Mecanismo
El plasminógeno sirve como un zimógeno que inicia la cascada fibrinolítica al unirse a la fibrina intacta a través de dominios estructurales dentro del plasminógeno llamados dominios «kringle». Estructuralmente, los dominios kringle son grandes bucles de aminoácidos estabilizados por enlaces disulfuro. Estos dominios kringle, presentes en varias enzimas del sistema fibrinolítico, permiten la unión del plasminógeno a los residuos de lisina carboxi-terminal y se ha considerado que son la primera etapa de la fibrinólisis. La unión del plasminógeno se regula en los trombos hemostáticos mediante la eliminación de los grupos carboxi-terminales de lisina cuando se forma fibrina en presencia de trombomodulina, que es expresada por las células endoteliales vasculares. La trombomodulina se une a la trombina y comienza a generar carboxipeptidasa B que, a su vez, escinde los residuos de lisina carboxiterminales libres, Este paso regulador evita la lisis prematura de los coágulos que actúan en una función hemostática y limita la activación del plasminógeno en los grandes trombos en formación activa. Sin embargo, una vez que el plasminógeno se une a la fibrina, se produce un cambio conformacional en la estructura del plasminógeno que aumenta la susceptibilidad del plasminógeno a la activación.
Los estudios indican que el plasminógeno existe en tres formas conformacionales distintas, alfa, beta y gamma. La conformación alfa es una conformación cerrada y es la conformación adaptada predominantemente mientras el plasminógeno está circulando. La conformación beta o una conformación semiabierta se produce cuando el plasminógeno está unido a la fibrina intacta a través de un residuo de lisina carboxi-terminal y, por último, la conformación gamma se describe como una conformación totalmente abierta y se produce cuando el plasminógeno está unido a dos residuos de lisina carboxi-terminal. Además, la bibliografía indica que el plasminógeno circulante puede modificarse mediante reacciones de hidrólisis que sirven para aumentar la afinidad de unión del plasminógeno a la fibrina. Estas formas conformacionales y modificaciones permiten regular la activación del plasminógeno a nivel molecular.
El activador del plasminógeno más activo fisiológicamente es el activador del plasminógeno tisular (tPA), su producción y secreción son predominantemente de las células endoteliales. La liberación endotelial de tPA se desencadena por numerosos estímulos locales, como la tensión de cizallamiento, la actividad de la trombina, la histamina y la bradicinina. Cuando se sintetiza, el tPA, contiene cinco dominios estructurales, de estos dominios que incluyen un dominio de dedo de fibronectina, dos dominios kringle, que son homólogos a las estructuras kringle que se encuentran en el plasminógeno, un análogo del factor de crecimiento epidérmico, y un dominio de serina proteasa. La producción de tPA se produce primero como una proteína de cadena única, y en esta forma de cadena única, su afinidad por el plasminógeno disminuye. Una vez producida la plasmina, ésta actúa en un mecanismo de retroalimentación positiva, escindiendo el tPA en su forma de dos cadenas. Esta forma tiene una afinidad 10 veces mayor para convertir el plasminógeno en plasmina y acelera la tasa de conversión. En un lumen normal, el tPA permanece suprimido mediante un exceso molar de su inhibidor, el inhibidor del activador del plasminógeno-1 (PAI-1). En presencia de fibrina, tanto el plasminógeno como el tPA pueden unirse, el efecto inhibidor dependiente de la concentración del PAI-1 se pierde, y el tPA se acerca lo suficiente para escindir el plasminógeno en plasmina activa. Esta activación se produce a través de la escisión de un enlace peptídico Arg-Val dentro del plasminógeno dando lugar a la proteasa activa, la plasmina. Este evento de escisión es el paso de activación similar para todos los diferentes activadores del plasminógeno, de los cuales el tPA es el más ubicuo.
El activador del plasminógeno tipo uroquinasa (uPA) es el segundo activador principal del plasminógeno y se sabe que tiene numerosas funciones más allá de su participación en la activación del plasminógeno. Para ser proteolíticamente activo y participar en la activación del plasminógeno, el uPA se une a un receptor de la superficie celular del endotelio vascular. Al igual que el tPA, el uPA secreta una forma de cadena única con baja afinidad por el plasminógeno y, al igual que el tPA, tiene una forma de dos cadenas más activa. Cuando el uPA de cadena única se une a su receptor de membrana celular, y cuando el plasminógeno se une cerca a través de un residuo de lisina carboxiterminal, las dos proenzimas pueden activarse recíprocamente. Es importante señalar que, comparativamente, la activación del plasminógeno mediada por el uPA desempeña un papel menor en la activación del plasminógeno en comparación con el tPA. Mientras que el uPA y el tPA son los principales activadores del plasminógeno, la literatura describe varios otros activadores del plasminógeno. Estos incluyen la calicreína, así como el factor XIa y el factor XIIa. El efecto global de estas proteasas sobre la producción total de plasmina en el plasma se reporta en la literatura como un 15% aproximadamente.
Una vez activada, existen mecanismos dentro del plasma para degradar la respuesta de la plasmina. La inhibición de la plasmina se produce mediante la alfa-antiplasmina, que es un miembro de la familia de las proteínas serpinas, la alfa-antiplasmina circula dentro del plasma a una concentración relativamente alta para inhibir la actividad de la plasmina. Al mismo tiempo, existen mecanismos para disminuir la actividad del tPA y el uPA, lo que se consigue mediante la acción de otros dos miembros de la familia de las serpinas, el inhibidor del activador del plasminógeno-1 (PAI-1) y el inhibidor del activador del plasminógeno-2 (PAI-2).
Numerosos tipos de células, incluidas las células endoteliales y las plaquetas, liberan PAI-1 y PAI-2 en respuesta a las citocinas implicadas en las cascadas inflamatorias. El PAI-1 se produce en las células endoteliales. La síntesis está muy regulada, y el PAI-1 producido está en una forma activa que decae rápidamente en solución. Por lo tanto, la conclusión es que al liberarse, el PAI-1 y el PAI-2, son estructuralmente lábiles y requieren estabilización. La estabilización se produce a través de un componente circulante del plasma llamado vitronectina, el complejo de vitronectina y PAI muestra menos inactivación espontánea que el PAI-1 solo, el complejo de fibronectina y PAI se estabiliza aún más en un mecanismo de bloqueo molecular mediante la unión con ligandos que restringe el centro estructural lábil del PAI-1. Una vez estabilizados, el PAI-1 y el PAI-2 forman complejos irreversibles en los sitios de corte del tPA y el uPA inhibiéndolos dentro del espacio vascular. De los dos, el PAI-1 existe en una mayor concentración y es el más activo fisiológicamente en comparación con el PAI-2 e inhibe tanto el uPA como el tPA. El PAI-2, comparativamente, ha demostrado tener un efecto inhibidor mínimo sobre el tPA y ninguna inhibición sobre el uPA. Se pensaba que los polimorfismos genéticos del PAI-1 contribuían a la patogénesis de la enfermedad aterosclerótica; sin embargo, recientes meta-análisis no apoyan esta contribución.
Una evidencia más reciente ha venido a sugerir el papel endocrino que desempeña el tejido adiposo, y en la activación del plasminógeno, se ha identificado un inhibidor del activador del plasminógeno derivado del tejido adiposo. La producción del inhibidor del activador del plasminógeno derivado del tejido adiposo aumenta a medida que se incrementa la grasa corporal visceral total, con lo que aumenta el efecto inhibidor de la activación del plasminógeno y se produce una desregulación de la fibrinólisis. Se sabe que el PAI-1 tiene funciones más allá de la inhibición de la activación del plasminógeno, y las pruebas indican que tiene funciones en la estimulación de la remodelación de la matriz extracelular, la adhesión celular y la motilidad. Se cree que la desregulación de estas funciones tiene implicaciones en la enfermedad fibrótica, la metástasis neoplásica y las complicaciones gestacionales.
En resumen, el plasminógeno existe en tres formas conformacionales distintas, que confieren diferente accesibilidad al sitio de activación del plasminógeno. La activación puede producirse a través de varias enzimas catalíticas diferentes, siendo el tPA y el uPA las más importantes desde el punto de vista fisiológico. La actividad de estos activadores del plasminógeno está regulada principalmente por la PAI-1 y la PAI-2, mientras que la forma activa del plasminógeno, la plasmina, está inhibida por la alfa-antiplasmina, una proteína serpina de la misma clase que la PAI-1 y la PAI-2.