Protrombináza - Prothrombinase

The protrombináza komplex se skládá z serinové proteázy, Faktor Xa a proteinový kofaktor, Factor Va. Komplex se shromažďuje na záporně nabitých fosfolipidových membránách v přítomnosti iontů vápníku. Protrombinázový komplex katalyzuje přeměnu protrombinu (faktor II), neaktivního zymogenu, na trombin (Faktor IIa), aktivní serinová proteáza. Aktivace trombinu je kritickou reakcí v koagulační kaskáda, jehož funkce reguluje hemostáza v těle. Za účelem produkce trombinu štěpí protrombinázový komplex dvě peptidové vazby v protrombinu, jednu po Arg271 a druhý po Arg320.[1] Ačkoli bylo prokázáno, že faktor Xa může aktivovat protrombin, když není asociován s protrombinázovým komplexem, rychlost tvorby trombinu je za takových okolností výrazně snížena. Protrombinázový komplex může katalyzovat aktivaci protrombinu rychlostí 3 x 105-krát rychleji, než dokáže samotný faktor Xa.[2] Protrombinázový komplex je tedy nezbytný pro účinnou produkci aktivovaného trombinu a také pro adekvátní hemostázu.

Aktivace proteinových prekurzorů

Faktor X i Faktor V cirkulují v krvi jako neaktivní prekurzory před aktivací koagulační kaskádou. Neaktivní zymogen Faktor X se skládá ze dvou řetězců, lehkého řetězce (136 zbytků) a těžkého řetězce (306 zbytků). Lehký řetězec obsahuje N-koncovou doménu y-karboxyglutamové kyseliny (Gla doména ) a dva domény podobné epidermálním růstovým faktorům (EGF1 a EGF2). Těžký řetězec se skládá z N-terminálního aktivačního peptidu a domény serin-proteázy.[3][4] Faktor X může být aktivován oběma faktor VIIa -tkáňový faktor komplex cesty vnější koagulace a tenase komplex vnitřní dráhy. Vnitřní tenasový komplex se skládá z obou Faktor IXa a Faktor VIIIa.[5][6] Aktivační peptid se uvolní, když je faktor X aktivován na faktor Xa, ale těžké a lehké řetězce zůstávají po aktivaci kovalentně spojeny.

Faktor V cirkuluje jako jednoreťazcový prokofaktor, který obsahuje šest domén, A1-A2-B-A3-C1-C2.[7] Trombin aktivuje faktor V odštěpením mimo doménu B. Faktor V aktivují také jiné proteázy, ale toto štěpení je primárně prováděno trombinem. Po štěpení obsahuje faktor Va těžký řetězec složený z domén A1 a A2 a lehký řetězec sestávající z domén A3, C1 a C2. Lehké a těžké řetězce faktoru Va jsou spojeny prostřednictvím iontu dvojmocného kovu, jako je vápník.[8]

Složitá montáž

Sestavení protrombinázy začíná vazbou faktoru Xa a faktoru Va na negativně nabité fosfolipidy na plazmatických membránách. Aktivovaný faktor Xa a faktor Va se vážou na plazmatické membrány řady různých typů buněk, včetně monocytů, krevních destiček a endoteliálních buněk.[9] Faktor Xa i Va se vážou na membránu nezávisle na sobě, ale oba se vážou na vzájemně se vylučující vazebná místa.[10] Faktor Xa i faktor Va se s membránou spojují prostřednictvím svých lehkých řetězců, přičemž faktor Xa se váže prostřednictvím své domény Gla způsobem závislým na vápníku a faktor Va prostřednictvím svých domén C2 a C1.[11][12] Po navázání na plazmatickou membránu se faktor Xa a faktor Va rychle spojí ve stechiometrickém poměru 1: 1 a vytvoří protrombinázový komplex.[13] Sestava protrombinázového komplexu je závislá na vápníku. Při spojení s protrombinázovým komplexem se katalytická účinnost faktoru Xa zvyšuje 300 000krát ve srovnání s jeho účinností samotnou.[2] Faktor Xa a faktor Va spolu úzce interagují, jsou-li spojeny na plazmatické membráně.[10] Dále faktor Va vázaný na membránu poskytuje silnou katalytickou výhodu protrombinázovému komplexu. Faktor Va posiluje afinitu faktoru Xa k membráně a také zvyšuje kcat faktoru Xa k protrombinu.[10][14] Faktor Va také snižuje Km reakce zvýšením vazby protrombinu na protrombinázový komplex.[15]

Aktivita

Plně sestavený protrombinázový komplex katalyzuje přeměnu zymogen protrombinu na serinproteázu trombin. Konkrétně faktor Xa štěpí protrombin na dvou místech, následuje Arg271 a Arg320 v lidském protrombinu.[1] Protože existují dvě štěpné události, aktivace protrombinu může probíhat dvěma cestami. V jedné cestě je protrombin nejprve štěpen v Arg271. Toto štěpení produkuje Fragment 1 • 2, který obsahuje prvních 271 zbytků, a meziprodukt prethrombin 2, který je tvořen zbytky 272-579. Fragment 1 • 2 se uvolňuje jako aktivační peptid a prethrombin 2 se štěpí v Arg320, čímž se získá aktivní trombin. Dva řetězce se vytvořily po štěpení v Argu320, označované jako řetězce A a B, jsou spojeny disulfidovou vazbou v aktivním trombinu. V alternativní dráze aktivace trombinu se protrombin nejprve štěpí v Arg320, produkující katalyticky aktivní meziprodukt zvaný meizothrombin.[16] Meizothrombin obsahuje fragment 1 • 2 řetězec A spojený s řetězcem B disulfidovou vazbou. Následné štěpení meizothrombinu faktorem Xa v Arg271 dává Fragment 1 • 2 a aktivní trombin, skládající se z A a B řetězců spojených disulfidovou vazbou. Když je trombin generován samotným faktorem Xa, převažuje první dráha a protrombin je nejprve štěpen po Arg271, produkující prethrombin 2, který je následně štěpen po Arg320.[17] Pokud však faktor Xa působí jako složka protrombinázového komplexu, je upřednostňována druhá cesta a protrombin je nejprve štěpen po Arg320, produkující meizothrombin, který se štěpí po Arg271 produkovat aktivní trombin.[17][18] Tvorba protrombinázového komplexu tedy mění sekvenci štěpení protrombinové vazby.

Inaktivace

Faktor Va je po štěpení inaktivován aktivací protein C.. Aktivovaný protein C štěpí faktor Va v jeho lehkém i těžkém řetězci. Štěpení v těžkém řetězci snižuje schopnost faktoru V vázat se na faktor Xa.[19] Aktivovaný protein C interaguje těsně a výlučně s lehkým řetězcem faktoru Va a tato interakce je nezávislá na vápníku.[20] Faktor Xa může pomoci zabránit inaktivaci faktoru Va ochranou faktoru Va před aktivovaným proteinem C.[21] Je pravděpodobné, že faktor Xa a aktivovaný protein C soutěží o podobná místa na faktoru Va.[9] Faktor Xa je inhibován antitrombin III /heparin systém, který také působí k inhibici trombinu.[9]

Role v nemoci

Nedostatky kterékoli z proteinových složek protrombinázového komplexu jsou velmi vzácné. Nedostatek faktoru V, nazývaný také parahemofilie, je vzácná autozomálně recesivní porucha krvácení s přibližným výskytem 1 z 1 000 000.[22] Vrozený nedostatek faktoru X je také extrémně vzácný a postihuje přibližně 1 z 1 000 000.[23]

Bodová mutace v genu kódujícím faktor V může vést k tzv. Hyperkoagulační poruše Faktor V Leiden. Ve faktoru V Leiden má nukleotidová náhrada G1691A za následek mutaci aminokyseliny R506Q. Faktor V Leiden zvyšuje riziko žilní trombózy dvěma známými mechanismy. Nejprve aktivovaný protein C normálně inaktivuje faktor Va štěpením kofaktoru v Arg306, Arg506a Arg679.[24] Mutace faktoru V Leiden v Arg506 činí Faktor Va rezistentním na inaktivaci aktivovaným proteinem C. V důsledku této rezistence se zvyšuje poločas Faktoru Va v plazmě, což má za následek zvýšenou produkci trombinu a zvýšené riziko trombózy.[25] Za druhé, za normálních podmínek, pokud je faktor V štěpen aktivovaným proteinem C místo trombinu, může sloužit jako kofaktor pro aktivovaný protein C.[25] Po navázání na faktor V aktivovaný protein C štěpí a inaktivuje faktor VIIIa. Mutovaná forma faktoru V přítomná ve faktoru V Leiden však slouží jako méně účinný kofaktor aktivovaného proteinu C. Faktor VIIIa je tedy ve faktoru V Leiden méně účinně inaktivován, což dále zvyšuje riziko trombózy.[25] Faktor V Leiden je ve skutečnosti nejčastější příčinou zděděné trombózy.[26]

Heterozygotní faktor V Leiden je přítomen přibližně u 5% bílé populace ve Spojených státech a homozygotní faktor V Leiden se nachází u méně než 1% této populace.[27] Faktor V Leiden je mnohem častější u jedinců severoevropského původu a u některých populací Středního východu. Je méně častý u hispánských populací a vzácný u afrických, asijských a domorodých Američanů.[27]Faktor V Leiden je důležitým rizikovým faktorem pro žilní tromboembolismus, to znamená hlubokou žilní trombózu nebo plicní embolii.[28] Ve skutečnosti heterozygotní faktor V Leiden zvyšuje riziko opakovaného žilního tromboembolismu o 40%.[29]

Antikoagulační léky

Inhibice faktoru Xa brání aktivaci trombinu, čímž brání tvorbě sraženin. Faktor Xa se tedy používá jako přímý i nepřímý cíl několika antikoagulancií. Například droga Fondaparinux je nepřímým inhibitorem faktoru Xa. Fondaparinux se váže na antitrombin III a aktivuje molekulu pro inhibici faktoru Xa. Fondaparinux ve skutečnosti dodává zvýšenou afinitu antitrombinu III k faktoru Xa a tato zvýšená afinita má za následek 300násobné zvýšení inhibičního účinku antitrombinu III na faktor Xa.[30] Jakmile se antitrombin III naváže na faktor Xa, uvolní se fondaparinux a může aktivovat další antitrombin.[31] Další léčivo, které nepřímo inhibuje faktor Xa, je Idraparinux. Idraparinux také váže antitrombin III, avšak s 30násobným zvýšením afinity ve srovnání s fondaparinuxem.[32] Idraparinux má ve srovnání s fondaparinuxem prodloužený biologický poločas a lze jej podávat každý týden, zatímco fondaparinux musí být podáván subkutánně každý den.[33]

Rivaroxaban a Apixaban jsou přímé inhibitory faktoru Xa.[34][35][36]

Rivaroxaban a apixaban se váží na aktivní místo faktoru Xa, bez ohledu na to, zda je faktor Xa vázán v protrombinázovém komplexu nebo je ve volné formě.[35][37] Tyto přímé inhibitory faktoru Xa lze podávat orálně dabigatran etexilát, který je přímým inhibitorem trombinu.

Jako antikoagulační léky schválené FDA se v současné době používají fondaparinux, Rivaroxaban, Apixaban, Dabigatran Etexilate a Endoxaban. Vývoj Idraparinuxu byl přerušen.[38]

Reference

  1. ^ A b Krishnaswamy S (leden 2005). "Exositem řízená specificita substrátu a funkce při koagulaci". J. Thromb. Haemost. 3 (1): 54–67. doi:10.1111 / j.1538-7836.2004.01021.x. PMID  15634266.
  2. ^ A b Nesheim ME, Taswell JB, Mann KG (listopad 1979). "Příspěvek hovězího faktoru V a faktoru Va k aktivitě protrombinázy". J. Biol. Chem. 254 (21): 10952–62. PMID  500617.
  3. ^ Di Scipio RG, Kurachi K, Davie EW (červen 1978). „Aktivace lidského faktoru IX (vánoční faktor)“. J. Clin. Investovat. 61 (6): 1528–38. doi:10,1172 / JCI109073. PMC  372679. PMID  659613.
  4. ^ Furie B, Furie BC (květen 1988). "Molekulární podstata srážení krve". Buňka. 53 (4): 505–18. doi:10.1016/0092-8674(88)90567-3. PMID  3286010.
  5. ^ Di Scipio RG, Hermodson MA, Yates SG, Davie EW (únor 1977). „Srovnání lidského protrombinu, faktoru IX (vánoční faktor), faktoru X (Stuartův faktor) a proteinu S“. Biochemie. 16 (4): 698–706. doi:10.1021 / bi00623a022. PMID  836809.
  6. ^ Hoffman M, Monroe DM (červen 2001). "Buněčný model hemostázy". Tromb. Haemost. 85 (6): 958–65. doi:10.1055 / s-0037-1615947. PMID  11434702.
  7. ^ Jenny RJ, Pittman DD, Toole JJ, Kriz RW, Aldape RA, Hewick RM, Kaufman RJ, Mann KG (červenec 1987). "Kompletní cDNA a odvozená aminokyselinová sekvence lidského faktoru V". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 84 (14): 4846–50. doi:10.1073 / pnas.84.14.4846. PMC  305202. PMID  3110773.
  8. ^ Mann KG, Kalafatis M (leden 2003). „Faktor V: kombinace Dr. Jekylla a pana Hyda“. Krev. 101 (1): 20–30. doi:10.1182 / krev-2002-01-0290. PMID  12393635.
  9. ^ A b C Mann KG, Jenny RJ, Krishnaswamy S (1988). "Kofaktorové proteiny při sestavování a expresi komplexů enzymů srážejících krev". Annu. Biochem. 57: 915–56. doi:10.1146 / annurev.bi.57.070188.004411. PMID  3052293.
  10. ^ A b C Krishnaswamy S (březen 1990). "Sestava protrombinázového komplexu. Příspěvky interakcí protein-protein a protein-membrána k tvorbě komplexu". J. Biol. Chem. 265 (7): 3708–18. PMID  2303476.
  11. ^ Majumder R, Quinn-Allen MA, Kane WH, Lentz BR (leden 2005). „Fosfatidylserinové vazebné místo domény faktoru Va C2 odpovídá za vazbu na membránu, ale nepřispívá k sestavení nebo aktivitě komplexu lidského faktoru Xa-faktoru Va“. Biochemie. 44 (2): 711–8. doi:10.1021 / bi047962t. PMID  15641797.
  12. ^ Autin L, Steen M, Dahlbäck B, Villoutreix BO (květen 2006). "Navrhované strukturní modely protrombinázového (FXa-FVa) komplexu". Proteiny. 63 (3): 440–50. doi:10,1002 / prot.20848. PMID  16437549.
  13. ^ Krishnaswamy S, Mann KG, Nesheim ME (červenec 1986). „Protrombinázou katalyzovaná aktivace protrombinu probíhá prostřednictvím meziproduktu meizothrombinu v uspořádané, postupné reakci“. J. Biol. Chem. 261 (19): 8977–84. PMID  3755135.
  14. ^ Rosing J, Tans G, Govers-Riemslag JW, Zwaal RF, Hemker HC (leden 1980). "Úloha fosfolipidů a faktoru Va v protrombinázovém komplexu". J. Biol. Chem. 255 (1): 274–83. PMID  7350159.
  15. ^ van Rijn JL, Govers-Riemslag JW, Zwaal RF, Rosing J (září 1984). „Kinetické studie aktivace protrombinu: účinek faktoru Va a fosfolipidů na tvorbu komplexu enzym-substrát“. Biochemie. 23 (20): 4557–64. doi:10.1021 / bi00315a008. PMID  6498156.
  16. ^ Morita T, Iwanaga S (únor 1978). "Čištění a vlastnosti protrombinového aktivátoru z jedu Echis carinatus". J. Biochem. 83 (2): 559–70. PMID  416016.
  17. ^ A b Esmon CT, Jackson CM (prosinec 1974). „Konverze protrombinu na trombin. III. Aktivace protrombinu katalyzovaná faktorem Xa“. J. Biol. Chem. 249 (24): 7782–90. PMID  4430674.
  18. ^ Krishnaswamy S, Church WR, Nesheim ME, Mann KG (březen 1987). „Aktivace lidského protrombinu lidskou protrombinázou. Vliv faktoru Va na mechanismus reakce“. J. Biol. Chem. 262 (7): 3291–9. PMID  3818642.
  19. ^ Guinto ER, Esmon CT (listopad 1984). „Ztráta protrombinu a interakcí faktoru Xa-faktoru Va při inaktivaci faktoru Va aktivovaným proteinem C“. J. Biol. Chem. 259 (22): 13986–92. PMID  6438088.
  20. ^ Krishnaswamy S, Williams EB, Mann KG (červenec 1986). "Vazba aktivovaného proteinu C na faktory V a Va". J. Biol. Chem. 261 (21): 9684–93. PMID  3755431.
  21. ^ Nesheim ME, Canfield WM, Kisiel W, Mann KG (únor 1982). "Studie kapacity faktoru Xa chránit faktor Va před inaktivací aktivovaným proteinem C". J. Biol. Chem. 257 (3): 1443–7. PMID  6895752.
  22. ^ van Wijk R, Nieuwenhuis K, van den Berg M, Huizinga EG, van der Meijden BB, Kraaijenhagen RJ, van Solinge WW (červenec 2001). „Pět nových mutací v genu pro lidský krevní koagulační faktor V spojený s nedostatkem faktoru V typu I“. Krev. 98 (2): 358–67. doi:10.1182 / krev.V98.2.358. PMID  11435304.
  23. ^ Auerswald G (2006). "Profylaxe u vzácných poruch koagulace - nedostatek faktoru X". Tromb. Res. 118 Suppl 1: S29–31. doi:10.1016 / j.thromres.2006.01.015. PMID  16574201.
  24. ^ Kalafatis M, Rand MD, Mann KG (prosinec 1994). "Mechanismus inaktivace lidského faktoru V a lidského faktoru Va aktivovaným proteinem C". J. Biol. Chem. 269 (50): 31869–80. PMID  7989361.
  25. ^ A b C Rosendorff A, Dorfman DM (červen 2007). "Aktivovaný protein C rezistence a faktor V Leiden: recenze". Oblouk. Pathol. Laboratoř. Med. 131 (6): 866–71. doi:10.1043 / 1543-2165 (2007) 131 [866: APCRAF] 2,0.CO; 2. PMID  17550313.
  26. ^ Mateo J, Oliver A, Borrell M, Sala N, Fontcuberta J (březen 1997). „Laboratorní hodnocení a klinické charakteristiky 2 132 po sobě následujících neselektovaných pacientů s venózním tromboembolismem - výsledky Španělské multicentrické studie trombofilie (studie EMET)“. Tromb. Haemost. 77 (3): 444–51. PMID  9065991.
  27. ^ A b Ornstein DL, Cushman M (duben 2003). „Kardiologická stránka pacienta. Faktor V Leiden“. Oběh. 107 (15): e94–7. doi:10.1161 / 01.CIR.0000068167.08920.F1. PMID  12707252.
  28. ^ Folsom AR, Cushman M, Tsai MY, Aleksic N, Heckbert SR, Boland LL, Tsai AW, Yanez ND, Rosamond WD (duben 2002). „Prospektivní studie venózního tromboembolismu ve vztahu k faktoru V Leiden a souvisejícím faktorům“. Krev. 99 (8): 2720–5. doi:10,1182 / krev. V99.8.2720. PMID  11929758.
  29. ^ Marchiori A, Mosena L, Prins MH, Prandoni P (srpen 2007). „Riziko rekurentní žilní tromboembolie mezi heterozygotními nosiči faktoru V Leiden nebo mutace protrombinu G20210A. Systematický přehled prospektivních studií“. Haematologica. 92 (8): 1107–14. doi:10,3324 / haematol.10234. PMID  17650440.
  30. ^ Olson ST, Björk I, Sheffer R, Craig PA, Shore JD, Choay J (červen 1992). „Role pentasacharidu vázajícího antitrombin při zrychlování reakcí antitrombin-proteinázy na heparin. Rozlišení příspěvku konformační změny antitrombinu ke zvýšení rychlosti heparinu“. J. Biol. Chem. 267 (18): 12528–38. PMID  1618758.
  31. ^ Bauer KA (prosinec 2003). „Nové pentasacharidy pro profylaxi hluboké žilní trombózy: farmakologie“. Hruď. 124 (6 doplňků): 364S – 370S. doi:10,1378 / hrudník.124.6_suppl.364S. PMID  14668419.
  32. ^ McRae SJ, Ginsberg JS (2005). „Nová antikoagulancia pro prevenci a léčbu venózního tromboembolismu“. Vasc Health Risk Manag. 1 (1): 41–53. doi:10,2147 / vhrm.1.1.41.58936. PMC  1993925. PMID  17319097.
  33. ^ Kearon C (srpen 2004). „Dlouhodobá léčba pacientů po žilní tromboembolii“. Oběh. 110 (9 Suppl 1): I10–8. doi:10.1161 / 01.CIR.0000140902.46296.ae. PMID  15339876.
  34. ^ Roehrig S, Straub A, Pohlmann J, Lampe T, Pernerstorfer J, Schlemmer KH, Reinemer P, Perzborn E (září 2005). „Objev nového antitrombotického činidla 5-chlor-N - ({(5S) -2-oxo-3- [4- (3-oxomorfolin-4-yl) fenyl] -1,3-oxazolidin-5-yl} methyl) thiofen-2-karboxamid (BAY 59-7939): orální přímý inhibitor faktoru Xa “. J. Med. Chem. 48 (19): 5900–8. doi:10.1021 / jm050101d. PMID  16161994.
  35. ^ A b Pinto DJ, Orwat MJ, Koch S, Rossi KA, Alexander RS, Smallwood A, Wong PC, Rendina AR, Luettgen JM, Knabb RM, He K, Xin B, Wexler RR, Lam PY (listopad 2007). „Objev 1- (4-methoxyfenyl) -7-oxo-6- (4- (2-oxopiperidin-l-yl) fenyl) -4,5,6,7-tetrahydro-lH-pyrazolo [3,4- c] pyridin-3-karboxamid (apixaban, BMS-562247), vysoce účinný, selektivní, účinný a orálně biologicky dostupný inhibitor krevního koagulačního faktoru Xa ". J. Med. Chem. 50 (22): 5339–56. doi:10.1021 / jm070245n. PMID  17914785.
  36. ^ Hauel NH, Nar H, Priepke H, Ries U, Stassen JM, Wienen W (duben 2002). "Strukturální návrh nových silných nepeptidových inhibitorů trombinu". J. Med. Chem. 45 (9): 1757–66. doi:10.1021 / jm0109513. PMID  11960487.
  37. ^ Perzborn E, Strassburger J, Wilmen A, Pohlmann J, Roehrig S, Schlemmer KH, Straub A (březen 2005). „In vitro a in vivo studie nového antitrombotického činidla BAY 59-7939 - orálního přímého inhibitoru faktoru Xa“. J. Thromb. Haemost. 3 (3): 514–21. doi:10.1111 / j.1538-7836.2005.01166.x. PMID  15748242.
  38. ^ Gross PL, Weitz JI (březen 2008). „Nová antikoagulancia pro léčbu žilní tromboembolie“. Arterioskler. Tromb. Vasc. Biol. 28 (3): 380–6. doi:10.1161 / ATVBAHA.108.162677. PMID  18296593.

Viz také

koagulační kaskádahemostáza