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Stark K, Schubert I, Joshi U, Kilani B, Hoseinpour P, Thakur M, Grünauer P, Pfeiler S, Schmidergall T, Stockhausen S, Bäumer M, Chandraratne S, von Brühl ML, Lorenz M, Coletti R, Reese S, Laitinen I, Wörmann SM, Algül H, Bruns CJ, Ware J, Mackman N, Engelmann B, Massberg S. Distinct Pathogenesis of Pancreatic Cancer Microvesicle-Associated Venous Thrombosis Identifies New Antithrombotic Targets In Vivo. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2018; 38:772-786. [PMID: 29419408 DOI: 10.1161/atvbaha.117.310262] [Citation(s) in RCA: 33] [Impact Index Per Article: 5.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/13/2017] [Accepted: 01/17/2018] [Indexed: 12/12/2022]
Abstract
OBJECTIVE Cancer patients are at high risk of developing deep venous thrombosis (DVT) and venous thromboembolism, a leading cause of mortality in this population. However, it is largely unclear how malignant tumors drive the prothrombotic cascade culminating in DVT. APPROACH AND RESULTS Here, we addressed the pathophysiology of malignant DVT compared with nonmalignant DVT and focused on the role of tumor microvesicles as potential targets to prevent cancer-associated DVT. We show that microvesicles released by pancreatic adenocarcinoma cells (pancreatic tumor-derived microvesicles [pcMV]) boost thrombus formation in a model of flow restriction of the mouse vena cava. This depends on the synergistic activation of coagulation by pcMV and host tissue factor. Unlike nonmalignant DVT, which is initiated and propagated by innate immune cells, thrombosis triggered by pcMV was largely independent of myeloid leukocytes or platelets. Instead, we identified externalization of the phospholipid phosphatidylethanolamine as a major mechanism controlling the prothrombotic activity of pcMV. Disrupting phosphatidylethanolamine-dependent activation of factor X suppressed pcMV-induced DVT without causing changes in hemostasis. CONCLUSIONS Together, we show here that the pathophysiology of pcMV-associated experimental DVT differs markedly from innate immune cell-promoted nonmalignant DVT and is therefore amenable to distinct antithrombotic strategies. Targeting phosphatidylethanolamine on tumor microvesicles could be a new strategy for prevention of cancer-associated DVT without causing bleeding complications.
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- Konstantin Stark
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.).
| | - Irene Schubert
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Urjita Joshi
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| | - Badr Kilani
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| | - Parandis Hoseinpour
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| | - Manovriti Thakur
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| | - Petra Grünauer
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| | - Susanne Pfeiler
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| | - Tobias Schmidergall
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| | - Sven Stockhausen
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| | - Markus Bäumer
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| | - Sue Chandraratne
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| | - Marie-Luise von Brühl
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| | - Michael Lorenz
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| | - Raffaele Coletti
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| | - Sven Reese
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Iina Laitinen
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Sonja Maria Wörmann
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Hana Algül
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Christiane J Bruns
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Jerry Ware
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Nigel Mackman
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Bernd Engelmann
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
| | - Steffen Massberg
- From the Medizinische Klinik und Poliklinik I, Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany (K.S., I.S., B.K., P.H., T.S., S.S., S.C., M.-L.v.B., M.L., R.C., S.M.); German Center for Cardiovascular Research (DZHK), partner site Munich Heart Alliance, Germany (K.S., S.M.); Institut für Laboratoriumsmedizin (U.J., M.T., P.G., S.P., M.B., B.E.) and Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie, Department of Veterinary Medicine (S.R.), Ludwig-Maximilians-Universität, Munich, Germany; Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik (I.L.) and II. Medizinische Klinik und Poliklinik (S.M.W., H.A.), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany; Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral- und Tumorchirurgie, Universitätsklinik Köln, Cologne, Germany (C.J.B.); Department of Physiology and Biophysics, University of Arkansas for Medical Sciences, Little Rock (J.W.); and Department of Medicine, University of North Carolina at Chapel Hill (N.M.)
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