Antitrombina

A antitrombina (AT) é unha pequena proteína que inactiva varios encimas do sistema de coagulación do sangue. A antitrombina humana é unha glicoproteína producida polo fígado e consta de 432 aminoácidos. Contén tres pontes disulfuro e un total de catro sitios de glicosilación posibles. A α-antitrombina é a forma dominante da antitrombina que se encontra no plasma sanguíneo e ten un oligosacárido que ocupa cada un dos seus catro sitios de glicosilación. Nunha forma menor da antitrombina, chamada β-antitrombina, un só dos sitios de glicosilación permanece sempre desocupado . A súa actividade multiplícase en presenza do fármaco anticoagulante heparina, que potencia a unión da antitrombina ao factor IIa (trombina) e ao factor Xa.

 Nomenclatura 

A antitrombina tamén se chama antitrombina III (AT III). As designacións de antitrombina I ata antitrombina IV orixináronse nos estudos iniciais sobre esta proteína levados a cabo na década de 1950 por Seegers, Johnson e Fell.

A antitrombina I (AT I) refírese á absorción da trombina sobre a fibrina despois de que a trombina activou o fibrinóxeno. A antitrombina II (AT II) refírese a un cofactor que se encontra no plasma, que xunto coa heparina interfire coa interacción entre a trombina e o fibrinóxeno. A antitrombina III (AT III) refírese á substancia do plasma que inactiva a trombina. A antitrombina IV (AT IV) refírese a unha antitrombina que queda activada durante ou pouco despois da coagulación do sangue. Só son medicamente significativas a AT III e posiblemente a AT I. A AT III (antitrombina III) denomínase xeralmente simplemente "antitrombina" e é a proteína que se discute neste artigo.

 Xene 
A antitrombina humana está codificada no xene SERPINC1 do cromosoma 1 (1q25.1). É un xene con 7 exóns e con varios segmentos de secuencias Alu repetitivas que ocupan un 22% da secuencia intrónica.OMIM Serpin peptidase inhibitor, clade C (antithrombin), member 1; SERPINC1

 Estrutura 

miniatura|Figura 1. Móstrase a localización dos catro sitios potenciais de glicosilación na estrutura terciaria dun monómero de antitrombina, tal como figura no arquivo de Protein Data Bank 2ANT. Nesta estrutura só a Asn 155 está glicosilada pola adición dun só residuo de N-acetilglicosamina.|esquerda|500px 
A proteína antitrombina ten unha vida media no plasma sanguíneo duns 3 días. 
A concentración normal de antitrombina no plasma sanguíneo humano é alta e de aproximadamente 0,12 mg/mL, o cal equivale a unha concentración molar de 2,3 μM.
A antitrombina foi illada do plasma sanguíneo dun gran número de especies ademais de en humanos. Como se deduce da secuenciación do ADNc e da proteína, as antitrombinas de vacas, ovellas, coellos e ratos teñen todas 433 aminoácidos, o cal é un aminoácido máis que a antitrombina humana. O aminoácido extra está na posición 6. As antitrombinas de vacas, ovellas, coellos, ratos e humanos comparten entre o 84 e o 89% dos aminoácidos. Seis dos aminoácidos forman tres pontes disulfuro intramoleculares, Cys8-Cys128, Cys21-Cys95 e Cys248-Cys430.
Todas teñen catro sitios potenciais de N-glicosilación. Estes aparecen nas posicións con asparaxina (Asn) 96, 135, 155 e 192 en humanos e en similares posicións noutras especies. Todos estes sitios están ocupados por cadeas laterais de oligosacáridos unidos covalentemente na forma predominante da antitrombina humana, a α-antitrombina, o que ten como resultado un peso molecular desta forma de antitrombina de 58 200 Da. O sitio de glicosilación potencial na asparaxina 135 non está ocupado nunha forma menor de antitrombina (que supón o 10%), chamada β-antitrombina (ver Figura 1).

As antitrombinas recombinantes con propiedades similares ás da antitrombina normal humana foron producidas usando células de insectos infectadas por baculovirus e liñas de células de mamíferos en cultivo celular. Estas antitrombinas recombinantes xeralmente teñen diferentes padróns de glicosilación qaue os da antitrombina normal e son usados tipicamente en estudos estruturais da antitrombina. Por esta razón, moitas das estruturas de antitrombina almacendas na Protein Data Bank e presentadas neste artigo mostran padróns de glicosilación variables.

A antitrombina empeza no seu estado nativo, que ten unha maior enerxía libre comparada co estado latente, o cal se degrada como media despois de 3 días. O estado latente ten a mesma forma que o estado activado, é dicir, cando está inhibindo a trombina. Xa que logo, é un exemplo clásico da utilidade do control cinético fronte ao termodinámico do pregamento de proteínas.

 Función 

miniatura|Figura 2. O enlace reactivo Arg393-Ser394 está localizado nun bucle exposto na superficie da molécula. Este bucle denomínase bucle do sitio reactivo (RSL) ou bucle do centro reactivo (RCL). |esquerda|460px
miniatura|Figura 3. Móstrase a secuencia de aminoácidos do bucle do sitio reactivo da antitombina humana. O bucle do sitio reactivo comprende a secuencia desde o aminoácido 377 ao 400 (os numeros móstranse na parte de abaixo da figura) ou nos aminoácidos P1 a P17 e P1' a P7' usando a convención de Schechter e Berger (os números móstranse na parte superior da figura). O enlace reactivo indícase por unha frecha.|esquerda|460px
A antitrombina é unha serpina (inhibidor da serina protease) e ten, pois, unha estrutura similar á maioría dos demais inhibidores de proteases do plasma sanguíneo, como a alfa 1-antiquimotripsina, alfa 2-antiplasmina e cofactor II da heparina.

As proteases que son as dianas fisiolóxicas da antitrombina son as que forman parte da vía de activación por contacto da coagulación sanguínea (antes chamada vía intrínseca), concretamente as formas activadas dos factores X (Xa), IX (IXa), XI (XIa), XIII (XIIa) e, en gran medida, o II (trombina ou IIa), e tamén a forma activada do factor VII (VIIa) da vía do factor tisular (antes chamada vía extrínseca). O inhibidor tamén inactiva a calicreínaA.M.Venneröd, K.Laakea, A. K. Solberga, S. Strömlanda. Inactivation and binding of human plasma kallikrein by antithrombin III and heparin. Thrombosis Research. Volume 9, Issue 5, November 1976, Pages 457-466.   doi.org/10.1016/0049-3848(76)90201-2 e a plasminaM.W.C. Hatton, E. Regoeczi. The inactivation of thrombin and plasmin by antithrombin III in the presence of Sepharose-heparin. Thrombosis research. May 1977. Volume 10, Issue 5, Pages 645–660.  /doi.org/10.1016/0049-3848(77)90047-0, tamén implicadas na coagulación do sangue. Porén, inactiva outras serina proteases que non interveñen na coagulación como a tripsina e a subunidade C1s do encima C1 implicado na vía clásica do complemento.

A inactivación das proteases é a consecuencia do atrapamento da protease nun complexo equimolar coa antitrombina, no cal o sitio activo do encima protease é inaccessible ao seu substrato habitual. A formación dun complexo antitrombina-protease implica unha interacción entre a protease e un enlace peptídico reactivo específico da antitrombina. Na antitrombina humana este enlace é entre a arxinina (Arg) 393 e a serina (Ser) 394 (ver Figura 2 e Figura 3).

Pénsase que os encimas proteases quedan atrapados en complexos inactivos antitrombina-protease como consecuencia do seu ataque sobre o enlace reactivo. Aínda que atacar un enlace similar dentro do substrato protease normal ten como resultado unha rápida clivaxe proteolítica do substrato, iniciar un ataque sobre o enlace reactivo da antitrombina causa que a antitrombina se active e atrape o encima nun estado intermediario do proceso proteolítico. Deixando pasar o suficiente tempo, a trombina pode clivar o enlace reactivo da molécula de antitrombina e disóciase un complexo antitrombina-trombina inactivo, aínda que o tempo que tarda en producirse isto pode ser de máis de 3 días. Porén, os enlaces P3-P4 e P1'-P2' poden ser rapidamente clivados polos encimas elastase do neutrófilo e a termolisina bacteriana, respectivamente, o que dá como resultado antitrombinas inactivas que xa non poden inhibir a actividade de trombina.

O grao de inhibición pola antitrombina da actividade de protease é moi aumentada pola súa unión adicional á heparina, igual que a súa inactivación pola elastase do neutrófilo.

 Antitrombina e heparina 
A antitrombina inactiva os seus encimas diana fisiolóxicos: trombina, factor Xa e factor IXa con constantes de velocidade de 7–11 x 103, 2,5 x 103 M−1 s−1 e 1 x 10 M−1 s−1, respectivamente. A velocidade de inactivación da antitrombina-trombina increméntase a 1,5 - 4 x 107 M−1 s−1 en presenza de heparina, é dicir, a velocidade da reacción multiplícase por 2000 a 4000. A inhibición do factor Xa é acelerada só de 500 a 1000 veces en presenza de heparina e a constante de velocidade máxima é 10 veces inferior que a da inhibición da trombina. En presenza de heparina e con niveis fisiolóxicos de calcio a velocidade da inhibición antitrombina-factor IXa multiplícase por aproximadamente un millón.

AT-III únese a unha secuencia pentasacárida sulfatada contida no poilímero de heparina, que é

GlcNAc/NS(6S)-GlcA-GlcNS(3S,6S)-IdoA(2S)-GlcNS(6S)

Despois da unión a esta secuencia pentasacárida, a inhibición da actividade de protease é incrementada pola heparina por medio de dous mecanismos. Nun mecanismo a estimulación por heparina da inhibición dos factores IXa e Xa depende dun cambio conformacional na antitrombina, que implica ao bucle do sitio reactivo e é, pois, alostérica. Noutro mecanismo a estimulación da inhibición da trombina depende da formación dun complexo ternario entre a AT-III, a trombina e a heparina.

 Activación alostérica 
miniatura|Figura 4. Dúas estruturas cristalinas da antitrombina. O modelo A procede do ficheiro de PDB 2ANT e o modelo B do 1AZX. O modelo B está acomplexado cun pentasacárido, mentres que o modelo A non está acomplexado.|esquerda|400px

O incremento da inhibición dos factores IXa e Xa require a secuencia pentasacárida da heparina mínima. Os cambios conformacionais que ocorren na antitrombina en resposta á unión do pentascárido están ben documentados.

En ausencia de heparina, os aminoácidos P14 e P15 (ver Figura 3) do bucle do sitio reactivo están incrustados dentro do corpo principal da proteína (concretamente na parte superior da folla beta A). Esta característica é común á doutras serpinas como o cofactor II da heparina, a alfa 1-antiquimotripsina e a MENT.

O cambio conformacional máis relevantedo da inhibición do factor IXa e Xa implica os aminoácidos P14 e P15 na rexión N-terminal do bucle do sitio reactivo (rodeado por un círculo no modelo B da  Figura 4). Esta rexión foi denominada rexión bisagra. O cambio conformacional na rexión bisagra en resposta á unión da heparina ten como resultado a expulsión de P14 e P15 do corpo principal da proteína e impide este cambio conformacional, e o aumento da inhibición dos factores IXa e Xa non ocorre. Pénsase que o incremento da flexibilidade que adquire o bucle do sitio reactivo como resultado do cambio conformacional da rexión bisagra é un factor clave que inflúe no incremento da inhibición dos factores IXa e Xa. Calculouse que en ausencia do pentascárido só unha de cada 400 moléculas de antitrombina (o 0,25%) está na conformación activa cos aminoácidos P14 e P15 expulsados.

 Activación non alostérica 

Para que se produza o incremento da inhibición da trombina cómpre o pentasacárido da heparina mínimo e ademais polo menos unhas 13 unidades monoméricas adicionais. Pénsase que isto se debe a que a antitrombina e a trombina debe unirse á mesma cadea de heparina e quedar unha ao lado da outra. 

Nestas estruturas  a porción C-terminal (lado P') do bucle do sitio reactivo é unha conformación estendida cando a comparamos con outras estruturas da antitrombina inactivadas ou activadas pola heparina. A rexión P' da antitrombina é especialmente longa en relación coa rexión P' doutras serpinas e en estruturas da antitrombina inactivadas ou activadas pola heparina forma un xiro β fortemente unido por pontes de hidróxeno. A elongación P' ocorre por medio da rotura de todas as pontes de hidróxeno implicadas no xiro β.

A rexión bisagra da antitrombina  en complexo non podería ser modelada debido á súa flexibilidade conformacional, e os aminoácidos P9-P14 non se poden ver. Esta flexibilidade conformacional indica que pode existir un equilibrio no complexo entre unha conformación da antitrombina de bucle de sitio reactivo P14 P15 inserido e unha conformación de bucle de sitio reactivo P14 P15 expulsado. Apoia isto a análise da posición de P15 Gly no complexo  (etiquetado no modelol B) que o mostra inserido na folla beta A (modelo C).

 Efecto da glicosilación na actividade 

A α-antitrombina e a β-antitrombin difiren na súa afinidade pola heparina. A diferenza na constante de disociación entre ambas é o triplo para o pentasacárido mostrado na Figura 3 e o décuplo para a heparina de lonxitude completa, e a β-antitrombina ten unha maior afinidade. A maior afinidade da β-antitrombina pénsase que se debe ao aumento da velocidade á cal ocorren os subseguintes cambios de conformación na proteína despois da unión da heparina inicial. Para a α-antitrombina, a glicosilación adicional na Asn-135 non se cre que interfira coa unión de heparina inicial, senón que máis ben inhibe calquera cambio conformacional resultante.

A pesar que β-antithrombina está presente a só o 5–10% dos niveis que presenta a α-antitrombina, debido ao seu incremento da afinidade pola heparina, pénsase que β-antitrombina é máis importante que a α-antitrombina no control de eventos tromboxénicos resultado de lesións nos tecidos. De feito, a inhibición da trombina despois dunha lesión na aorta foi atribuída só á β-antitrombina.

 Papel en enfermidades 
As probas do importante papel que desempeña a antitrombina na regulación da coagulación sanguínea normal proceden da correlación entre as deficiencias de antitrombina herdadas ou adquiridas e o incremento do risco de que calquera individuo afectado desenvolva unha doenza trombótica. A deficiencia de antitrombina xeralmente faise notar cando un paciente sofre tromboses venosas rocorrentes ou embolia pulmonar.

 Deficiencia de antitrombina adquirida 

A deficiencia de antitrombina adquirida ocorre como resultado de tres mecanismos. O primeiro mecanismo é o aumento da excreción que pode ocorrer con insuficiencia renal asociada con síndrome nefrótica con proteinuria. O segundo mecanismo orixínase da diminución da produción, como se observa na insuficiencia hepática ou cirrose ou nun fígado inmaturo secundario resultado dun parto prematuro. O terceiro mecanismo é o consumo acelerado da proteína, que é máis pronunciado como consecuencia de graves lesións traumáticas, pero tamén pode observarse en menor escala como resultado de intervencións como a ciruruxía maior ou un bypass cardiopulmonar.

 Deficiencia de antitrombina herdada 

A incidencia da deficiencia de antitrombina herdada estimouse entre 1:2000 e 1:5000 na poboación normal, e a primeira familia que padecía esta deficiencia foi descrita en 1965. Posteriormente, propúxose que a clasificación da deficiencia de antitrombina herdada fose dividida nos tipos I e II, baseándose nas análises de antitrombina funcionais e inmunoquímicas. O mantemento dun nivel adecuado de actividade de antitrombina, que é polo menos do 70% do nivel funcional normal, é esencial para asegurar unha inhibición efectiva das proteases da coagulación sanguínea. Tipicamente como resultado das deficiencias de antitrombina de tipo I ou II, os niveis de antitrombina funcional están reducidos por debiaxo do 50% do normal.

 Deficiencia de antitrombina de tipo I 

A deficiencia de antitrombina de tipo I caracterízase por un descenso da actividade e concentración de antitrombina no sangue de individuos afectados. A deficiencia de tipo I foi orixinalmente subdividida en dous subgrupos, Ia e Ib, baseándose na afinidade pola heparina. A antitrombina do subgrupo Ia mostraba unha afinidade normal pola heparina mentres que os individuos con antitrombina do subgrupo Ib mostraban unha afinidade reducida pola heparina. Posteriores análises funcionais dun grupo de casos Ib non só tiñan unha afinidade reducida pola heparina senón anormalidades múltiples ou 'pleiotróficas' que afectaban ao sitio reactivo, o sitio de unión da heparina e a concentración sanguínea de antitrombina. Nun sistema revisado de clasificación adoptado polo Comité de Estandarización e Científico da Sociedade Internacional da Trombose e Hemostase, os casos de tipo Ib son agora designados como de tipo II PE (PE = efecto pleiotrófico).

A maioría dos casos de deficiencia de tipo I débense a mutacións puntuais, delecións ou insercións menores no xene da antitrombina. Estas mutacións xenéticas orixinan deficiencia de tipo I por medio de varios mecanismos:
As mutacións poden producir antitrombinas inestables que poden non ser exportadas ao sangue correctamente despois da súa biosíntese completa ou existir no sangue durante un período curto de tempo; por exemplo, a deleción de 6 pares de bases nos codóns 106-108.
As mutacións poden afectar ao procesamento do ARNm do xene da antitrombina.
Insercións menores ou delecións poden orixinar mutacións de cambio da pauta de lectura e a terminación prematura da tradución do xene da antitrombina.
As mutacións puntuais poden tamén resultar na xeración prematura dun codón de parada ou terminación; por exemplo, a mutación do codón 129, CGA→TGA (UGA despois da transcrición xenética), substitúe un codón normal para a arxinina por un codón de parada.

 Deficiencia de antitrombina de tipo II 

A deficiencia de antitrombina de tipo II caracterízase por niveis normais de antitrombina pero unha actividade de antitrombina reducida no sangue dos individuos afectados. Orixinalmente propúxose que a deficiencia de tipo II fose dividida en tres subgrupos: IIa, IIb e IIc, dependendo de se actividade funcional da antitrombina era reducida ou mantida.

 Subgrupo IIa - Diminución da inactivación da trombina, diminución da inactivación do factor Xa e diminución da afinidade pola heparina.
 Subgrupo IIb - Diminución da inactivación da trombina, pero afinidade pola heparina normal.
 Subgrupo IIc - Inactivación da trombina normal, inactivación do factor Xa normal e diminución da afinidade pola heparina.

No sistema de clasificación revisado adoptado polo Comité de Estandarización e Científico da Sociedade Internacional da Trombose e Hemostase, a deficiencia de antitrombina de tipo II segue subdividida en tres subgrupos: o xa mencionado tipo II PE, xunto co tipo II RS, no que as mutacións afectan o sitio reactivo (= RS) e o tipo II HBS, no que as mutacións afectan ao sitio de unión da heparina (= HBS) da antitrombina. Para utilizalos nas bases de datos de mutacións da antitrombina compiladas por membros do Subcomité de Inhibidores da Coagulación do Plasma do Comité de Estandarización e Científico da Sociedade Internacional da Trombose e Hemostase, os casos de tipo IIa son agora clasificados como de tipo II PE, os casos de tipo IIb como de tipo II RS e os casos de tipo IIc como de tipo II HBS.Imperial College London, Faculty of Medicine, Antithrombin Mutation Database. Retrieved on 2008-08-16.

 Topónimos 

Actualmente é relativamente doado caracterizar unha mutación xenética específica da antitrombina. Porén, antes do uso das modernas técnicas de caracterización os investigadores nomeaban as mutacións pola cidade onde vivían os individuos que a padecían a deficiencia cando se descubrían, é dicir, a mutación da antitrombina era designada por un topónimo. A caracterización mutacional moderna mostrou desde entón que moitos destes topónimos eran en realidade o resultado da mesma mutación xenética, por exemplo a Antitrombina-Toyama, equivale a calquera das seguintes: Antirombina-Kumamoto, -Amien, -Tours, -Paris-1, -Paris-2, -Alger, -Padua-2 e -Barcelona.

 Usos médicos 

A antitrombina utilízase como proteína terapéutica que pode ser purificada do plasma humano ou producida como recombinante (por exemplo, Atryn, que se produce no leite de cabras modificaas xeneticamente.FDA website for ATryn (BL 125284)Antithrombin (Recombinant) US Package Insert  ATryn for Injection February 3, 2009)

A antitrombina é un anticoagulante usado para a prevención de coágulos antes, durante ou despoois da ciruruxía ou parto en pacientes con deficiencia de antitrombina hereditaria.

A antitrombina foi estudada na sepse para reducir a coagulación intravascular difusa e outras manifestacións. Non se observou que supoña ningún beneficio en persoas gravemente enfermas con sepse.

 Antitrombina clivada e latente 

A clivaxe do sitio reactivo ten como resultado o atrapamento da trombina protease, con movemento do bucle do sitio reactivo clivado xunto coa protease unida, de tal xeito que o bucle forma unha sesta febra extra no medio da folla beta A. Este movemento do bucle do sitio reactivo pode tamén ser inducido sen clivaxe, e a estrutura cristalográfica resultante é idéntica á conformación fisioloxicamene latente do inhibidor do activador do plasminóxeno 1 (PAI-1). Por esta razón, a conformación da antitrombina na cal o bucle do sitio reactivo se incorpora sen clivar ao corpo principal da proteína denomínase antitrombina latente. A diferenza do PAI-1 a transición da antitrombina desde unha conformación normal ou nativa a unha conformación latente é irreversible.

A antitrombina nativa pode converterse en antitrombinsa latente (L-antitrombina) ao quentala soa ou quentala en presenza de citrato. Porén, sen un quentamento extremo e a 37 °C (temperatura corporal) o 10% de todas as antitrombinas circulantes no sangue é convertido en L-antitrombina nun período de 24 horas.

A estrutura tridimensional da antitrombina nativa foi determinada por primeira vez en 1994. Inesperadamente a proteína cristalizou como un heterodímero composto por unha molécula de antitrombina nativa e unha molécula de antitrombina latente. A antitrombina latente en formación lígase inmediatamente a unha molécula de antitrombina nativa para formar o heterodímero, e non pode ser detectada analiticamente ata que a concentración de antitrombina latente excede o 50% do total de antitrombina. A forma latente da antitrrombina non só é inactiva contra as súas proteases da coagulación dianas, senón que a súa dimerización cunha molécula de antitrombina nativa, que doutro modo sería activa, tamén ten como resultado a inactivación das moléculas nativas. O impacto fisiolóxico da perda de actividade de antitrombina por medio da formación de antitrombina latente ou a formación de dímeros posterior é exacerbado pola preferencia de que a dimerización ocorra entre a antitrombina β activada por heparina e a antitrombina latente en vez de α-antitrombina.

Tamén se illou unha forma de antitrombina que é un intermediario na conversión entre as formas nativa e latente da antitrombina e foi denominada antitrombina prelatente.

 Antitrombina antianxioxénica 
A anxioxénese é un proceso fisiolóxico no que se forman novos vasos sanguíneos a partir do crecemento de vasos preexistentes. En condicións fisiolóxicas normais a anxioxénese está estreitamente regulada e está controlada por un equilibrio entre estimuladores e inhibidores anxioxénicos. O crecemento tumoral depende da anxioxénese e durante o desenvolvemento tumoral cómpre unha produción sostida de factores estimuladores da anxioxénese, xunto cunha redución na cantidade de factores inhibidores da anxioxénese que producen as células tumorais. As formas clivada e latente de antitrombina inhibe potencialmente a anxioxénese e o crecemento tumoral en modelos animais. A forma prelatente da antitrombina mostrouse ue inhibe a anxioxénese in vitro, pero ata agora non foi comprobada en modelos animais experimentais.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Bibliografía 


 Ligazóns externas 
 A base de datos en liña MEROPS para peptidases e os seus inhibidores: I04.018 



Categoría:Coagulación do sangue