На поверхности клеток формируется комплекс фермента - АРС, кофактора- протеина S и субстратов АРС – факторов Va и VIIIa свертывания крови. АРС вызывает протеолиз этих факторов до неактивных форм, не способных ускорять образование тромбина (Рис 8). Нарушение основной антикоагулянтной функции системы протеина С – инактивировать фактор Vа, ведет к развитию тромботических осложнений. Снижение уровня протеина С и протеина S или их структурные аномалии ведут к повышению свертываемости крови.
Несколько лет назад обнаружена патология свертывания крови, названная резистентностью к протеину С. Было показано, что время свертывания плазмы больного с рецидивирующим венозным тромбозом не изменяется после добавления возрастающих концентраций АРС в отличие от плазмы здорового человека, время свертывания которой в подобном эксперименте прогрессивно увеличивается (вследствие инактивации фактора Va).
Причиной этой резистентности к протеину С была единственная мутация в структуре гена фактора V (замена остатка гуанина в положении 1691 нуклеотида на остаток аденина), которая приводила к замене Arg506 на Gln в молекуле фактора V. Мутантная форма фактора V была названа фактор V Лейден. Этот дефект обнаружен у 20-50% больных с рецидивирующими венозными тромбозами и венозными эмболиями.
В структуре нормальной молекулы фактора Vа (состоящей из тяжелой и легкой цепей, стабилизированных ионами Са) активированный протеин С расщепляет три пептидные связи в тяжелой цепи в позициях Arg 306,. Arg506 и Arg 679. Инактивация фактора Vа имеет двухфазный характер: быстрая фаза, обусловленная расщеплением в позиции Arg506, приводит к потере 50% активности фактора, а далее следует медленная фаза, связанная с расщеплением при Arg306. При длительной инкубации фактора Vа с АРС расщепляется связь при Arg 679. Инактивация мутантного фактора V Лейден существенно затруднена в связи с не способностью АPС расщеплять пептидную связь при Gln 506 и активировать первую фазу процесса.
При лечении тромбофилии (склонности к тромбообразованию) варфарином у больных с наследственным дефицитом протеина С может развиваться осложнение - микротромбоз сосудов кожи, обусловленое недостаточностью РС. Известно что время полужизни (Т1/2)РС значительно короче по сравнению с Т1/2 других факторов протромбинового комплекса. Варфарин подавляет синтез этих витамин-К-зависимых факторов и вызывает прежде всего резкое снижение концентрации протеина С. Это приводит к временному повышению свертываемости крови и тромбозу сосудов кожи с последующим инфарктом кожи.
Активированный протеин С, связываясь со специфическим рецептором — эндотелиальным рецептором протеина C (EPCR), приобретает новые противовоспалительные свойства.
Он ингибирует освобождение воспалительных цитокинов (прежде всего фактора некроза опухоли – TNFa) в модели воспаления, вызванного эндотоксином. Комплекс активированного протеина С / EPCR блокирует адгезию лейкоцитов,предотвращает инфильтрацию лейкоцитов в ткани и защищает от резкого снижения кровяного давления при введении эндотоксина. Некоторые из этих свойств обусловлены способностью активированного протеина С (в комплексе с EPCR) ингибировать транслокацию в ядро транскрипционного фактора NFkB, ответственного за синтез провоспалительных цитокинов и адгезивных молекул (Рис). Полифункциональностью активированного протеина С, видимо, объясняется его способность снижать гибель экспериментальных животных и смертность пациентов от сепсиса.
Подобно активированному протеину С его рецептор – EPCR, также проявляет противовоспалительную активность, поскольку блокирует вход ионов кальция в клетку, транслокацию NF kappaB в ядро и модулирует экспрессию генов (блокируя синтез медиаторов воспаления). EPCR может освобождаться из активированного эндотелия индуцибельной металлопротеиназой и в растворимой форме (sEPCR) обнаруживается в плазме. Освобождение sEPCR индуцирует также тромбин, провоспалительные цитокины, токсические окислы кислорода. Растворимый EPCR связывает протеиназу 3 – фермент, подобный эластазе. Этот комплекс взаимодействует с адгезивным интегрином CD11b/CD18 поверхности активированного лейкоцита, препятствуя его связыванию с эндотелием.. Появление свободной формы рецептора АРС может быть составной частью защитных противовоспалительных механизмов.
Исследование кристаллической структуры sEPCR выявило значительное подобие структуре белков семейства MHC класса 1/CD1, большинство из которых участвует в процессах воспаления.
Активированный протеин С оказывает цитпротекторное действие на культивируемые эндотелиальные клетки сосудов мозга, предотвращая их апоптоз, вызываемый гипоксией. Антиапоптотическое действие активированного протеина С при ишемическом повреждениии мозга опосредовано ингибированием (транскрипционно зависимым) р53 (супрессорного опухолевого белка), нормализацией проапоптотического отношения (Bax/Bcl-2) и снижением активности каспазы –3. Для проявления этого цитпротекторного действия активированного протеина С необходим его эндотелиальный рецептор - EPCR и PAR-1.
Еще один компонент системы протеина С – тромбомодулин, имеет непрямое противовоспалительное действие. Тромбомодулин ускоряет вызываемую тромбином активацию прокарбоксипептидазы в фермент –TAFI – тромбином активируемый ингибитор фибринолиза, 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 физиологичесой функции(Табл 6). Высокая концентрация тромбомодулина в микроциркуляции, обеспечивающая быструю активацию TAFI и последующую инактивацию С5а, отвечает за защиту микрососудов от повреждения, вызываемого системой комплемента при воспалении.
Более того, тромбомодулин, связывая тромбин, блокирует провоспалительные свойства 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. Кроме того, комплекс тромбина с тромбомодулином подвергается интернализации и деградации.
АРС, наряду с антикоагулянтной, антивоспалительной и антиапоптотической активностями, проявляет профибринолитическую 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), а так же системы фибринолиза, активаторы 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.
Ингибирование АРС осуществяют серпины- ингибитор РС- PCI и α-1 AT.
PCI весьма необычный ингибитор- субстрат, т.к. имеет два P1 остатка, Arg354 и
Phe353, поэтому способен узнавать и расщеплять оба класса сериновых протеаз.