Phosphatidylserine exposure in red blood cells : a suggestion for the active role of red blood cells in blood clot formation

Abstract

In the presented work the question about the role of Ca2+ in PS exposure process in RBCs has been clarified. Treatment of RBCs with LPA, A23187 and PMA in the presence of extracellular Ca2+ leads to an increase of the intracellular Ca2+ level, PS on the outer leaflet of the membrane, membrane blebbing, and microvesicle formation. These effects are influenced by the function of the phospholipid scramblase, flippase, protein kinase C and Gardos channel. It is also demonstrated that the exposure of PS does not only depend on the increase of the intracellular Ca2+ content but also on the function of protein kinase C. A model has been developed to contribute to our understanding of the mechanisms of this process. The RBCs showing PS exposure can adhere together. This may explain why RBCs adhere together during blood clot formation. It seems likely that the interaction of PS with its receptors and PS-PS in the presence of Ca2+ play a substantial role. A model to explain the process of cell-cell adhesion is presented. The hypothesis of the blood clot formation cascade developed by Kaestner and Bernhardt is also supported by experiments. The PS exposure on the outer leaflet of RBCs is an important factor for propagation the signal in clot formation process. A model in which the RBCs play an active role in blood clot formation is developed. The question about the Ca2+ content in RBCs is also answered. There is no significant difference of the free Ca2+ content in young and old RBCs.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle, die Ca2+ bei der PS-Exposition spielt, geklärt. Die Behandlung roter Blutzellen mit LPA, A23187 und PMA in Gegenwart von extrazellulärem Ca2+ führt zu einem Anstieg des intrazellulären Ca2+, PS-Exposition, "Membrane Blebbing" und der Bildung von Mikrovesikeln. Diese Effekte werden beeinflusst durch die Funktion der Phospholipid Scramblase, der Flippase, der Proteinkinase C und des Gardos Kanal. Auch wurde gezeigt, dass die PS-Exposition nicht nur vom Anstieg des intrazellulären Ca2+ abhängig ist sondern auch von der Funktion der Proteinkinase C. Rote Blutzellen mit PS-Exposition können aneinander haften. Dies kann eine Erklärung dafür sein, weshalb rote Blutzellen bei der Bildung eines Gerinnsels adhärieren. Die Interaktion von PS mit seinen Rezeptoren und eine PS-PS-Interaktion in Gegenwart von Ca2+ übernehmen hierbei wahrscheinlich eine wichtige Rolle. Die vorgeschlagene Kaskade von Kaestner und Bernhardt, die eine aktive Beteiligung roter Blutzellen an der Thrombusentstehung beschreibt, wird durch Experimente gestützt. Die Exposition von PS an die Außenseite der Membran ist hierbei ein wichtiger Faktor, welcher der Signalweiterleitung während der Thrombusentstehung dient. Die Frage bezüglich des intrazellulären Ca2+-Gehalts in roten Blutzellen wurde beantwortet. Es gibt keinen signifikanten Unterschied im Gehalt an freiem intrazellulärem Ca2+ zwischen jungen und alten roten Blutzellen.