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 a2 – 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 a2-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 a2-антиплазмина фермент может осуществлять лизис фибрина только в участке его образования до тех пор, пока не поступит в кровоток с продуктами деградации фибрина.
Связывание a2-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 a2-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
