БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 1

ЧАСТЬ I. КОНФОРМАЦИЯ И ДИНАМИКА

ГЛАВА 8. АКТИВАЦИЯ ПРОФЕРМЕНТОВ: ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЕ ФЕРМЕНТЫ И ФАКТОРЫ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

8.24. На фосфолипидной поверхности тромбоцитов протромбин активируется фактором X.

Каскадный характер процесса свертывания крови показан на рис. 8.35. Протромбин активируется протеолитическим ферментом, называемым фактором Х_а. Для удобства факторы свертывания крови обозначаются римскими цифрами. Буква «а» показывает, что фактор находится в активной форме. Итак, протромбин превращается в тромбин в результате протеолитического действия фактора Х_а. Это превращение (протромбин → тромбин) ускоряется под влиянием фактора V. Фактор V-не фермент; это как бы белок-модификатор.

В результате зависимой от витамина К реакции карбоксилирования глутамат (слабо хелирующий Са^{2 +}) превращается в у- карбоксиглутамат, являющийся сильным хелатирующим агентом. Связываясь с Са^{2 +}, протромбин заякоривается на фосфолипидных мембранах тромбоцитов, скапливающихся в месте повреждения. Функциональное значение присоединения протромбина к фосфолипидным поверхностям состоит в том, что протромбин оказывается в непосредственной близости от факторов Х_а и V, а это ускоряет его активацию более чем в 10⁴ раз. На этом этапе активации 14- концевой фрагмент протромбина, содержащий участки связывания Са^{2 +}, отщепляется. В результате тромбин высвобождается из связи с фосфолипидными поверхностями и, находясь в свободном виде, может активировать фибриноген плазмы.

Рис. 8.35. Конечные этапы образования фибринового сгустка. Указанные три реакции составляют общий механизм свертывания крови. В активации фактора X участвуют продукты как внутреннего, так и внешнего механизма

Каким образом активируется фактор X? Этап его активации знаменует собой объединение внутреннего и внешнего механизмов свертывания крови. Оба механизма приводят к появлению протеолитических ферментов, активирующих фактор X.

8.25. Гемофилия и другие формы нарушения свертывания крови позволили выявить ряд начальных этапов образования кровяного сгустка

Биохимическое исследование начальных этапов свертывания крови оказалось значительно сложнее, чем исследование конечных этапов, поскольку факторы, действующие на начальных этапах, находятся в крови в очень малом количестве. Так, если содержание фибриногена в 1 мл крови составляет 3 мг, то содержание фактора X-только 0,01 мг. Концентрация ряда других факторов, обеспечивающих самые начальные этапы свертывания, еще ниже. Кроме того, эти факторы крайне лабильны. В силу указанных причин плодотворным оказался другой подход, а именно исследование больных с нарушением свертывания крови.

Наиболее известное заболевание такого типа-гемофилия. Это нарушение свертывающей способности крови передается по наследству как сцепленный с полом рецессивный признак. Женщины, гетерозиготные по этому признаку, передают дефектный ген потомству, причем само носительство дефектного гена проходит бессимптомно. Известным кондуктором гемофилии была королева Виктория, передавшая дефектный ген в монархические семьи Пруссии, Испании и России (рис. 8.36).

Царевич Алексей родился в 1904 г. Он был единственным наследником в царской династии, правившей Россией с XVII в. К тому времени, когда родился царевич, у царя Николая II и императрицы Александры, внучки королевы Виктории, были четыре здоровые дочери. Уже через 6 недель после рождения царевича его отец отметил в дневнике: «Нынче утром без всякой видимой причины у маленького Алексея кровоточил пупок. Кровь шла с небольшими перерывами до самого вечера». Признаки болезни усилились, когда Алексей начал ползать и ходить; на руках и на ногах у него стали появляться большие вспухшие синяки. Кровоподтеки становились все крупнее, однако врачи были бессильны и не могли облегчить состояния больного. Отчаявшаяся императрица обратилась тогда к Распутину, имевшему репутацию исцелителя. Никто в истории не имел меньшего представления о молекулярных основах гемофилии, и никто в истории не получил большего дохода от нее. В течение многих лет Распутин обладал огромным влиянием при русском дворе, так как императрица слепо верила в его способность исцелять.

Рис. 8.36. Генеалогия гемофилии в монархических семьях Европы. На схеме указаны все дети королевы Виктории и выборочно - внуки и правнуки. Лица женского пола обозначены кружками, мужского - квадратами; больные гемофилией показаны красным

Как мог состояться брак между Николаем и Александрой, если уже было известно, что ее брат, племянники и дядя страдают гемофилией? Еще в 1873 г. французский врач Грандидье (Grandidier) рекомендовал, «чтобы все члены семьи больного с кровоточивостью воздерживались от брака». Более того, на наследственную природу этого заболевания еще в 1803 г. указывал Джон Отто (J. Otto):

«Около 70 или 80 лет тому назад женщина по фамилии Смит (Smith) поселилась поблизости от Плимута, графство Нью- Гемпшир, и передала своему потомству следующую идиосинкразию... Удивительным образом только у мужчин возникало это странное заболевание, причем не все мужчины в семье были подвержены ему... Хотя женщины не болели, однако они были способны передавать болезнь своим сыновьям.»

Как писал Дж, Халдейн (Halldane), «царствующие особы тщательно ограждены от столкновения с неприятной реальностью... Гемофилия царевича Алексея была симптомом полного непонимания реальности царствующим домом».

8.26. Внутренний механизм свертывания крови

При гемофилии нарушен внутренний механизм свертывания крови (рис. 8.37)-белок, называемый антигемофильным фактором (фактор VIII), либо совсем отсутствует, либо его активность резко снижена. Этот белок, действуя вместе с фактором IХ_а (протеолитическим ферментом), активирует фактор X. Сам антигемофильный фактор является не ферментом, а белком-модификатором.

Рис. 8.37. Внутренний механизм свертывания крови. Неактивные формы факторов свертывания показаны красным, активированные - желтым. Активированные факторы катализируют активацию следующих

Любопытна история открытия фактора IX. Мальчик по имени Стефен Кристмас (S. Christmas) страдал нарушением свертывания крови, клинически не отличимым от классической гемофилии ни по симптоматике, ни по типу наследования. Как и при гемофилии, время свертывания его крови, помещенной в стеклянную пробирку, было увеличено. Попробовали смешать его кровь с кровью больного гемофилией и с удивлением обнаружили, что время свертывания смешанной крови оказалось почти на уровне нормы. Отсюда со всей очевидностью следовало, что, несмотря на идентичность клинической картины заболеваний, молекулярные дефекты у Стефена Кристмаса и больного гемофилией различны. У двух этих больных отсутствовали различные факторы свертывания, поскольку в противном случае плазма их крови была бы не способна к взаимной комплементации. Так был открыт новый фактор, обозначенный как фактор IX, или кристмас-фактор. Вообще тест на комплементацию является надежным методом исследования, позволяющим определить, одни и те же или разные компоненты отсутствуют в двух сравниваемых неактивных системах. Ценность этого метода состоит в том, что он дает возможность пронумеровать отдельные компоненты системы еще до того, как удается их выделить и получить в очищенном виде. Тест на комплементацию широко используется в генетических исследованиях вирусов и бактерий.

Кристмас-фактор отделен двумя этапами от пусковой реакции внутреннего механизма свертывания. Пусковым моментом этой последовательности реакций служит контакт фактора XII с аномальной для крови поверхностью. Активированный в результате этого контакта фактор ХН_а вместе с калликреином и кинином превращает фактор XI в активную форму-фактор ХI_а, который в свою очередь активирует кристмасс-фактор (IX). На всех этих этапах активации проферменты превращаются в активные ферменты.