纤维蛋白溶解抑制物

通过不可逆地裂解肽键把酶原活化为有活性的丝氨酸蛋白酶是生理性刺激下快速反应的常见机制,如纤溶酶原活化物使纤溶酶原活化为纤溶酶。但丝氨酸蛋白酶的蛋白溶解活性若反应过度则极为有害,故需要对其进行调控。对纤溶系统的抑制既可在纤溶酶水平(如纤溶酶抑制物)也可在纤溶酶原活化物水平(如纤溶酶原活化抑制物)。常见的几种纤溶抑制物,除α2巨球蛋白外,几乎均属于丝氨酸蛋白酶抑制物(“serpin”)家族。

α2抗纤溶酶(α2- antiplasmin,α2- AP)

又称α2纤溶酶抑制物(α2plasmin inhibitor,α2PI),是一种单链糖蛋白,分子量70kDa,由464个氨基酸残基组成,糖类约占13%。其基因位于染色体18p11. 1~q11. 2,长约16kb,含10个外显子。α2-AP为“serpin”家族中的成员,与家族中其他成员具有一定的同源性和类似的作用机制。其N端含纤维蛋白铰链区,由第4外显子编码。活性部位和纤溶酶原结合部位位于C端,由第10外显子编码。

α2- AP主要由肝脏合成,血浆浓度约1μM (70μg/ml)。血小板α颗粒中也含α2- AP,但仅占循环α2- AP的0. 5%。血小板所含α2- AP于血小板活化时释放出来,这对防止纤维蛋白过早降解可能具有一定作用。

α2- AP是体内主要的生理性纤溶酶抑制物,与纤溶酶的相互作用极为迅速。α2- AP通过两个部位与纤溶酶结合。一个部位与纤溶酶上的赖氨酸结合部位可逆性结合,起连接纤溶酶的作用;另一个部位与纤溶酶的活性部位结合,形成稳定的复合物,不可逆地抑制纤溶酶。但近来也有研究者发现α2- AP对纤溶酶的抑制是通过形成可逆性复合物。

α2- AP仅对循环中游离的纤溶酶具有强大的抑制作用。在纤维蛋白凝块中,由于tPA和纤溶酶原均通过各自的赖氨酸结合部位与纤维蛋白结合,使纤溶酶原活化于纤维蛋白表面。如此形成的纤溶酶其活性部位及与α2- AP作用的部位均被纤维蛋白占据,难以与α2- AP相互作用,故不易被α2- AP灭活。α2- AP对纤溶酶原活化物的抑制作用较弱。

α2- AP具有缓慢抑制tPA的作用。有研究表明,α2- AP可通过凝血因子XⅢa与纤维蛋白α链交联,但此反应的生理意义尚不清楚。

纤溶酶原活化抑制物(PAI)

血浆中有多种纤溶酶原活化抑制物,包括PAI-1、PAI- 2(胎盘纤溶酶原活化抑制物)、PAI- 3(蛋白C抑制物)和蛋白酶nexin等。

PAI- 1

一般认为,PAI- 1为血浆中最重要的纤溶酶原活化抑制物。

1.蛋白结构和基因结构

PAI- 1是一种单链糖蛋白,分子量约为52kDa,由379个氨基酸组成,活性中心位于精氨酸346-蛋氨酸347。PAI- 1的基因位于第7号染色体(q21. 3- q22),长约12. 2kb,含9个外显子。cDNA已被克隆和测序,并从cDNA推测出了PAI- 1的氨基酸序列,发现PAI- 1与“serpin”家族的其他成员具有同源性,故属于该家族。

2.合成及其调节

PAI- 1的生成部位尚未确定,可能主要由内皮细胞和肝细胞合成。血管平滑肌细胞有可能合成PAI- 1,但也可能只是PAI- 1的贮存部位。血小板含高浓度的PAI- 1,可能是血循环中PAI- 1的另一重要来源。有证据表明巨核细胞中也含PAI- 1,提示血小板中的PAI- 1可能是巨核细胞合成的。此外,血管内皮外基质、胎盘中也含PAI- 1。

PAI- 1的血浆水平呈生理节奏性波动,早晨最高,傍晚和夜间最低,每日的高峰浓度出现于4~ 6AM,但存在明显个体差异。各种激素、生长因子、内毒素、细胞因子等和浮波酯可调节PAI- 1的合成与分泌,主要在转录水平对其表达进行调节。脂多糖、IL- 1、TNF-α、转化生长因子β、凝血酶、极低密度脂蛋白、胰岛素等可刺激PAI- 1的基因表达,而forskolin或内皮细胞生长因子加上肝素可下调内皮细胞的PAI- 1合成。

3.血浆浓度和血浆形式

文献报告的PAI- 1血浆抗原水平和活性水平的范围均较大。抗原水平0. 1~2nM(5~40ng/ml),远高于纤溶酶原活化物的血浆生理浓度。PAI- 1的活性水平从33%~100%。PAI- 1测定范围较大的主要原因在于标本采集和处理,其中血浆中血小板去除是否彻底对测定值的影响最大。另外,许多临床情况可引起PAI- 1水平的升高。血小板中的PAI- 1贮存于α颗粒,其活性低于血浆中的PAI- 1。在折合成等量抗原的情况下,其活性仅为血浆PAI- 1的5%。但由于其总量颇丰,故血小板PAI- 1的总活性可占循环PAI- 1总活性的50%。在血浆中,具有活性的游离PAI- 1分子的半衰期只有0. 5小时,很快其分子构象转变为无活性形式。PAI- 1与玻璃连接蛋白(vitronectin)或S-蛋白形成复合物后半衰期可延长数倍。

4.功能及其调节

PAI- 1为血浆中tPA的快速抑制物,在纤维蛋白溶解的调控中起关键作用。PAI- 1强烈抑制单链tPA、双链tPA和双链uPA,但不抑制单链uPA。血小板活化时释放出PAI- 1,使局部PAI- 1水平迅速升高,可能对富含血小板的凝块中tPA的活性起着生理性调控作用。活性形式的PAI- 1还可与纤维蛋白特异性结合,并保留抑制纤溶酶原活化物(tPA和uPA)的活性。

PAI- 1不仅能与血浆中的玻璃连接蛋白形成复合物,而且还能与内皮细胞下基质中的玻璃连接蛋白结合,这有利于内皮细胞受损部位的凝血调控。还有研究表明PAI- 1与玻璃连接蛋白结合后其生理作用的特异性也发生了改变,不但能抑制纤溶酶原活化物,而且能抑制凝血酶。PAI- 1与玻璃连接蛋白的结合还可能与肝细胞清除循环中的PAI- 1/tPA复合物的调节有关。

PAI- 1的先天性缺乏可伴严重出血。PAI- 1水平的升高发生血栓性疾病(如心肌梗死)的可能性增加。

PAI- 2

PAI- 2也属于“serpin”家族,基因位于染色体18q21- 23,长16. 5kb,含8个外显子。它由393个氨基酸组成,活性中心位于精氨酸358-苏氨酸359。它有两种不同的形式,一种为分子量约60kDa的糖基化蛋白,一种为分子量约47kDa的细胞内非糖基化蛋白。

PAI- 2可能主要来源于胎盘滋养层上皮细胞。有报道称从巨噬细胞、单核细胞、表皮细胞和组织细胞淋巴瘤细胞系U937中也分离出了PAI- 2。

在现有的测定条件下,正常人血浆中几乎测不出PAI- 2,但孕妇自妊娠第8周起其血浆中可测出PAI- 2,其后浓度逐渐增加,33周时达250ng/ml。

PAI- 2的功能尚不清楚。一般认为它主要抑制uPA,对细胞外uPA起调节作用。另外,有人提出它对子宫胎盘的血液循环具有重要作用。与PAI- 1相同,PAI- 2对单链uPA也无抑制作用。

PAI- 3

PAI- 3首先是在尿中发现的,血浆中浓度约2μg/ml。由于它与已发现的一种活化的蛋白C抑制物实为同一物质,所以也称为蛋白C抑制物(PCI-1)。PAI- 3在纤溶中的作用还有待深入研究。从现有研究结果看,PAI- 3并非生理状况下uPA的有效抑制物。

其他纤维蛋白溶解抑制物

1.α2巨球蛋白

为一种非特异抑制物,能与包括丝氨酸蛋白酶在内的多种蛋白酶形成复合物,抑制其活性。α2巨球蛋白的血浆浓度约为3μM,除了抑制纤溶酶,也抑制tc- uPA和tPA。

2. C1-抑制物

主要抑制补体成分C1s和C1r。对于纤溶酶和uPA,它并非重要的抑制物。但在体育锻炼和一些病理状态下,它能与tPA形成复合物,具有缓慢抑制tPA的作用。

3.α1抗胰蛋白酶

尽管其血中浓度较高(23. 5μM),但即使是血浆内所有的纤溶酶原活化,它也不与之形成复合物。只是在体外实验时,当血浆中加入外源性的纤溶酶才观察到复合物的形成。另外,α1抗胰蛋白酶具有缓慢抑制tPA和tc- uPA的作用。

4.富含组氨酸糖蛋白

严格地讲,该蛋白并非一种抑制物,它对纤溶的抑制是通过结合纤溶酶原使其免受激活。有人估计,循环中的纤溶酶原仅有一半能够被激活,其余的与富含组氨酸糖蛋白结合。血小板也含此蛋白。

5.凝血酶敏感蛋白(thrombospondin)

为血小板α颗粒中的一种蛋白质,在凝血酶刺激时释放出来。最近发现它也是一种纤溶酶抑制物。它与富含组氨酸糖蛋白结合,并通过赖氨酸结合位点与纤溶酶原结合,抑制与纤维蛋白结合的纤溶酶原的活化。

6.脂蛋白(a)

血浆中脂蛋白(a)浓度升高是心脑血管动脉血栓形成的独立危险因素。这可能与结构中的apo(a)有关。apo(a)是一种纤溶酶原样的糖蛋白,含有与纤溶酶原相似的赖氨酸结合部位,能与纤溶酶原竞争性结合内皮细胞受体,减弱内皮细胞表面的纤溶活性,进而损伤纤溶功能。

7.蛋白酶nexin- 1

为一种组织结合型抑制物,不存在于血循环。其抑制谱较广,除了抑制uPA,对纤溶酶、凝血酶、激肽释放酶等也有抑制作用。

8.活化的蛋白C

除了灭活活化的凝血因子Ⅴ和活化的凝血因子Ⅷ以外,可能还具有灭活PAI-1的功能,可加速凝块溶解。

9.凝血酶激活的纤溶抑制物(thrombin activat-able fibrinolysis inhibitor,TAFI)

是一种类似于羧基肽酶B的酶物质,受凝血酶-凝血酶调节蛋白复合物的活化,可下调部分降解的纤维蛋白的辅因子功能,进而抑制纤维蛋白溶解。

10.基质金属蛋白酶(MMP)

几种MMP,包括MMP- 3、MMP- 7、MMP- 9和MMP- 12,可在受体结合位点裂解纤溶酶原,减少纤溶酶原与细胞的结合,下调细胞表面的纤维蛋白溶解。MMP- 3(stromelysin 1)还可特异性裂解uPA,去除其uPAR结合序列,引起细胞相关的uPA活性的下调。MMP- 3和MMP- 7还可降解纤维蛋白原和交联的纤维蛋白,MMP- 11仅裂解纤维蛋白原而不裂解纤维蛋白。

总之,机体对所形成的止血血栓的生理性反应一方面是在血栓形成的局部有效地激活纤溶系统,促使纤维蛋白降解与血管修复的同步进行,另一方面,又要防止血栓过早溶解和避免出现全身性纤溶。这依赖于纤溶的活化与抑制两者之间的平衡。纤维蛋白溶解系统各组分与细胞受体的特异性结合、分子间的特异性相互作用及其功能对纤维蛋白的依赖在纤溶功能调节中起关键作用。

(赵永强)

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