Введение

Комплекс, катализирующий превращение протромбина в тромбин.
Ферментный комплекс протромбиназы состоит из фактора Xa (серинпротеазы) и фактора Va (белкового кофактора). Комплекс формируется на отрицательно заряженных фосфолипидных мембранах в присутствии ионов кальция. Комплекс протромбиназы катализирует превращение протромбина (фактор II), неактивного зимогена, в тромбин (фактор IIa), активную серинпротеазу. Активация тромбина является критически важной реакцией в каскаде свертывания крови, который регулирует гемостаз в организме. Для образования тромбина комплекс протромбиназы разрывает две пептидные связи в протромбине, одну после Arg271 и другую после Arg320. Хотя было показано, что фактор Xa может активировать протромбин вне комплекса протромбиназы, скорость образования тромбина в таких условиях значительно снижается. Комплекс протромбиназы может катализировать активацию протромбина в 3 x 10⁵ раз быстрее, чем фактор Xa в одиночку. Таким образом, комплекс протромбиназы необходим для эффективного образования активированного тромбина и адекватного гемостаза.

Активация белковых прекурсоров

Фактор X и фактор V циркулируют в крови как неактивные прекурсоры перед активацией каскадом свертывания. Неактивный цимоген фактор X состоит из двух цепей: легкой цепи (136 аминокислотных остатков) и тяжелой цепи (306 аминокислотных остатков). Легкая цепь содержит N-концевой γ-карбоксиглутаминовый домен (Gla-домен) и два домена, подобных доменам эпидермального фактора роста (EGF1 и EGF2). Тяжелая цепь состоит из N-концевого активационного пептида и домена серинпротеазы. Фактор X может быть активирован как комплексом тканевого фактора VIIa внешнего пути свертывания, так и комплексом теназы внутреннего пути. Внутренний комплекс теназы состоит из факторов IXa и VIIIa. Активационный пептид высвобождается при активации фактора X в фактор Xa, но тяжелая и легкая цепи остаются ковалентно связанными после активации. Фактор V циркулирует как одноцепочечный прокофактор, содержащий шесть доменов: A1, A2, B, A3, C1, C2. Тромбин активирует фактор V, отщепляя домен B. Другие протеазы также активируют фактор V, но это отщепление в основном осуществляет тромбин. После отщепления фактор Va содержит тяжелую цепь, состоящую из доменов A1 и A2, и легкую цепь, состоящую из доменов A3, C1 и C2. Легкая и тяжелая цепи фактора Va связаны посредством двухвалентного иона металла, такого как кальций.

Комплексная сборка

Сборка протромбиназы начинается с взаимодействия фактора Xa и фактора Va с отрицательно заряженными фосфолипидами на плазматических мембранах. Активированные фактор Xa и фактор Va связываются с плазматическими мембранами различных типов клеток, включая моноциты, тромбоциты и эндотелиальные клетки. Факторы Xa и Va связываются с мембраной независимо друг от друга, но оба занимают взаимоисключающие участки связывания. И фактор Xa, и фактор Va ассоциируют с мембраной посредством своих легких цепей, причем фактор Xa связывается через свой Gla-домен кальций-зависимым образом, а фактор Va – через свои домены C2 и C1. После связывания с плазматической мембраной фактор Xa и фактор Va быстро образуют комплекс протромбиназы в стехиометрическом соотношении 1:1. Сборка комплекса протромбиназы кальций-зависима. При ассоциации с комплексом протромбиназы каталитическая эффективность фактора Xa увеличивается в 300 000 раз по сравнению с его эффективностью в отсутствие комплекса. Фактор Va также снижает Km реакции, усиливая связывание протромбина с комплексом протромбиназы.

Активность

Комплекс протромбиназы, полностью собранный, катализирует превращение зимогена протромбина в серинпротеазу тромбин. В частности, фактор Xa расщепляет протромбин в двух местах, следуя за Arg271 и Arg320 в человеческом протромбине. Меизотромбин содержит фрагмент 1•2 А-цепи, связанный с В-цепью дисульфидной связью. Последующее расщепление меизотромбина фактором Xa в Arg271 приводит к образованию фрагмента 1•2 и активного тромбина, состоящего из А- и В-цепей, соединенных дисульфидной связью. Когда тромбин генерируется исключительно фактором Xa, преобладает первый путь, и протромбин сначала расщепляется после Arg271, образуя претромбин 2, который затем расщепляется после Arg320. Однако, если фактор Xa действует как компонент комплекса протромбиназы, то предпочтение отдается второму пути, и протромбин сначала расщепляется после Arg320, образуя меизотромбин, который затем расщепляется после Arg271 с образованием активного тромбина. Таким образом, формирование комплекса протромбиназы изменяет последовательность разрыва связей в протромбине.

Инективация

Фактор Va инактивируется после расщепления активированным белком C. Активированный белок C расщепляет фактор Va как в легкой, так и в тяжелой цепях. Расщепление в тяжелой цепи снижает способность фактора V связываться с фактором Xa. Активированный белок C тесно и исключительно взаимодействует с легкой цепью фактора Va, и это взаимодействие не зависит от кальция. Фактор Xa может помочь предотвратить инактивацию фактора Va, защищая его от активированного белка C. Вероятно, фактор Xa и активированный белок C конкурируют за схожие участки на факторе Va. Врожденный дефицит фактора X также крайне редок, по оценкам, встречается у 1 из 1 000 000 человек. Точечная мутация в гене, кодирующем фактор V, может привести к гиперкоагуляционному расстройству, называемому фактором V Leiden. При факторе V Leiden замена нуклеотида G1691A приводит к мутации аминокислоты R506Q. Фактор V Leiden увеличивает риск венозного тромбоза двумя известными механизмами. Во-первых, активированный белок C обычно инактивирует фактор Va, расщепляя кофактор в позициях Arg306, Arg506 и Arg679. Мутация фактора V Leiden в Arg506 делает фактор Va устойчивым к инактивации активированным белком C. В результате этой устойчивости период полураспада фактора Va в плазме увеличивается, что приводит к увеличению выработки тромбина и повышенному риску тромбоза. Во-вторых, в нормальных условиях, если фактор V расщепляется активированным белком C, а не тромбином, он может служить кофактором для активированного белка C.

Гетерозиготный фактор V Leiden встречается примерно у 5% представителей белой расы в Соединенных Штатах, а гомозиготный фактор V Leiden – менее чем у 1% этой популяции. Фактор V Leiden гораздо более распространен среди людей северноевропейского происхождения и некоторых популяций Ближнего Востока. Он менее распространен среди лиц латиноамериканской этнической группы и редок среди африканцев, азиатов и коренных американцев. Фактически, наличие гетерозиготного фактора V Leiden увеличивает риск рецидивирующей венозной тромбоэмболии на 40%.

Антикоагулянты

Ингибирование фактора Xa предотвращает активацию тромбина, тем самым предотвращая образование тромбов. Таким образом, фактор Xa является как прямой, так и косвенной мишенью нескольких антикоагулянтов. Например, препарат Фондапаринукс является косвенным ингибитором фактора Xa. Фондапаринукс связывается с антитромбином III и активирует эту молекулу для ингибирования фактора Xa. Фактически, Фондапаринукс повышает аффинность антитромбина III к фактору Xa, и это повышение аффинности приводит к 300-кратному увеличению ингибирующего эффекта антитромбина III на фактор Xa. После того, как антитромбин III связывается с фактором Xa, Фондапаринукс высвобождается и может активировать другой антитромбин. Другой препарат, который косвенно ингибирует фактор Xa, – это Идрапаринукс. Идрапаринукс также связывает антитромбин III, однако с 30-кратным увеличением аффинности по сравнению с Фондапаринуксом. Идрапаринукс имеет более длительный период полувыведения по сравнению с Фондапаринуксом и может вводиться еженедельно, в то время как Фондапаринукс необходимо вводить подкожно ежедневно. Ривароксабан, апиксабан и эдоксабан являются прямыми ингибиторами фактора Xa. Ривароксабан, апиксабан и эдоксабан связываются с активным центром фактора Xa независимо от того, связан ли фактор Xa в комплексе протромбиназы или находится в свободной форме. Эти прямые ингибиторы фактора Xa могут вводиться перорально, как и дабигатран-этексилат, который является прямым ингибитором тромбина. В настоящее время Фондапаринукс, Ривароксабан, Апиксабан, Дабигатран-этексилат и Эдоксабан используются в качестве антикоагулянтов, одобренных FDA. Разработка Идрапаринукса была прекращена.