Die murine polymikrobielle Sepsis als Modell der disseminierten intravasalen Gerinnung und deren Beeinflussung durch die Medikamente Rivaroxaban und Clopidogrel

Die disseminierte intravasale Gerinnung (DIG) ist eine häufige Komplikation einer schweren Sepsis mit nach wie vor oftmals letalen Folgen. Sie stellt eine anfänglich hyperkoagulatorische Gerinnungsstörung im Mikrogefäßsystem dar, welche, geprägt durch den exzessiven Verbrauch von Gerinnungsfaktoren, zu einer systemischen Blutungsneigung im Organismus führt. Deren Therapie wiederum ist aufgrund der simultanen Gefahr von Thrombosierung und Blutung äußerst komplex. Es sind zahlreiche selbstverstärkende Interaktionen zwischen Inflammation und Gerinnung bekannt, weshalb Untersuchungen zur medikamentösen Intervention im Gerinnungssystem sowohl unter prophylaktischen wie auch therapeutischen Aspekten besonders interessant und notwendig erscheinen. Insbesondere der Faktor Xa-Hemmer Rivaroxaban und der Thrombozytenaggregationshemmer Clopidogrel werden in der modernen Medizin zunehmend angewandt und von einer großen Anzahl an Patienten täglich zur Verhütung thrombembolischer Ereignisse eingenommen. Vor diesem Hintergrund haben wir unter Anwendung dieser beiden Wirkstoffe untersucht, ob die jeweils selektive Blockade des plasmatischen bzw. zellulären Schenkels des Gerinnungssystems einen möglichen präventiven Effekt auf die septische Koagulopathie, respektive die Sepsis-getriggerte DIG, ausüben kann. Um die qualitative Wirksamkeit der Medikamente in vivo unter wissenschaftlichen Kautelen zu prüfen, wurde zunächst die iatrogen ausgelöste Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) als bereits etabliertes Modell der schweren Sepsis angewendet und anhand der vier Kriterien der Internationalen Gesellschaft für Thrombose und Hämostase (ISTH) auf die Entwicklung einer DIG überprüft. 20 Stunden nach Sepsisinduktion trat bei den Versuchsmäusen eine signifikante Thrombozytopenie ein, verbunden mit einem D-Dimer-Anstieg sowie einem rotationsthrombelastometrisch gemessenen, systemisch-hypokoagulatorischen Zustand. Ein, entgegen den ISTH-Vorgaben, detektierbarer Fibrinogenanstieg ist mit hoher Wahrscheinlichkeit einer starken Akut-Phase-Reaktion in der murinen Sepsis geschuldet. Zum weiteren Verständnis der Gerinnungssituation in der CASP wurden Rolle und Funktionalität der Thrombozyten und deren Regeneration durch das Hormon Thrombopoietin näher beleuchtet. Mittels eines Aktivierungsassays konnten wir konstatieren, dass murine Thrombozyten in der Sepsis generell schwächer auf agonistische Reize reagierten, sich das Zellalter jedoch nicht auf deren Reagibilität auswirkte. Die prophylaktische Gabe von Rivaroxaban und Clopidogrel führte in den septischen Mäusen zu einer weniger starken Thrombozytopenie und zu geringeren Thrombozytenagglomeraten in den Lebern. Unter Clopidogrelprophylaxe zeigten sich auch weitere signifikant mildernde Effekte auf den D-Dimer-Spiegel und den Fibrinogenanstieg. Jedoch konnten der globale hypokoagulatorische Gerinnungszustand, ebenso wie die Serumaminotransferasen als Marker des Leberversagens unter beiden Medikamenten nicht auf signifikante Weise verändert werden. Allerdings manifestierte sich insbesondere unter Thrombozytenaggregationshemmung eine deutlich abgeschwächte proinflammatorische Reaktion in der CASP. Zusammenfassend ergab sich in der CASP bei Blockade des Faktors Xa ein geringer prophylaktischer Effekt durch Rivaroxaban, wohingegen sich die Thrombozytenaggregationshemmung unter Clopidogrel mit einer signifikant gedämpften septischen Inflammation und Koagulopathie und einem deutlich günstigerem Gesamtbild äußerte.The disseminated intravascular coagulation (DIC) is a frequent complication of severe sepsis often with fatal consequences. It represents a widespread activation of the clotting system, which leads to a consumption of clotting factors as well as platelets. Ultimately it ends in a systemic bleeding tendency. The therapy is highly complex due to the simultaneous risk of thrombosis and bleeding. Until today the severe sepsis and DIC are associated with a high mortality and efficient therapeutic options are missing. The factor Xa-inhibitor, Rivaroxaban and the antiplatelet drug, Clopidogrel are increasingly prescribed in modern medicine. They are frequently used to prevent thromboembolic events by a large number of patients. We used these two substances to determine whether the prophylactic selective blockade of the plasmatic or cellular limb of the coagulation cascade might cause a preventive effect on septic coagulopathy / DIC. In order to test the efficacy of these drugs in vivo, we used the Colon Ascendens Stent peritonitis (CASP) as an established model of severe sepsis. We supposed that the CASP-Model is also an adequate DIC-model. To confirm our assumption we used the four main DIC-criteria of the International Society on Thrombosis and Haemostasis (ISTH), which were checked in the septic mice. We detected a significant thrombocytopenia, combined with a d-dimer-level increase and a systemic hypocoagulatory state measured by thrombelastometric analysis 20 hours after sepsis induction. In contrast to the ISTH guidelines we found a significant increase of fibrinogen, which is most likely caused by a strong acute phase reaction in the murine sepsis. In order to specify the role and function of platelets in the murine sepsis and their regeneration by the hormone thrombopoietin, we quantified thrombopoietin-levels and compared the amount of young, reticulated platelets between healthy and septic mice. By means of an activation assay, we were able to conclude that murine platelets generally responded weaker to agonistic stimuli in sepsis than platelets from healthy mice. The prophylactic administration of Rivaroxaban and Clopidogrel resulted in a less distinct thrombocytopenia and diminished platelet agglomerates in the livers. Moreover only the application of Clopidogrel showed a significant lower increase of d-dimer- and fibrinogen-levels compared to untreated septic mice. The global hypocoagulatory coagulation state, as well as levels of aminotransferases, as markers of liver failure, couldn’t be significantly altered under both medications. A markedly weakened proinflammatory response could be detected under Clopidogrel-prophylaxis. In summary, we showed only a low prophylactic effect by blocking the factor Xa with Rivaroxaban, whereas the platelet inhibition under Clopidogrel was accompanied with a significantly attenuated septic inflammation and coagulopathy