メカニズム
プラスミノーゲンは、「クリングル」ドメインというプラスミノーゲン内の構造ドメインを介して無傷のフィブリンと結合することにより線溶カスケードを開始する発芽体として機能します。 構造的には、クリングルドメインはジスルフィド結合によって安定化されたアミノ酸の大きなループである。 このクリングルドメインは、線溶系のいくつかの酵素に存在し、プラスミノーゲンがカルボキシ末端のリジン残基に結合することを可能にし、線溶の第一段階であると考えられてきた。 止血血栓では、血管内皮細胞が発現するトロンボモジュリンの存在下でフィブリンが形成されると、カルボキシ末端のリジン基が除去され、プラスミノーゲン結合が制御される。 トロンボモジュリンはトロンビンと結合し、カルボキシペプチダーゼBを生成し、カルボキシ末端のリジン残基を切断する。この制御ステップは、止血の役割を果たす血栓の早期溶解を防ぎ、活発に形成する大きな血栓でのプラスミノーゲン活性化を制限している。
研究により、プラスミノーゲンには、α、β、γの3種類の異なる構造体が存在することが分かっています。
研究によると、プラスミノーゲンには、α、β、γの3種類の立体構造があり、α構造は閉じた構造で、プラスミノーゲンが循環している間に主に適応されることが確認されたものです。 ベータ型またはセミオープン型は、プラスミノーゲンが1つのカルボキシ末端リジン残基を介して無傷のフィブリンに結合したときに起こり、最後に、ガンマ型は完全に開いた構造として説明され、プラスミノーゲンが2つのカルボキシ末端リジン残基に結合したときに起こります。 さらに、文献によると、循環しているプラスミノーゲンは、フィブリンに対するプラスミノーゲンの結合親和性を高める役割を果たす加水分解反応によって修飾される可能性があることが示されています。
最も生理的に活性なプラスミノーゲン活性化因子は組織プラスミノーゲン活性化因子 (tPA) であり、その生成と分泌は主に内皮細胞から行われています。 内皮細胞からのtPAの放出は、せん断応力、トロンビン活性、ヒスタミン、ブラジキニンなどの多くの局所刺激によって誘発されます。 tPAは、合成されると5つの構造ドメインを持ち、そのうち、フィブロネクチンフィンガードメイン、プラスミノーゲンに見られるクリングル構造のホモログである2つのクリングルドメイン、上皮成長因子アナログ、およびセリンプロテアーゼドメインが含まれる。 プラスミンが生成されると、プラスミンは正帰還機構で働き、tPAを2鎖の形態に切断する。 この形態はプラスミノーゲンをプラスミンに変換する親和性が10倍高く、変換速度が加速されます。 正常な特許管腔では、tPAはその阻害剤であるプラスミノーゲンアクチベーターインヒビター-1（PAI-1）のモル数過剰によって抑制されたままである。 フィブリンが存在すると、プラスミノーゲンとtPAの両方が結合し、PAI-1の濃度依存的な阻害作用が失われ、tPAが十分に接近してプラスミノーゲンを切断し、活性型プラスミンにすることができるのである。 この活性化は、プラスミノーゲン内のArg-Valペプチド結合が切断され、活性型プロテアーゼであるプラスミンが生成されることで行われます。
ウロキナーゼ型プラスミノーゲン活性化因子（uPA）は、2番目の主要なプラスミノーゲン活性化因子で、プラスミノーゲンの活性化以外にも多くの機能を有することが知られています。 uPAは、タンパク質分解活性を持ち、プラスミノーゲンの活性化に関与するために、血管内皮の細胞表面受容体と結合しています。 uPAの分泌は、tPAと同様にプラスミノーゲンとの親和性が低い一本鎖型であり、tPAと同様に活性の高い二本鎖型が存在する。 一本鎖のuPAが細胞膜の受容体に結合し、プラスミノーゲンがカルボキシ末端のリジン残基を介して近くに結合すると、2つのプロ酵素は相互に活性化することができます。 ここで重要なのは、uPAを介したプラスミノーゲンの活性化は、tPAと比較すると比較的小さな役割にとどまっているということです。 uPAとtPAがプラスミノーゲンの主要な活性化因子である一方で、文献にはプラスミノーゲンの他の活性化因子がいくつか記述されています。 これらにはカリクレイン、第XIa因子、第XIIa因子が含まれます。
一旦活性化されると、プラスミン反応を分解するメカニズムが血漿中に存在します。 プラスミンの阻害は、セルピンタンパク質ファミリーの一員であるα-アンチプラスミンによって行われ、α-アンチプラスミンは比較的高い濃度で血漿中を循環し、プラスミンの活性を阻害することが知られています。
内皮細胞や血小板を含む多くの種類の細胞が、炎症カスケードに関与するサイトカインに反応して、PAI-1やPAI-2を放出するのです。 PAI-1は内皮細胞で産生されます。 合成は高度に制御されており、産生されたPAI-1は活性型であり、溶液中で急速に分解される。 したがって、PAI-1およびPAI-2は、放出されると構造的に不安定になり、安定化させる必要がある。 ビトロネクチンとPAIとの複合体は、PAI-1単独よりも自発的な不活性化が少なく、さらにフィブロネクチンとPAIとの複合体は、PAI-1の不安定な構造中心を制限するリガンドとの結合により分子ロック機構で安定化されます。 いったん安定化すると、PAI-1とPAI-2はtPAとuPAの切断部位に不可逆的な複合体を形成し、血管内でそれらを阻害する。 PAI-1はPAI-2に比べて高濃度で存在し、生理的活性が高く、uPAとtPAの両方を阻害する。 一方、PAI-2は、tPAをほとんど阻害せず、uPAを全く阻害しないことが知られています。
最近では、脂肪組織が内分泌的な役割を果たすこと、プラスミノーゲン活性化において、脂肪由来のプラスミノーゲン活性化因子阻害剤が同定されたことが、より明らかになってきています。 脂肪由来プラスミノーゲンアクチベーターインヒビターの産生は、内臓脂肪の増加に伴い増加するため、プラスミノーゲン活性化に対する抑制作用が強くなり、線溶系が異常になることが分かっています。 PAI-1はプラスミノーゲン活性化阻害以外の役割も持つことが知られており、細胞外マトリックスのリモデリング、細胞接着、運動などを促進する役割を持つことが示唆されている。 これらの役割の調節障害は、線維性疾患、腫瘍の転移、妊娠合併症に関係していると考えられている。
要約すると、プラスミノーゲンは3つの異なるコンフォメーションで存在し、プラスミノーゲンの活性化部位に異なるアクセス性を与えています。 活性化は、いくつかの異なる触媒酵素を介して行われ、tPAとuPAが生理的に最も重要です。 これらのプラスミノーゲン活性化因子の活性は、主にPAI-1とPAI-2によって制御され、プラスミノーゲンの活性型であるプラスミンは、PAI-1とPAI-2と同じクラスのセルピン蛋白であるα-アンチプラスミンによって阻害される。