3.5. Фибринолитическая система

Фибринолитическая система осуществляет фибринолиз- процесс лизиса сгустка фибрина или тромба. Лизис тромба называют тромболизисом. Ключевой фермент лизиса фибрина – плазмин, сериновая протеиназа, которая образуется из неактивного предшественника– плазминогена при действии физиологических активаторов:тканевого активатора плазминогена(t-PA) и активатора плазминогена урокиназного типа (урокиназа или u-PA)( Таблица3.1, Рис ). Оба активатора плазминогена принадлежат как и плазмин к семейству сериновых протеиназ, имеют общий субстрат- плазминоген и общие ингибиторы-ингибитор активаторов плазминогена типа 1 и ингибитор активаторов плазминогена типа 2.

Плазмин расщепляет субстраты - фибрин до растворимых продуктов деградации, белки внеклеточного матрикса, активирует другие протеазы и факторы роста. Кроме фибринолиза плазминоген и плазмин участвуют в целом ряде физиологических и патофизиологических процессов, таких как воспаление, миграция клеток, ангиогенез, заживление ран, овуляция, эмбриогенез, рост опухоли и метастазирование, и и атеросклероз.

Таблица 7 Основные компоненты системы фибринолиза

Белок	Ген положение размер на xромосоме т.п.о	Время полу- жизни в плазме (дни)	Функция
Плазминоген	6q26 52	2,1	профермент
Тканевой активатор плазминогена (t-PA)	8p12 32.7	0,05ч	фермент- активатор плазминогена
урокиназа (u-PA)		<0,1ч	активатор плазминогена
Ингибитор Активаторов Плазминогена –1 (PAI-1)	7q21 12.2	0,1ч	Ингибитор t-PA и u-PA
ингибитор активаторов плазминогена –2 (PAI-2)	7q21 12.2	0,1ч	Ингибитор t-PA и u-PA
гликопротеин, богатый гистидином	3q28-q29 11		cвязывание плазминогена и других белков крови

Известны две основные стадии фибринолиза: превращение плазминогена в плазмин и деградация фибрина плазмином. Первая стадия осуществляется преимущественно на фибриллах фибрина или поверхности клеток. Активация плазминогена t-PA обеспечивает растворение фибрина, образующегося в области повреждения сосуда. t-PA отвечает за удаление фибрина из сосудистого русла. Активность плазмина и t-PA блокируется ингибиторами. Прикрепление плазминогена и t-PA к фибрину обеспечивают С-концевые остатки лизина и специфические лизин-связывающие участки в крингл- структурах молекул плазминогена и активатора t-PA( РИС)

Следующие реакции происходят последовательно в течение фибринолиза( РИС ).

1.Образование Х1-фрагмента Mr260kD при отщеплении двух aC-доменов (Mr40-45kD)

2.Гидролиз связей Bb42-43 и Bb53-54 в N-конце Bb-цепей и образование Х2-фрагмента с Mr240kD

3. Х2-фрагменты расщепляются в шарнирных участках (соединяющих Е и Д домены) a, b иg -цепей до Y- фрагмента(Е,1Д и фрагмент Д). Пл гидролизует Y- фрагмент по a, b и g -цепям до Е- и второго Д-домена

4.При расщеплении стабилизированного фибрина –продукты деградации (ДД)Е и ДД.

Плазмин катализирует гидролиз 42 пептидных связей из 181, образованной карбонильными группами остатков Arg и Lys в молекуле фибрина

Существование двух активаторов плазминогена ставит вопрос о различии их функций. Общепринята точка зрения, что t-PA служит активатором лизиса фибрина и тромболизиса в сосудах, а основная роль u-PA заключается в стимуляции протеолиза компонентов межклеточного матрикса, что обеспечивает миграцию клеток. Эти функции обусловлены структурными особенностями активаторов. В составе t-PA выделяют пять доменов: аминоконцевой фингер (пальцевый) - домен фибронектина; домен, аналогичный по структуре эпидермальному фактору роста(EGF-домен): два крингл – домена и С-концевой протеолитический домен. В структуре урокиназы выделяют три домена- N-концевой –ростовой домен, аналогичный EGF-домену, крингл –домен и С-концевой протеолитический домен. Как видно основное различие активаторов сосредоточено в N - концевой некаталитической области, ответственной за связывание ферментов с компонентами клеток и клеточного окружения. Именно дополнительные N- концевые домены t-PA-фингер-домен и второй крингл-домен отвечают за специфическое связывание молекулы t-PA с фибрином. В комплексе фибрин- t-PA – плазминоген происходит быстрая активация плазминогена в плазмин, т.к. каталитическая эффективность t-PA в комплексе при активации связанного плазминогена на три порядка выше, чем свободного профермента. Известно, что многие типы клеток связывают плазминоген и его активаторы , обеспечивая повышение скорости активации и защиту связанного плазмина от ингибирования ₂ – антиплазмином. Кроме того, связанный с поверхностью клеток t-PA сохраняет ферментативную активность и защищен от ингибирования PAI-1 (ингибитор активаторов плазминогена первого типа).

Критическим для проявления активности урокиназы в физиологических условиях является связывание с рецептором u-PAR,который обнаружен на эндотелии,моноцитах,нейтрофилах, гладкомышечных клетках и других.

u-PA cвязывается со специфическим клеточным рецептором (u-PAR),что приводит к повышению активации связанного с клетками плазминогена.

Рецептор урокиназы не имеет трансмембранного и внутриклеточного доменов, а заякорен на мембране клетки ковалентной связью С-конца молекулы рецептора с гликозилфосфатидилинозитолом мембраны. Такая структура обеспечивает высокую подвижность рецепторов u-PAR и их кластеризацию на лидирующем полюсе мигрирующей клетки. Связанная с рецептором урокиназа создает высокий протеолитический потенциал, необходимый для локального протеолиза белков межклеточного матрикса и направленного движения клетки.

Связывание u-PA с рецептором приводит к резкому усилению образования плазмина, что обусловлено как активацией плазминогена, так и расщеплением под действием образующегося плазмина одноцепочечного u-PA(scu –AP) до обладающего высокой активностью двухцепочечного u-PA(tcu –AP).

Связывание плазминогена и его активаторов на поверхности эндотелия обеспечивает участки локального образования плазмина. Концентрирование протеолитической активности на поверхности клеток может играть важную роль в сохранении жидкого состояния крови и поддержании нетромбогенных свойств эндотелия сосудов.

Активность фибринолиза регулируется ингибиторами семейства серпинов. Уровнь плазмина регулирует быстродействующий ₂-антиплазмин, который связывает фермент по активному центру и по лизин-связывающему участку крингла, ответственного за взаимодейстие с субстратом - фибрином.

Взаимодействие ингибитора и фибрина с одним и тем же связывающим участком плазмина обеспечивает избирательность действия фермента. В присутствии ₂-антиплазмина фермент может осуществлять лизис фибрина только в участке его образования до тех пор, пока не поступит в кровоток с продуктами деградации фибрина.

Связывание ₂-антиплазмина с фибрином и ковалентная сшивка с ним под действием фактора XIII в процессе формирования сгустка стабилизирует фибрин и регулирует начальные этапы лизиса фибрина. Недостаточность ₂-антиплазмина связана с кровоточивостью.

Активность активаторов плазминогена регулируют серпины, из которых основным является ингибитор активаторов плазминогена первого типа ( PAI-1). PAI-1-основной ингибитор фибринолиза, синтезируется эндотелием сосудов. PAI-1 – острофазный белок, концентрация которого возрастает при воспалении и тромбообразовании. Синтез PAI-1 стимулируется при действии липополисахаридов эндотоксинов при сепсисе и провоспалительных цитокинов, таких как IL-1 и TNF.

В плазме PAI-1 образует комплекс с витронектином, который увеличивает время полужизни ингибитора и стабилизирует его, обеспечивая связывание с тромбоцитарным тромбом и с внеклеточным матриксом. Связывание PAI-1 с витронектином не влияет на его взаимодействие с t-PA.

PAI-1 связывает t-PA по нескольким участкам, в том числе активному центру и положительнозаряженному кластеру, включающему остатки Lys296,Arg298 и Arg299 во втором крингле молекулы t-PA. Это связывание обеспечивает эффективное ингибирование активатора. Комплекс PAI-1 / t-PA cохраняет способность связываться с фибрином и может конкурировать с t-PA за активацию плазминогена, связанного с фибрином.

Ингибитор активаторов плазминогена-1 типа (PAI-1) -мультифункциональный белок: 1) быстро действующий ингибитор активаторов плазминогена; урокиназы и активатора плазминогена тканевого типа , 2) регулятор клеточной пролиферации, адгезии, миграции и механизмов передачи сигналов,3) , регулятор миграции и апоптоза гладкомышечных клеток сосуда и эндотелиальных клеток, и вследствие этого регулирует ангиогенез и рестенозы. Эти свойства обусловлены его способностью контролировать образование плазмина, регулировать сигнальные пути, а также способность связывать витронектин и белок, родственный рецептору липопротеина.

К тромботическим осложнениям ведет недостаток фибринолитической активности обусловленный либо повышением PAI-1 либо снижением концентрации t-PA или плазминогена. Повышение PAI-1 коррелирует с повышением риска глубоких венозных тромбозов.

К числу блокаторов фибринолиза относится активируемый тромбином ингибитор фибринолиза (TAFI)(Таблица 4). Свободный тромбин активирует TAFI с низкой скоростью, но связывание тромбина с тромбомодулином меняет конформацию фермента и повышает скорость активации TAFI на три порядка. Тромбин в комплексе с тромбомодулином превращает TAFI в фермент - карбоксипептидазу , которая специфически отщепляет С - концевые остатки лизина и аргинина от молекулы фибрина на начальных этапах его лизиса. В результате снижается сродство фибрина к плазминогену и t-PA , скорость образования плазмина и лизиса фибрина.

Физиологический фибринолиз регулируется специфическими молекулярными взаимодействиями компонентов системы и также регуляцией синтеза и секреции (в основном эндотелием) активаторов плазминогена и их ингибиторов. Фибринолитическая система не только обеспечивает удаление фибрина из кровотока, но и выполняет важную до конца не выясненную роль в других физиологических и патофизиологических процессах, таких как эмбриогенез, ангиогенез, овуляция, пролиферация интимы, а также атеросклероз, канцерогенез и метастазирование.

Рисунки к главе 3

23