Das Bernard-Soulier-Syndrom (BSS) ist eine vererbte, in der Regel autosomal rezessiv vererbte Anomalie der Blutplättchenblutung, die durch eine verlängerte Blutungszeit, große Blutplättchen und Thrombozytopenie gekennzeichnet ist.1 1975 berichteten Nurden und Caen, dass Thrombozyten von BSS-Patienten ein wichtiger Oberflächenmembran-Glykoproteinkomplex fehlte,2 bei dem es sich nachweislich um die Untereinheiten des Glykoprotein (GP)Ib-IX-V-Komplexes handelte.3,4 In dieser Ausgabe der Zeitschrift beschreiben Savoia und Kollegen 13 BSS-Patienten aus zehn nicht verwandten Familien mit ursächlichen Mutationen in GPIbα, GPIbβ und GPIX und versuchen, die Schwere des Blutungsphänotyps mit dem Genotyp in Beziehung zu setzen.5

Struktur und Funktion des GP Ib-IX-V-Komplexes

Der GPIb-IX-V-Komplex ist ein zentraler Rezeptorkomplex bei der Hämostase und Thrombose. Durch die Bindung von Willebrand-Faktor (VWF) vermittelt er die initiale Kontaktadhäsion von Thrombozyten an exponiertes vaskuläres Subendothel oder rupturierte Plaque in geschädigten Gefäßen bei hohen Scherströmungsgeschwindigkeiten (>800).6 Die GPIb-IX-V/VWF-Interaktion ist auch ein kritisches Ereignis bei tiefer Venenthrombose.7 Der GPIb-IX-V-Komplex besteht aus vier Untereinheiten, GPIbα, das mit zwei GPIbαβ-Untereinheiten, GPIX und GPV, in einem Verhältnis von 2:4:2:1 disulfidiert ist (Abbildung 1).8 Jede Untereinheit enthält eine oder mehrere leucinreiche Wiederholungen mit ~24 Aminosäuren, disulfidierte N- und C-terminale Kappensequenzen, eine Transmembransequenz und eine zytoplasmatische Domäne. GPIbα enthält auch eine muzinähnliche Domäne, die die wichtigste ligandenbindende Domäne innerhalb der N-terminalen 282 Reste erhöht. Zusätzlich zu ihrer primären Rolle bei der Bindung von VWF ist diese N-terminale Domäne von GPIbα eine wichtige Bindungsstelle für mehrere Liganden, die die Interaktion von Thrombozyten mit der Matrix und anderen Zelltypen bei Thrombose und Entzündung vermitteln (Abbildung 1). Zu den weiteren adhäsiven Liganden gehören P-Selektin,9 das auf aktivierten Thrombozyten und aktivierten Endothelzellen oberflächlich exprimiert wird, und das Leukozytenintegrin αMβ2 (auch als Mac-1 oder CD11b/CD18 bezeichnet).10 Diese beiden Interaktionen sind von grundlegender Bedeutung für den Crosstalk zwischen Thrombozyten und Leukozyten, einschließlich derjenigen, an denen von Thrombozyten und Leukozyten stammende Mikropartikel beteiligt sind, sowohl bei der Thrombose als auch bei der damit einhergehenden Entzündungsreaktion.11 Der GPIb-IX-V-Komplex ist auch ein Schlüsselrezeptor bei der Vermittlung der thrombozytenabhängigen Gerinnung, insbesondere im Hinblick auf den intrinsischen Gerinnungsweg, und verfügt in der N-terminalen Domäne von GPIbα über Bindungsstellen für hochmolekulares (HMW) Kininogen, die Faktoren XI und XII und α-Thrombin.6

Abbildung 1: Der GPIb-IX-V-Komplex besteht aus GPIbα, das über Disulfidbindungen an zwei GPIbβ-Untereinheiten gebunden ist und nicht kovalent mit GPIX und GPV assoziiert ist. Die Disulfidbindungen in den Domänen auf beiden Seiten der leucinreichen Wiederholungsdomänen sind als schwarze Balken dargestellt. Die Position von sulfatierten Tyrosinresten (Sulfo-Tyr bei 276, 278 und 279 von GPIbα), phosphorylierten Serinresten (Phospho-Ser) und palmitylierten Cys-Resten von GPIbβ und GPIX sind angegeben. C, C-Terminus; N, N-Terminus; TM, Transmembrandomäne.

Das GPIb-IX-V spielt auch eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der Thrombozytenform, indem es die Thrombozytenoberfläche mit einem submembranösen Netzwerk von Aktinfilamenten, dem Thrombozytenmembranskelett, verbindet. Daran ist der zentrale Teil des zytoplasmatischen Schwanzes von GPIbα beteiligt, insbesondere Phe568 und Trp570, der eine Bindungsstelle für das Aktin-assoziierte Protein Filamin A darstellt.6 Andere Proteine, von denen bekannt ist, dass sie entweder direkt oder indirekt über gebundene Bindungspartner an die zytoplasmatische Seite von GPIb-IX-V binden, sind Calmodulin und das Signalassemblageprotein 14-3-3ζ sowie andere Proteine, die möglicherweise an der Ausbreitung von Signalen stromabwärts der GPIb-IX-V/VWF-Bindung beteiligt sind, wie PI 3-Kinase, TRAF4, Hic-5, die p47-Untereinheit der NADPH-Oxidase, die Kinase der Src-Familie, Lyn und Syk.6,12 Die Bindung von VWF an den GPIb-IX-V-Komplex setzt eine Signalkaskade in Gang, die zur Aktivierung des Thrombozytenintegrins αIIbβ3 (GPIIb-IIIa) und zur Thrombozytenaggregation führt. Das rezeptornächste Signalprotein, das identifiziert wurde, ist die Kinase der Src-Familie, Lyn.13,14 VWF gilt als schwacher Agonist, wobei die vollständige Thrombozytenaktivierung eine Verstärkung der Signale durch die Thromboxan-A2- und ADP-abhängigen Signalwege erfordert.15

Bernard-Soulier-Syndrom: Phänotyp

Das Bernard-Soulier-Syndrom ist klinisch durch eine Vorgeschichte von Epistaxis, Zahnfleisch- und Hautblutungen sowie Blutungen nach Traumata gekennzeichnet. Bei Frauen kann es auch mit schwerer Menorrhagie verbunden sein. Das klinische Erscheinungsbild umfasst eine verlängerte Hautblutungszeit, Thrombozytopenie und große Thrombozyten im peripheren Blutausstrich, so dass Fälle von BSS ohne weitere klinische Untersuchung häufig als idiopathische thrombozytopenische Purpura (ITP) fehldiagnostiziert werden. Die klinischen Profile der ersten fünfundfünfzig Literaturberichte über BSS-Patienten/Familien wurden bereits ausführlich beschrieben.1 BSS-Thrombozyten sind durch eine mangelhafte Ristocetin-abhängige Thrombozytenagglutination als klinisches Laborsurrogat für die Bewertung der GPIb-IX-V/VWF-Interaktion gekennzeichnet. Die Untereinheiten des GPIb-IX-V-Komplexes sind, von sehr seltenen Ausnahmen abgesehen, entweder in sehr geringen Mengen vorhanden oder durch Durchflusszytometrie oder SDS-Gel-Analyse und Western Blotting nicht nachweisbar.1,5 Eine interessante Ausnahme ist die Bozen-Variante von BSS, bei der eine A156V-Mutation vorliegt (Abbildung 2), bei der die Thrombozyten im Wesentlichen normale Mengen des GPIb-IX-V-Komplexes exprimieren, der jedoch dysfunktional ist und keinen VWF binden kann.19 Daher sollte entweder eine fehlende Ristocetin-induzierte Thrombozytenaggregation oder ein fehlender oder nahezu fehlender GPIb-IX-V-Gehalt idealerweise zur Bestätigung der Diagnose von BSS herangezogen werden.

Abbildung 2.Mutationen von (A) GPIbα, (B) GPIbβ und (C) GPIX, die mit dem Bernard-Soulier-Syndrom assoziiert sind, abgebildet auf die reife Proteinstruktur, mit Angabe von Missense-Mutationen oder kurzen Deletionen (grün), Nonsense-Mutationen, die zu einem vorzeitigen Stopp führen (rot), oder Mutationen, die einen Frameshift verursachen, der zu einem Stopp führt (blau), hauptsächlich auf der Grundlage von Lanza16 und dem Bernard-Soulier-Syndrom-Register und der Website (http://www.bernardsouli-er.org/) sowie den darin enthaltenen Referenzen. Mutationen treten auch in den GPIbβ- und GPIX-Signalsequenzen auf, die zu BSS führen. Es sind keine Mutationen in GPV bekannt, das für die funktionelle GPIb-IX-Expression nicht essentiell ist.6,17,18 Die N-terminalen 282 Reste von GPIbα bilden die wichtigste Ligandenbindungsdomäne von GPIb-IX-V, mit unterschiedlichen oder teilweise überlappenden interaktiven Stellen für mehrere Liganden: VWF, Thrombospondin, P-Selektin, αMβ2 (Mac-1), Thrombin, Faktor XI, Faktor XII und HMW-Kininogen. *autosomal-dominanter Erbgang. **Mutationen entdeckt von Savoia et al.5

Zusätzlich zu diesen Anomalien weisen BSS-Thrombozyten weitere funktionelle Defekte auf, darunter eine erhöhte Membranverformbarkeit, eine schlechte Aggregationsreaktion auf niedrige, aber nicht auf hohe Dosen von α-Thrombin und eine verringerte Fähigkeit, die Thrombinbildung während der thrombozytenabhängigen Gerinnung zu unterstützen (es wird weniger Prothrombin in Thrombin umgewandelt).1 Die Thrombozytenaggregation auf andere Thrombozytenagonisten wie Kollagen und ADP ist normal im Vergleich zu Thrombozyten von normalen Personen mit derselben Thrombozytenzahl. Die meisten dieser phänotypischen Unterschiede bei BSS-Thrombozyten lassen sich durch die bekannte Funktion des GPIb-IX-V-Komplexes erklären. Die sehr schlechte oder fehlende Ristocetin-induzierte Thrombozytenagglutination ist auf das Fehlen des GPIb-IX-V-Komplexes und damit der VWF-Bindungsstelle auf GPIbα zurückzuführen, während die verlängerte Hautblutungszeit vermutlich eine Kombination aus diesem Defekt in Verbindung mit der niedrigen Thrombozytenzahl und der verminderten Thrombinproduktion widerspiegelt. Die großen Thrombozyten und die niedrige Thrombozytenzahl bei BSS sind vermutlich auf das Fehlen von GPIbα und der Filamin-A-Bindungsstelle zurückzuführen, die den GPIb-IX-V-Komplex mit dem Thrombozytenmembranskelett verbindet, da der Defekt der großen Thrombozyten und die niedrige Thrombozytenzahl, die auch bei BSS-Mäusen (GPIbα-Knockout) auftreten, weitgehend durch die Expression einer α-Untereinheit von GPIb, bei der der größte Teil der extrazytoplasmatischen Sequenz durch eine isolierte Domäne der α-Untereinheit des menschlichen Interleukin-4-Rezeptors ersetzt wurde, bei der die zytoplasmatische Sequenz jedoch normal ist.20 Das Fehlen der normalen GPIbα-Interaktion mit Filamin scheint auch die Ursache für die erhöhte Membranverformbarkeit bei BSS-Thrombozyten zu sein.21 Die schlechte Reaktion der BSS-Thrombozyten auf α-Thrombin steht im Einklang mit dem Nachweis, dass die Bindung von α-Thrombin an GPIbα die Fähigkeit von α-Thrombin zur Aktivierung von Thrombozyten über den Thrombinrezeptor PAR-1 der Thrombozyten erhöht.6,22 Schließlich steht die verringerte Fähigkeit der BSS-Thrombozyten, die Thrombinbildung zu unterstützen, im Einklang mit einer Rolle des GPIb-IX-V-Komplexes bei der Erleichterung der Aktivierung des intrinsischen Weges der Thrombozytenaktivierung durch Bereitstellung einer Thrombozytenbindungsstelle für die Faktoren XI und XII.6

Bernard-Soulier-Syndrom: Genotyp

Eine große Anzahl von Mutationen in GPIbα, GPIbβ und GPIX sind inzwischen beschrieben worden, die für das Bernard-Soulier-Syndrom ursächlich sind (Abbildung 2).16 Dazu gehören Missense-Mutationen, kurze Deletionen, Nonsense-Mutationen, die zu einem vorzeitigen Stoppcodon führen, und Mutationen, die einen Frameshift verursachen, der ebenfalls zu einem vorzeitigen Translationsstoppcodon führt. Es wurden keine Mutationen in GPV gemeldet, die für BSS ursächlich sind, was darauf hindeutet, dass die Expression von GPV für die Expression der anderen Untereinheiten des GPIb-IX-V-Komplexes nicht erforderlich ist.6,17,18

Korreliert der Genotyp des Bernard-Soulier-Syndroms mit der Schwere der Blutung?

In dieser Ausgabe gehen Savoia und Kollegen der faszinierenden Frage nach, ob der Genotyp des BSS mit der Schwere der Blutung korreliert.5 Studien an Mäusen zeigen häufig, dass der Phänotyp in Abhängigkeit vom genetischen Hintergrund der Maus, bei der das Gen deletiert wurde, variieren kann. Daher tragen andere genetische Unterschiede, die die Hämostase beeinflussen, zweifellos zu der ausgeprägten Variabilität bei der Blutungsneigung von BSS-Patienten bei.1,5 Weniger klar ist, ob der BSS-Genotyp selbst auch mit der Schwere des Blutungsphänotyps zusammenhängt. GPIbα ist an der Bindung mehrerer Liganden beteiligt, die für verschiedene Aspekte der Hämostase von Bedeutung sind, darunter VWF, Thrombospondin, P-Selektin, αMβ2 (Mac-1), Thrombin, Faktor XI, Faktor XII und HMW-Kininogen. Daher könnte man Unterschiede zwischen dem Grad der GPIbα-Expression und dem völligen Fehlen von GPIbα oder zwischen niedrigen GPIbα-Spiegeln und ähnlich niedrigen GPIbα-Spiegeln mit funktionellen Mutationen in der N-terminalen GPIbα-Ligandenbindungsdomäne vermuten. In der Arbeit von Savoia5 ist es nicht möglich, eine allgemeine Beziehung zwischen Genotyp und Blutungsphänotyp zu beurteilen, da die meisten BSS-Patienten in ihrer Studie ein einziges Beispiel für einen bestimmten Genotyp sind. Es gibt jedoch 5 BSS-Patienten aus drei verschiedenen Familien, bei denen eine Mutation von GPIX Cys8 (entweder C8R oder C8W) vorliegt, und alle hatten einen milden Blutungsphänotyp. Im Gegensatz dazu ergab eine frühere Studie zum Thema Genotyp/Phänotyp in einer großen Schweizer Familie, dass 4 BSS-Patienten, die homozygot für eine N45S-Mutation in GPIX waren, ein variables Blutungsrisiko aufwiesen.23 Die Klärung der Frage, ob der BSS-Genotyp tatsächlich zu Unterschieden in der Schwere des Blutungsphänotyps führen kann, wartet wahrscheinlich auf detailliertere genetische Studien an Mäusen mit BSS und größere BSS-Patientenkohortenstudien.

Fußnoten

• Michael Berndt ist derzeit Direktor des Biomedical Diagnostics Institute in Dublin und Professor für experimentelle Medizin am Royal College of Surgeons in Irland, ebenfalls in Dublin, Irland. Er ist designierter Vorsitzender der International Society on Thrombosis and Haemostasis. Er hat über 280 Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Thrombose und Hämostase sowie der Gefäßbiologie verfasst. Robert Andrews ist derzeit außerordentlicher Professor und Leiter des Labors für Gefäßbiologie am Australian Centre for Blood Diseases (ACBD), Alfred Medical Research and Education Precinct (AMREP), Monash University, Melbourne, Australien. Er hat mehr als 120 Arbeiten über Thrombozytenrezeptoren, Schlangentoxine, Arzneimittelziele und klinische Defekte veröffentlicht und ist Mitglied in nationalen und internationalen Redaktionsausschüssen und Beratungsgremien. Danksagung: Die Autoren bedanken sich für die Unterstützung durch die Science Foundation Ireland und den National Health and Medical Research Council of Australia.
• Verwandter Originalartikel auf Seite 417
• Finanzielle und andere Angaben, die der Autor unter Verwendung des ICMJE (www.icmje.org) Uniform Format for Disclosure of Competing Interests gemacht hat, sind zusammen mit dem Volltext dieser Arbeit unter www.haematologica.org verfügbar.