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trombina

Diagrama esquemático de las vías de coagulación sanguínea y proteína C. En la vía de coagulación sanguínea, la trombina actúa para convertir el factor XI en XIa, VIII en VIIIa, V en Va y fibrinógeno en fibrina. Además, la trombina promueve la activación y agregación plaquetaria mediante la activación de receptores activados por proteasas en la membrana celular de las plaquetas. La trombina también cruza la vía de la proteína C al convertir la proteína C en APC. APC, a su vez, convierte el factor V en Vi y el VIIIa en VIIIi. Finalmente APC activa PAR-1 y EPCR.
Papel de la trombina en la cascada de coagulación sanguínea.

La trombina ( EC 3.4.21.5, fibrinogenasa , trombasa , trombofort , tópica , trombina-C , tropostasina , factor II de coagulación sanguínea activado , factor IIa de coagulación sanguínea , factor IIa , trombina E , beta-trombina , gamma-trombina ) es un serina proteasa , una enzima que, en humanos, está codificada por el gen F2 . [5] [6] Durante el proceso de coagulación , la protrombina (factor de coagulación II) es escindida proteolíticamente por el complejo enzimático protrombinasa para formar trombina. La trombina, a su vez, actúa como una serina proteasa que convierte el fibrinógeno soluble en hebras de fibrina insolubles , además de catalizar muchas otras reacciones relacionadas con la coagulación.

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 mediante la escisión enzimática de dos sitios de la protrombina mediante el factor X (Xa) activado . La actividad del factor Xa aumenta enormemente mediante la unión al factor V (Va) activado, denominado complejo de protrombinasa . La protrombina se produce en el hígado y se modifica cotraduccionalmente en una reacción dependiente de la vitamina K que convierte de 10 a 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 del ácido gamma-carboxiglutámico, lo que ralentiza la activación de la cascada de coagulación.

En humanos adultos, se ha medido que el nivel normal de actividad antitrombina en sangre es de alrededor de 1,1 unidades/ml. Los niveles de trombina en los recién nacidos aumentan constantemente después del nacimiento hasta alcanzar los niveles normales en los adultos, desde un nivel de aproximadamente 0,5 unidades/ml 1 día después del nacimiento hasta un nivel de aproximadamente 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, VIII en VIIIa, V en Va, fibrinógeno en fibrina y XIII en XIIIa. En la conversión de fibrinógeno en fibrina, la trombina cataliza la escisión de los fibrinopéptidos A y B de las respectivas cadenas Aα y Bβ de 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]

Como parte de su actividad en la cascada de la coagulación, la trombina también promueve la activación y agregación plaquetaria mediante la activación de receptores activados por proteasas en la membrana celular de las plaquetas.

Retroalimentación negativa

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 enormemente 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 modesto aumento de su actividad. La trombina también es inactivada por la antitrombina , un inhibidor de la serina proteasa .

Estructura

Anclaje de la protrombina bovina a la membrana a través de su dominio Gla . [dieciséis]

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 miembro del gran clan de proteasas PA .

La protrombina se compone de cuatro dominios; un dominio Gla N-terminal , dos dominios kringle y un dominio de serina proteasa similar a tripsina C-terminal. El factor Xa con el factor V como cofactor conduce a la escisión de los dominios Gla y dos Kringle (formando juntos un fragmento llamado fragmento 1.2) y deja la trombina, que consta únicamente del dominio serina proteasa. [17]

Como es el caso de todas las serina proteasas , la protrombina se convierte en trombina activa mediante proteólisis de un enlace peptídico interno, exponiendo una nueva Ile-NH3 N-terminal. El modelo histórico de activación de serina proteasas implica la inserción de este extremo N recién formado de la cadena pesada en el barril β promoviendo la conformación correcta de los residuos catalíticos. [18] A diferencia de las estructuras cristalinas de la trombina activa, los estudios de espectrometría de masas de intercambio de hidrógeno-deuterio indican que esta 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 hay 30 personas en el mundo a las que se les ha diagnosticado la forma congénita de deficiencia del factor II, [20] que no debe confundirse con la mutación de la protrombina G20210A , que también se denomina 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 como heterocigoto (1 par) o, mucho más raramente, homocigoto (2 pares) y no está relacionado con el sexo ni el tipo de sangre. Las mutaciones homocigotas aumentan el riesgo de trombosis más que las heterocigotas, pero el aumento relativo del riesgo no está bien documentado. Otros riesgos potenciales de trombosis , como los anticonceptivos orales, pueden ser aditivos. La investigación ha contradicho la relación previamente informada entre la enfermedad inflamatoria intestinal (es decir, la enfermedad de Crohn o la colitis ulcerosa ) y la protrombina G20210A o la mutación del factor V Leiden. [22]

Papel en la enfermedad

La activación de la protrombina es crucial en la coagulación fisiológica y patológica. Se han descrito varias enfermedades raras que afectan a la protrombina (p. ej., hipoprotrombinemia ). Los anticuerpos antiprotrombina en las enfermedades autoinmunes pueden ser un factor en la formación del anticoagulante lúpico (también conocido como síndrome antifosfolípido ). La hiperprotrombinemia puede ser causada por la mutación G20210A.

La trombina, un potente vasoconstrictor y mitógeno , está implicada como un factor importante en el vasoespasmo después de una hemorragia subaracnoidea . La sangre de un aneurisma cerebral roto se coagula alrededor de una arteria cerebral , liberando trombina. Esto puede inducir un estrechamiento agudo y prolongado del vaso sanguíneo, lo que podría provocar isquemia cerebral e infarto ( accidente cerebrovascular ).

Más allá 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 la membrana celular (receptores activados por proteasa: 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 inflamación, reclutamiento de leucocitos en la placa aterosclerótica, aumento del estrés oxidativo, migración y proliferación de células del músculo liso vascular, apoptosis y 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 adherido a "productos químicos informadores". Cuando un péptido se une a una molécula de trombina, el informe se libera y aparece en la orina , donde puede detectarse. No se han realizado pruebas en humanos. [26]

Aplicaciones

Herramienta de búsqueda

Debido a su alta especificidad proteolítica, la trombina es una valiosa herramienta bioquímica. El sitio de escisión de trombina (Leu-Val-Pro-Arg-Gly-Ser) se incluye comúnmente en regiones enlazadoras de construcciones de proteínas de fusión recombinantes . Después de la purificación de la proteína de fusión, se puede usar trombina 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 cirugia

El concentrado de complejo de protrombina y el plasma fresco congelado son preparaciones de factor de coagulación ricas en protrombina que pueden usarse para corregir deficiencias (generalmente debidas a medicamentos) de protrombina. Las indicaciones incluyen hemorragia intratable debida a warfarina .

La manipulación de la protrombina es fundamental para el modo de acción de la mayoría de los anticoagulantes . La warfarina y fármacos relacionados inhiben la carboxilación dependiente de la vitamina K de varios factores de la 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 uniéndose a su sitio activo.

La trombina recombinante está disponible en forma de polvo para reconstitución en solución acuosa . Puede aplicarse tópicamente durante la cirugía, como ayuda a la hemostasia . Puede ser útil para controlar hemorragias menores de capilares y vénulas pequeñas, pero ineficaz y no está indicada para hemorragias arteriales masivas o intensas. [27] [28] [29]

La producción de alimentos

La trombina, combinada con fibrinógeno , se vende bajo la marca Fibrimex para su uso como 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 porcionarla, reduciendo así los costes de producción sin pérdida de calidad. [31]

El secretario general, Jan Bertoft, de la Asociación de Consumidores de Suecia, ha declarado que "existe el peligro de engañar a los consumidores, ya que no hay manera de distinguir esta carne reconstituida de la carne real". [30]

Ver también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000180210 - Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000027249 - Ensembl , mayo de 2017
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Otras lecturas

enlaces externos