Введение
Ингибитор C1 (C1 inh, ингибитор C1 эстеразы) – белок, обнаруженный у человека, относящийся к суперсемейству серпинов и являющийся ингибитором протеаз. Его основная функция – ингибирование системы комплемента для предотвращения спонтанной активации, а также регуляция контактной системы. Ингибитор C1 – белок острой фазы, циркулирующий в крови на уровне около 0,25 г/л. Его концентрация возрастает примерно в два раза во время воспаления. Ингибитор C1 необратимо связывается и инактивирует протеазы C1r и C1s в C1 комплексе классического пути активации комплемента. Также инактивируются протеазы MASP 1 и MASP 2 в комплексах MBL лектинного пути. Таким образом, ингибитор C1 предотвращает протеолитическое расщепление компонентов комплемента C4 и C2 под действием C1 и MBL. Несмотря на название, происходящее от его активности в отношении комплемента, ингибитор C1 также ингибирует протеазы фибринолитической, свертывающей и кининовой систем. Важно отметить, что ингибитор C1 является наиболее важным физиологическим ингибитором плазменного калликреина, FXIa и FXIIa.
C1 inhibitor (C1 inh, C1 esterase inhibitor) is a protease inhibitor belonging to the serpin superfamily. Its main function is the inhibition of the complement system to prevent spontaneous activation but also as the major regulator of the contact system. C1 inhibitor is an acute phase protein that circulates in blood at levels of around 0.25 g/L. The levels rise ~2 fold during inflammation. C1 inhibitor irreversibly binds to and inactivates C1r and C1s proteases in the C1 complex of classical pathway of complement. MASP 1 and MASP 2 proteases in MBL complexes of the lectin pathway are also inactivated. This way, C1 inhibitor prevents the proteolytic cleavage of later complement components C4 and C2 by C1 and MBL. Although named after its complement inhibitory activity, C1 inhibitor also inhibits proteases of the fibrinolytic, clotting, and kinin pathways. Note that C1 inhibitor is the most important physiological inhibitor of plasma kallikrein, FXIa, and FXIIa.
Протеомика
Ингибитор C1 является самым крупным представителем суперсемейства серпинов. Важно отметить, что, в отличие от большинства членов этого семейства, ингибитор C1 имеет двухдоменную структуру. C-терминальный серпиновый домен схож с другими серпинами и является частью ингибитора C1, обеспечивающей его ингибирующую активность. N-терминальный домен (иногда называемый N-терминальным «хвостом») не является необходимым для ингибирования протеаз ингибитором C1. Этот домен не имеет сходства с другими белками. Ингибитор C1 подвергается интенсивному гликозилированию, содержа как N-, так и O-гликаны. Особенно сильно гликозилирован N-терминальный домен.
Роль в болезни
Дефицит этого белка связан с наследственной ангиоэдемой ("наследственной ангионевротической отечностью") или отеком, вызванным утечкой жидкости из кровеносных сосудов в соединительную ткань. Дефицит ингибитора C1 позволяет плазменному калликреину активироваться, что приводит к образованию вазоактивного пептида брадикинина. Кроме того, расщепление C4 и C2 происходит бесконтрольно, вызывая аутоактивацию системы комплемента. В наиболее распространенной форме заболевание проявляется выраженным отеком лица, рта и/или дыхательных путей, возникающим спонтанно или под воздействием незначительных факторов (например, легкой травмы), однако отек может возникать в любой части тела. В 85% случаев уровень ингибитора C1 снижен, в то время как в 15% белок циркулирует в нормальном количестве, но является дисфункциональным. Помимо эпизодов отека лица и/или боли в животе, заболевание также предрасполагает к аутоиммунным заболеваниям, в особенности к системной красной волчанке, из-за его влияния на потребление факторов комплемента 3 и 4. Мутации в гене, кодирующем ингибитор C1, SERPING1, также могут играть роль в развитии возрастной макулярной дегенерации. На данный момент обнаружено не менее 97 мутаций в этом гене, вызывающих заболевание. Несмотря на неконтролируемую аутоактивацию, важно отметить, что во время острого приступа уровень ключевых компонентов комплемента снижен, поскольку они потребляются – действительно, низкий уровень C4 является ключевым диагностическим тестом при наследственной ангиоэдеме. Эта ситуация аналогична низкому уровню факторов свертывания крови, наблюдаемому при диссеминированном внутрисосудистом свертывании (ДВС-синдроме).
Наследственная ангиоедема
Ингибитор C1, полученный из крови, эффективен, но связан с рисками, присущими использованию любого продукта, полученного из человеческой крови. Cinryze, ингибитор C1 фармацевтического качества, был одобрен для лечения наследственного ангионевротического отека (НАО) в 2008 году в США, после десятилетий доступности в Европе. Это высокоочищенный, пастеризованный и нанофильтрованный препарат – ингибитор C1-эстеразы плазмы; он одобрен для регулярной профилактики приступов ангиоэдемы у подростков и взрослых пациентов с НАО. Рекомбинантный ингибитор C1, полученный из молока трансгенных кроликов, conestat alfa (торговое название Ruconest), одобрен для лечения острых приступов НАО у взрослых. Хотя терапия ингибиторами C1 используется для купирования острых приступов в Европе более 35 лет у пациентов с дефицитом ингибитора C1, появились новые методы лечения: ингибитор плазменного калликреина и антагонист рецептора брадикинина – икатибант. Также были представлены другие препараты, включая продукты, полученные из плазмы, такие как Berinert и Haegarda.
Для других состояний
Активация каскада комплемента может приводить к повреждению клеток, поэтому ингибирование каскада комплемента может использоваться в качестве лекарственного средства при определенных состояниях. Например, при инфаркте миокарда недостаток кислорода в клетках сердца вызывает некроз кардиомиоцитов: погибающие клетки сердца высвобождают свое содержимое во внеклеточное пространство, что запускает каскад комплемента. Активация каскада комплемента привлекает фагоциты, которые выделяют пероксид и другие реагенты, что может усугубить повреждение сохранившихся клеток сердца. Ингибирование каскада комплемента может снизить это повреждение.
Синтез
Ингибитор C1 содержится в человеческой крови, поэтому его можно выделить из донорской крови. Риски передачи инфекционных заболеваний (вирусы, прионы и т.д.) и относительно высокая стоимость выделения препятствовали его широкому применению. Производство с помощью рекомбинантных технологий также возможно, однако Escherichia coli (наиболее часто используемый организм для этой цели) не обладает способностью к гликозилированию белков, характерной для эукариот. Поскольку ингибитор C1 подвергается интенсивному гликозилированию, эта сиалированная рекомбинантная форма будет иметь короткий период циркуляции в крови (углеводные остатки не влияют на ингибиторную функцию). Поэтому ингибитор C1 также был получен в гликозилированной форме с использованием трансгенных кроликов. Эта форма рекомбинантного ингибитора C1 также получила статус лекарственного средства для редких заболеваний при замедленной функции трансплантата после трансплантации органов и при синдроме повышенной проницаемости капилляров.