Articulo de referencia

Trombina

protein C pathways. In the blood coagulation pathway, thrombin acts to convert factor XI to XIa, VIII to VIIIa V to Va, fibrinogen to fibrin. In addition, thrombin promotes plat...

Diagrama esquemático de las vías de coagulación sanguínea y de la proteína C. En la vía de coagulación sanguínea, la trombina convierte el factor XI en XIa, el factor VIII en VIIIa, el factor V en Va y el 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 la plaqueta. La trombina también interviene en la vía de la proteína C, convirtiéndola en APC. A su vez, la APC convierte el factor V en Vi y el factor VIIIa en VIIIi. Finalmente, la APC activa PAR-1 y EPCR.
Función de la trombina en la cascada de coagulación sanguínea

La trombina ( factor IIa , EC 3.4.21.5 ) 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 ]

La protrombina ( factor de coagulación II ) está codificada en el ser humano por el gen F2 . Durante el proceso de coagulación, la enzima protrombinasa la escinde proteolíticamente para formar trombina.

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 en la protrombina por el factor X activado (Xa). La actividad del factor Xa se ve enormemente potenciada por su unión al factor V activado (Va), denominado complejo 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 inhiben 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 de antitrombina en sangre se ha medido en alrededor de 1,1 unidades/mL. Los niveles de trombina en recién nacidos aumentan progresivamente después del nacimiento hasta alcanzar los niveles normales de un adulto, desde un nivel de alrededor de 0,5 unidades/mL al día siguiente del nacimiento, hasta un nivel de alrededor de 0,9 unidades/mL a los 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 de fibrinógeno en fibrina, la trombina cataliza la escisión de los fibrinopéptidos A y B de las respectivas cadenas y 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. Estos 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 coagulación, la trombina también promueve la activación y agregación plaquetaria mediante la activación de receptores activados por proteasas en la membrana celular de la plaqueta.

Retroalimentación negativa

La trombina unida a la trombomodulina activa la proteína C , un inhibidor de la cascada de coagulación. La activación de la proteína C se ve notablemente potenciada tras la unión de la trombina a la trombomodulina , una proteína de membrana integral 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 produce un ligero aumento de su actividad. La antitrombina , un inhibidor de la serina proteasa , también inactiva la trombina .

Estructura

Anclaje de la protrombina bovina a la membrana a través de su dominio Gla . [ 16 ]

El peso molecular de la protrombina es de aproximadamente 72 000 Da . El dominio catalítico se libera del fragmento 1.2 de la protrombina para formar la enzima activa trombina, cuyo peso molecular es de 36 000 Da. Estructuralmente, pertenece al extenso clan PA de proteasas.

La protrombina está compuesta por 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, junto con el factor V como cofactor, provoca la escisión de los dominios Gla y los dos dominios kringle (formando juntos un fragmento denominado fragmento 1.2) y deja la trombina, que consiste únicamente en el dominio de serina proteasa. [ 17 ]

Como ocurre con todas las serina proteasas , la protrombina se convierte en trombina activa mediante la proteólisis de un enlace peptídico interno, exponiendo un nuevo N-terminal Ile-NH3. 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 ] A diferencia de las estructuras cristalinas de la trombina activa, los estudios de espectrometría de masas con intercambio hidrógeno-deuterio indican que este N-terminal Ile-NH3 no se inserta en el barril β en la forma apo de la trombina. Sin embargo, la unión del fragmento activo de la 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 diagnosticadas con la forma congénita de deficiencia del factor II, [ 20 ] que no debe confundirse con la mutación G20210A de la protrombina , también llamada mutación del factor II. La protrombina G20210A es congénita. [ 21 ]

La mutación G20210A de la protrombina no suele ir acompañada de otras mutaciones de factores (la más común es la del factor V Leiden). El gen puede heredarse en estado heterocigoto (1 par) o, mucho más raramente, en estado homocigoto (2 pares), y no está relacionado con el sexo ni el grupo sanguíneo. Las mutaciones homocigotas aumentan el riesgo de trombosis más que las heterocigotas, pero el aumento relativo del riesgo no está bien documentado. Otros factores de riesgo potenciales para la trombosis , como los anticonceptivos orales, pueden tener un efecto aditivo. La relación previamente descrita entre la enfermedad inflamatoria intestinal (es decir, la enfermedad de Crohn o la colitis ulcerosa ) y la mutación G20210A de la protrombina o la mutación del factor V Leiden ha sido refutada por la investigación. [ 22 ]

Papel en la enfermedad

La activación de la protrombina es crucial en la coagulación fisiológica y patológica. Se han descrito varias enfermedades raras relacionadas con la protrombina (por ejemplo, la hipoprotrombinemia ). Los anticuerpos antiprotrombina en 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 factor principal en el vasoespasmo tras una hemorragia subaracnoidea . La sangre de un aneurisma cerebral roto se coagula alrededor de una arteria cerebral , liberando trombina. Esto puede provocar un estrechamiento agudo y prolongado del vaso sanguíneo, lo que podría causar isquemia cerebral e infarto ( ictus ).

Más allá de su papel fundamental en el proceso dinámico de formación de trombos, la trombina posee un marcado carácter proinflamatorio, que puede influir en el inicio y la 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 vascular arterial, 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 musculares lisas vasculares, apoptosis y angiogénesis. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

La trombina interviene en la fisiología de la coagulación sanguínea . Su presencia indica la existencia de un coágulo. En 2013 se desarrolló en ratones un sistema para detectar la presencia de trombina. Este sistema combina óxido de hierro recubierto de péptidos unido a "sustancias químicas reporteras". Cuando un péptido se une a una molécula de trombina, la sustancia reportera se libera y aparece en la orina , donde puede detectarse. No se han realizado ensayos en humanos. [ 26 ]

Aplicaciones

Herramienta de investigación

Debido a su alta especificidad proteolítica, la trombina es una valiosa herramienta bioquímica. El sitio de escisión de la trombina (Leu-Val-Pro-Arg-Gly-Ser) se incluye comúnmente en las regiones de enlace de las proteínas de fusión recombinantes . Tras la purificación de la proteína de fusión, la trombina puede utilizarse para escindir selectivamente entre los residuos de arginina y glicina del sitio de escisión, eliminando así 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 pueden utilizarse para corregir deficiencias (generalmente debidas a medicamentos) de protrombina. Las indicaciones incluyen hemorragias intratables debidas a la warfarina .

La manipulación de la protrombina es fundamental para el mecanismo 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 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 de medicamentos más reciente, inhiben directamente la trombina uniéndose a su sitio activo.

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

Producción de alimentos

La trombina, combinada con fibrinógeno , se vende bajo la marca Fibrimex para su uso como agente aglutinante en la carne. Ambas proteínas de Fibrimex provienen de sangre porcina o bovina . [ 30 ] Según el fabricante, puede utilizarse para producir nuevos tipos de carnes mixtas (por ejemplo, combinando carne de res y pescado sin problemas). El fabricante también afirma que puede utilizarse para combinar carne de músculo entero, darle forma y porcionarla, reduciendo así los costos de producción sin pérdida de calidad. [ 31 ]

El secretario general de la Asociación Sueca de Consumidores, Jan Bertoft , 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 ]

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

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  • Estructura de la protrombina
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  • PDBe-KB proporciona una descripción general de toda la información estructural disponible en la base de datos PDB para la trombina de ratón.