Studies of the pathogenesis of hemolytic uremic syndrome and thrombotic thrombocytopenic purpura

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Hemolytiskt uremiskt syndrom (HUS) och trombotiskt trombocytopen purpura (TTP) är allvarliga sjukdomar hos barn och vuxna. HUS kännetecknas av mikroangiopatisk hemolytisk anemi (blodbrist med nedbrytning av röda blodkroppar), trombocytopeni (låga blodplättar) och akut njursvikt. Det är den vanligaste orsaken till akut njursvikt hos barn. Typisk HUS utlöses av tarminfektion orsakad framförallt av shiga-like toxin (Stx) producerande Escherichia coli (Stx-EC kallas också EHEC Entero-hemorrhagiska E. coli). E. coli av serotyp O157:H7 har orsakat stora epidemier i världen. I Sverige har det skett en ökning av HUS fall orsakat av E. coli O157:H7 sedan slutet av augusti 1995 och flera barn har insjuknat med njurskada. TTP kännetecknas av mikroangiopatisk hemolytisk anemi, trombocytopeni, feber, njurpåverkan samt neurologiska symtom. Atypisk HUS och TTP är förmodligen inte utlösta av en specifik infektion, brukar återfalla och kan vara ärftliga. Avhandlingen grundar sig på fem vetenskapliga uppsatser som handlar om patogenetiska mekanismer av HUS och TTP. Målet med studierna var att analysera vilka egenskaper hos E. coli O157:H7 bidrar till sjukdomsbilden, karaktärisera cytokinsvar hos värden samt utreda vilka faktorer bidrar till utveckling av den ärftliga formen av sjukdomen i syfte att utveckla behandling som kan förhindra njurskada och systemisk påverkan. Djurexperimentella modeller har visat att Stx-EC samt renat Shiga-like toxin orsakar tarm, neurologiska och systemiska symtom. Vävnadskada har noterats i tarm, hjärna och njurar tagna från sjuka djur. Rollen av bakteriens olika virulensfaktorer, såsom lipopolysaccharid (LPS) och Stx har inte studerats i en djurmodell som härmar sjukdomen hos människor. I första delarbetet studerade vi de relativa rollerna av LPS och Stx-2 i en musmodell av E. coli O157:H7 infektion. Båda faktorer visade sig vara viktiga för stammens virulens. Vissa aspekter av sjukdomen hos människan reproducerades som tarm, neurologisk samt njurpåverkan och nedbrytning av röda blodkroppar. Njurpatologi påvisades. Toxinet orsakar celldöd genom att avbryta proteinsyntes. Den har också visats kunna orsaka programmerad celldöd i cellkultur in vitro och i tarmepitel hos kaniner. Programmerad celldöd in vivo i njurvävnad från HUS patienter och från djur infekterade med Stx-EC har inte studerats. I andra delarbetet visade vi förekomst av apoptos i njurarna vid denna infektion i njurbiopsi från ett barn med HUS, möss infekterade med E. coli O157:H7 in vivo och i barn njurepitel celler som stimulerats med E. coli O157:H7 supernatanter och renat toxin in vitro. Vävnadskadan kan bidra till frisättning av cytokiner som kan leda till ändringar i vävnaden och i koagulationssystemet. I tredje delarbetet studerade vi cytokinsvar i serum och urin från barn med HUS. Interleukin 6 (IL-6) och tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) var förhöjda i serum och urin och vi fann hållpunkter för lokal produktion av dessa cytokiner i urinvägarna. Båda cytokinerna korrelerade till graden av njurskada och serum IL-6 korrelerade till sjukdomsaktivitet. I det fjärde delarbetet fann vi att barn med den ärftliga formen av TTP har ultra-stora von Willebrand faktor (vWF) multimerer i plasma cryoprecipitatet och ökad trombocytadhesivitet. Den ökade adhesiviteten orsakades av en faktor i patienternas plasmacryoprecipitat. Behandling med färsk-frusen plasma och faktor VIII/vWF koncentrat minskade trombocytadhesiviteten och normaliserade vWF multimer strukturen. I det femte delarbetet visade vi att den ökade trombocytadhesivitet var associerad med patienternas vWF multimerer. Studier av deras vWF gen visade att en mutation i genen var osannolik