von Willebrand Factor in Sickle Cell Disease Pathophysiology

点击翻译按钮获取中文摘要

PROJECT SUMMARY    This  application  is  to  continue  our  studies  examining  the  role  of  von  Willebrand  factor  (VWF)  in  the  pathophysiology of sickle cell disease (SCD). During the current funding period we have shown that in SCD a)  the plasma concentration of VWF is very high and the molecule is hyperadhesive; b) transplantation of mouse  SCD bone marrow into ADAMTS13‐/‐ mice results in spontaneous vaso‐occlusive crisis; c) SCD patient plasma  is  able  to  activate  endothelial  cells  to  release  VWF;  d)  plasma  ADAMTS13  is  defective  in  cleaving  multimeric  VWF and VWF strings, but not a small peptide substrate such as that currently used in the clinical ADAMTS13  activity  assay;  e)  VWF  from  SCD  plasma  shows  less  ADAMTS13‐mediated  proteolysis  and  more  methionine  oxidation  than  control  VWF;  f)  high‐dose  intravenous  infusion  of  N‐acetylcysteine  (NAC)  decreases  VWF  multimer size, reduces dense cell formation and erythrocyte fragmentation, and increases the concentration of  plasma  small  molecule  thiols.  We  also  have  strong  evidence  that  the  self‐association  of  VWF  is  a  very  important  factor  in  determining  its  functions,  that  VWF  self‐association  is  enhanced  in  SCD,  and  that  the  process is decreased by plasma high‐density lipoprotein (HDL) and accelerated by thrombospondin‐1 (TSP‐1).  We  plan  to  continue  our  studies  of  the  role  of  the  VWF–ADAMTS13  axis  with  the  following  specific  aims.  Specific Aim 1: To identify the molecular lesion(s) responsible for defective ADAMTS13 cleavage of multimeric VWF in  sickle cell disease. We have found that ADAMTS13 proteolysis of multimeric VWF is defective in SCD and will  investigate several possibilities for this defect. Specific Aim 2: To evaluate the effects of TSP‐1 or ApoA‐I deficiency,  or ApoA‐I overexpression, on the course of disease in sickle mice. Here, we will test whether genetic conditions that  either diminish or worsen VWF adhesive activity alter the course of SCD in mice. Specific Aim 3: To evaluate the  effect  on  the  course  of  SCD  in  mice  of  treatment  with  ADAMTS13,  ApoA‐I,  or  VWF,  or  with  both  ADAMTS13  and  ApoA‐I. These studies will complement those of Specific Aim 2 to explore whether treatments that alter VWF  adhesive activity will affect the acute or chronic manifestations of SCD.   We expect these studies to provide further biological insights into the roles in SCD pathophysiology played by  the VWF–ADAMTS13 axis and oxidative stress. We also anticipate that we will discover new targets for SCD  therapy.