Mechanism
Plasminogénio serve como um zymogen que inicia a cascata fibrinolítica através da ligação à fibrina intacta através de domínios estruturais dentro do plasminogénio chamado domínios ‘kringle’. Estruturalmente, os domínios ‘kringle’ são grandes loops de aminoácidos estabilizados por ligações de dissulfeto. Estes domínios de kringle, presentes em várias enzimas dentro do sistema fibrinolítico, permitem a ligação do plasminogênio aos resíduos de lisina carboxi terminal e tem sido considerado o primeiro estágio da fibrinólise. A ligação do plasminogênio é regulada em trombos hemostáticos pela remoção dos grupos de lisina carboxi-terminal quando a fibrina é formada na presença de trombomodulina, que é expressa pelas células endoteliais vasculares. A trombomodulina liga a trombina e começa a gerar carboxipeptidase B que, por sua vez, cliva resíduos livres de lisina carboxiterminal. Esta etapa reguladora previne a lise prematura de coágulos agindo em um papel hemostático e limita a ativação do plasminogênio em grandes trombos que se formam ativamente. Entretanto, uma vez que o plasminogênio é ligado à fibrina, uma mudança conformacional ocorre na estrutura do plasminogênio aumentando a suscetibilidade do plasminogênio à ativação.
Estudos indicam que o plasminogênio existe em três formas conformacionais distintas, alfa, beta, e gama. A conformação alfa é uma conformação fechada e é a confirmação adaptada predominantemente enquanto o plasminogênio está circulando. A beta-conformação ou uma conformação semi-aberta ocorre quando o plasminogênio é ligado à fibrina intacta através de um resíduo carboxi-terminal de lisina e, por último, a conformação gama é descrita como uma conformação totalmente aberta e ocorre quando o plasminogênio é ligado a dois resíduos carboxi-terminais de lisina. Além disso, a literatura indica que o plasminogênio circulante pode ser modificado através de reações de hidrólise que servem para aumentar a afinidade de ligação do plasminogênio à fibrina. Estas formas conformacionais e modificações permitem a regulação da ativação do plasminogênio a nível molecular.
O ativador de plasminogênio mais fisiologicamente ativo é o ativador do plasminogênio tecidual (tPA), sua produção e secreção são predominantemente a partir de células endoteliais. A liberação endotelial do tPA é desencadeada por numerosos estímulos locais, incluindo estresse de cisalhamento, atividade trombina, histamina e bradicinina. Quando sintetizado, o tPA, contém cinco domínios estruturais, destes domínios que incluem um domínio de fibronectina do dedo, dois domínios de kringle, que são homólogos às estruturas de kringle encontradas no plasminogênio, um fator de crescimento epidérmico análogo, e um domínio de protease serina. A produção de tPA ocorre primeiro como uma proteína de cadeia única, e nesta forma de cadeia única, sua afinidade com o plasminogênio diminui. Uma vez produzido o plasminogênio, o plasmin funciona em um mecanismo de feedback positivo, clivando o tPA em sua forma de duas cadeias. Esta forma tem um aumento de 10 vezes na afinidade para converter o plasminogênio em plasminogênio e acelera a taxa de conversão. Em um lúmen patenteado normal, o tPA permanece suprimido através de um excesso molar de seu inibidor, o plasminogênio ativador inibidor-1 (PAI-1). Na presença de fibrina, tanto o plasminogênio quanto o tPA podem se ligar, o efeito inibidor dependente da concentração do PAI-1 é perdido, e o tPA é trazido em proximidade suficiente para clivar o plasminogênio em plasmina ativa. Esta ativação ocorre através da clivagem de uma ligação peptídeo Arg-Val dentro do plasminogênio, dando origem à protease ativa, o plasmina. Este evento de clivagem é a etapa de activação semelhante para todos os diferentes activadores de plasminogénio, dos quais o tPA é o mais omnipresente.
Ativador de plasminogénio do tipo urokinase- (uPA) é o segundo maior activador de plasminogénio e é conhecido por ter numerosas funções para além do seu envolvimento na activação do plasminogénio. Para ser proteolíticamente activo e participar na activação do plasminogénio, o uPA liga-se com um receptor de superfície celular no endotélio vascular. Tal como o tPA, a secreção de uPA está numa forma de cadeia única com baixa afinidade para o plasminogénio, e semelhante ao tPA tem uma forma mais activa de duas cadeias. Quando a uPA de cadeia única se liga ao seu receptor de membrana celular, e quando o plasminogênio é ligado por um resíduo carboxiterminal de lisina, os dois proenzimas podem se ativar reciprocamente. É importante notar que comparativamente, a ativação mediada pelo uPA do plasminogênio desempenha um papel menor na ativação do plasminogênio quando comparado com o tPA. Enquanto uPA e tPA são os principais ativadores do plasminogênio, a literatura descreve vários outros ativadores do plasminogênio. Estes incluem a calicreína, assim como o fator XIa e o fator XIIa. O efeito global destas proteases na produção total de plasminogênio plasmático é relatado na literatura como sendo cerca de 15%.
Once ativado, existem mecanismos dentro do plasma para degradar a resposta do plasminogênio. A inibição da plasmina ocorre pela alfa-antiplasmina, que é um membro da família da proteína serpentina, a alfa-antiplasmina circula dentro do plasma em uma concentração relativamente alta para inibir a atividade da plasmina. Simultaneamente existem mecanismos para diminuir a atividade da tPA e uPA, que é realizada pela ação de dois outros membros da família da serpentina, o ativador do plasminogênio inibidor-1(PAI-1) e o ativador do plasminogênio inibidor-2 (PAI-2).
Números tipos celulares incluindo células endoteliais e plaquetas liberam PAI-1 e PAI-2 em resposta a citocinas envolvidas em cascatas inflamatórias. O PAI-1 é produzido em células endoteliais. A síntese é altamente regulada, e o PAI-1 produzido está em uma forma ativa que se decompõe rapidamente em solução. Assim, a conclusão é que, após a liberação, PAI-1 e PAI-2, são estruturalmente lábil e necessitam de estabilização. A estabilização ocorre através de um componente circulante do plasma chamado vitronectina, a vitronectina e o complexo PAI exibe menos inativação espontânea do que apenas o PAI-1, a fibronectina e o complexo PAI é então mais estabilizado em um mecanismo de travamento molecular através da ligação com ligandos que restringe o centro estrutural lábil do PAI-1. Uma vez estabilizados, PAI-1 e PAI-2 formam complexos irreversíveis nos locais de corte do tPA e uPA, inibindo-os dentro do espaço vascular. Dos dois, o PAI-1 existe em maior concentração e é o mais fisiologicamente ativo quando comparado ao PAI-2 e inibe tanto o PAI-1 quanto o tPA. A PAI-2, comparativamente, mostrou ter um efeito inibitório mínimo sobre a tPA e nenhuma inibição sobre a uPA. Pensou-se que os polimorfismos genéticos da PAI-1 contribuem para a patogênese da doença aterosclerótica; entretanto, metanálises recentes não suportam esta contribuição.
Outras evidências recentes sugerem o papel do tecido adiposo endócrino e, na ativação do plasminogênio, foi identificado um inibidor do plasminogênio derivado da adipose-derivado. A produção de ativador do plasminogênio derivado da adipose-dived plasminogen inhibitor aumenta à medida que a gordura corporal visceral total aumenta, resultando assim em um efeito inibidor crescente na ativação do plasminogênio e levando à desregulação da fibrinólise. Sabe-se que o PAI-1 tem papéis além da inibição da ativação do plasminogênio, e as evidências indicam que ele tem papéis na estimulação da remodelação da matriz extracelular, na adesão celular e na motilidade. Acredita-se que a desregulação desses papéis tenha implicações na doença fibrótica, metástase neoplásica e complicações gestacionais.
Em resumo, o plasminogênio existe em três formas conformacionais distintas, que conferem diferentes acessos ao local de ativação do plasminogênio. A ativação pode ocorrer através de várias enzimas catalíticas diferentes, sendo o tPA e o uPA os mais importantes fisiologicamente. A atividade destes ativadores de plasminogênio é regulada principalmente pelo PAI-1 e PAI-2, enquanto a forma ativa do plasminogênio, o plasminogênio, é inibido pela alfa-antiplasmina, uma proteína serpentina da mesma classe do PAI-1 e PAI-2.
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