title: Untersuchungen zur pharmakologischen Charakterisierung von Gerinnungsfaktor XIIa-Inhibitoren
title: Pharmacological characterization of coagulation factor XIIa inhibitors
Creators: name: Fries, Marion
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Koagulation
Medizin, Gesundheit
Medical sciences, Medicine
Coagulation

description: Unter physiologischen Bedingungen
      limitiert die Hämostase nach einer Gefäßverletzung den
      Blutverlust. Dagegen fördern eine Plättchen-Aktivierung und
      die Blutgerinnung unter pathologischen Bedingungen die
      Entstehung einer Thrombose. Hierbei bewirkt der Kontakt
      zwischen Blut und Fremdoberflächen die Einleitung des
      intrinsischen Gerinnungsweges über eine FXII-Aktivierung.
      Dies ist beispielsweise eine Komplikation bei der Anwendung
      einer extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO). Folglich
      benötigen Patienten eine stabile antikoagulative Medikation,
      die jedoch mit einem erhöhten Blutungsrisiko einhergeht. Aus
      aktuellen Studien in verschiedenen Thrombosemodellen in
      Nagern und Primaten ging hervor, dass eine Defizienz oder
      Hemmung von FXII(a) eine verlässliche antithrombotische
      Wirksamkeit bietet. Beachtenswert war dabei die
      uneingeschränkte hämostatische Kapazität in den behandelten
      Tieren. Daher war die erste Fragestellung der vorliegenden
      Arbeit die antithrombotische Wirksamkeit von zwei
      spezifischen FXIIa-Inhibitoren zu untersuchen. Diese waren
      ein voll humaner, gegen FXIIa gerichteter monoklonaler
      Antikörper (anti-FXIIa MAb 3F7) und das rekombinante Protein
      rHA-Infestin-4, welches aus einer Raubwanze stammt. Beide
      Substanzen zeigten in verschiedenen Thrombosemodellen einen
      stabilen antithrombotischen Effekt, z. B. bei dem
      Fremdoberflächen-induzierten Thrombosemodells des
      arteriovenösen Shunt-Modells in den Spezies Maus und
      Kaninchen. Der zweite Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit war
      zu untersuchen, inwiefern eine FXIIa-Hemmung im murinen
      Schlaganfallmodell zu einer Neuroprotektion beiträgt. Aus
      aktuellen Studien im Schlaganfallmodell ist bekannt, dass
      FXII-defiziente Mäuse und prophylaktisch mit rHA-Infestin-4
      behandelte reduzierte klinische Defizite und ein reduzierte
      Infarktvolumen aufwiesen. Dies ist vermutlich auf verringerte
      Reperfusionsschäden zurück zu führen. Daher wurde für die
      vorliegende Arbeit die prophylaktische Applikation von
      anti-FXIIa MAb 3F7 im gleichen Modell untersucht. In einer
      zusätzlichen Studie wurde rHA-Infestin-4 therapeutisch
      verabreicht. Der beste neuroprotektive Effekt zeigte sich in
      der prophylaktischen Substanz-Applikation, denn hier wurde
      eine Reduzierung von Inflammation, Mikrothrombose und
      Mortalität beobachtet, ohne eine erhöhte Blutungsneigung
      hervorzurufen. Die Resultate dieser Arbeit deuten also darauf
      hin, dass eine FXIIa-Inhibition bei Thrombosen
      unterschiedlicher Entstehungsarten einen verlässlichen
      antithrombotischen Schutz bietet, ohne die physiologische
      Hämostase zu beeinträchtigen. Weiterhin konnte die
      prophylaktische Behandlung mit FXIIa- Inhibitoren die
      klinischen Defizite im murinen Schlaganfallmodell signifikant
      verbessern.
description: While hemostasis involving
      platelet activation and blood coagulation is crucial to limit
      posttraumatic blood loss, under pathological conditions it
      can also contribute to thrombosis. Furthermore, in clinical
      scenarios where blood becomes exposed to anionic foreign
      surfaces like in extracorporeal membrane oxygenation (ECMO)
      the intrinsic pathway of coagulation is initiated via
      activation of factor XII (FXII). Consequently, these patients
      require a robust anticoagulative therapy, which is, however,
      associated with an increased bleeding risk. Recent studies in
      rodents and primates have demonstrated that deficiency or
      inhibition of FXIIa provided a reliable antithrombotic effect
      in several thrombosis models. Most notably, physiological
      hemostasis was not affected in these animals. Therefore, the
      first aim of the present thesis was to evaluate the
      antithrombotic efficacy of two specific FXIIainhibitors, i.e.
      rHA-Infestin-4, a recombinant protein derived from the
      hematophagous insect Triatoma infestans, and a fully human
      monoclonal antibody directed against FXIIa (anti-FXIIa MAb
      3F7). Both FXIIa-inhibitors were tested in different
      thrombosis models and revealed a profound antithrombotic
      efficacy (e. g. when thrombus formation was triggered by
      foreign surfaces in the arteriovenous shunt model in mice and
      rabbits). The second aim of this thesis was to investigate
      the neuroprotective effect of FXIIa-inhibition in a murine
      ischemic stroke model with reperfusion injury (R/I). Recent
      stroke studies showed an improved outcome in neurofunctional
      behavior and a reduced infarct volume in FXII-deficient mice,
      probably due to a reduced R/I. An additional study confirmed
      the neuroprotective efficacy of prophylactic FXIIa-inhibition
      by applying rHA-Infestin-4. Therefore, the efficacy of a
      prophylactic treatment with anti-FXIIa MAb 3F7 was studied in
      this model of murine ischemic stroke in the present thesis.
      Moreover, rHA-Infestin-4 was applied in a therapeutic
      approach. The best neuroprotection was observed in the
      prophylactic approach, since the therapeutic rHA-Infestin-4
      application could not improve the disease outcome. In line
      with these results, the prophylactic FXIIa-inhibition
      ameliorated the R/I-associated inflammatory reactions,
      microthrombosis and dramatically reduced mortality at 24
      hours after reperfusion. Notably, the risk for intracranial
      hemorrhage was not increased. Taken together, this thesis
      supports the assumption that targeting FXIIa may exert a
      potent antithrombotic approach in clinical scenarios
      involving contact activation at foreign surfaces like ECMO
      without interfering with physiological hemostasis.
      Additionally, inhibiting FXIIa prophylactically significantly
      improved the disease outcome after ischemic stroke in
      mice.