Hemostasis and complement activation in Puumala hantavirus infection

Abstract

Myyräkuumeen aiheuttaa hantavirusten ryhmään kuuluva Puumala-virus, joka on Euroopan yleisin munuaisoireisten verenvuotokuumeiden aiheuttaja. Taudinkuvalle tyypillisiä piirteitä ovat kuume, päänsärky, mahasuolikanavan oireet ja munuaisten toiminnan heikentyminen. Verihiutaleiden niukkuus todetaan lähes aina, mutta vuoto-oireet ovat yleensä lieviä. Puumala-viruksen aiheuttaman infektion vaikeus vaihtelee: infektio on yleensä lievä, mutta kuolemantapauksiakin esiintyy.

Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin verihiutaleiden ja verisuonen seinämän aktivoitumiseen sekä veren hyytymiseen ja fibrinolyysiin liittyviä merkkiaineita 19:llä sairaalassa hoidetulla myyräkuumepotilaalla. Poikkeavat laboratoriotulokset pisteytettiin kansainvälisellä luokittelulla. Muutoksia todettiin kaikkien tutkittujen verihiutaleisiin sitoutuvien molekyylien pitoisuuksissa, mutta niillä ei ollut yhteyttä sairauden vaikeusasteeseen tässä pienehkössä aineistossa. Konsumptiokoagulopatian (disseminoitunut intravaskulaarinen koagulopatia) kriteerit täyttyivät 5 potilaalla (26%).

Komplementtijärjestelmän aktivaatiota tutkittiin 61 myyräkuumepotilaalla. Komplementin aktivoitumisen todettiin liittyvän vaikeaan taudinkuvaan, erityisesti poikkeaviin keuhkokuvalöydöksiin.

Verihiutaleiden ja hyytymisjärjestelmän toimintaa säätelevien tekijöiden perinnöllistä vaihtelua tutkittiin 172 myyräkuumepotilaalla. Sillä todettiin yhteys munuaisten toiminnan heikentymiseen ja matalaan verihiutaletasoon sairauden akuuttivaiheessa.

Tulokset viittaavat verihiutaleiden ja niihin sitoutuvien molekyylien vuorovaikutukseen myyräkuumeen aikana. Hyytymis- ja komplementtijärjestelmät aktivoituvat myyräkuumeen akuuttivaiheessa, ja komplementtijärjestelmän aktivoituminen liittyy vaikeaan taudinkuvaan. Perimä vaikuttaa hyytymisjärjestelmän säätelyn kautta munuaisvaurion vaikeuteen sairauden akuuttivaiheessa.

Puumala hantavirus (PUUV) infection, also known as nephropathia epidemica (NE), is the most common cause of hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) in Europe. The clinical illness is characterized by fever, headache, gastrointestinal symptoms and impaired renal function. Thrombocytopenia is encountered almost invariably, but bleeding manifestations usually remain mild. The clinical severity of acute PUUV infection varies from mostly mild to the rarely reported fatal cases.

To investigate markers of platelet and endothelial cell activation together with those of blood coagulation and fibrinolysis, 19 hospital-treated patients with serologically confirmed acute PUUV infection were included. Laboratory abnormalities were evaluated by the disseminated intravascular coagulation (DIC) scoring advocated by the International Society of Thrombosis and Haemostasis (ISTH). The major platelet ligands were all acutely altered, plasma fibrinogen and von Willebrand factor (VWF) being increased and plasma fibronectin decreased. ADAMTS13 activity was diminished. Prothrombin fragments F1+2 and D-dimer were elevated and all the natural anticoagulants antithrombin, protein C and protein S were decreased along with low platelet counts. Five patients (26%) fulfilled the ISTH criteria for DIC.

The activation of complement was studied by measuring the plasma levels of terminal complement complexes SC5b-9 and complement components C3 and C4 in 61 patients with acute PUUV infection. SC5b-9 and C3 levels were associated with several variables depicting the clinical severity of the disease. Patients with abnormal chest X-ray findings had higher levels of plasma SC5b-9 than those having normal images.

Several genetic polymorphisms related to platelet aggregation and activation, together with those of VWF and plasminogen activator inhibitor (PAI-1), were determined in 172 patients with acute PUUV infection. The A>G polymorphism of PAI-1 (rs2227631) was found to be associated with impairment of renal function. Patients carrying the functional T>C polymorphism of platelet glycoprotein (GP) VI (rs1613662) and the A>G polymorphism of VWF (rs1063856) had lower serum creatinine levels compared with non-carriers. The minor C-allele of GP Ia (human platelet alloantigen (HPA) -5) was associated with lower platelet count.

In conclusion, the findings imply several rearranged interactions between platelets and their ligands during acute PUUV infection. Enhanced thrombin formation and fibrinolysis were observed, and thrombocytopenia was associated with decreased natural anticoagulants. In this series, these findings did not predict the clininical course of the disease. Complement activation via the alternative pathway was associated with the severe disease. Polymorphism of PAI-1, the major regulator of fibrinolysis, had an adverse impact on the outcome of kidney function in PUUV-induced HFRS.