Bernard-Soulier syndroom (BSS) is een erfelijke, meestal autosomaal recessieve, bloedplaatjesafwijking, die wordt gekenmerkt door een verlengde bloedingstijd, grote bloedplaatjes en trombocytopenie.1 In 1975 meldden Nurden en Caen dat bloedplaatjes van BSS-patiënten een belangrijk oppervlakte-membraan glycoproteïne complex misten,2 waarvan later werd aangetoond dat het de samenstellende subeenheden zijn van het glycoproteïne (GP)Ib-IX-V complex.3,4 In dit nummer van het tijdschrift beschrijven Savoia en collega’s 13 patiënten met BSS uit tien niet-verwante families met oorzakelijke mutaties in GPIbα, GPIbβ en GPIX, en trachten zij de ernst van het bloedingsfenotype in verband te brengen met het genotype.5

Structuur en functie van het GP Ib-IX-V complex

Het GPIb-IX-V complex is een centraal receptorcomplex in hemostase en trombose. Door von Willebrand Factor (VWF) te binden, medieert het de initiële contactadhesie van bloedplaatjes aan blootliggend vasculair subendotheel of gescheurde plaque in beschadigde vaten bij hoge afschuifsnelheden (>800).6 GPIb-IX-V/VWF interactie is ook een kritieke gebeurtenis in diepe veneuze trombose.7 Het GPIb-IX-V complex bestaat uit vier subeenheden, GPIbα disulfide-gekoppeld aan twee GPIbαβ subeenheden, GPIX en GPV in een verhouding van respectievelijk 2:4:2:1 (Figuur 1).8 Elke subeenheid bevat één of meer, ~24 aminozuur, leucinerijke herhalingen, disulfide-gekoppelde N- en C-terminale capping sequenties, een transmembraan sequentie en een cytoplasmatisch domein. GPIbα bevat ook een mucine-achtig domein dat het belangrijkste ligand-bindende domein in de N-terminale 282 residuen verhoogt. Naast zijn primaire rol in het binden van VWF, is dit N-terminale domein van GPIbα een belangrijke bindingsplaats voor meerdere liganden die bloedplaatjes interageren met matrix en andere celtypes in trombose en ontsteking (figuur 1). Andere klevende liganden zijn P-selectine,9 dat aan het oppervlak tot expressie komt op geactiveerde bloedplaatjes en geactiveerde endotheelcellen, en de leukocyte integrine, αMβ2 (ook wel Mac-1 of CD11b/CD18 genoemd).10 Deze twee interacties zijn fundamenteel voor de interactie tussen bloedplaatjes en leukocyten, inclusief die waarbij micropartikels betrokken zijn die van bloedplaatjes en leukocyten afkomstig zijn, zowel bij trombose als bij de daarmee gepaard gaande ontstekingsreactie.11 Het GPIb-IX-V-complex is ook een belangrijke receptor bij de mediëring van bloedplaatjes-afhankelijke stolling, vooral met betrekking tot de intrinsieke stollingsroute, en heeft bindingsplaatsen in het N-terminale domein van GPIbα voor hoogmoleculair gewicht (HMW) kininogeen, factor XI en XII en α-thrombine.6

Figuur 1.Het GPIb-IX-V complex bestaat uit GPIbα disulfide-gebonden aan twee GPIbβ subeenheden, en non-covalent geassocieerd met GPIX en GPV. Disulfidebindingen binnen domeinen aan weerszijden van leucinerijke herhalingsdomeinen zijn afgebeeld als effen zwarte balken. De positie van gesulfateerde tyrosineresiduen (Sulfo-Tyr op 276, 278 en 279 van GPIbα), gefosforyleerde serineresiduen (Phospho-Ser) en gepalmityleerde Cys-residuen van GPIbβ en GPIX zijn aangegeven. C, C-terminus; N, N-terminus; TM, transmembraandomein.

De GPIb-IX-V speelt ook een rol bij het handhaven van de vorm van bloedplaatjes door het oppervlak van de bloedplaatjes te verbinden met een sub-membraans netwerk van actinefilamenten, het skelet van het bloedplaatjesmembraan. Hierbij is het centrale deel van de cytoplasmatische staart van GPIbα betrokken, met name Phe568 en Trp570, die een bindingsplaats vormen voor het actine-geassocieerde eiwit, filamine A.6 Andere eiwitten waarvan bekend is dat ze zich aan de cytoplasmatische zijde van GPIb-IX-V binden, direct of indirect via gebonden bindingspartners, zijn calmoduline en het signaleringseiwit 14-3-3ζ, en andere eiwitten die mogelijk betrokken zijn bij de overdracht van signalen stroomafwaarts van de GPIb-IX-V/VWF-verbinding, zoals PI 3-kinase, TRAF4, Hic-5, de p47-subeenheid van NADPH-oxidase, het Src-familie kinase, Lyn en Syk.6,12 Binding van VWF aan het GPIb-IX-V complex initieert een signaalcascade die leidt tot activatie van de bloedplaatjesintegrine, αIIbβ3 (GPIIb-IIIa), en tot bloedplaatjesaggregatie. Het meest receptor-proximale signaleringseiwit dat geïdentificeerd is, is het Src familie kinase, Lyn.13,14 VWF wordt beschouwd als een zwakke agonist, waarbij voor volledige activering van de bloedplaatjes een verhoging van de signalen via de thromboxaan A2- en ADP-afhankelijke signaleringstrajecten nodig is.15

Bernard-Soulier syndroom: fenotype

Bernard-Soulier syndroom wordt klinisch gekenmerkt door een voorgeschiedenis van epistaxis, gingivale en cutane bloedingen, en bloedingen na trauma. Bij vrouwen kan het ook gepaard gaan met ernstige menorragie. De klinische presentatie omvat een verlengde huidbloedingsduur, trombocytopenie en grote bloedplaatjes op een perifeer bloeduitstrijkje, en als zodanig worden gevallen van BSS vaak verkeerd gediagnosticeerd als idiopathische trombocytopenische purpura (ITP) bij gebrek aan verder klinisch onderzoek. De klinische profielen van de eerste vijfenvijftig literatuurrapporten van BSS-patiënten/families werden eerder in detail beschreven.1 BSS bloedplaatjes worden gekenmerkt door deficiënte ristocetine-afhankelijke bloedplaatjesagglutinatie als een klinisch laboratoriumsurrogaat voor de beoordeling van GPIb-IX-V/VWF interactie. De samenstellende subeenheden van het GPIb-IX-V complex zijn, op zeer zeldzame uitzonderingen na, in zeer lage concentraties aanwezig of zijn niet aantoonbaar met flowcytometrie of met SDS-gel analyse en Western blotting.1,5 Een interessante uitzondering is de Bolzano variant van BSS, waarbij sprake is van een A156V mutatie (figuur 2) en waarbij de bloedplaatjes in wezen normale hoeveelheden GPIb-IX-V complex bevatten, dat echter disfunctioneel is en geen VWF kan binden.19 Daarom zou een van beide of beide afwezigheden van ristocetine-geïnduceerde bloedplaatjesaggregatie of een afwezig of vrijwel afwezig GPIb-IX-V-gehalte idealiter moeten worden gebruikt om de diagnose BSS te bevestigen.

Figuur 2.Mutaties van (A) GPIbα, (B) GPIbβ en (C) GPIX geassocieerd met het Bernard-Soulier-syndroom, in kaart gebracht met de rijpe eiwitstructuur, met aanduiding van missense mutaties of korte deleties (groen), nonsense mutaties die leiden tot voortijdige stop (rood), of mutaties die een frameshift veroorzaken die leidt tot stop (blauw), voornamelijk gebaseerd op Lanza16 en het Bernard-Soulier-syndroomregister en de website (http://www.bernardsouli-er.org/) en referenties daarin. Mutaties komen ook voor in de GPIbβ- en GPIX-signaalsequenties die tot BSS leiden. Er zijn geen mutaties gerapporteerd in GPV, dat niet essentieel is voor functionele GPIb-IX-expressie.6,17,18 De N-terminale 282 residuen van GPIbα vormen het belangrijkste ligand-bindende domein van GPIb-IX-V, met afzonderlijke of gedeeltelijk overlappende interactieve sites voor meerdere liganden: VWF, trombospondine, P-selectine, αMβ2 (Mac-1), trombine, Factor XI, Factor XII en HMW kininogeen. *autosomaal dominante overerving. **mutaties ontdekt door Savoia et al.5

Naast deze afwijkingen vertonen BSSplaatjes nog andere functionele defecten, waaronder een verhoogde vervormbaarheid van het membraan, een slechte aggregatierespons op lage, maar niet hoge doses α-trombine, en een verminderd vermogen om trombine te genereren tijdens trombocytenafhankelijke stolling (er wordt minder protrombine omgezet in trombine).1 De aggregatie van trombocyten bij andere trombocytenagonisten, zoals collageen en ADP, is normaal in vergelijking met trombocyten van een normaal persoon met hetzelfde aantal trombocyten. Het merendeel van deze fenotypische verschillen in BSS-bloedplaatjes kan worden verklaard in termen van de bekende functie van het GPIb-IX-V complex. De zeer slechte of afwezige ristocetine-geïnduceerde agglutinatie van bloedplaatjes is te wijten aan de afwezigheid van het GPIb-IX-V complex en dus van de VWF bindingsplaats op GPIbα, terwijl de verlengde huidbloedingsduur vermoedelijk het gevolg is van een combinatie van dit defect in combinatie met het lage aantal bloedplaatjes en de verminderde trombine productie. De grote bloedplaatjes en het lage aantal bloedplaatjes bij BSS zijn vermoedelijk toe te schrijven aan de afwezigheid van GPIbα en de filamine A-bindingsplaats die het GPIb-IX-V complex aan het skelet van het bloedplaatjesmembraan bindt, aangezien het defect aan grote bloedplaatjes en het lage aantal bloedplaatjes dat ook bij BSS muizen (GPIbα knock-out) optreedt, grotendeels wordt verholpen door expressie van een α-subeenheid van GPIb waarin het grootste deel van de extracytoplasmatische sequentie is vervangen door een geïsoleerd domein van de α-subeenheid van de humane interleukine-4 receptor, maar waarin de cytoplasmatische sequentie normaal is.20 Het ontbreken van de normale interactie tussen GPIbα en filamine lijkt ook de oorzaak te zijn van de verhoogde vervormbaarheid van het membraan die bij BSS-bloedplaatjes wordt gezien.21 De slechte respons van BSS-plaatjes op α-trombine is consistent met aanwijzingen dat binding van α-trombine aan GPIbα het vermogen van α-trombine om bloedplaatjes te activeren via de trombinereceptor PAR-1 van het bloedplaatje versterkt.6,22 Tenslotte is de verminderde capaciteit van BSS-plaatjes om trombine te genereren consistent met een rol voor het GPIb-IX-V complex in het faciliteren van de intrinsieke activeringsroute van bloedplaatjes door een bindingsplaats voor factor XI en XII te bieden.6

Bernard-Soulier syndroom: genotype

Er is inmiddels een groot aantal mutaties in GPIbα, GPIbβ en GPIX beschreven die verantwoordelijk zijn voor het Bernard-Soulier syndroom (figuur 2).16 Het betreft missense mutaties, korte deleties, nonsense mutaties die leiden tot een prematuur stopcodon, en mutaties die een frameshift veroorzaken die ook leiden tot een prematuur translationeel stopcodon. Er zijn geen mutaties gerapporteerd in GPV die oorzakelijk zijn voor BSS, wat consistent is met een gebrek aan een vereiste voor GPV-expressie voor expressie van de andere subeenheden van het GPIb-IX-V-complex.6,17,18

Correleert het genotype van het Bernard-Soulier-syndroom met de ernst van de bloeding?

In dit nummer beginnen Savoia en collega’s in te gaan op de intrigerende vraag of het BSS-genotype correleert met de ernst van de bloeding.5 Studies bij muizen tonen vaak aan dat het fenotype kan variëren afhankelijk van de genetische achtergrond van de muis waarin het gen werd verwijderd en dus dragen andere genetische verschillen die de hemostase beïnvloeden ongetwijfeld bij tot de uitgesproken variabiliteit in bloedingsneiging bij BSS-patiënten.1,5 Minder duidelijk is of het BSS-genotype zelf ook geassocieerd is met de ernst van het bloedingsfenotype. GPIbα is betrokken bij de binding van meerdere liganden die relevant zijn voor verschillende aspecten van hemostase, waaronder VWF, trombospondine, P-selectine, αMβ2 (Mac-1), trombine, Factor XI, Factor XII en HMW kininogeen, en dus zou men kunnen voorspellen dat er verschillen kunnen optreden op basis van de mate van expressie van GPIbα versus de volledige afwezigheid ervan, of tussen lage niveaus van normale GPIbα en vergelijkbare lage niveaus van GPIbα met functionele mutaties in het N-terminale GPIbα ligand-bindende domein. In het artikel van Savoia,5 is het niet mogelijk om een algemeen verband tussen genotype en bloedingsfenotype te beoordelen, aangezien de meeste BSS-patiënten in hun studie een enkel voorbeeld zijn van een specifiek genotype. Er zijn echter 5 BSS-patiënten in hun studie uit drie verschillende families waarbij sprake is van een mutatie van GPIX Cys8 (hetzij C8R of C8W) en zij hadden allen een mild bloedingsfenotype. In een eerdere studie naar genotype/fenotype in een grote Zwitserse familie werd daarentegen gevonden dat 4 BSS-patiënten die homozygoot waren voor een N45S-mutatie in GPIX een variabel bloedingsrisico hadden.23 Om te bepalen of het BSS-genotype inderdaad kan leiden tot verschillen in de ernst van het bloedingsfenotype, moeten waarschijnlijk meer gedetailleerde genetische studies bij muizen met BSS en grotere cohortstudies bij BSS-patiënten worden verricht.

Voetnoten

• Michael Berndt is momenteel directeur van het Biomedical Diagnostics Institute in Dublin en hoogleraar experimentele geneeskunde aan het Royal College of Surgeons in Ierland, eveneens in Dublin, Ierland. Hij is gekozen voorzitter van de International Society on Thrombosis and Haemostasis. Hij heeft meer dan 280 artikelen gepubliceerd op het gebied van trombose en hemostase en vasculaire biologie. Robert Andrews is momenteel universitair hoofddocent en hoofd van het laboratorium voor vasculaire biologie aan het Australian Centre for Blood Diseases (ACBD), Alfred Medical Research and Education Precinct (AMREP), Monash University, Melbourne, Australië. Hij heeft meer dan 120 artikelen gepubliceerd over bloedplaatjesreceptoren, slangengifstoffen, aangrijpingspunten voor geneesmiddelen en klinische defecten, en is lid van nationale en internationale redactieraden en adviescomités. Acknowledgments: de auteurs erkennen dankbaar de steun van Science Foundation Ireland en de National Health and Medical Research Council of Australia.
• Gerelateerd origineel artikel op pagina 417
• Financiële en andere onthullingen verstrekt door de auteur met behulp van de ICMJE (www.icmje.org) Uniform Format for Disclosure of Competing Interests zijn beschikbaar met de volledige tekst van dit artikel op www.haematologica.org.