Кіріспе
Адам организмінде қан ұю процесіне қатысатын фермент – протромбин (II ұю факторы) адамда F2 генімен кодталады. Қан ұю кезінде протромбиназа фермент кешені оны протеолиздік жолмен бөліп, тромбинге айналдырады. Тромбин (IIa факторы) (фибриногеназа, тромбаза, тромбофорт, жергілікті қолданылатын, тромбин С, тропостазин, белсенді қан ұю факторы II, E тромбині, бета тромбині, гамма тромбині) – фибриногенді ерімейтін фибрин талшықтарына айналдыратын серин протеазасы, сондай-ақ қан ұюмен байланысты көптеген басқа реакцияларды катализдейді.
Prothrombin (Coagulation factor II) is encoded in the human by the F2 gene. It is proteolytically cleaved during the clotting process by the prothrombinase enzyme complex to form thrombin. Thrombin (Factor IIa) (, fibrinogenase, thrombase, thrombofort, topical, thrombin C, tropostasin, activated blood coagulation factor II, E thrombin, beta thrombin, gamma thrombin) is a serine protease, that converts fibrinogen into strands of insoluble fibrin, as well as catalyzing many other coagulation related reactions.
Тарих
Фибриноген және фибрин сипатталғаннан кейін, Александр Шмидт 1872 жылы фибриногенді фибринге түрлендіретін фермент бар деген гипотеза ұсынды. Протромбин 1894 жылы Пекельхарингпен ашылды.
Синтез
Тромбин, активтелген X (Xa) факторының ферментативті әрекетімен протромбин молекуласының екі бөлігінен түзіледі. Xa факторының активтілігі V (Va) факторымен байланысу арқылы күшейтеді, бұл байланыс протромбиназа кешені деп аталады. Протромбин бауырда синтезделеді және К витаминіне тәуелді реакцияда котрансляциялық өзгеріске ұшырайды, нәтижесінде молекуланың N-ұшындағы 10-12 глутамин қышқылы гамма-карбоксиглутамин қышқылына (Gla) айналады. Кальцийдің қатысуымен Gla қалдықтары протромбиннің фосфолипидтік екі қабатқа байланысуын жеңілдетеді. К витаминінің жетіспеушілігі немесе варфарин сияқты антикоагулянттарды қолдану гамма-карбоксиглутамин қышқылы қалдықтарының түзілуін тежейді, соның салдарынан коагуляция каскадының белсенділігі баяулайды. Ересек адамдарда антитромбин активтілігінің қалыпты қан деңгейі шамамен 1,1 бірлік/мл құрайды. Жаңа туған нәрестелерде тромбин деңгейі туғаннан кейін біртіндеп артады, туғаннан кейін 1 күн өткенде шамамен 0,5 бірлік/мл болса, 6 айдан кейін шамамен 0,9 бірлік/мл деңгейіне жетеді.
Әрекет ету механизмі
Тромбин қан ұю жолында XI факторды XIa, VIII факторды VIIIa, V факторды Va, фибриногенді фибринге, XIII факторды XIIIa түріне айналдырады. Фибриногеннің фибринге айналуы кезінде тромбин фибринопептидтер А және В-ні фибриногеннің Аα және Вβ тізбектерінен бөліп, фибрин мономерлерін қалыптастыруды катализдейді. XIIIa факторы – фибриндегі лизин мен глутамин қалдықтары арасында ковалентті байланыстардың қалыптасуын катализдейтін трансглютаминаза. Ковалентті байланыстар фибрин қан тоқымасының тұрақтылығын арттырады. Тромбин тромбомодулинмен өзара әрекеттеседі. Қан ұю каскадындағы өкіметтілігінің бір бөлігі ретінде тромбин, тромбоциттердің жасушалық мембранасындағы протеазамен белсендірілген рецепторларды белсендіре отырып, тромбоциттердің белсендірілуіне және агрегациясына да көмектеседі.
Теріс пікірлер
Тромбомодулинмен байланысқан тромбин қан ұю каскадын тежейтін С протеинін белсендіреді. Тромбиннің эндотелий жасушаларымен экспрессияланатын интегралды мембраналық белок – тромбомодулинмен байланысуы С протеінінің белсенділігін едәуір күшейтеді. Белсенді С протеіні Va және VIIIa факторларын белсенділіксіздендіреді. Белсенді С протеінінің S протеінімен байланысуы оның активтілігін сәл арттырады. Тромбин антитромбинмен, серин протеаза ингибиторы арқылы да белсенділіксіздендіріледі.
Құрылымы
Протромбиннің молекулалық салмағы шамамен 72 000 Да. Каталитикалық домен протромбин фрагменті 1.2-ден босап, активті фермент – тромбинге айналады, оның молекулалық салмағы 36 000 Да. Құрылымы жағынан ол үлкен PA протеазалар кланының мүшесі. Протромбин төрт доменнен тұрады: N-терминалды Gla домені, екі kringle домені және C-терминалды трипсинге ұқсас серин протеаза домені. Xa факторы, V факторымен кофактор ретінде бірігіп, Gla және екі kringle доменін бөліп (бірге 1.2 фрагменті деп аталатын фрагментті құрайды) тромбин қалдырады, ол тек серин протеаза доменінен тұрады. Барлық серин протеазалары сияқты, протромбин де ішкі пептидтік байланыстың протеолизі арқылы белсенді тромбинге айналады, бұл жаңа N-терминалды Ile NH3-ті ашып береді. Серин протеазаларын белсендірудің дәстүрлі моделі каталитикалық қалдықтардың дұрыс конформациясын қамтамасыз ететін β-цилиндрге ауыр тізбектің жаңадан пайда болған N-ұшын енгізуді қамтиды. Белсенді тромбиннің кристалдық құрылымдарына қарамастан, сутегі-деутерий алмасу массалық спектрометриясы зерттеулері бұл N-терминалды Ile NH3 тромбиннің апо түрінде β-цилиндрге енгізілмейтінін көрсетіп тұр. Дегенмен, тромбомодулиннің белсенді фрагментінің байланысуы бұл N-терминалды аймақты енгізе отырып, тромбиннің белсенді конформациясын аллостерикалық түрде ынталандырады.
Ген
Әлемде туа біткен ІІ фактор жетіспеушілігімен ауырған шамамен 30 адам бар деп есептеледі, оны протромбиннің G20210A мутациясымен шатастыруға болмайды, бұл мутация ІІ фактор мутациясы деп те аталады. Протромбин G20210A туа біткен. Протромбин G20210A көбінесе басқа факторлардың мутацияларымен бірге кездеспейді (яғни, ең көп таралғаны – V фактор Лейден). Ген гетерозиготалы (бір жұп) немесе өте сирек гомозиготалы (екі жұп) болуы мүмкін және жынысымен немесе қан тобымен байланысты емес. Гомозиготалы мутациялар гетерозиготалы мутацияларға қарағанда тромбоз қаупін күшейтуі мүмкін, бірақ қауіптің салыстырмалы жоғарылауы толыққанды зерттелмеген. Тромбозға себеп болатын басқа да факторлар, мысалы, орал контрацептивтер, қауіпті күшейтуі мүмкін. Бұрын хабарланған ішек қабыну ауруларының (яғни, Крон ауруы немесе жаралы колит) және протромбин G20210A немесе V фактор Лейден мутациясы арасындағы байланыс зерттеулер нәтижесінде жоққа шығарылды.
Аурудың пайда болуындағы рөлі
Протромбинді белсендіру физиологиялық және патологиялық қан ұю кезінде маңызды рөл атқарады. Протромбинге қатысты түрлі сирек кездесетін аурулар сипатталған (мысалы, гипопротромбинемия). Аутоиммундық ауруларда антипротромбин антиденелері (сонымен қатар антифосфолипидтік синдром деп те аталады) лупус антикоагулянтының пайда болуына ықпал етуі мүмкін. Гиперпротромбинемия G20210A мутациясынан туындауы мүмкін. Тромбин – күшті тамырларды тарылтатын және митогендік қасиеттері бар зат, ол субарахноидтық қан кетуден кейін болатын тамыр спазмының маңызды факторы болып саналады. Жарылған аневризмадан шыққан қан ми артериясының айналасында қысылып, тромбин бөліп шығарады. Бұл қан тамырларының жедел және ұзаққа созылатын тарылуына алып келуі мүмкін, соның салдарынан ми ишемиясы және инфаркт (инсульт) дамуы мүмкін. Тромбтың қалыптасуындағы негізгі рөлінен өзге, тромбин қабынуға қарсы белгілі бір қасиеттерге ие, бұл атеросклероздың басталуына және прогрессиясына әсер етуі мүмкін. Артериялық тамыр қабырғаларының барлық құраушыларында көптеп экспрессияланатын, оның арнайы жасушалық мембраналық рецепторлары (протеазға белсендірілген рецепторлар: PAR 1, PAR 3 және PAR 4) арқылы әрекет ететін тромбин, қабыну, атеросклероздық тақтаға лейкоциттердің тартылуы, күшейтілген окислик стресс, тамырдың тегіс бұлшық клеткаларының миграциясы және көбеюі, апоптоз және ангиогенез сияқты атерогендік әрекеттерді жүзеге асыруға қабілетті. Тромбин қан ұю физиологиясында маңызды рөл атқарады. Оның болуы қан ұйығандығын көрсетеді. 2013 жылы егешқұйрықтарда тромбиннің болуын анықтау жүйесі жасалды. Ол «хабар беруші химиялық заттарға» бекітілген пептидпен қапталған темір оксидін біріктіреді. Пептид тромбин молекуласына байланысқанда, хабар беруші зат босатылып, зәрде анықтауға болатын күйге жетеді. Адамдарда сынақтар жүргізілмеген.
Зерттеу құралы
Жоғары протеолиттік таңдаулылығының арқасында тромбин құнды биохимиялық құрал болып табылады. Тромбиннің бөліну орны (Leu Val Pro Arg Gly Ser) рекомбинантты фузиялық белок конструкцияларының линкер аймақтарына жиі қосылады. Фузиялық белок тазартылғаннан кейін, тромбин бөліну орнындағы аргинин мен глицин қалдықтары арасында таңдап кесу үшін қолданылуы мүмкін, бұл қызығушылық тудыратын белоктан тазалау таңбасын жоғары дәлдікпен тиімді түрде алып тастайды.
Медицина және хирургия
Протромбин кешенінің концентраты және жаңадан мұздатылған плазма – протромбинге бай коагуляциялық факторларды құрайтын препараттар, олар протромбиннің жетіспеушілігін (әдетте дәрі-дәрмектердің салдарынан) түзету үшін қолданылады. Көрсеткіштеріне варфаринге байланысты тоқтатылмайтын қан кету жатады. Протромбинге әсер ету антикоагулянттардың көпшілігінің әрекет ету механизмінің орталық бөлігі болып табылады. Варфарин және оған ұқсас препараттар бірнеше коагуляциялық факторлардың, соның ішінде протромбиннің К витаминіне тәуелді карбоксилдеуін тежейді. Гепарин антитромбиннің тромбинге (сондай-ақ Xa факторына) деген туыстығын арттырады. Тромбинге тікелей әсер ететін ингибиторлар – жаңа дәрілік заттар тобы, олар тромбиннің белсенді орынына байланысып, оны тікелей тежейді. Рекомбинантты тромбин сулы ерітіндіге дайындауға арналған ұнтақ түрінде қолжетімді. Оны хирургиялық операция кезінде гемостазға көмектесу үшін жергілікті түрде қолдануға болады. Ол капиллярлар мен кішкентай веналардан болатын аз қан кетуді тоқтатуға көмектесе алады, бірақ көп мөлшердегі немесе қарқынды артериялық қан кетуде тиімді емес және қолданылуы ұсынылмайды.
Тамақ өндірісі
Тромбин фибриногенмен біріктіріліп, Fibrimex брендімен етке байланыстыратын зат ретінде сатылады. Fibrimex құрамындағы екі ақуыз да шошқа немесе сиыр қанынан алынған. Өндірушінің мәлімдемесіне сәйкес, оны жаңадан аралас ет өнімдерін жасау үшін қолдануға болады (мысалы, сиыр еті мен балықты біріктіріп, үздіксіз ет массасын алуға). Сондай-ақ, өндіруші бұл өнімді тұтас бұлшық етті біріктіріп, одан қалыптар жасауға және бөліктерге бөлуге болады, бұл өндіріс шығындарын сапаны төмендетпестен азайтуға мүмкіндік береді. Швед тұтынушылар қауымдастығының бас хатшысы Ян Бертофт "тұтынушыларды жаңылыстыру қаупі бар, себебі қайта құрастырылған етті нағыз еттен ажырату мүмкін емес" деп мәлімдеді.