Вконтакте Одноклассники Фейсбук Гугл+ Английский Испанский Итальянский Русский Украинский

Реклама

Тканевой плазминоген (активаторы и ингибиторы плазминогена, роль в процессах фибринолиза, физиология, патофизиология, клиническое значение, фармакология)


Введение

Ишемические церебральные сосудистые события являются основной причиной заболеваемости в Соединенных Штатах. Учитывая широкое использование тканевых активаторов плазминогена в клинической практике при лечении ишемической болезни, общее понимание физиологии активации плазминогена имеет решающее значение как в качестве основы для использования этих методов лечения, так и для понимания коагуляционного гомеостаза в организме.

Физиология: активация плазминогена

Эта статья послужит обзором активаторов плазминогена с обсуждением ингибиторов активации плазминогена и завершится кратким обсуждением медицинской тромболитической терапии.

Функции плазминогена

Фибринолитическая система растворяет фибрин, один из основных продуктов активности тромбина. В этой системе плазмин служит основной протеазой, используя фибрин, содержащийся в сгустках, в качестве субстрата для протеолиза и продуцирования растворимых продуктов и, таким образом, сохраняя проходимость в сосудистой системе. Предшественник плазмина, плазминоген, служит зимогеном, продуцируемым печенью, циркулирует по эндоваскулярной сети и участвует в фибринолитическом пути, служа как каталитическим ферментом, инициирующим процесс фибринолиза, так и субстратом, который однажды расщепляется, чтобы стать плазмин, продолжает процесс фибринолиза с ускоренной скоростью. Это преобразование из зимогена, плазминогена в плазмин, строго регулируется и включает несколько различных циркулирующих факторов, а также механизмы обратной связи от субстратных продуктов. Регуляция активации функций плазминогена для контроля гомеостаза между отложением фибрина и фибринолизом, особенно в условиях гемостаза. Эта регуляция обусловлена ​​молекулярной структурой плазминогена, его конформационным состоянием, взаимодействиями между плазминогеном и фибрином, активаторами плазминогена, ингибиторами активации и эффектами плазмина во время фибринолиза, который инициирует механизм положительной обратной связи.

Прежде чем продолжить, важно кратко упомянуть, что, хотя считается, что роль плазмина содержится в фибринолитической системе, активаторы плазминогена играют роли, выходящие за рамки регуляции фибринолиза. Интересно, что недостатки уровня плазминогена не связаны с усилением тромботических явлений, а скорее связаны с утолщением слизистых оболочек от накопления фибрина; гипотеза заключается в том, что отсутствие тенденции к тромбозу связано с последующим увеличением активности других сериновых протеаз.

Механизм акитивации плазминогена

Плазминоген служит зимогеном, который инициирует фибринолитический каскад, связываясь с интактным фибрином через структурные домены внутри плазминогена, называемые «крингл» доменами. Структурно крингл-домены представляют собой большие петли аминокислот, стабилизированные дисульфидными связями. Эти крингл-домены, присутствующие в нескольких ферментах в фибринолитической системе, обеспечивают связывание плазминогена с карбоксиконцевыми остатками лизина и считаются первой стадией фибринолиза. Связывание с плазминогеном регулируется в гемостатических тромбах путем удаления карбоксиконцевых лизиновых групп, когда фибрин образуется в присутствии тромбомодулина, который экспрессируется эндотелиальными клетками сосудов. Тромбомодулин связывает тромбин и начинает генерировать карбоксипептидазу В, которая, в свою очередь, расщепляет свободные остатки лизина в карбокситерминале. Эта регулятивная стадия предотвращает преждевременный лизис сгустков, действующих в гемостатической роли, и ограничивает активацию плазминогена на крупных активно формирующихся тромбах. Однако, как только плазминоген связывается с фибрином, в структуре плазминогена происходит конформационное изменение, повышающее восприимчивость плазминогена к активации.

Исследования показывают, что плазминоген существует в трех различных конформационных формах , альфа, бета и гамма. Альфа-конформация является закрытой конформацией и является подтверждением, адаптированным преимущественно во время циркуляции плазминогена. Бета-конформация или полуоткрытая конформация возникает, когда плазминоген связывается с интактным фибрином через один карбоксиконцевой остаток лизина, и, наконец, гамма-конформация описывается как полностью открытая конформация и возникает, когда плазминоген связан с двумя карбокси-концевыми группами. концевые остатки лизина. Кроме того, в литературе указывается, что циркулирующий плазминоген может быть модифицирован с помощью реакций гидролиза, которые служат для увеличения аффинности связывания плазминогена с фибрином. Эти конформационные формы и модификации позволяют регулировать активацию плазминогена на молекулярном уровне.

Наиболее физиологически активным активатором плазминогена является тканевой активатор плазминогена (tPA) , его продукция и секреция происходят преимущественно из эндотелиальных клеток. Эндотелиальное высвобождение tPA запускается многочисленными локальными стимулами, включая напряжение сдвига, активность тромбина, гистамин и брадикинин. При синтезе tPA содержит пять структурных доменов, из этих доменов, которые включают домен пальца фибронектина, два крингл-домена, которые являются гомологами крингл-структур, обнаруженных в плазминогене, аналоге эпидермального фактора роста, и домен сериновой протеазы.Продукция tPA происходит сначала в виде одноцепочечного белка, и в этой одноцепочечной форме его сродство к плазминогену уменьшается. Как только плазмин получен, плазмин работает по механизму положительной обратной связи, расщепляя tPA в его двухцепочечную форму. Эта форма имеет 10-кратное увеличение сродства к превращению плазминогена в плазмин и ускоряет скорость превращения. В нормальном патентном просвете tPA остается подавленным благодаря молярному избытку его ингибитора, ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1). В присутствии фибрина могут связываться как плазминоген, так и tPA, зависящий от концентрации ингибирующий эффект PAI-1 теряется, и tPA помещается в достаточно близкой близости, чтобы расщеплять плазминоген в активный плазмин. Эта активация происходит посредством расщепления пептидной связи Arg-Val внутри плазминогена, что приводит к образованию активной протеазы, плазмина. Это событие расщепления является аналогичной активирующей стадией для всех различных активаторов плазминогена, из которых tPA является наиболее распространенным.

Активатор плазминогена типа урокиназы (uPA) является вторым основным активатором плазминогена и, как известно, выполняет множество функций, помимо его участия в активации плазминогена. Чтобы быть протеолитически активным и участвовать в активации плазминогена, uPA связывается с рецептором клеточной поверхности на эндотелии сосудов. Подобно tPA, секреция uPA находится в форме одной цепи с низким сродством к плазминогену, и аналогично tPA имеет более активную форму с двумя цепями. Когда одноцепочечный uPA связывается со своим рецептором клеточной мембраны и когда плазминоген связан близко через остаток карбокситерминального лизина, два профермента могут взаимно активировать друг друга. Важно отметить, что сравнительно, uPA-опосредованная активация плазминогена играет незначительную роль в активации плазминогена по сравнению с tPA. В то время как uPA и tPA являются основными активаторами плазминогена, в литературе описано несколько других активаторов плазминогена. К ним относятся калликреин, а также фактор XIa и фактор XIIa. В литературе сообщается, что общее влияние этих протеаз на общую выработку плазмина составляет около 15%.

После активации в плазме существуют механизмы для разложения ответа плазмина. Ингибирование плазмина происходит посредством альфа- антиплазмина, который является членом семейства белков серпина , альфа- антиплазмин циркулирует в плазме в относительно высокой концентрации, чтобы ингибировать активность плазмина. Одновременно существуют механизмы для снижения активности tPA и uPA, что достигается действием двух других членов семейства серпинов, ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1) и ингибитора активатора плазминогена-2 (PAI-2).

Многочисленные типы клеток, включая эндотелиальные клетки и тромбоциты, высвобождают PAI-1 и PAI-2 в ответ на цитокины, участвующие в воспалительных каскадах. PAI-1 продуцируется в эндотелиальных клетках. Синтез строго регулируется, и полученный PAI-1 находится в активной форме, которая быстро разлагается в растворе. Таким образом, вывод заключается в том, что после высвобождения PAI-1 и PAI-2 являются структурно лабильными и требуют стабилизации. Стабилизация происходит через циркулирующий компонент плазмы, называемый витронектином, комплекс витронектина и PAI проявляет меньшую спонтанную инактивацию, чем один PAI-1, комплекс фибронектина и PAI затем дополнительно стабилизируется в механизме молекулярной блокировки путем связывания с лигандами, которые ограничивают лабильный PAI-1. структурный центр. После стабилизации PAI-1 и PAI-2 образуют необратимые комплексы в местах резания tPA и uPA, ингибируя их в сосудистом пространстве. Из этих двух PAI-1 существует в более высокой концентрации и является наиболее физиологически активным по сравнению с PAI-2 и ингибирует как uPA, так и tPA. Сравнительно показано, что PAI-2 оказывает минимальное ингибирующее действие на tPA и не ингибирует uPA. Полагают, что генетические полиморфизмы PAI-1 способствуют патогенезу атеросклеротической болезни; однако недавний метаанализ не подтверждает этот вклад.

Более поздние данные свидетельствуют о том, что эндокринную роль играет жировая ткань, и в активации плазминогена был выявлен производный от жировой ткани ингибитор активатора плазминогена. Производство ингибитора активатора плазминогена из жировой ткани увеличивается по мере увеличения общего количества висцерального жира, что приводит к усилению ингибирующего воздействия на активацию плазминогена и приводит к нарушению регуляции фибринолиза. Известно, что PAI-1 играет не только роль в ингибировании активации плазминогена, но и указывает на то, что он играет роль в стимулировании ремоделирования внеклеточного матрикса, адгезии клеток и подвижности. Считается, что нарушение регуляции этих ролей влияет на фиброзные заболевания, опухолевые метастазы и гестационные осложнения.

Таким образом, плазминоген существует в трех различных конформационных формах, которые обеспечивают различную доступность активирующего сайта плазминогена. Активация может происходить через несколько различных каталитических ферментов, tPA и uPA являются наиболее физиологически важными. Активность этих активаторов плазминогена регулируется главным образом PAI-1 и PAI-2, в то время как активная форма плазминогена плазмина ингибируется альфа- антиплазмином, белком серпина того же класса, что и PAI-1 и PAI-2.

Клиническое значение процесса активизации плазминогена

Острый ишемический инсульт является одной из наиболее значительных причин смертности и заболеваемости в Соединенных Штатах. Острый ишемический инсульт возникает при внезапной окклюзии кровоснабжения в области мозга. Первичные механизмы острого ишемического инсульта включают эмболические явления и атеротромбоз (образование сгустка на атеросклеротической бляшке). Лечение включает реканализацию пораженного сосуда с помощью механических или фармакологических механизмов.

Одним из первых фармакологических механизмов лечения острых ишемических инсультов был IV рекомбинантный тканевой активатор плазминогена (IV rtPA). Утверждено в 1996 году в Соединенных Штатах для пациентов, проявляющих в течение первых 3 часов после появления симптомов. Последние данные подтверждают использование IV-rtPA от 3 до 4,5 часов. Несмотря на преимущество внутривенного введения rtPA по сравнению с плацебо, в литературе сообщается о снижении неблагоприятных исходов только на 10–30%, когда пациенты получают лечение в течение 3-часового периода и ниже в 3–4,5-часовом окне. Кроме того, исследования выявили несколько ограничений в отношении реперфузионной терапии, включая задержки в реперфузии, приводящие к необратимому ишемическому повреждению, неполной реканализации и, одному из наиболее опасных осложнений внутривенного rtPA, геморрагической трансформации. Также было отмечено, что внутривенное введение rtPA имеет терапевтические ограничения, включая снижение эффективности при удалении крупных тромбов. Противопоказания к внутривенному введению rtPA включают, но не ограничиваются этим, недавнюю травму головы или инсульт в течение последних 3 месяцев, историю внутричерепного кровоизлияния, текущее использование антикоагулянтов, таких как ингибиторы Ха или ингибиторы тромбина, и крупные операции в течение последних 2 недель или желудочно-кишечное кровотечение в течение последние 3 недели. В то время как основным ограничивающим фактором для IV rtPA является окно для появления симптомов, продолжаются многочисленные исследования и обзоры литературы, направленные на поиск путей смягчения побочных эффектов IV rtPA и расширения окна для лечения. В настоящее время начали появляться исследования, предлагающие комбинированную медикаментозную терапию для лечения острого ишемического инсульта, в том числе предложения лекарств, которые могут поддерживать гематоэнцефалический барьер и способствуют сохранению сосудистой сети головного мозга наряду с внутривенным введением rtPA. Другие активаторы плазминогена были изучены при лечении острого ишемического инсульта и включают использование рекомбинантной проурокиназы, которая была изучена у пациентов с проявлением симптомов в течение до 6 часов, однако она не получила одобрения FDA.

Несмотря на ограниченность появления симптомов, внутривенное введение rtPA по-прежнему считается одним из золотых стандартов медицинской помощи при острых ишемических инсультах. В настоящее время применение внутривенного rtPA в условиях острого ишемического инсульта при отсутствии противопоказаний широко распространено в Соединенных Штатах, и в настоящее время ведутся исследования способов улучшения медицинского лечения острых ишемических событий.

Литература

  1. Cesarman-Maus G, Hajjar KA. Molecular mechanisms of fibrinolysis. Br. J. Haematol. 2005 May;129(3):307-21.
  2. Celkan T. Plasminogen deficiency. J. Thromb. Thrombolysis. 2017 Jan;43(1):132-138.
  3. Rijken DC, Sakharov DV. Basic principles in thrombolysis: regulatory role of plasminogen. Thromb. Res. 2001 Sep 30;103 Suppl 1:S41-9.
  4. Urano T, Castellino FJ, Suzuki Y. Regulation of plasminogen activation on cell surfaces and fibrin. J. Thromb. Haemost. 2018 May 20;
  5. De Lorenzi V, Sarra Ferraris GM, Madsen JB, Lupia M, Andreasen PA, Sidenius N. Urokinase links plasminogen activation and cell adhesion by cleavage of the RGD motif in vitronectin. EMBO Rep. 2016 Jul;17(7):982-98.
  6. Schleef RR, Loskutoff DJ. Fibrinolytic system of vascular endothelial cells. Role of plasminogen activator inhibitors. Haemostasis. 1988;18(4-6):328-41.
  7. Florova G, Karandashova S, Declerck PJ, Idell S, Komissarov AA. Remarkable stabilization of plasminogen activator inhibitor 1 in a "molecular sandwich" complex. Biochemistry. 2013 Jul 09;52(27):4697-709.
  8. Liu Y, Cheng J, Guo X, Mo J, Gao B, Zhou H, Wu Y, Li Z. The roles of PAI-1 gene polymorphisms in atherosclerotic diseases: A systematic review and meta-analysis involving 149,908 subjects. Gene. 2018 Oct 05;673:167-173.
  9. Kaji H. Adipose Tissue-Derived Plasminogen Activator Inhibitor-1 Function and Regulation. Compr Physiol. 2016 Sep 15;6(4):1873-1896.
  10. Milenkovic J, Milojkovic M, Jevtovic Stoimenov T, Djindjic B, Miljkovic E. Mechanisms of plasminogen activator inhibitor 1 action in stromal remodeling and related diseases. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub. 2017 Dec;161(4):339-347.
  11. Khandelwal P, Yavagal DR, Sacco RL. Acute Ischemic Stroke Intervention. J. Am. Coll. Cardiol. 2016 Jun 07;67(22):2631-44.
  12. Knecht T, Borlongan C, Dela Peña I. Combination therapy for ischemic stroke: Novel approaches to lengthen therapeutic window of tissue plasminogen activator. Brain Circ. 2018 Jul-Sep;4(3):99-108.

^Наверх

Полезно знать