4.4.2. Разнонаправленное действие тромбина и активированного протеина с (арс) в реакциях свертывания и воспаления

Множество клеток, белков и компонентов, участвующих в реакциях врожденного иммунного ответа и воспаления, взаимодействуют или находятся под контролем свертывающей системы крови, которая также активно вовлекается в регуляцию процессов воспаления.

Прокоагулянт - тромбин, расщепляя свой основной рецептор PAR-1 на клетках, вовлекаемых как в иммунные, воспалительные и репаративные процессы , оказывает провоспалительное действие ( см главу.2), тогда как антикоагулянт АРС, взаимодействуя с EPCR и вызывая ограниченный протеолиз того же рецептора - PAR-1, проявляет противовоспалительные и цитопротекторные свойства, которые лежат в основе использования рекомбинантного АРС в лечении тяжелого сепсиса (Таблица 4- 8).

Таблица 4- 8 .

Разнонаправленное действие тромбина и активированного протеина С в реакциях свертывания и воспаления.

Взаимодействие тромбина с рецепторами семейства PAR, экспрессия которых повышается в клетках, вовлекаемых в иммунные ответы и воспаление, стимулирует активацию рада транскрипционных факторов, в том числе - NFkB, вследствие фосфорилирования IkBα, деградации ингибитора в протеасоме. Далее следует транслокация NFkB субъединиц -NF kB p65/p50 в ядро клеток и связывание с регуляторными участками промоторов ряда генов, которые регулируют экспрессию целого ряда белков, в том числе адгезивных белков- Р- и Е- селектинов, ICAM-1, VCAM, MCP-1, а также экспрессию тканевого фактора, факторов роста, рецепторов PARs, цитокинов, хемокинов, про- и антиапоптотичесих факторов и др.. Тромбин стимулирует гибель нейронов при эксайтотоксичности.

Активируя NFkB тромбин стимулируют процессы воспаления и свертывания крови. Действительно, активация свертывания, экспрессия рецепторов PAR является составной частью воспалительного ответа, прямо опосредуя ответы провоспалительных цитокинов , таких как интерлейкин-6(IL-6) и TNFα.

Кроме того, тромбин участвует в активации системы комплемента ( рис.4-52) , хотя, по сравнению с другими сериновыми протеиназами системы гемостаза, эффективность его действия в активации компонентов С3 и С5 значительно ниже ( Таблица 4-2)

Таблица 4-9

Активация компонентов системы комплемента протеиназами системы гемостаза

Компоненты системы комплемента С3 C5

Активация компонентов С3 и С5 протеиназами системы гемостаза ФакторXa > Плазмин > Тромбин>Ф IXa> ФXIa; Плазмин>ФXa>ФIXa = ФXIa> Тромбин

Нет сомнений в том, что именно высокая специфичность тромбина в выборе субстратов, обусловленная присутствием в его молекуле анионсвязывающего экзосайта 1, отвечает за отличие функций тромбина в активации компонентов С3 и С5 системы комплемента от действия других, менее специфичных протеиназ гемостаза.

РИС 4-52

Тромбин-регулятор функций гемостаза ( первичного- тромбоцитарно-сосудистого и вторичного- свертывания крови) и процессов воспаления и пролиферации

Тромбин (Th ), также как и другие протеиназы гемостаза ( Pl-плазмин, факторы (F) Xa,IXa , XIa), участвует в активации компонентов системы комплемента.

В отличие от тромбина активированный протеин С (АРС), в дополнение к его антикоагулянтной активности (см. главу 3), проявляет цитопротекторные и противовоспалительные свойства (рис 4-53).

РИС 4-53

Антикоагулянтные, антивоспалительные и цитопротекторные функции активированного протеина С (АРС)- эндогенного регулятора функций и выживаемости клеток при физиологических и патофизиологических состояниях.

Протеин С (РС), связанный с эндотелиальным рецептором протеина С (EPCR), превращается в активную форму – АРС, при расщеплении тромбином (Thr), связанным с тромбомодулином (ТМ) эндотелия. АРС гидролизует активные формы факторов Va ( кофактора фактора Xa свертывания крови) и VIIIa (кофактора фактора IXa свертывания крови) и тем самым блокирует процесс образования тромбина, проявляя антикоагулянтное действие.

При воспалении ингибируется процесс образования АРС. Тромбин, взаимодействуя с рецепторами PAR-1 и PAR-4, стимулирует реакции воспаления. Тромбин активирует транскрипционный фактор NF-κB, ответственный за экспрессию провоспалительных (цитокинов, интерлейкинов и др. факторов) и проапоптотических факторов в клетках крови и сосудистой стенки, а также в клетках иммунной (нейтрофилы, тучные клетки и др), нервной (нейроны) и целом ряде сопряженных систем. APC , в отличие от тромбина, подавляет экспрессию провоспалительных цитокинов и проапоптотических факторов не только в эндотелии, но также в клетках иммунной системы. АРС ингибирует активацию лейкоцитов, регулирует миграцию нейтрофилов и их экстравазацию через эндотелий благодаря его способности стабилизировать барьерные функции эндотелия, нарушаемые при воспалении, например при сепсисе. Более того, АРС блокирует поздние стадии воспаления, в которых принимают участие гистоны, освобождаемые при NETозе, поскольку расщепляет гистоны и, тем самым, предотвращает развитие нового витка воспаления (рис.4-53).

Кроме того, АРС супрессирует активацию тучных клеток (ТК), которые секретируют гистамин, цитокины, хемокины и другие медиаторы воспаления, а также протеазы, такие как триптаза ТК, взаимодействующая с PAR2 клеток иммунной системы, и активирующая клетки. АРС стабилизирует тучные клетки, подавляя через PARs провоспалительные ответы ТК и других клеток в очаге воспаления (рис 4-53). АРС оказывает антиульцирогенное действие при экспериментальной язве желудка у крыс. АРС ингибирует гибель ТК при воспалении.

Эти эффекты АРС на тучные клетки, как и другие клетки иммунной системы. клетки крови и стенки сосудов могут быть обусловлены рядом причин, в основе которых лежит способность фермента: 1) подавлять активацию транскрипционного фактора NFkB и экспрессию провоспалительных и проапоптотических генов медиаторов воспаления, и , в то же время , усиливать экспрессию генов антивоспалительных и антиапоптотических факторов ; 2). нейтрализовать поздние стадии воспаления, вызывая протеолиз ядерных гистонов (одного из аларминов), освобождаемых при NETозе клеток; 3). стабилизировать барьерные функции эндотелия и мембраны тучных клеток и, видимо, других клеток иммунной системы.

Введение рекомбинантного АРС (дротрекогина α) снижает смертность пациентов от тяжелого сепсиса. АРС, связанный с EPCR в липидных рафтах мембран эндотелиальных клеток, расщепляет PAR1 и стимулирует фосфорилирование сфингозина мембраны в сфингозин-1-фосфат(S1P), который через его рецептор запускает механизм стабилизации цитоскелета и снижения проницаемости эндотелия. АРС уменьшает зону инфаркта мозга у мышей после ишемического инсульта и ингибирует гибель нейронов и эндотелия сосудов мозга от апоптоза. АРС защищает нейроны от вызванной тканевым активатором плазминогена (tPA) нейротоксичности и кровоточивости при экспериментальной ишемии мозга. APС можно рассматривать как эндогенный клеточный регулятор, способный модулировать выживаемость клеток при патологических состояниях( рис. 4-53).

Эти функции АРС обусловлены как блокадой провоспалительного действия тромбина на клетки, реализуемого через рецептор PAR1, так и расщеплением PAR1 сериновой протеиназой- АРС в комплексе с рецептором EPCR. АРС- EPCR комплекс через сигнализацию, вызванную активацией PAR1, защищает эндотелий от апоптоза и нарушения барьерных функций при инсульте и воспалении, как системном так и локальном .

Хотя в настоящее время АРС принят в терапии тяжелого сепсиса, существуют предпосылки использования APC для лечения многих воспалительных и аутоиммунных болезней, включая дегенеративные заболевания ЦНС, астму, хронические раны, ревматоидный артрит и др .

Рецептор протеина С – EPCR, также проявляет противовоспалительную активность, когда освобождается из активированного эндотелия при воспалении и появлении металлопротеиназ, активных форм кислорода или высоких концентраций тромбина, и обнаруживается в плазме в растворимой форме (sEPCR) (см. главу 3). sEPCR имеет структуру подобную структуре белков семейства MHC класса 1/CD1, многие из которых участвует в процессах воспаления. sEPCR блокирует транслокацию NFB в ядро и модулирует экспрессию генов медиаторов воспаления EPCR. Растворимый EPCR связывает протеиназу 3 (фермент с эластазной активностью). Комплекс sEPCR с протеиназой 3 взаимодействует с адгезивным интегрином CD11b/CD18 поверхности активированного лейкоцита и блокирует его связывание с эндотелием. sEPCR, свободная форма рецептора АРС, составная часть защитных противовоспалительных механизмов.

Еще один компонент системы протеина С – тромбомодулин, имеет непрямое противовоспалительное действие. Тромбомодулин ускоряет вызываемую тромбином активацию прокарбоксипептидазы в фермент TAFIа – ингибитор фибринолиза, активируемый тромбином, который отщепляет карбокси-(С-)концевые остатки лизина от фибрина, делая его резистентным к фибринолизу. Кроме того, TAFI (карбоксипептидаза) – основной фермент, ответственный за инактивацию анафилатоксина системы комплемента – С5а, поскольку отщепляет С-концевой Arg и, тем самым, лишает компонентт С5а его функций. Высокая концентрация тромбомодулина в микроциркуляции обеспечивает быструю активацию TAFI, последующую инактивацию С5а и защиту микрососудов от повреждения, вызываемого системой комплемента при воспалении. Кроме того, тромбомодулин, связывая тромбин, блокирует провоспалительную активность тромбина, проявляющиеся в его способности индуцировать экспозицию на поверхность эндотелия Р-селектина и фактора, активирующего тромбоциты (PAF).

Связывание тромбина с тромбомодулином драматически повышает скорость его нейтрализации плазменными ингибиторами, прежде всего, антитромбином III, взаимодействующим с углеводной цепочкой (хондроитин сульфатом) тромбомодулина. Комплекс тромбина с ингибитором диссоциирует от тромбомодулина, подвергается интернализации и деградации.

АРС, наряду с антикоагулянтной, антивоспалительной и антиапоптотической активностями, стимулирует фибринолитическую активность, вызывая освобождение тканевого активатора плазминогена из его комплекса с ингибитором. Тканевой активатор плазминогена превращает профермент плазминоген в сериновую протеиназу – плазмин. Фибринолиз – деградация фибрина под действием плазмина.

Эффективность работы антикоагулянтных регуляторных систем (блокады образования и активности тромбина, активации системы протеина С), а так же системы фибринолиза, активаторы и ингибитор которого освобождаются из эндотелия, в значительной мере зависит от состояния эндотелия (особенно эндотелия микрососудов), функции которого существенно нарушаются при воспалении (вызванном бактериальной или вирусной инфекцией, травмой или другими причинами) и других патофизиологических процессах.

Белок острой фазы- α1-AT, основной ингибитор АРС, повышается при воспалении. Активация NETоза ведет к подавлению механизмов, контролирующих образование тромбина. Тромбин участвует как в процессе образования фибрина, так и его лизиса, активируя в комплексе с ТМ образование TAFI ( ингибитора фибринолиза активируемого тромбином)( см главу 3). Ингибитор активатора плазминогена 1 (PAI-1) –быстрый ингибитор, и его повышение вызыванное провоспалительными цитокинами подавляет лизис фибрина тк блокируется активация плазминогена.

Интеграция процессов воспаления и свертывания крови вносит существенный вклад в инициирование, прогресс и исход острых и хронических сердечно-сосудистых заболеваний, периферических сосудистых заболеваний, ряда заболеваний ЦНС, а также системного ответа на инфекцию при сепсисе. Системное воспаление при сепсисе ведет к активации системы свертывания, ингибированию антикоагулянтных механизмов и фибринолиза и развитию синдрома диссеминированного внутрисосудистого свертывания (ДВС). Нарушение при сепсисе баланса про/анти-коагулянтных и фибринолитических механизмов обусловлено активацией эндотелия, сдвигом его в прокоагулянтный статус и снижением синтеза или отщеплением протеазами рецепторов и лигандов, регулирующих процессы свертывания и воспаления.

Итак, интеграция систем воспаления и свертывания осуществляется на нескольких взаимосвязанных уровнях, которые включают клетки стенки сосуда, прежде всего эндотелиальные клетки, клетки крови - тромбоциты, лейкоциты, а также протеолитические системы: свертывания крови, включая контактную фазу , фибринолитическую систему гемостаза, а также систему комплемента. Протеазы свертывания крови оказывают иммуномодулирующее действие, а клетки иммунной системы играют важную роль в инициировании механизмов свертывания и медиаторы воспаления способны влиять на развитие гемостаза и тромбоза.

ВАЖНО

1. Между реакциями процессов воспаления и гемостаза (включая тромбоцитарно-сосудистый этап, свертывание крови и регуляцию гемостаза) существует множество перекрестных связей, как в поддержании адекватного иммунного ответа против потенциально опасных, повреждающих стимулов, так и в защитной реакции гемостаза при кровопотере и восстановлении (регенерации) ткани.