Полифункциональность тромбина

   Тромбин-полифункциональный фермент и его высокая избирательность действия проявляется и в других его физиологических функциях.Тромбин участвует в регуляции процессов,направленных как на ускорение свертывания крови так и на его торможение(Рис 7).Регулируя процессы положительной обратной связи тромбин активирует факторыV,VIII,XI и XIII свертывания крови,стимулирует экспрессию тканевого фактора, адгезивных белков на поверхности поврежденного эндотелия и моноцитов, адгезию к эндотелию клеток крови, индуцирует агрегацию тромбоцитов. Регулируя процессы отрицательной обратной связи тромбин взаимодействует с тромбомодулином эндотелия и активирует протеин С, который ограничивает образование тромбина инактивируя факторы Va и VIIIa.

Связанный с тромбомодулином тромбин блокирует фибринолиз, поскольку активирует ингибитор фибринолиза, активируемый тромбином (TAFI) в TAFIa - карбоксипептидазу, которая отщепляет карбоксиконцевые остатки лизина и аргинина от молекул фибрина, тем самым лишая его возможности связывать плазминоген-профермент плазмина. Плазминоген не способен к иммобилизации на дефектном фибрине и не образует плазмин - фермент расщепляющий фибрин.

Вместе с тем, тромбин стимулирует освобождение из эндотелия сосудов ингибитора агрегации-простациклина,тканевого активатора плазминогена и его ингибитора. Тромбин запускает реакцию активации противосвертывающих механизмов, стимулируя усиление секреции антикоагулянта гепарина тучными клетками. Тромбин - вовлекается в реализацию ряда физиологических и патофизиологических процессов, таких как регуляция сосудистого тонуса,заживления ран,имунного ответа, процессов воспаления, атерогенеза,развитие новообразований,болезни Альцгеймера, и др. Эти реакции обусловлены рецептор-опосредованной активацией тромбином клеток крови,соединительной и нервной тканей: кровяных пластинок, моноцитов, полиморфноядерных лейкоцитов,фибробластов,клеток эндотелия, гладкомышечных, нервных,тучных и многих других. Тромбин вызывает экспрессию на поверхности поврежденного эндотелия факторов роста, адгезивных белков,прежде всего фактора фон Виллебранда и селектинов Р и Е, которые отвечают за прикрепление клеток крови к эндотелию. Тромбин включается в процессы миграции клеток, агрегации, пролиферации и изменяет проницаемость эпителиального слоя. Тромбин играет роль дирижера клеточных ответов.

Высокая специфичность тромбина в отношении рецепторов клеток обеспечивается существованием в структуре молекулы тромбина участков, так называемых экзосайтов  центра узнавания: анионсвязывающих экзосайтов 1(АВЕ1) (называемого также центром узнавания субстратов и рецепторов)и экзосайта 2. Экзосайты локализованы вне активного центра на поверхности молекулы. Анионсвязывающий экзосайт 1 отвечает за взаимодействие тромбина с рецепторами клеток (тромбомодулином эндотелия, рецептором, расщепляемым протеазами(PAR)) и комплементарными участками специфических субстратов(фибриногена, фактора VIII). Анионсвязывающий экзосайт 2 обеспечивает связывание тромбина с гепарином.  

Каталитический центр тромбина и связывание лигандов АВЕ1 аллостерически регулируется при связывании ионов Na. C помощью рентгеноструктурного анализа и сайт-направленного мутагенеза выявлены конформационные изменения, происходящие в молекуле тромбина при связывании иона Na, которые приводят к повышению скорости расщепления фибриногена и других прокоагулянтных специфических субстратов и рецепторов (Рис). Идентифицированы два участка связывания Na⁺. Структурный переход молекулы тромбина при связывании Nа⁺ вызывает аллостерическое конформационное изменение молекулы от «медленной» (свободной от Na⁺) формы к «быстрой» (cвязанной с Na⁺). При физиологических условиях (145 мМ NaCl) существуют обе формы. Быстрая форма тромбина связывает фибриноген с более высоким сродством и гидролизует его с более высокой скорость (kcat/Km) ю, чем медленная. В то же время медленная форма тромбина более специфично активирует антикоагулянт - протеин С. Точечная замена Trp60D в молекуле тромбина вызывала снижение связывания Na⁺ и сдвиг в медленную форму, что приводило к повышению антикоагулянтной активности тромбина. Таким образом, аллостерические изменения конформации молекулы тромбина могут определять его прокоагулянтные или антикоагулянтные функции.

 

Тромбин и другие протеиназы активируют клетки через новое семейство рецепторов, называемых - протеазой активируемые рецепторы-PAR.