La trombina ( factor IIa ) ( EC 3.4.21.5, fibrose, thrombase, thrombofort, topical, trombina-C, tropostasina, factor de coagulación sanguínea activado II, trombina E, beta-trombina, gamma-trombina) es una serina proteasa que convierte el fibrinógeno en hebras de fibrina insoluble , además de catalizar muchas otras reacciones relacionadas con la coagulación. [5] [6]
Historia
Después de la descripción del fibrinógeno y la fibrina, Alexander Schmidt planteó la hipótesis de la existencia de una enzima que convierte el fibrinógeno en fibrina en 1872. [7]
La protrombina fue descubierta por Pekelharing en 1894. [8] [9] [10]
Fisiología
Síntesis
La trombina se produce por la escisión enzimática de dos sitios de la protrombina por el factor X activado (Xa). La actividad del factor Xa se mejora en gran medida al unirse al factor V activado (Va), denominado complejo de protrombinasa . La protrombina se produce en el hígado y se modifica co-traduccionalmente en una reacción dependiente de la vitamina K que convierte 10-12 ácidos glutámicos en el extremo N de la molécula en ácido gamma-carboxiglutámico (Gla). [11] En presencia de calcio, los residuos de Gla promueven la unión de la protrombina a las bicapas de fosfolípidos. La deficiencia de vitamina K o la administración del anticoagulante warfarina inhibe la producción de residuos de ácido gamma-carboxiglutámico, lo que ralentiza la activación de la cascada de coagulación.
En adultos humanos, el nivel normal de actividad antitrombina en sangre se ha medido en alrededor de 1,1 unidades/ml. Los niveles de trombina en recién nacidos aumentan de manera constante después del nacimiento hasta alcanzar los niveles normales en adultos, desde un nivel de alrededor de 0,5 unidades/ml un día después del nacimiento, hasta un nivel de alrededor de 0,9 unidades/ml después de 6 meses de vida. [12]
Mecanismo de acción
En la vía de coagulación sanguínea, la trombina actúa para convertir el factor XI en XIa, el VIII en VIIIa, el V en Va, el fibrinógeno en fibrina y el XIII en XIIIa. En la conversión del fibrinógeno en fibrina, la trombina cataliza la escisión de los fibrinopéptidos A y B de las respectivas cadenas Aα y Bβ del fibrinógeno para formar monómeros de fibrina. [13]
El factor XIIIa es una transglutaminasa que cataliza la formación de enlaces covalentes entre los residuos de lisina y glutamina en la fibrina. Los enlaces covalentes aumentan la estabilidad del coágulo de fibrina. La trombina interactúa con la trombomodulina . [14] [15]
La trombina unida a la trombomodulina activa la proteína C , un inhibidor de la cascada de la coagulación. La activación de la proteína C aumenta considerablemente tras la unión de la trombina a la trombomodulina , una proteína integral de membrana expresada por las células endoteliales . La proteína C activada inactiva los factores Va y VIIIa. La unión de la proteína C activada a la proteína S conduce a un aumento modesto de su actividad. La trombina también es inactivada por la antitrombina , un inhibidor de la serina proteasa .
Estructura
El peso molecular de la protrombina es de aproximadamente 72.000 Da . El dominio catalítico se libera del fragmento de protrombina 1.2 para crear la enzima activa trombina, que tiene un peso molecular de 36.000 Da. Estructuralmente, es un miembro del gran clan PA de proteasas.
La protrombina se compone de cuatro dominios: un dominio Gla N-terminal , dos dominios kringle y un dominio de serina proteasa similar a la tripsina C-terminal. El factor Xa con el factor V como cofactor conduce a la escisión del dominio Gla y dos dominios Kringle (formando juntos un fragmento llamado fragmento 1.2) y deja la trombina, que consiste únicamente en el dominio de serina proteasa. [17]
Como es el caso de todas las serina proteasas , la protrombina se convierte en trombina activa por proteólisis de un enlace peptídico interno, exponiendo un nuevo Ile-NH3 N-terminal. El modelo histórico de activación de las serina proteasas implica la inserción de este N-terminal recién formado de la cadena pesada en el barril β promoviendo la conformación correcta de los residuos catalíticos. [18] Contrariamente a las estructuras cristalinas de la trombina activa, los estudios de espectrometría de masas de intercambio de hidrógeno-deuterio indican que este Ile-NH3 N-terminal no se inserta en el barril β en la forma apo de la trombina. Sin embargo, la unión del fragmento activo de trombomodulina parece promover alostéricamente la conformación activa de la trombina mediante la inserción de esta región N-terminal. [19]
Gene
Se estima que en el mundo hay 30 personas a las que se les ha diagnosticado la forma congénita de deficiencia del factor II, [20] que no debe confundirse con la mutación de protrombina G20210A , también llamada mutación del factor II. La protrombina G20210A es congénita. [21]
La protrombina G20210A no suele ir acompañada de otras mutaciones de factores (es decir, la más común es el factor V Leiden). El gen puede heredarse heterocigoto (1 par), o mucho más raramente, homocigoto (2 pares), y no está relacionado con el género o el tipo de sangre. Las mutaciones homocigotas aumentan el riesgo de trombosis más que las mutaciones heterocigotas, pero el aumento relativo del riesgo no está bien documentado. Otros riesgos potenciales de trombosis , como los anticonceptivos orales, pueden ser aditivos. La relación previamente informada de la enfermedad inflamatoria intestinal (es decir, enfermedad de Crohn o colitis ulcerosa ) y la protrombina G20210A o la mutación del factor V Leiden ha sido contradicha por la investigación. [22]
Además de su papel clave en el proceso dinámico de formación de trombos, la trombina tiene un marcado carácter proinflamatorio, que puede influir en la aparición y progresión de la aterosclerosis. Actuando a través de sus receptores específicos de membrana celular (receptores activados por proteasas: PAR-1, PAR-3 y PAR-4), que se expresan abundantemente en todos los componentes de la pared de los vasos arteriales, la trombina tiene el potencial de ejercer acciones proaterogénicas como la inflamación, el reclutamiento de leucocitos en la placa aterosclerótica, el aumento del estrés oxidativo, la migración y proliferación de células musculares lisas vasculares, la apoptosis y la angiogénesis. [23] [24] [25]
La trombina está implicada en la fisiología de los coágulos sanguíneos . Su presencia indica la existencia de un coágulo. En 2013 se desarrolló un sistema para detectar la presencia de trombina en ratones. Combina óxido de hierro recubierto de péptidos unido a "químicos reporteros". Cuando un péptido se une a una molécula de trombina, el reporte se libera y aparece en la orina , donde puede detectarse. No se han realizado pruebas en humanos. [26]
Aplicaciones
Herramienta de investigación
Debido a su alta especificidad proteolítica, la trombina es una herramienta bioquímica valiosa. El sitio de escisión de la trombina (Leu-Val-Pro-Arg-Gly-Ser) se incluye comúnmente en las regiones de enlace de las construcciones de proteínas de fusión recombinantes . Después de la purificación de la proteína de fusión, la trombina se puede utilizar para escindir selectivamente entre los residuos de arginina y glicina del sitio de escisión, eliminando eficazmente la etiqueta de purificación de la proteína de interés con un alto grado de especificidad.
Medicina y cirugía
El concentrado de complejo de protrombina y el plasma fresco congelado son preparaciones de factores de coagulación ricos en protrombina que se pueden utilizar para corregir deficiencias de protrombina (generalmente debidas a medicamentos). Las indicaciones incluyen hemorragias intratables debidas a warfarina .
La manipulación de la protrombina es fundamental para el modo de acción de la mayoría de los anticoagulantes . La warfarina y los fármacos relacionados inhiben la carboxilación dependiente de la vitamina K de varios factores de coagulación, incluida la protrombina. La heparina aumenta la afinidad de la antitrombina por la trombina (así como por el factor Xa ). Los inhibidores directos de la trombina , una clase más nueva de medicamentos, inhiben directamente la trombina al unirse a su sitio activo.
La trombina recombinante está disponible en forma de polvo para su reconstitución en solución acuosa . Se puede aplicar de forma tópica durante la cirugía, como ayuda para la hemostasia . Puede ser útil para controlar hemorragias menores de capilares y vénulas pequeñas, pero es ineficaz y no está indicada para hemorragias arteriales masivas o intensas. [27] [28] [29]
Producción de alimentos
La trombina, combinada con fibrinógeno , se vende bajo la marca Fibrimex para su uso como agente aglutinante para la carne. Ambas proteínas de Fibrimex derivan de sangre porcina o bovina . [30] Según el fabricante, se puede utilizar para producir nuevos tipos de carnes mixtas (por ejemplo, combinando carne de res y pescado a la perfección). El fabricante también afirma que se puede utilizar para combinar carne de músculo entero, darle forma y dividirla en porciones, reduciendo así los costos de producción sin pérdida de calidad. [31]
Jan Bertoft, secretario general de la Asociación de Consumidores de Suecia, ha declarado que "existe el peligro de engañar a los consumidores, ya que no hay forma de distinguir esta carne reconstituida de la carne real". [30]
^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000180210 – Ensembl , mayo de 2017
^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000027249 – Ensembl , mayo de 2017
^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
^ Royle NJ, Irwin DM, Koschinsky ML, MacGillivray RT, Hamerton JL (mayo de 1987). "Los genes humanos que codifican la protrombina y la ceruloplasmina se asignan a 11p11-q12 y 3q21-24, respectivamente". Genética molecular y de células somáticas . 13 (3): 285–92. doi :10.1007/BF01535211. PMID 3474786. S2CID 45686258.
^ Degen SJ, Davie EW (septiembre de 1987). "Secuencia de nucleótidos del gen de la protrombina humana". Bioquímica . 26 (19): 6165–77. doi :10.1021/bi00393a033. PMID 2825773.
^ Schmidt A (1872). "Neue Untersuchungen ueber die Fasserstoffesgerinnung". Pflügers Archiv für die gesamte Physiologie . 6 : 413–538. doi :10.1007/BF01612263. S2CID 37273997.
^ Kaushansky K, Lichtman M, Prchal J, Levi M, Press O, Burns L, Caligiuri M (2015). Hematología Williams . McGraw-Hill. pag. 1918.ISBN9780071833011.
^ Quick AJ (1957). Enfermedades hemorrágicas . Filadelfia: Lea y Febiger. págs. 451–490. OCLC 599096191.
^ Morawitz P. (1905). "Die Chemie der Blutgerinnung". Ergeb Physiol . 4 : 307–422. doi :10.1007/BF02321003. S2CID 84003009.
^ Knorre DG, Kudryashova NV, Godovikova TS (octubre de 2009). "Aspectos químicos y funcionales de la modificación postraduccional de proteínas". Acta Naturae . 1 (3): 29–51. doi :10.32607/20758251-2009-1-3-29-51. PMC 3347534 . PMID 22649613.
^ Andrew M, Paes B, Milner R, Johnston M, Mitchell L, Tollefsen DM, Powers P (julio de 1987). "Desarrollo del sistema de coagulación humano en el lactante de término". Blood . 70 (1): 165–72. doi : 10.1182/blood.V70.1.165.165 . PMID 3593964.
^ Wolberg AS (septiembre de 2012). "Determinantes de la formación, estructura y función de la fibrina". Curr Opin Hematol . 19 (5): 349–56. doi :10.1097/MOH.0b013e32835673c2. PMID 22759629. S2CID 11358104.
^ Bajzar L, Morser J, Nesheim M (julio de 1996). "TAFI, o procarboxipeptidasa B plasmática, acopla las cascadas de coagulación y fibrinolítica a través del complejo trombina-trombomodulina". The Journal of Biological Chemistry . 271 (28): 16603–8. doi : 10.1074/jbc.271.28.16603 . PMID 8663147.
^ Jakubowski HV, Owen WG (julio de 1989). "Determinantes de especificidad macromolecular de la trombina para el fibrinógeno y la trombomodulina". The Journal of Biological Chemistry . 264 (19): 11117–21. doi : 10.1016/S0021-9258(18)60437-5 . PMID 2544585.
^ PDB : 1nl2 ; Huang M, Rigby AC, Morelli X, Grant MA, Huang G, Furie B, Seaton B, Furie BC (septiembre de 2003). "Base estructural de la unión a la membrana por los dominios Gla de las proteínas dependientes de la vitamina K". Nature Structural Biology . 10 (9): 751–6. doi :10.1038/nsb971. PMID 12923575. S2CID 7751100.
^ Davie EW, Kulman JD (abril de 2006). "Una descripción general de la estructura y función de la trombina". Seminarios sobre trombosis y hemostasia . 32 (Supl. 1): 3–15. doi :10.1055/s-2006-939550. PMID 16673262. S2CID 36616995.
^ Huber R, Bode W (1978-03-01). "Base estructural de la activación y acción de la tripsina". Accounts of Chemical Research . 11 (3): 114–122. doi :10.1021/ar50123a006. ISSN 0001-4842.
^ Handley LD, Treuheit NA, Venkatesh VJ, Komives EA (noviembre de 2015). "La unión de la trombomodulina selecciona la forma catalíticamente activa de la trombina". Bioquímica . 54 (43): 6650–8. doi :10.1021/acs.biochem.5b00825. PMC 4697735 . PMID 26468766.
^ Degen SJ, McDowell SA, Sparks LM, Scharrer I (febrero de 1995). "Protrombina Frankfurt: una protrombina disfuncional caracterizada por la sustitución de Glu-466 por Ala". Trombosis y hemostasia . 73 (2): 203–9. doi :10.1055/s-0038-1653751. PMID 7792730. S2CID 20144699.
^ Varga EA, Moll S (julio de 2004). "Páginas de pacientes de cardiología. Mutación de protrombina 20210 (mutación del factor II)". Circulation . 110 (3): e15–8. doi : 10.1161/01.CIR.0000135582.53444.87 . PMID 15262854.
^ Bernstein CN, Sargent M, Vos HL, Rosendaal FR (febrero de 2007). "Mutaciones en los factores de coagulación y enfermedad inflamatoria intestinal". The American Journal of Gastroenterology . 102 (2): 338–43. doi :10.1111/j.1572-0241.2006.00974.x. PMID 17156138. S2CID 19895315.
^ Borissoff JI, Spronk HM, Heeneman S, ten Cate H (junio de 2009). "¿Es la trombina un factor clave en el laberinto de la coagulación y la aterogénesis?". Cardiovascular Research . 82 (3): 392–403. doi : 10.1093/cvr/cvp066 . PMID 19228706.
^ Borissoff JI, Heeneman S, Kilinç E, Kassák P, Van Oerle R, Winckers K, Govers-Riemslag JW, Hamulyák K, Hackeng TM, Daemen MJ, ten Cate H, Spronk HM (agosto de 2010). "La aterosclerosis temprana exhibe un estado procoagulante mejorado". Circulación . 122 (8): 821–30. doi : 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.907121 . PMID 20697022.
^ Borissoff JI, Spronk HM, ten Cate H (mayo de 2011). "El sistema hemostático como modulador de la aterosclerosis". The New England Journal of Medicine . 364 (18): 1746–60. doi :10.1056/NEJMra1011670. PMID 21542745.
^ The Economist (5 de noviembre de 2013). «Nanomedicina: fisiología de partículas». The Economist . Consultado el 15 de diciembre de 2013 .
^ Chapman WC, Singla N, Genyk Y, McNeil JW, Renkens KL, Reynolds TC, Murphy A, Weaver FA (agosto de 2007). "Un estudio comparativo de fase 3, aleatorizado y doble ciego de la eficacia y seguridad de la trombina humana recombinante tópica y la trombina bovina en la hemostasia quirúrgica". Journal of the American College of Surgeons . 205 (2): 256–65. doi :10.1016/j.jamcollsurg.2007.03.020. PMID 17660072.
^ Singla NK, Ballard JL, Moneta G, Randleman CD, Renkens KL, Alexander WA (julio de 2009). "Estudio de fase 3b, abierto, de inmunogenicidad y seguridad de un solo grupo de trombina recombinante tópica en hemostasia quirúrgica". Journal of the American College of Surgeons . 209 (1): 68–74. doi :10.1016/j.jamcollsurg.2009.03.016. PMID 19651065.
^ Greenhalgh DG, Gamelli RL, Collins J, Sood R, Mozingo DW, Gray TE, Alexander WA (2009). "Trombina recombinante: seguridad e inmunogenicidad en la escisión y el injerto de heridas por quemaduras". Journal of Burn Care & Research . 30 (3): 371–9. doi :10.1097/BCR.0b013e3181a28979. PMID 19349898. S2CID 3678462.
^ ab "Sverige röstade jaill köttklister" [Suecia votó a favor de la pasta de carne] (en sueco). Dagens Nyheter. 2010-02-09 . Consultado el 17 de octubre de 2010 .
^ "Bienvenido a Fibrimex". Sitio web de Fibrimex . Sonac . Consultado el 28 de febrero de 2019 .
Lectura adicional
Esmon CT (julio de 1995). "La trombomodulina como modelo de mecanismos moleculares que modulan la especificidad y la función de la proteasa en la superficie vascular". FASEB Journal . 9 (10): 946–55. doi : 10.1096/fasebj.9.10.7615164 . PMID 7615164. S2CID 19565674.
Wu H, Zhang Z, Li Y, Zhao R, Li H, Song Y, Qi J, Wang J (octubre de 2010). "Curso temporal de la regulación positiva de los mediadores inflamatorios en el cerebro hemorrágico de ratas: correlación con el edema cerebral". Neurochemistry International . 57 (3): 248–53. doi :10.1016/j.neuint.2010.06.002. PMC 2910823 . PMID 20541575.
Lenting PJ, van Mourik JA, Mertens K (diciembre de 1998). "El ciclo de vida del factor VIII de coagulación en vista de su estructura y función". Blood . 92 (11): 3983–96. doi :10.1182/blood.V92.11.3983. PMID 9834200.
Plough EF, Cierniewski CS, Xiao Z, Haas TA, Byzova TV (julio de 2001). "AlphaIIbbeta3 y su antagonismo en el nuevo milenio". Trombosis y Hemostasia . 86 (1): 34–40. doi :10.1055/s-0037-1616198. PMID 11487023. S2CID 74389210.
Maragoudakis ME, Tsopanoglou NE, Andriopoulou P (abril de 2002). "Mecanismo de angiogénesis inducida por trombina". Biochemical Society Transactions . 30 (2): 173–7. doi :10.1042/BST0300173. PMID 12023846.
Howell DC, Laurent GJ, Chambers RC (abril de 2002). "El papel de la trombina y su principal receptor celular, el receptor 1 activado por proteasa, en la fibrosis pulmonar". Biochemical Society Transactions . 30 (2): 211–6. doi :10.1042/BST0300211. PMID 12023853. S2CID 32822567.
Firth SM, Baxter RC (diciembre de 2002). "Acciones celulares de las proteínas de unión al factor de crecimiento similar a la insulina". Endocrine Reviews . 23 (6): 824–54. doi : 10.1210/er.2001-0033 . PMID 12466191.
Minami T, Sugiyama A, Wu SQ, Abid R, Kodama T, Aird WC (enero de 2004). "Trombina y modulación fenotípica del endotelio". Arteriosclerosis, trombosis y biología vascular . 24 (1): 41–53. doi : 10.1161/01.ATV.0000099880.09014.7D . PMID 14551154.
De Cristofaro R, De Candia E (junio de 2003). "Dominios de trombina: estructura, función e interacción con receptores plaquetarios". Journal of Thrombosis and Thrombolysis . 15 (3): 151–63. doi :10.1023/B:THRO.0000011370.80989.7b. PMID 14739624.
Tsopanoglou NE, Maragoudakis ME (febrero de 2004). "El papel de la trombina en la angiogénesis y la progresión tumoral". Seminarios sobre trombosis y hemostasia . 30 (1): 63–9. doi :10.1055/s-2004-822971. PMID 15034798. S2CID 260320933.
Bode W (2007). "Estructura y modos de interacción de la trombina". Células sanguíneas, moléculas y enfermedades . 36 (2): 122–30. doi : 10.1016/j.bcmd.2005.12.027 . PMID 16480903.
Wolberg AS (mayo de 2007). "Generación de trombina y estructura del coágulo de fibrina". Blood Reviews . 21 (3): 131–42. doi :10.1016/j.blre.2006.11.001. PMID 17208341.
Degen S (1995). "Protrombina". En High K, Roberts H (eds.). Bases moleculares de la trombosis y la hemostasia . Marcel Dekker. pág. 75. ISBN 9780824795016.
Enlaces externos
Base de datos en línea MEROPS para peptidasas y sus inhibidores: S01.217 Archivado el 19 de septiembre de 2019 en Wayback Machine
Kujovich JL (febrero de 2021). Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, et al. (eds.). "Trombofilia por protrombina". GeneReviews . Seattle WA: Universidad de Washington, Seattle. PMID 20301327. NBK1148.