Rola endogennych inhibitorów układu krzepnięcia: antytrombiny III, białka C, białka S w układzie hemostazy

Antytrombina III

Antytrombina III jest jednołańcuchową glikoproteiną o masie cząsteczkowej 58 000 daltonów (1). Gen odpowiedzialny za syntezę AT III znajduje się w chromosomie 1 (2). AT III jest syntetyzowana głównie w wątrobie, ale również w komórkach śródbłonka naczyń, megakariocytach i płytkach krwi (3). Prawidłowe stężenie w osoczu człowieka wynosi 19-31 mg% (4), a aktywność 65-130% (5). U noworodków stężenie tego inhibitora jest o około 50% niższe i wynosi 42-80%, a wartości obserwowane u dorosłych osiągają około 6 miesiąca życia (3, 5). Białko to należy do rodziny proteaz serynowych tzw. serpin – białek inaktywujących trombinę. Antytrombina III tworzy z trombiną kompleks w stosunku 1:1, który następnie zostaje usunięty z krwi krążącej przez układ makrofagów (3). Wydajność tej reakcji 1000-krotnie wzrasta pod wpływem heparyny (2). Głównym działaniem AT III jest hamowanie układu krzepnięcia. Jest uważana za najważniejszy fizjologiczny inhibitor trombiny, a jej aktywność stanowi 50-80% aktywności antytrombinowej osocza (1, 2, 3, 6). Antytrombina III może także inaktywować czynniki: Xa, XIIa, XIa, IXa, a także czynnik VIIa w obecności heparyny. Oprócz hamowania układu krzepnięcia wykazuje też inne działania. Inaktywuje plazminę, kalikreinę, układ komplementu (2, 3). Może łączyć się w kompleks z elastazą, usuwany następnie z krążenia przez układ monocytów. Elastaza jest ważnym enzymem proteolitycznym. Trawi elastynę co powoduje uszkodzenie drobnych naczyń krwionośnych. Jest uwalniana w dużej ilości z aktywowanych cytokinami neutrofili w reakcji zapalnej. Ma zdolność aktywacji układów: krzepnięcia, fibrynolizy, dopełniacza, kininy-kalikreiny. Odsłania receptory dla fibrynogenu, niszczy kininogen. Antytrombina III posiada też właściwości przeciwzapalne. Stymuluje uwalnianie prostacykliny z komórek śródbłonka, przez co przyczynia się do wielu korzystnych działań tej ostatniej, między innymi do: hamowania agregacji płytek krwi i obniżenia uwalniania czynników płytkowych; zmniejszenia adhezji leukocytów do śródbłonka naczyń; stabilizowania błon komórkowych, przez co zmniejsza uwalnianie enzymów z lizosomów, wolnych rodników tlenowych i cytokin. Ze względu na swoje działanie antykoagulacyjne, antyelastazowe i przeciwzapalne, antytrombina III jest obecnie uważana za jeden z podstawowych leków w chorobach wiązanych z jej niedoborem (3). Zwiększoną skłonność do choroby zakrzepowo-zatorowej we wrodzonym deficycie AT III opisał po raz pierwszy w 1965 roku Egeberg (2). Deficyt AT III występuje w populacji z częstością 1:50 000. Wykryto różne mutacje genu AT III odpowiedzialne za heterogenność wrodzonego niedoboru tego inhibitora. Jego obecność wiąże się ze zwiększonym ryzykiem zakrzepicy żył kończyn dolnych i miednicy, ujawniającej się często już w wieku 20-30 lat (2, 6). Nabyte niedobory AT III mogą wystąpić w wielu stanach klinicznych: w wyniku zwiększonego zużycia – w DIC, przy rozległych oparzeniach, po zabiegach operacyjnych, w posocznicy, w chorobach nowotworowych, w zakrzepicy naczyń; w wyniku zwiększonej utraty – w zespole nerczycowym, w niewydolności nerek, po zastosowaniu dializoterapii, plazmaferezy i krążenia pozaustrojowego; w zaburzonej produkcji – przy uszkodzeniu wątroby będącym wynikiem procesów zapalnych, zwyrodnienia tłuszczowego, zatrucia, marskości; a także po długotrwałej terapii estrogenami (2, 3, 6).

Białko C jest glikoproteiną o masie cząsteczkowej 62 000 daltonów (7). Gen kontrolujący syntezę białka C znajduje się w chromosomie 2 (2). Głównym miejscem syntezy białka C są komórki wątroby (8, 9), ale może być także wytwarzane przez komórki męskiego układu rozrodczego (10). Witamino-K-zależne białko C krąży w osoczu w postaci nieczynnego proenzymu. Fizjologicznym aktywatorem białka C jest trombina, w szczególności jej postać powolna, która przyłączając się do trombomoduliny – swoistego receptora na komórkach śródbłonka, w obecności jonów wapnia 20 000-30 000 razy przyspiesza proces aktywacji in vivo (11, 12, 13). Trombomodulina hamuje prokoagulacyjne właściwości trombiny poprzez obniżenie jej zdolności wykrzepiania fibrynogenu oraz aktywacji czynnika V i płytek krwi. Zachowana zostaje przy tym możliwość inaktywacji trombiny przez antytrombinę III (2, 11). Aktywne białko C łącząc się z wolnym białkiem S w stosunku 1:1 hamuje proces krzepnięcia krwi (2). Antykoagulacyjne działanie aktywnego białka C polega na enzymatycznym rozkładzie czynników V i VII, przy czym formy aktywne są 20-30 razy szybciej metabolizowane niż postaci natywne (8, 14). Reakcje te zachodzą najszybciej w obecności fosfolipidów i jonów wapnia (12, 14, 15). Proakceleryna (cz. V) i globulina antyhemofilowa (cz. VIII) należą do białek regulatorowych w układzie krzepnięcia. Unieczynnienie aktywnych form tych czynników hamuje proces krzepnięcia poprzez zahamowanie tworzenia trombiny – ich głównego aktywatora. W ten sposób białko C hamuje również aktywację czynnika V i VIII na zasadzie sprzężenia zwrotnego (16). Oprócz działania antykoagulacyjnego, aktywne białko C sprzyja in vivo aktywacji fibrynolizy poprzez hamowanie inhibitora tkankowego aktywatora plazminogenu (PAI-1) (7, 15, 17). Stężenie białka C aktywujące fibrynolizę musi być jednak 10-krotnie wyższe od tego przy którym ujawniają się tylko jego właściwości przeciwkrzepliwe (14). Prawidłowe stężenie białka C w osoczu wynosi 50-80 nmol/l (10) lub 100,8% (68-125) (5), a aktywność 70-140% (11). U noworodków stwierdza się niższe stężenie białka C w osoczu, co jest wyrazem niedojrzałości wątroby (5, 11). Wynosi ono średnio 32,5% (21, 47%) (5). Według Nardiego i Karpatkina (cyt. za 11) stężenie białka C rośnie z wiekiem i dopiero w wieku 4 lat osiąga wartości zbliżone do dorosłych. Z kolei van Teunenbroek (18) podaje, że zarówno stężenie jak i aktywność zbliżoną do dorosłych białko C osiąga dopiero w wieku dojrzewania. Podane wartości należą do odrębności wieku dziecięcego, są w pewnym sensie „zrównoważone” i na ogół nie mają znaczenia klinicznego u zdrowych dzieci (11). Przyczyny obniżenia stężenia lub aktywności białka C mogą być wrodzone i nabyte. Genetycznie uwarunkowany niedobór białka C został po raz pierwszy opisany w 1981 roku przez Griffina i wsp. (2, 11). Występuje on z częstością 1:300 (10). Dziedziczy się autosomalnie dominująco, choć nie wyłącza się możliwości recesywnego sposobu dziedziczenia (2, 10). We wrodzonych deficytach białka C stwierdza się zwiększoną skłonność do zakrzepicy żył głębokich i powierzchownych kończyn dolnych i zatorów płucnych, często już przed 30 rokiem życia. W ciężkiej postaci deficytu, u homozygot incydenty zakrzepowe występują już w okresie noworodkowym, mają postać plamicy piorunującej lub innych ciężkich, często śmiertelnych powikłań (2, 8, 10, 11). Obniżenie stężenia białka C opisywano w chorobach wątroby, w DIC, w białaczkach, w okresie pooperacyjnym, podczas stosowania doustnych środków przeciwkrzepliwych i u chorych z niewydolnością nerek (8, 11). Podwyższenie stężenia białka C obserwowano w cukrzycy, w otyłości, u chorych długotrwale unieruchomionych, przy niedrożności dróg żółciowych, w chorobie niedokrwiennej serca i w zawale serca, w reumatoidalnym zapaleniu stawów, w zespole nerczycowym, przy stosowaniu doustnych środków antykoncepcyjnych i steroidów anabolicznych. Inhibitor aktywnego białka C – wykryty przez Marlara i Griffina w 1980 roku, jest jednołańcuchowym polipeptydem o masie cząsteczkowej 57 000 daltonów. Tworzy stechiometryczny kompleks z aktywnym białkiem C w stosunku 1:1. Stężenie u ludzi zdrowych wynosi około 5 mg/ml (8, 10).

Białko S jest jednołańcuchową glikoproteiną o masie cząsteczkowej około 70 000 daltonów. Gen ludzkiego białka S znajduje się w chromosomie 3 (2). Wytwarzane jest ono głównie w wątrobie przy udziale witaminy K, ale także w krwinkach płytkowych i komórkach śródbłonka, oraz prawdopodobnie w megakariocytach (2, 8). Białko S nie jest proteazą. Jego aktywność kofaktorowa nie jest więc uwarunkowana wcześniejszą aktywacją. Tworząc na powierzchni komórek stechiometryczny kompleks z białkiem C w stosunku 1:1 zwiększa powinowactwo aktywnego białka C do powierzchni fosfolipidów. Są też doniesienia, że białko S może stanowić receptor dla aktywnego białka C na powierzchni płytek krwi (14). Stwierdzono też, że białko to hamuje aktywację czynnika X w wewnątrzpochodnym układzie krzepnięcia poprzez swoiste wiązanie się z czynnikiem VIII (Koppelman i wsp. cyt. za 2). W 1983 r. Dahlbäck wykazał, że 60% białka S zawartego w osoczu znajduje się w postaci kompleksu z białkiem wiążącym składnik C4 komplementu – C4bBP (17). Wydaje się więc, że białko S może pełnić rolę pomostu pomiędzy układem komplementu a układem krzepnięcia i może mieć znaczenie w niszczeniu komórek przez ten układ. Tylko wolna frakcja, która stanowi 40% białka S działa jako kofaktor aktywnego białka C (9, 10). Całkowite białko S i C4bBP są białkami ostrej fazy (2, 19). W przypadkach zwiększenia ich ilości w osoczu, stężenie wolnego białka S może być zmniejszone sprzyjając ograniczeniu wydolności antykoagulacyjnej układu białko C-S. Białko S ulega unieczynnieniu pod wpływem trombiny, która poprzez modyfikację struktury cząsteczki tego białka może zmieniać jego aktywność kofaktorową (9, 20). Prawidłowe stężenie białka S w osoczu wynosi 20-25 mg% (17), lub 72-118% (5), natomiast stężenie wolnego białka S wynosi 10 mg% (17) lub 72-128% (5). U noworodków wartości te są niższe – odpowiednio stężenie całkowitego białka S wynosi 21-47%, a wolnego 33-67% (5) i osiągają wartości zbliżone do dorosłych w wieku od 6 miesięcy do 3 lat (9). Opisywane są wrodzone niedobory białka S objawiające się podobnie jak w przypadku deficytu białka C dużą skłonnością do zakrzepicy żylnej i zatorów płuc. Homozygotyczne deficyty tego białka prowadzą do zakrzepicy naczyń, głównie w okresie noworodkowym, często kończącej się śmiertelnie (10, 21). Nabyte deficyty tego białka stwierdzono we wstrząsie, w chorobach nowotworowych, w toczniu układowym, w zawale mięśnia sercowego, w zakrzepicy żył głębokich i powierzchownych, w ciąży, podczas podawania leków przeciwkrzepliwych i antykoncepcyjnych (2, 8, 11, 17, 20). W przewlekłym młodzieńczym zapaleniu stawów całkowite białko S jest obniżone podczas gdy frakcja wolna tego białka jest podwyższona (14). W zespole nerczycowym stężenie antygenu białka S jest prawidłowe, lub nawet podwyższone, lecz aktywna frakcja wolna jest obniżona (22).