Traducción del artículo 2 de inmunología

Resumen. El sistema contacto es una cascada de proteasas del plasma iniciado por el factor XII (FXII) que activa el sistema de calicreína-quinina proinflamatorias y el procoagulante de la vía de coagulación intrínseca. Las superficies aniónicas inducen la activación del zimógeno del  FXII para formar proteolíticamente FXIIa activo. Las superficies bacterianas también tienen la capacidad de activar las proteínas del sistema de contacto, lo que indica un importante papel para la defensa del huésped mediante la cooperación de las vías inflamatoria y de la coagulación. Investigaciones recientes han demostrado que el  polifosfato inorgánico que se encuentra en las plaquetas activa FXII in vivo y se puede inducir la coagulación en la formación patológica de trombos. Estudios experimentales han demostrado que la interferencia con el factor XII ofrece thromboprotección sin una terapia asociada al incremento de sangrado, renovando  el interés en el FXIIa  intrínseco impulsado por la vía de la coagulación como una diana terapéutica. Esta revisión resume cómo el sistema contacto actúa como el cruce de caminos de la inflamación, coagulación, e inmunidad innata.

Sistema contacto: Antecedentes

El sistema contacto de plasma conduce a vías proinflamatorias y procoagulantes, y se compone de proteasas plasmáticas, sustratos e inhibidores producidos y secretados por el hígado.  Consiste en serino proteasas del factor  XII, FXI, zimógenos de precalicreína (PPK) de plasma, el cofactor no enzimático de alto peso molecular quininógeno (HK), y el Inhibidor de C1 esterasa (C1INH) (Fig. 1) [2]. FXII se activa cuando entra en contacto con las superficies con carga negativa y se somete a un cambio conformacional, que genera pequeñas cantidades de FXII activado (FXIIa).  FXIIa escinde a PPK para formar la calicreína plasmática (PK), que activa recíprocamente al Factor XII y genera un bucle de retroalimentación positiva de la activación de factor XII. PK digiere posteriormente HK para liberar bradicinina (BK), un péptido proinflamatorio potente y el producto final de la vía de calicreína-quinina. BK activa vías de señalización que resultan en un aumento de la permeabilidad vascular, la vasodilatación y la quimiotaxis de los neutrófilos [3,4]. FXIIa también activa vía intrínseca de la cascada de la coagulación a través de la escisión de FXI para generar FXI activado (FXIa). FXIa inicia una serie de eventos de escisión proteolítica secuencial dependientes de Ca2 + que conducen a la generación de trombina, formación de fibrina, y producción de un coágulo de fibrina en plasma. Bajo condiciones fisiológicas, las proteínas del sistema contacto están como zimógenos inactivos circulando en plasma o están unidos a diversas células cardiovasculares tales como plaquetas, leucocitos, y las células endoteliales a través de la heparina de la membrana plasmática y el condroitín sulfato- tipo proteoglicanos. Adicionalmente, el citoesqueleto intracelular y las proteínas mitocondriales se han descrito para unir HK [5,6]. El factor XII y HK se pueden unir directamente a las superficies de las células cardiovasculares, mientras que PK y FXI se anclan a las células indirectamente a través de la formación del complejo bimolecular con HK [7].  PK también convierte el plasminógeno en plasmina, que une el sistema de calicreína-quinina a la fibrinólisis [8] (Fig. 1). C1INH es un inhibidor de serina proteasa (serpina) que actúa tanto en la vía del complemento como en el  sistema de contacto y  es el principal inhibidor del sistema de contacto dirigiéndose a FXIIa y PK. Además, FXIIa puede ser inhibida por a1-antitripsina y el inhibidor-1 del activador del plasminógeno (PAI-1). Como revisado por Khan et al., Altos niveles de PAI-1 están asociados con un mayor riesgo de trombosis arterial limitando la fibrinólisis. Si esto representa una asociación causal entre los niveles de PAI-1 y la trombosis en los seres humanos queda por determinarse [10]. Una variante genética de a1-antitripsina, llamado a1-antitripsina-Pittsburgh, contiene una mutación que aumenta la unión a FXIIa y PK activa [11]. En los sistemas de cultivo de células, las proteínas de contacto ejercen funciones adicionales independientes de su actividad enzimática. Por ejemplo, PPK y el factor XII estimulan el crecimiento celular y la proliferación conduce a la angiogénesis postnatal mediante la unión a receptores de activadores  del plasminógeno uroquinasas.

A pesar de la bioquímica de factor XII como el iniciador principal del sistema de contacto se entiende bien in vitro, aún hay debate sobre el papel fisiológico del factor XII in vivo.  Las deficiencias en la mayoría de los componentes de la cascada de la coagulación, como el FVIII [13] y FIX [14], dan lugar a hemorragias graves (hemofilia A y B, respectivamente). En contraste, la deficiencia congénita de FXII tanto en ratones y los seres humanos no está asociado con un trastorno de sangrado [15]. Del mismo modo, la deficiencia en los factores contacto de HK, PPK, o C1INH no está asociado con hemostasis alterada [15,16]. Por el contrario, la deficiencia en FXI está asociado con hemorragias (hemofilia C); sin embargo, no existe una asociación entre la actividad FXI o nivel de antígeno y la gravedad de la hemorragia [17]. Recientemente, los avances emocionantes han ayudado a identificar nuevos mecanismos de cómo el sistema de contacto factor XII impulsada está relacionada con la coagulación, la inflamación, la inmunidad innata, y la enfermedad. Recientemente novedosos avances han ayudado a identificar nuevos mecanismos de cómo el sistema contacto basado en el FXII se relaciona con la coagulación, inflamación, inmunidad innata y la enfermedad.

Bioquímica del FXII y activación

FXII es una glicoproteína que está codificada por un único gen en el cromosoma 5 en el ser humano y el cromosoma 13 en ratones, respectivamente, y se compone de 13 intrones y 14 exones. El zimógeno humano del FXII consiste de una cadena ligera y una cadena pesada que contienen 243 y 353 residuos, respectivamente. Debido a la glicosilación en la cadena pesada, FXII migra con un peso molecular aparente de 80 kDa en la electroforesis en gel de poliacrilamida con dodecilsulfato de sodio. La cadena pesada del FXII consta de seis dominios estructurales que comienzan con un N-terminal de dominio de fibronectina de tipo II, seguido de un dominio tipo  factor de crecimiento epidérmico, un dominio de fibronectina de tipo I, un segundo dominio tipo factor de crecimiento epidérmico, un dominio kringle, y una región rica en prolina, mientras que la cadena ligera C-terminal contiene un dominio catalítico. Superficies cargadas negativamente se unen a la cadena pesada, y múltiples sitios de unión de las superficies putativas del FXII se han identificado a través de toda la cadena pesada. Sin embargo, el mecanismo exacto de la interacción del factor XII con superficies y superficies-contacto  que induce activación ha permanecido desconocido. a-FXIIa escinde PPK para generar PK. La hetero-activación mediada por PK de FXII conduce a la escisión del enlace peptídico entre Arg353 y Val354. Además la proteólisis de un-FXIIa por PK y potencialmente por otras proteasas libera el fragmento de cadena ligera de ~ 30 kDa activada, conocido como B-FXIIa. b-FXIIa es incapaz de unirse a las superficies aniónicas pero retiene la actividad proteolítica hacia PPK [1]. Recientemente, la estructura cristalina del dominio de proteasa de FXII humano en la conformación tipo zimógeno se resolvió mediante el uso de un constructo expresado por células de Drosophila S2. En la estructura se identifican varias características interesantes, incluyendo las áreas de cargas aniónicas alrededor de la hendidura del sitio activo, que pueden desempeñar un papel clave en la unión a sustratos e inhibidores potenciales [18]. Si bien hay probablemente diferencias en los patrones de glicosilación y otras modificaciones postraduccionales en células de mamíferos, la estructura cristalina de la cadena ligera FXIIa proporciona información valiosa para la comprensión de las interacciones de FXIIa con ligandos.

Engel et al. mostraron  que el polifosfato sintético, de longitud de cadena similar a la encontrada en los sobrenadantes de las plaquetas activadas (polyP70), activa al  FXII con una eficacia similar a la del sulfato de dextrano como se mide mediante un ensayo cromogénico enzimático. Cuando se activa por polifosfato, FXII permanece como una sola cadena en un Western blot, mientras que el dextrano sulfato – activado FXII resulta en  una cadena de dos FXII [19]. Desafiando la noción de un FXII enzimáticamente activo, de cadena simple hay datos de un mutante FXII, FXII Locarno. FXII-Locarno alberga una mutación fisiológica en el sitio de escisión de la calicreína de FXII, conserva la forma zimógeno de una sola cadena, y conduce a mutantes de factor XII enzimáticamente muertas [20,21]. Los detalles de cómo el factor XII de una sola cadena puede retener la actividad fisiológica, mientras que el de una sola cadena del factor XII-Locarno es incapaz de activar el sistema de contacto necesitan una evaluación adicional.

Sistema contacto en la coagulación

Aunque la activación FXII puede conducir a la formación de fibrina in vitro, la deficiencia de FXII no está fisiológicamente asociado con un mayor riesgo de hemorragia en los seres humanos o ratones. Pacientes con deficiencia congénita de FXII tienen una capacidad hemostática normal y no tienen una tendencia a la hemorragia a pesar de una prolongación profunda en tiempo de tromboplastina parcial activado (aPTT), una prueba de coagulación diagnóstico dependiente de FXII) [16], y su diagnóstico suele ser incidental, durante las pruebas de coagulación de rutina, tales como en la detección preoperatoria. De nota, un aPTT prolongado también se encuentra en varias otras enfermedades, incluyendo el síndrome antifosfolipídico y la deficiencia en los factores VIII, IX, y XI o en pacientes que reciben anticoagulación con heparina. En contraste con la deficiencia en FXII, todos estos pacientes tienen una tendencia a la hemorragia. Los individuos con deficiencias de factor XII, PPK, o HK tienen una capacidad hemostática normal y se someten a procedimientos quirúrgicos, sin signos de aumento de la pérdida de sangre [9]. La ausencia de hemorragia en los estados de factor XII deficientes ha llevado a la hipótesis de que la vía de coagulación extrínseca mediada por el factor tisular (TF) es la principal, si no exclusiva, vía que inicia la formación de fibrina in vivo. Consistentemente, los bajos niveles de TF aumentan el sangrado en ratones [22], mientras que la deficiencia completa en la TF es embriónicamente letal en ratones y seres humanos, lo que indica que TF es esencial para el desarrollo y / o la supervivencia [23]. Una lesión de los vasos sanguíneos inicia la activación de las plaquetas circulantes y el sistema de coagulación del plasma, dando como resultado un coágulo formado por fibrina y las plaquetas que sella la pared del vaso lesionado y termina la pérdida de sangre. Para investigar el papel de FXII en vivo, se generó en los ratones una deficiencia de FXII (F12 /) [24]. Consistente con la deficiencia de FXII en  los seres los ratones producidos por dos grupos independientes [24,25] tenían una capacidad hemostática normal. En modelos de trombosis experimental, los ratones fueron protegidos en gran parte de la trombosis oclusiva inducida por múltiples tipos de lesión endotelial en los lechos vasculares venosas y arteriales [15]. De hecho, FXII en seres humanos y ratones comparten 71% de homología a nivel de proteínas y la infusión de proteína humana F12/ en ratones restaura su fenotipo tromboprotectivo. Si bien múltiples estudios han corroborado un papel esencial de FXII para trombosis arterial y venosa en ratones [15,26,27], el papel de FXII en la enfermedad trombótica humana queda por determinar. Recientemente se inició un registro del FXII (http://factor12.net) y anima a los lectores a incluir a sus 'pacientes' con  deficiencia de FXII en esta base de datos. Tomados en conjunto, la última década ha demostrado que el FXII es importante para la trombosis pero no hemostasia, que hace de FXII una prometedora diana terapéutica para limitar la trombosis sin aumentar riesgo de sangrado (Fig. 2). Varias superficies aniónicos artificiales pueden activar FXII in vitro, incluyendo caolín, vidrio, y de alto peso molecular de dextrano sulfato de [2] (Tabla 1). La activación del factor XII por caolín ha demostrado ser beneficiosa en el uso clínico como base para el ensayo de aPTT, con> 500 millones de pruebas de TPTA por año se realizan, pero la identificación de un reactivo biológico endógeno con un papel fisiológico relevante ha demostrado ser un reto. Sin embargo, se han encontrado recientemente muchos reactivos naturales biológicamente  relevantes para inducir autoactivación FXII, incluyendo colágeno [28], proteínas mal plegadas [29], ARN [30], y polifosfato de plaquetas [31], dando FXII una relevancia renovada para la formación de fibrina in vivo. Tomados en conjunto, estos datos muestran que el sistema de contacto puede ser activado por un conjunto diverso de agentes biológicos y se necesitan más estudios para comprender su relevancia fisiológica en la  activación del sistema  contacto in vivo.

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