Фибринолитическая система

Фибрин не имеет постоянных функций в организме и через некоторое время исчезает. Фибринолиз – это расщепление фибрина (фибриногена) на растворимые фрагменты небольших размеров( пептиды). В организме существует два вида естественного литического действия на фибрнин: ферментативный, осуществляемый в основном плазмином, а также ферментами лейкоцитов, тромбоцитов и эритроцитов, непосредственно расщепляющих фибрин; неферментативный, осуществляемый комплексными соединениями гепарина со специфическими белками крови, а также адреналином, норадреналином, серотонином и другими агентам (лизируют лишь нестабилизированный фибрин).

Главным физиологическим ферментом, ответственным за фибринолиз, является протеолитический фермент плазмин (фибринолизин), а реакции, определяющие его активности, носят название плазминовой (фибринолитической) системы. Плазминовая система (рис.6) – основное звено фибринолиза. В плазминовую систему входят: плазмин и его профермент – плазминоген; активаторы плазминогена, проактиваторы плазминогена, ингибиторы плазмина и ингибиторы активаторов плазминогена.

Плазминоген – неактивный предшественник плазмина – одноцепочечный гликопротеин, синтезируемый в печени, костном мозге, почках. В тканях и кровотоке находится в виде двух молекулярных форм: неактивного плазминогена с N-концевой глутаминовой кислотой (глу-плазминоген) и плазминогена, подвергнутого ограниченному протеолизу (частично активированный плазминоген) с концевым лизином, метионнном или валином (лиз-плазминоген). Последний приблизительно в 15-20 раз быстрее трансформируется в плазмин и имеет большую тропность к фибрину.

Под действием активаторов плазминоген быстро превращается в плазмин - сериновую протеиназу расщепляющую лизил-аргининовые и лизил-лизиновые связи в белковых субстратах, главным образом в фибрине и фибри­ногене (циркулирующий свободный плазмин способен также гидролизовать факторы V и VIII свертывающей системы крови, факторы комплемента, раз­личные полипептидные гормоны). При активировании плазминогена в его мо­лекуле гидролизуется пептидная связь арг ⁵⁶°- вал⁵⁶' (рис.7), и молекула из одноцепочечной превращается в двухцепочечную молекулу плазмина. Тяжелая (А) цепь (м.м. 60000) плазмина является М-концевой, легкая (В) цепь (м.м. 25000) — С-концевой. В-цепь содержит обычный для сериновых протеиназ ак­тивный центр, имеющий остатки серима, гистидина и аспарагиновой кислоты. В А-цепи плазмина, также как и в молекуле плазминогена, имеется пять близ­ких по аминокислотной последовательности петлеобразных участков кринглов (содержат по 80 аминокислотных остатков, скрепленных тремя дисульфидными связями), называемых лизинсвязывающими участками (ЛСУ). ЛСУ ответст­венны за взаимодействие плазминогена (плазмина) с фибрином (фибриноге­ном), а также с физиологическим ингибитором плазмина — α₂-антиплазмином.

Активаторы плазминогена (АПГ) — высокоспецифичные сериновые протеиназы регуляторного типа. Существует большое количество АЛГ, кото­рые присутствуют в крови, других биологических жидкостях и тканях орга­низма человека. Физиологические активаторы плазминогена классифицируются в зависимости от источника получения на тканевые (органные), сосудистые, тканевый активатор плазминогена, плазменные, кровяные, активатор из мочи — урокиназа; АПГ, выделяемые культурами раковых и трансформированных онкогенами клеток. Практически все АПГ продуцируются в виде профермен­тов (проактиваторов плазминогена).

Активирование плазминогена осуществляется несколькими путями: внешним — под действием активаторов тканей, крови, сосудистой стенки, ко­торые высвобождаются в кровь под влиянием различных факторов; внутренним — при участии свойственных крови белков — фактора Хагемана, прекалликреина, высокомолекулярного кининогена: экзогенным— введение в организм активаторов плазминогена (стрептокиназа и созданные на ее основе пре­параты, урокиназа, комплекс стрептокиназа — лиз-плазминоген; тканевый ак­тиватор плазмнногена, получаемый методом генной инженерии, и другие пре­параты) с терапевтической целью.

Внутренний путь активации фибринолиза (Хагеманзависимый фибринолиз) инициируется фактором Хагемана (ф.ХII) плазмы крови. После фиксации фактора XII и комплекса из таких белков, как высокомолекулярный кининоген-прекалликреин, на чужеродной или измененной поверхности (коллаген или др.), комплекс ВМК-прекалликреин, находившийся в неактивном состоянии, подвергается ограниченному протеолизу с образованием калликреина и высо­комолекулярного кининогена без кинина и брадикинина, а фактор Хагемана активируется (ф.ХIIа). Фактор ХIIа после промежуточной активации кофакто­ром может комплексоваться с этим кофактором и превращать плазминоген в плазмин. Свободный калликреин также является прямым активатором плазминогена.

Хагеманзависимый фибринолиз протекает наиболее быстро и активируется с запуском реакций образования протромбиназы по внутреннему механизму и носит срочный характер. Его основное назначение — очищение сосудистого русла от фибриновых сгустков, образующихся в процессе внутрисосудистого свертывания крови. Хагеманзависимый фибринолнз осуществляется и с уча­стием АПГ. содержащихся в форменных элементах крови.

Внешний путь активации фибрииолизд имеет превалирующее функциональное значение, стимулируется различными тканевыми активаторами плазминогена. Важнейший из них — тканевый активатор плазмнногена (тАПГ) — синте­зируется эндотелиальными клетками кровеносных сосудов и по мере надобно­сти расходуется на активацию фибринолиза. Секреция тАПГ эндотелиоцитами происходит не только при тромбозе сосудов, но и при сжатии манжеткой, при физических нагрузках, под влиянием вазоактивных веществ (адреналина, норадреналина) и некоторых лекарственных препаратов. Этот активатор и его ингибиторы осуществляют постоянно действующую регуляцию фибринолитической активности. На долю тАПГ приходится 85% внешней фибринолитической активности крови.

По структуре и механизму действия к тАПГ близки содержащиеся в раз­ных тканях другие активаторы фибринолиза, которые поступают в кровь при повреждении тканей (травмы, деструкция тканей, акушерская патология и дру­гие). Особое место среди тканевых (органных) факторов фибринолиза занимает продуцируемая почечной тканью и эпителием мочевыводящих путей, урокиназа,, большая часть которой выделяется с мочой. (Известно две формы урокиназы (УК) из мочи: УК 1 (м.м.ЗЗООО) и УК II (м.м.54000). УК 1 активирует глу-плазминоген в 2,5-5 раз медленнее, чем УКII, а ферментативное действие обеих форм на лиз-плазминоген одинаково.) Урокиназа обеспечивает около 10-15% внешней фибринолитической активности крови. Урокиназа способна прони­кать внутрь тромба и там катализировать превращение плазминогена в плазмин, разрушая таким образом тромб не только снаружи, но и изнутри.

Кровяные активаторы плазминогена содержатся в клетках крови (эритроцитах, тромбоцитах и лейкоцитах ) и высвобождаются при их актива­ции и разрушении, а также при тромбообразовании, особенно индуцированном эндотоксином.

Из экзогенных активаторов наиболее изучена стрептокиназа — неферментный белок (м.м.47000), продуцируемый β-гемолитическим стрептококком и в обычных условиях отсутствующий в крови. Стрептокиназа, как и деказа, целиаза, авелизин и другие, не обладают самостоятельной ферментативной ак­тивностью по отношению к плазмину, но соединяясь с плазминогеном, они об­разуют комплекс, инициирующий превращение плазминогена в плазмин. Та­ким образом стрептокиназа активирует плазминоген, связанный с фибриновым сгустком, также как и плазминоген в растворимой фазе, что сопровождается образованием свободного плазмина. При стрептококковой инфекции возможно образование стрептокиназы в большом количестве, что может приводить к усиленному фибринолизу (фибриногенолизу) и развитию геморрагического диатеза.

Превращение плазминогена в плазмин, также как и сам процесс лизиса фибриновых сгустков, происходит не в жидкой, а в твердой фазе фибрина, где сорбируется плазминоген и его активаторы.

Схематично взаимодействие фибрин(оген)а с плазминогеном представлено на рисунке (рис.8). Сгустки фибрина избирательно адсорбируют и удерживают плазминоген. Последний имеется в качестве примеси и в фибриногене, но при переходе его в фибрин сродство к плазминогену сильно возрастает. Лизиновые участки (ЛУ) расположены в цен­тральной части молекулы фибрин(оген)а — в домене Е. Взаимодействие плазминогена с фибин(оген)ом происходит за счет специфического соединения ЛСУ с ЛУ. Более сильное по сравнению с фибриногеном сродство фибрина к плазминогену указывает на то, что в молекуле фибрина ЛУ в большей степени экспонированы (выставлены на поверхность). Свойство присоединяться по­средством ЛСУ к нескольким молекулам фибрина присуще и плазмину.

Такая поливалентность имеет большой биологический смысл, так как позволяет мо­лекуле плазмина действовать на новые интактные молекулы фибрина, остава­ясь связанной с субстратом и избегая при этом перехода о раствор и инактивации при контакте с α₂-антиплазмином. Вместе о плазминогеном сгусток фиб­рина специфически связывает активаторы плазминогена. Тканевые активаторы плазминогена имеют низкую каталитическую активность в отсутствие фибрина и активируются при связывании с фибрином. Активаторы тканевого типа, за исключением урокиназы, имеют более высокое сродство к фибрину в сравне­нии с фибриногеном, что объясняет преимущественный фибринолиз и в очень слабой степени фибриногенолиз. Одновременное присутствие плазминогена и его активаторов на поверхности фибрина обеспечивает естественное формиро­вание плазмина и фибрин расщепляется на мелкие фрагменты, то есть раство­римые продукты деградации фибрина (ПДФ).

Катаболизм фибрин(оген)а осуществляется в определенной последова­тельности (рис.9). На самой ранней и быстро заканчивающейся стадии от С-конца Аα- цепи фибрина (фибриногена) отщепляются несколько пептидов не­стабильной структуры (пептиды Б и С) и стабильный пептид А (м.м.20000) с образованием фрагмента X (м.м.240000) (если этот фрагмент образуется из фибриногена, то он всегда свертывается тромбином). Затем происходит фор­мирование фрагмента У (м.м. 155000), являющегося несимметричным продук­том деградации и образующимся за счет освобождения фрагмента Д (м.м. 85000). Фрагменты X и У являются ранними продуктами деградации фибрина (фибриногена). Фрагмент У в свою очередь распадается на фрагмент Е (м.м.50000) и второй фрагмент Д, являющимися конечными (поздними) про­дуктами фибрино(гено)лиза. Более мелкие ПДФ быстрее удаляются из крово­тока, фиксируясь на уровне ретикулоэндотелиальной системы. Различные ПДФ проявляют антикоагулянтные, антиполимеризационные, антиагрегационные и другие свойства.

Определение ранних и поздних ПДФ проводят для ранней диагностики изме­нений фибринолитической активности, стадий ДВС-синдромов, дифференциа­ции первичного и вторичного фибринолиза.

Ни плазмии, ми активатор плазминогена не могут оставаться связанными с ПДФ и они выходят в плазму, где инактивируются естественными ингибито­рами.

Ингибиторы фибринолиза являются неотъемлемым компонентом фибринолитической системы. Ингибирование фибринолиза осуществляется на ка­ждом этапе активации этого процесса. Основные физиологические ингибиторы фибринолиза подразделяют на ингибиторы плазмина и ингибиторы активаторов плазминогена. Нередко один и тот же ингибитор способен инактивировать и активатор плазминогена, и плазмин.

Ингибиторы плазмина (антиплазмины). Антиплазминовым свойством облада­ют , по меньшей мере, шесть агентов: α₂-антнплазмин, α₂-макроглобулнн, α₂-антнтрипсин, антитромбии III, С1-инактиватор, интер-α₂ антитрипсин.

Важнейшим физиологическим ингибитором плазмина является антиплазмин (α₂-АП),— гликопротеин (м.м. 67000), синтезирующийся в гепатоцитах. Хотя на α₂-АП приходится всего 2,2% общей антиплазминовой активно­сти плазмы, он является наиболее мощным и быстродействующим ингибито­ром плазмина. α₂-АП, имеющий ЛУ, вызывает необратимое ингибирование плазмина, связываясь с плазмином на уровне ЛСУ. Если ЛСУ плазмина заняты на связывание с фибрином, α₂-АП в очень слабой степени способен нейтрали­зовать плазмин на поверхности фибрина. 3 циркулирующей крови свободного .плазмина нет, так как α₂-АП связывает и инактивирует даже его следовые ко­личества, быстро прекращая фибринолиз за пределами сгустков фибрина. По­этому фибриноген, который для свободного плазмина является наилучшим субстратом, сохраняется в крови интактным. В случае тотальной активации плазминогена, например при введении внутривенно активаторов плазминогена в больших дозах для осуществления терапевтического тромболиза, а₂-АП не может нейтрализовать более чем 70% образовавшегося плазмина и в циркули­рующей крови может появляться свободный плазмин, что, в свою очередь, может сопровождаться фибриногенолизом и, следовательно, кровотечением, час­то возникающим при фибринолитической терапии. а₂-АП способен также свя­зывать трипсин, калликреин, фактор Ха, урокиназу_, тАПГ и, следовательно, вмешиваться в процесс как на ранних, так и на поздних этапах фибринолиза, а также тормозить процесс свертывания крови.

Другим функционально важным ингибитором плазмина является , α₂-макро-глобулин ( α₂-МГ) — гликопротеин с молекулярной массой 725000, который в отличие от а₂-АП реагирует с плазмином относительно медленно,

но его емкость велика. Поэтому при наличии больших количеств плазмина и исчерпании запаса α₂-АП задачу инактивации выполняет α₂-МГ. α₂-МГ ингибирует и плазмин, связанный с фибрином. Он связывается в комплекс с фер­ментом и вызывает частичный протеолиз плазмина, который не затрагивает активный центр фермента. В комплексе с α₂-МГ плазмин сохраняет большую часть фибринолитической активности, но полностью теряет фибриногенолитическую активность. α₂-МГ может связываться с внутренней поверхностью эндотелиального слоя кровеносных сосудов, что позволяет сделать предположе­ние об участии этого белка в регуляции протеолиза на стенке кровеносных со­судов.

α₁-Антитрипсин, антитромбин III и его комплекс с гепарином, как и другие ингибиторы, in vivo обычно играют ограниченную роль в качестве ин­гибиторов плазмина. Их значение возрастает, только когда концентрации а₂. антиплазмина и α2 -макроглобулина снижены.

Ингибиторы активаторов плазминогена (антиактиваторы). Неспособность тка­невого активатора плазминогена вызвать активацию плазминогена в жидкой фазе обусловлена и большим избытком антиактиваторов, с которым он образу­ет комплекс. Это ингибирование активаторов плазминогена обратимо и для диссоциации комплекса активатор-антиактиватор необходима твердая фаза в виде фибринового сгустка. Выделяют четыре типа естественных тканевых ингибиторов активаторов плазминогсна (ПАИ). Ингибитор I типа (ПАИ-1) найден в эндотелии, плазме, тромбоцитах и гепатоцитах. На его долю приходится 60% антиактиваторной активности. Ингибитор II типа (ПАИ-2), получивший название плацентарного, синтезируется не только в плаценте, но и макрофагами и моноцитами; он чрезвычайно быстро связывает активатор плазминогена урокиназного типа, но не способен нейтрализовать проурокиназу. Ингибитор III типа (ПАИ-З)обнаружен в плазме. Ингибитор IV типа (ПАИ-4), или никсинпротеаза, синтезируется ,фибробластамн и напоминает ин­гибитор трипсиноподобных протеаз. Повышенное образование антиактивато­ров плазминогена может быть причиной снижения фибринолитической актив­ности крови.

Различные искусственные ингибиторы фибринолиза нашли примене­ние в клинической практике как гемостатические средства. Наиболее широко используются такие лекарственные препараты как эпсилон-амннокапроновая кислота (ЭАКК) и амбен (блокируют активный центр активатора плазминоге­на и препятствуют образованию плазмина); трасилол, контрикал, гордокс (непосредственно ингибируют плазмин).

В условиях нормы активаторная и ингибиторная функции фибринолитической системы находятся в динамическом равновесии. Локальное или системное снижение фибринолитической активности приводит к тромбозам. С другой стороны, чрезмерное повышение фибринолитической активности может со­провождаться кровотечениями.