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DOI: 10.1055/s-0031-1300293
Effect of Activated Human Protein C on Disseminated Intravascular Coagulation Induced by Lipopolysaccharide in Rats
Publication History
Publication Date:
27 December 2011 (online)
Summary
Protein C is the zymogen of an anticoagulant serine protease and is converted to its active form (activated protein C: APC) by thrombin in the presence of thrombomodulin. APC plays an important role in regulating coagulation and fibrinolysis by inactivating not only blood coagulation factors Va and VIIIa but also type-1 plasminogen activator inhibitor (PAI-1).
The aim of the present study was to examine the effect of a human APC product (designated as CTC-111), compared with that of heparin, on the disseminated intravascular coagulation (DIC) induced by lipopolysaccharide (LPS) in rats. LPS (1 mg/kg/h) infusion was performed through a femoral vein for 4 h. One-fifth amount of the total dosage of CTC-111 or heparin was injected into the other femoral vein, followed by a 4-h infusion of the remainder.
Both CTC-111 (10 000-100 000 U/kg) and heparin (400-800 IU/kg) inhibited the decrease in platelet count and fibrinogen level equally. The prolonged activated partial thromboplastin time and prothrombin time observed in DIC rats were further elongated in both CTC-111-and heparin-treated rats. But, this prolongation was less in CTC-111-treated rats than in the heparin-treated ones. Heparin inhibited the increase in fibrin and fibrinogen degradation products more prominently than CTC-111. On the other hand, CTC-111 strongly inhibited the increase in PAI-1 activity but heparin did not. These results suggest that CTC-111 may enhance fibrinolysis through its direct inhibitory effect on PAI-1.
The parameters for liver or renal damage, i.e., plasma glutamic-oxaloacetic transaminase (GOT), glutamic-pyruvic transaminase (GPT), creatinine (Cre) and blood urea nitrogen (BUN), were significantly increased by LPS infusion. Both CTC-111 (100 000 U/kg) and heparin (800 IU/kg) decreased the increase in GOT and GPT levels significantly, whereas neither affected the increase in Cre or BUN. From these results, the activation of the blood coagulation system might partially contribute to the progression of liver damage caused by LPS, and might be less involved in the progression of renal damage in this model.
In conclusion, CTC-111 showed both anticoagulant and profibrinolytic activity in the LPS-induced DIC model without excessive prolongation of coagulation time. From these results, CTC-111 is expected to be a useful remedy for DIC without the risk of bleeding.
Zusammenfassung
Wirkung von aktiviertem humanen Protein C auf durch Lipopolysaccharid induzierte disseminierte intravaskuläre Gerinnung bei Ratten
Protein C ist das Zymogen einer gerinnungshemmenden Serinprotease und wird in Gegenwart von Thrombomodulin durch Thrombin in seine aktive Form (activated protein C = APC) überführt. APC spielt bei der Kontrolle der Blutgerinnung und Fibrinolyse eine wichtige Rolle, indem es nicht nur die Gerinnungsfaktoren Va und VIIIa hemmt, sondern auch Typ-1-Plasmi-nogen-Aktivatorinhibitor (PAI-1).
Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung der antithrombotischen Wirkungen eines menschlichen APC-Produkts (CTC-111 genannt) im Vergleich mit den Wirkungen von Heparin auf bei Ratten durch Lipopolysaccharid (LPS) induzierte disseminierte intravaskulare Gerinnung (DIC). Die LPS-Infusion wurde über die Vena femoralis über einen Zeitraum von 4 h vorgenommen. Ein Fünftel der Gesamtdosis von CTC-111 oder Heparin wurde in die kontralaterale Vena femoralis injiziert, gefolgt von der 4stündigen Infusion der restlichen Dosis.
Sowohl CTC-111 (10,000-100,000 U/kg) als auch Heparin (400-800 IU/kg) hemmten die sich entwickelnde Thrombozytopenie und den Abfall der Fibrinogenkonzentration gleichermaßen. Die bei den Ratten mit DIC beobachtete Verlängerung der aktivierten partiellen Thrombopla-stinzeit und Prothrombinzeit wurde bei den mit CTC-111 und Heparin behandelten Ratten noch weiter verlängert. Heparin hemmte die Zunahme der Fibrin- und Fibrinogenabbauprodukte deutlicher als CTC-111. Andererseits hemmte CTC-111 die Zunahme der PAI-I-Aktivität deutlich, während Heparin keine solche Wirkung besaß. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß CTC-111 wegen seiner hemmenden Wirkung auf PAI-I die Fibrinolyse verstärkt. Die Parameter für Leber- oder Nierenschäden, d. h. die Plasmakonzentration der Glutamat-Oxalazetat Transaminase (GOT), Glutamat-Pyruvat Transaminase (GPT), Kreatinin (Cre) und Blut-Harnstoff-Stickstoff (BUN) wurden durch LPS Infusionen deutlich erhöht. Sowohl CTC-111 (100 000 U/kg) als auch Heparin (800 IU/kg) reduzierten die Zunahme der GOT-und GPT-Konzentrationen deutlich, während jedoch keine dieser Substanzen einen Einfluß auf Cre- oder BUN-Konzentrationen hatte. Aus diesen Ergebnissen läßt sich ableiten, daß das Gerinnungssystem teilweise zu den durch LPS verursachten, fortschreitenden Leberschäden beiträgt, während es in diesem Modell weniger am Fortschreiten der Nierenschäden beteiligt war.
Es wird angenommen, daß CTC-111 bei dem durch LPS-induzierten DIC-Modell sowohl gerinnungshemmende wie auch profibrinolytische Aktivitäten hat, ohne dabei zu einer übermäßigen Verlängerung der Gerinnungszeit zu führen. Daher wird von CTC-111 erwartet, daß es ein nützliches Medikament zur Behandlung von DIC ist, ohne dabei das Blutungsrisiko zu erhöhen.