH from human plasma fractions of industrial plasma fractionation was developed to supply a pathogen safe and functional CFH concentrate that was biochemically and functionally evaluated. The novel preparation process achieved significant depletion of truncated and dysfunctional CFH species and purification of largely native CFH. Second, intestinal ischemia reperfusion injury in rat ileum was induced by complete and warm ischemia for 30 min followed by 60 min of reperfusion. Neither evidence for systemic complement activation nor tissue damage in peripheral tissues nor other intestinal segments than ileum in this rat model could be found. However, significant local complement deposition and local pathologic injury of the ileal mucosa was observed, providing a rationale to administer human CFH as therapeutic complement inhibitor. Therefore, rats were injected with human CFH prior and subsequently subjected to IRI to investigate the hypothesis that intravenous application of human CFH would protect from clinical manifestations of intestinal IRI. Two doses of human CFH were applied in order to investigate a potential dose response on mucosal protection. Administration of human CFH completely diminished local complement deposition in the ischemic intestine. However, it did not significantly prevent local mucosal injury. Thus, the elicited local complement deposition was not responsible for the mucosal injury in this model.

Based on this it was concluded that injected human CFH did not efficiently target the intestinal epithelium as major site of injury in this rat model. Likewise, injected human CFH was not recruited to renal sites of injury in a rat model of renal IRI. In contrast, human CFH largely maintained functionality and integrity after 90 min in rat circulation. Injected human CFH was able to regulate rat complement in plasma, complement deposition in the rat intestine, and bound to dying intestinal epithelial cells, thereby demonstrating functionality in vivo. Thus, CFH therapy appears to be more suitable in conditions of uncontrolled complement activation in the circulation, which are associated with fluid phase regulation, e.g. paroxysmal nocturnal hemoglobinuria, atypical hemolytic uremic syndrome or CFH deficiencies.