Eisen und Megakaryopoese

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen sind ebenso wie viele andere medizinische Zustände mit hohen Thrombozytenzahlen, Thrombozytenaktivierung und einer Häufung von thromboembolischen Ereignissen assoziiert. Die Megakaryopoese wird vor allem durch Thrombopoetin aber auch andere Wachstumsfaktoren wie IL-3, Stammzell Faktor, IL-11 oder IL-6 stimuliert und zeichnet sich durch nukleäre DNA Vermehrung mittels spezieller (endomitotischer) Zellzyklen aus. Eine Thrombozytose findet sich jedenfalls auch bei chronischem Eisenmangel. Eisen ist ein lebenswichtiger Bestandteil von tierischen Zellen, ist unerlässlich für normales Zellwachstum (bei Eisenmangel hält der Zellzyklus am Übergang zwischen G1- und S-Phase) und reguliert die Expression vieler Proteine (auch solcher, die an der Kontrolle des Zellzyklus beteiligt sind). In diesem Projekt wird die Hypothese aufgestellt, dass sich die Endomitose zur Aufrechterhaltung der Thrombozytenproduktion unter Eisenmangel entwickelt hat. . Dies wäre ein eisensparender Mechanismus, der dem Organismus die Möglichkeit verleiht bei chronischem Blutverlust weiterhin Thrombozyten zu produzieren. Es ist vorstellbar, daß Eisenmangel das Durchlaufen eines endomitotischen Zellzyklus durch Regulation bestimmter Zellzyklusproteine triggert. In diesem Project wollen wir ein Rattenmodell etablieren, um die endomitotische Aktivität im Rahmen von eisenarmer Megakaryopoese zu studieren. Weiters werden humane megakaryozytäre Zellen (sowohl Zelllinien als auch primäre Stammzellen) unter eisenarmen Wachstumsbedingungen kultiviert und auf Induktion der Polyploidy untersucht. Mittels differentieller Genexpression, Immunfluoreszenzmikroskopie sowie funktionellen Genexpressionsstudien wollen wir Regulatoren endomitotischer Zellzyklen identifizieren. Die Ergebnisse dieses Projekts werden das Verständnis der Rolle von Eisen in der Regulation der Megakaryopoese verbessern, sowie zur Behandlung von Thrombopathien und eventuell zur Prophylaxe von Thrombozytose und thromboembolischen Ereignissen bei Eisenmangel oder postoperativ.

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CED) und andere chronische Erkrankungen wie Darmkrebs können mit einer erhöhten Zahl an Blutplättchen (Thrombozytose), mit erhöhter Plättchenaktivität und einem gesteigerten Risiko für oft tödliche thromboembolische Ereignisse einhergehen. Man nimmt an, dass Thrombozytose durch Eisenmangel oder Blutarmut ausgelöst werden kann. Eisensubstitution hat tatsächlich die Anzahl der Blutplättchen bei einer randomisierten kontrollierten Studie an Patienten mit CED-assoziierter Thrombozytose normalisiert (ThromboVIT). Neben der Plättchenzahl hat Eisensubstitution auch die Thrombozytenaktivität reduziert. Die Ergebnisse des vorliegenden Projekts sind in Einklang mit den klinischen Beobachtungen und zeigen einen neuen Mechanismus auf, wie Eisen ein unabhängiger Trigger für Thrombozytose sein kann. Eisen ist ein essentieller Bestandteil zellulärer Vorgänge und wird für Zellwachstum und -Entwicklung benötigt. Proteine, die der Eisenaufnahme, Speicherung, Nutzung und im Eisenexport beteiligt sind, werden selbst vom zellulären Eisengehalt reguliert. Die molekularen Veränderungen, die letztlich zu Thrombozytose bei Eisenmangel führen, können in mehreren Stadien der Thrombozytenproduktion auftreten. Megakaryozyten (Blutzellen, die nach Reifung Plättchen abgeben) können den DNA-Gehalt erhöhen. In der Tat sind die Megakaryozyten eine der seltenen Zelltypen, in denen DNA-Polyploidy ist einen physiologischen Prozess darstellt. In dieses Projekt stellten wir die Hypothese auf, dass Endomitose (der Prozess der DNA-Gehalt Erhöhung in Megakaryozyten ) dazu beiträgt, die Thrombozytenproduktion trotz Eisenmangel zu erhalten. Wir konnten erfolgreich ein Tiermodell etablieren, um Thrombozytose bei Eisenmangel zu studieren. Die Plättchen, die in diesen Tieren produziert werden, waren höher an der Zahl und zeigten eine erhöhte Aktivität auf. Darüber hinaus zeigten Knochenmarkstudienfeine Veränderungen,die auf eine Expansionder Megakaryozyten-Vorläuferzellen, eine Erhöhung des Megakaryozyten-DNA-Gehalts und auf eine beschleunigte Megakaryozytenreifung hinweisen. Außerdem waren wir in der Lage, Megakaryopoese bei Eisenmangel in einem Zellkulturmodell zu studieren. Das hat uns ermöglicht, unsere Hypothese zu validieren und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zu prüfen. Die gesteckten Ziele konnten in diesem Projekt erreicht werden und es wurde der Grundstein für weitere Untersuchungen zurRollevon Eisenmangel inder Regulation der Thrombozytenproduktion und funktion gelegt. Darüber hinaus wollen wir in Zukunft Biomarker suchen, die bei der Risikoeinschätzung für thromboembolische Ereignisse bei Patienten mit CED oder Darmkrebs helfen. Final Report / Page 1 of 14