La Proteína C, también conocida como autoprotrombina IIA y factor de coagulación sanguínea XIX, : 6822 es un zimógeno, cuya forma activada juega un papel importante en la regulación de la anticoagulación, la inflamación y la muerte celular y en el mantenimiento de la permeabilidad de la sangre. paredes de vasos en humanos y otros animales.
La proteína C activada ( APC ) realiza estas operaciones principalmente inactivando proteolíticamente las proteínas Factor V a y Factor VIII a. APC se clasifica como una serina proteasa ya que contiene un residuo de serina en su sitio activo. : 35 En humanos, la proteína C está codificada por el gen PROC, que se encuentra en el cromosoma 2.
La forma zimogénica de la proteína C es una glucoproteína dependiente de la Vitamina K que circula en el plasma sanguíneo. Su estructura es la de un polipéptido de dos cadenas que consiste en una cadena ligera y una cadena pesada conectadas por un enlace disulfuro. : 4673 El zimógeno de la proteína C se activa cuando se une a la trombina, otra proteína muy involucrada en la coagulación, y la activación de la proteína C se promueve en gran medida por la presencia de trombomodulina y receptores de proteína C endotelial.(EPCR).
Debido al papel de EPCR, la proteína C activada se encuentra principalmente cerca de las células endoteliales (es decir, las que forman las paredes de los vasos sanguíneos), y son estas células y leucocitos (glóbulos blancos) a los que afecta el APC. : 34 : 3162 Debido al papel crucial que desempeña la proteína C como anticoagulante, aquellos con deficiencias en la proteína C, o algún tipo de resistencia a APC, sufren un riesgo significativamente mayor de formar coágulos sanguíneos peligrosos ( trombosis ).
La investigación sobre el uso clínico de una forma recombinante de proteína C activada humana (rhAPC) conocida como Drotrecogin alfa-activado, marca Xigris por Eli Lilly and Company, ha estado rodeada de controversia. Eli Lilly realizó una agresiva campaña de marketing para promover su uso entre las personas con sepsis severa y shock séptico y patrocinó las Pautas de la campaña de supervivencia de sepsis 2004.
Sin embargo, una revisión Cochrane de 2012 encontró que no se puede recomendar su uso ya que no mejora la supervivencia y aumenta el riesgo de sangrado.En octubre de 2011, Xigris fue retirada del mercado por Eli Lilly debido a una mayor mortalidad en un ensayo entre adultos.
Historia
El papel anticoagulante de la proteína C en el cuerpo humano fue observado por primera vez por Seegers et al. en 1960, quien le dio a la proteína C su nombre original, autoprotrombina II-a. : 6822 Proteína C se aisló por primera vez por Johan Stenflo de bovino plasma en 1976, y Stenflo determinó que era una proteína dependiente de Vitamina K.
Lo llamó proteína C porque era la tercera proteína («pico C») que eluía de un cromógrafo de intercambio iónico DEAE-Sepharose. Seegers buscaba, en ese momento, factores de coagulación dependientes de la vitamina K no detectados por los ensayos de coagulación, que miden la función de coagulación global.
Poco después de esto, Seegers reconoció que el descubrimiento de Stenflo era idéntico al suyo. : 6822 La proteína C activada se descubrió más tarde ese año, y en 1977 se reconoció por primera vez que APC inactiva el Factor V a. : 2382 En 1980, Vehar y Davie descubrieron que APC también inactiva el Factor VIII a, y poco después, Walker reconoció a la Proteína S como cofactor.En 1982, un estudio familiar de Griffin et al.
Primera deficiencia asociada de proteína C con síntomas de trombosis venosa. La deficiencia de proteína C homocigota y los consecuentes efectos graves para la salud fueron descritos en 1984 por varios científicos. : 1214 clonación de ADNc de la proteína C se realizó por primera vez en 1984 por Beckmann et al.
Que produjo un mapa del gen responsable de producir la proteína C en el hígado. En 1987 se realizó un experimento seminal (Taylor et al. ) Mediante el cual se demostró que la proteína C activada evitaba la coagulopatía y la muerte en los babuinos infundidoscon concentraciones letales de E. coli. : 2382
En 1993, Dahlbäck et al. Detectaron una resistencia hereditaria a APC. y asociado con trombofilia familiar. En 1994, se observó la mutación genética relativamente común que produce el Factor V Leiden (Bertina et al. ). Dos años después, se tomó una imagen de APC sin dominio Gla con una resolución de 2,8 Ångströms.
Comenzando con el ensayo clínico PROWESS de 2001, se reconoció que muchos de los síntomas de sepsis pueden mejorarse mediante la infusión de APC, y las tasas de mortalidad de pacientes sépticos pueden disminuir significativamente. : 3161,6 Cerca del final de ese año, Drotrecogin alfa (activado), una proteína C humana activa recombinante, se convirtió en el primer medicamento aprobado por la FDA delos EE.
UU.Para el tratamiento de la sepsis grave. En 2002, Science publicó un artículo que mostró por primera vez que la proteína C activa el receptor 1 activado por proteasa (PAR-) y este proceso explica la modulación de la proteína del Sistema inmune. : 2382
Genética
Las instrucciones biológicas para sintetizar la proteína C en humanos están codificadas en el gen oficialmente llamado «proteína C (inactivador de los factores de coagulación Va y VIIIa)». El símbolo del gen aprobado por el hgnc es «PROC» de » pro teína C «. Se encuentra en el segundo cromosoma (2q13-q) y comprende nueve exones.
2383 La secuencia de nucleótidos que codifica la proteína C humana tiene aproximadamente 11,000 bases de largo. : 4675
Estructura
La proteína C humana es una glucoproteína dependiente de la vitamina K-estructuralmente similar a otras proteínas dependientes de vitamina K que afectan a la coagulación de la sangre,, tales como protrombina, Factor VII, Factor IX y Factor X. : 1215 La síntesis de proteína C ocurre en el hígado y comienza con una molécula precursora de cadena sencilla:
Un péptido señal de N-terminal de 32 aminoácidos que precede a un propéptido. : la proteína C S11 se forma cuando un dipéptido de Lys 198 y Arg 199es removido; Esto provoca la transformación en un heterodímero con Carbohidratos ligados a N en cada cadena. La proteína tiene una cadena ligera (21 kDa ) y una cadena pesada (41 kDa) conectadas por un enlace disulfuro entre Cys 183 y Cys 319.
La proteína C inactiva comprende 419 aminoácidos en múltiples dominios : : 2383 un dominio Gla (residuos 43-88); un segmento aromático helicoidal (89-96); dos dominios similares al factor de crecimiento epidérmico (EGF) (97–132 y 136–176); un péptido de activación (200–211); y un dominio de serina proteasa similar a la tripsina (212–450).
La cadena ligera contiene los dominios similares a Gla y EGF y el segmento aromático. La cadena pesada contiene el dominio de proteasa y la petida de activación. Es de esta forma que el 85-90% de la proteína C circula en el plasma como un zimógeno, esperando ser activado. : 6822El zimógeno de proteína C restante comprende formas ligeramente modificadas de la proteína.
La activación de la enzima ocurre cuando una molécula de trombina separa el péptido de activación del extremo N de la cadena pesada. : 4673 : S11 El sitio activo contiene una tríada catalítica típica de serina proteasas (His 253, Asp 299 y Ser 402 ). : 2833
El dominio Gla es particularmente útil para unirse a fosfolípidos cargados negativamente para la anticoagulación y a EPCR para la citoprotección. Un exosito particular aumenta la capacidad de la proteína C para inactivar el Factor V a de manera eficiente. Otro es necesario para interactuar con trombomodulina.
Fisiología
La activación de la proteína C es fuertemente promovida por la trombomodulina y el receptor endotelial de la proteína C (EPCR), el último de los cuales se encuentra principalmente en las células endoteliales (células en el interior de los vasos sanguíneos). La presencia de trombomodulina acelera la activación en varios órdenes de magnitud, :
34 y EPCR acelera la activación por un factor de 20. Si alguna de estas dos proteínas está ausente en las muestras murinas, el ratón muere por una excesiva coagulación de la sangre mientras aún en estado embrionario : 1983 : 43335En el endotelio, APC desempeña un papel importante en la regulación de la coagulación de la sangre, la inflamación y la muerte celular ( apoptosis ).
28S Debido al efecto acelerador de la trombomodulina en la activación de la proteína C, se puede decir que la proteína se activa no por la trombina sino por el complejo trombina-trombomodulina (o incluso trombina-trombomodulina-EPCR). : 2381 Una vez en forma activa, el APC puede o no permanecer unido al EPCR, al cual tiene aproximadamente la misma afinidad que la proteína zimógeno.
La proteína C en forma de zimógeno está presente en el plasma sanguíneo humano adulto normal en concentraciones entre 65-135 UI / dL. La proteína C activada se encuentra en niveles aproximadamente 2000 veces más bajos que esto. : 3161 La deficiencia leve de proteína C corresponde a niveles plasmáticos superiores a 20 UI / dL, pero por debajo del rango normal.
Deficiencias moderadamente severas describen concentraciones sanguíneas entre 1 y 20 UI / dL; Las deficiencias graves producen niveles de proteína C que están por debajo de 1 UI / dL o son indetectables. Niveles de proteína C en un término sano infantilpromedio 40 UI / dL. La concentración de proteína C aumenta hasta seis meses, cuando el nivel medio es de 60 UI / dL;
El nivel se mantiene bajo durante la infancia hasta que alcanza niveles adultos después de la adolescencia. : 1216 La vida media de la proteína C activada es de aproximadamente 15 minutos. : 6823
Caminos
Las vías de la proteína C son las reacciones químicas específicas que controlan el nivel de expresión de APC y su actividad en el cuerpo. : 34 La proteína C es pleiotrópica, con dos clases principales de funciones: anticoagulación y citoprotección (su efecto directo sobre las células). La función que realiza la proteína C depende de si APC permanece unida o no a EPCR después de activarse;
Los efectos anticoagulativos de APC ocurren cuando no lo hace. En este caso, la proteína C funciona como un anticoagulante al inactivar irreversiblemente proteolíticamente el Factor V a y el Factor VIII a, convirtiéndolos en Factor V i y Factor VIII irespectivamente. Cuando todavía está unida a EPCR, la proteína C activada realiza sus efectos citoprotectores, actuando sobre el sustrato efector PAR-, receptor- activado por proteasa.
Hasta cierto punto, las propiedades anticoagulantes de APC son independientes de sus citoprotectoras, ya que la expresión de una vía no se ve afectada por la existencia de la otra. : 3162 : 26S
La actividad de la proteína C puede regularse negativamente reduciendo la cantidad de trombomodulina disponible o de EPCR. Esto puede hacerse mediante citocinas inflamatorias, como la interleucina-β (IL-β) y el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α). Los leucocitos activados liberan estos mediadores inflamatorios durante la inflamación, inhibiendo la creación de trombomodulina y EPCR e induciendo su desprendimiento de la superficie endotelial.
Ambas acciones regulan negativamente la activación de la proteína C. La trombina misma también puede tener un efecto en los niveles de EPCR. Además, las proteínas liberadas por las células pueden impedir la activación de la proteína C, por ejemplo, eosinófilos, lo que puede explicar la trombosis en hipereosinofílicos.enfermedad del corazón.
La proteína C puede estar regulada por el factor plaquetario 4. Se conjetura que esta citocina mejora la activación de la proteína C al formar un puente electrostático desde el dominio Gla de la proteína C hasta el dominio de glicosaminoglicano (GAG) de la trombomodulina, reduciendo la constante de Michaelis (K M ) para su reacción.
Además, la proteína C es inhibida por inhibidor de la proteína C.
Efectos anticoagulativos
La proteína C es un componente importante en la anticoagulación en el cuerpo humano. Actúa como un zimógeno de serina proteasa : APC proteoliza enlaces peptídicos en el Factor V y Factor VIII activados (Factor V a y Factor VIII a ), y uno de los aminoácidos en el enlace es la serina. : 2381 Estas proteínas que APC inactiva, Factor V a y Factor VIII a, son cofactores altamente procoagulantes en la generación de trombina, que es un elemento crucial en la coagulación de la sangre;
Juntos forman parte del complejo de protrombinasa.: 26S Los cofactores en la inactivación de Factor V a y Factor VIII a incluyen proteína S, Factor V, Lipoproteína de alta densidad, fosfolípidos aniónicos y glucosfingolípidos. : 3161
El factor V a se une a la protrombina y al factor X a, lo que aumenta la velocidad a la que se produce la trombina en cuatro órdenes de magnitud (10,000x). La inactivación del factor V a, por lo tanto, prácticamente detiene la producción de trombina. El Factor VIII, por otro lado, es un cofactor en la producción del Factor X activado, que a su vez convierte la protrombina en trombina.
El Factor VIII a aumenta la activación del Factor X en un factor de alrededor de 200,000. Debido a su importancia en la coagulación, el factor VIII también se conoce como factor anti-hemofílico, y deficiencias de Factor VIII causa hemofilia A. : 2382,3
APC inactiva el Factor V a haciendo tres divisiones (Arg 306, Arg 506, Arg 679 ). Las divisiones tanto en Arg 306 como en Arg 506 disminuyen la atracción de la molécula al Factor X a, y aunque el primero de estos sitios es lento para dividirse, es completamente necesario para el funcionamiento del Factor V.
La proteína S ayuda a este proceso catalizando el proteólisis en Arg 306, en el que el dominio A2 del Factor V se disocia del resto de la proteína. La proteína también S se une al Factor X a, la inhibición de la última de disminuir la inactivación del Factor V de APC una.: 2386
La inactivación del Factor VIII a no se conoce tan bien. La vida media del Factor VIII a es solo alrededor de dos minutos a menos que el Factor IX a esté presente para estabilizarlo. Algunos han cuestionado la importancia de la inactivación de APC del Factor VIII a, y se desconoce en qué grado el Factor V y la proteína S son cofactores en su proteólisis.
Se sabe que APC funciona en el Factor VIII a al dividir en dos sitios, Arg 336 y Arg 562, cualquiera de los cuales es suficiente para desactivar el Factor VIII a y convertirlo en Factor VIII i. : 2387
Efectos citoprotectores
Cuando APC está unido a EPCR, realiza varias funciones citoprotectoras importantes (es decir, protectoras de células), la mayoría de las cuales se sabe que requieren EPCR y PAR-. Estos incluyen la regulación de la expresión génica, los efectos antiinflamatorios, los efectos antiapoptóticos y la protección de la función de barrera endotelial.
El tratamiento de las células con APC demuestra que su modulación de la expresión génica controla eficazmente las principales vías de comportamiento inflamatorio y apoptótico. Hay alrededor de 20 genes que están regulados por la proteína C y 20 genes que están regulados por disminución: los primeros son generalmente vías antiinflamatorias y antiapoptóticas, mientras que los segundos tienden a ser proinflamatorios y proapoptóticos.
Los mecanismos de APC para alterar los perfiles de expresión génica no se conocen bien, pero se cree que al menos en parte implican un efecto inhibitorio sobre la actividad del factor de transcripción. : 3162,4 Las proteínas importantes que regula APC incluyen Bcl-, eNOS e IAP. APC efectúa una baja regulación significativa de p53 y Bax.
El APC tiene efectos antiinflamatorios sobre las células endoteliales y los leucocitos. El APC afecta a las células endoteliales al inhibir la liberación de mediadores inflamatorios y las moléculas de adhesión vascular que regulan hacia abajo. Esto reduce la adhesión de los leucocitos y la infiltración en los tejidos, al tiempo que limita el daño al tejido subyacente.
APC apoya la función de barrera endotelial y reduce la quimiotaxis. La APC inhibe la liberación de mediadores de respuesta inflamatoria en los leucocitos, así como en las células endoteliales, al reducir la respuesta a las citocinas y tal vez disminuir la respuesta inflamatoria sistémica, como se ve en la sepsis.
Los estudios en ratas y humanos han demostrado que APC reduce la endotoxina-inducida lesión pulmonar e inflamación. : 3164
Los científicos reconocen los efectos antiapoptóticos de la proteína C activada, pero no están claros en cuanto a los mecanismos exactos por los cuales se inhibe la apoptosis. Se sabe que APC es neuroprotector. La antiapoptosis se logra con una activación disminuida de la caspasa 3 y la caspasa 8, una relación Bax / Bcl- mejorada y una baja regulación de p53.
La proteína C activada también proporciona mucha protección de la función de barrera endotelial. La ruptura de la barrera endotelial y el aumento correspondiente en la permeabilidad endotelial se asocian con hinchazón, hipotensión e inflamación, todos los problemas de sepsis. APC protege la función de barrera endotelial al inducir la activación de la esfingosina quinasa 1 dependiente de PAR- y regular la esfingosina–fosfato con la esfingosina quinasa.
Varios estudios han indicado que la actividad proteolítica de APC contribuye a las propiedades citoprotectoras observadas de APC, pero las variantes que son proteolíticamente inactivas también pueden regular la formación de trombina y factor Xa activadores de PAR y expresar propiedades citoprotectoras in vitro e in vivo.
Papel en la enfermedad
Una deficiencia genética de proteína C, en su forma leve asociada con heterocigosidad simple, causa un riesgo significativamente mayor de trombosis venosa en adultos. Si un feto es homocigoto o heterocigoto compuesto para la deficiencia, puede haber una presentación de púrpura fulminante, coagulación intravascular diseminada grave y tromboembolismo venoso simultáneo en el útero.
Esto es muy grave y generalmente fatal. : 211 sLa eliminación del gen de la proteína C en ratones causa la muerte fetal en el momento del nacimiento. Los ratones fetales sin proteína C se desarrollan normalmente al principio, pero experimentan sangrado severo, coagulopatía, deposición de fibrina y necrosis del hígado.
La frecuencia de la deficiencia de proteína C entre individuos asintomáticos está entre 1 en 200 y 1 en 500. Por el contrario, los síntomas significativos de la deficiencia son detectables en 1 de cada 20,000 individuos. No se han detectado prejuicios raciales ni étnicos. : 1215
La resistencia a la proteína C activada ocurre cuando APC no puede realizar sus funciones. Esta enfermedad tiene síntomas similares a la deficiencia de proteína C. La mutación más común que conduce a la resistencia a la proteína C activada entre los caucásicos se encuentra en el sitio de escisión en el Factor V para APC.
Allí, Arg 506 se reemplaza con Gln, produciendo Factor V Leiden. Esta mutación también se llama R506Q. : 2382 La mutación que conduce a la pérdida de este sitio de escisión en realidad impide que APC inactive eficazmente tanto el Factor V a como el Factor VIII a. Por lo tanto, la sangre de la persona coagula con demasiada facilidad, y él está perpetuamente en mayor riesgo de trombosis.
3Las personas heterocigotas para la mutación del factor V Leiden conllevan un riesgo de trombosis venosa 5-7 veces mayor que en la población general. Los sujetos homocigotos tienen un riesgo 80 veces mayor. : 40 Esta mutación también es el riesgo hereditario más común de trombosis venosa entre los caucásicos.
Alrededor del 5% de la resistencia APC no está asociada con la mutación anterior y el Factor V Leiden. Otras mutaciones genéticas causan resistencia a APC, pero ninguna en la medida en que lo hace Factor V Leiden. Estas mutaciones incluyen varias otras versiones del Factor V, la generación espontánea de autoanticuerpos dirigidos contra el Factor V y la disfunción de cualquiera de los cofactores de APC.
2387 Además, algunas afecciones adquiridas pueden reducir la eficacia de APC en el desempeño de sus funciones anticoagulativas. : 33 Los estudios sugieren que entre el 20% y el 60% de los pacientes trombofílicos sufren algún tipo de resistencia a APC. : 37
La necrosis por warfarina es una deficiencia de proteína C adquirida debido al tratamiento con warfarina, que es un antagonista de la vitamina K y un anticoagulante. Sin embargo, el tratamiento con warfarina puede producir lesiones cutáneas paradójicas similares a las observadas en la púrpura fulminante.
Una variante de esta respuesta se presenta como gangrena del miembro venoso cuando se usa warfarina para tratar la trombosis venosa profunda asociada con el cáncer. En estas situaciones, la warfarina se puede reiniciar a una dosis baja para garantizar que la deficiencia de proteína C no se presente antes de que se supriman los factores de coagulación de vitamina K II, IX y X.
La proteína C activada escinde las histonas de Plasmodium falciparum que se liberan durante la infección: la escisión de estas histonas elimina sus efectos proinflamatorios.
Papel en medicina
En noviembre de 2001, la Administración de alimentos y Medicamentos aprobó la Drotrecogina alfa-activada (DrotAA) para el tratamiento clínico de adultos con sepsis severa y con alto riesgo de muerte. : 1332 Drotrecogina alfa-activada es una forma recombinante de la proteína C humana activada (rhAPC).
Se comercializa como Xigris por Eli Lilly and Company,
La drotrecogina activada con alfa fue objeto de una controversia significativa, aunque se aprobó para uso clínico, ya que se descubrió que aumenta el sangrado y no reduce la mortalidad. En octubre de 2011, Eli Lilly retiró rhAPC (Xigris®) del mercado debido a una mayor mortalidad en un ensayo entre adultos.
El APC se ha estudiado como una forma de tratar la lesión pulmonar, después de que los estudios mostraron que en pacientes con lesión pulmonar, los niveles reducidos de APC en partes específicas de los pulmones se correlacionaban con peores resultados. : 3167,8 APC también se ha considerado para mejorar el resultado del paciente en casos de accidente cerebrovascular isquémico, una emergencia médica en la que el bloqueo arterial priva a una región del cerebro de oxígeno, causando la muerte del tejido.
Estudios prometedores sugieren que APC podría combinarse con el único tratamiento aprobado actualmente, el activador de plasminógeno tisular (tPA), para proteger el cerebro de los efectos secundarios muy dañinos de tPA, además de prevenir la muerte celular por falta de oxígeno ( hipoxia ). : 211 El uso clínico de APC también se ha propuesto para mejorar el resultado del trasplante de islotes pancreáticos en el tratamiento de la diabetes de tipo I