tPA

tPA

Tissue Plasminogen-Aktivator (tPA, Tissue Plasminogen-Aktivator) ist eine Serinprotease, die auf Endothelzellen (Zellen in Blutgefäßen) vorkommt und am Abbau von Blutgerinnseln (Plasmin) beteiligt ist. Das tPA-Enzym katalysiert die Umwandlung von Plasminogen in Plasmin. tPA kann für die Forschung zu embolischen oder thrombotischen Schlaganfällen verwendet werden. tPA kann mithilfe rekombinanter Biotechnologie hergestellt werden. Das auf diese Weise erzeugte tPA kann als rekombinanter Gewebe-Plasminogen-Aktivator (rtPA) bezeichnet werden.

Abbildung 1. Proteinstruktur von tPA.

Einführungen

Die Blutgerinnung ist ein enzymatisches Ereignis, das durch Material aus verletztem Gewebe ausgelöst wird und schließlich ein Fibrinmonomer bildet, das ein Gerinnsel bildet. Nach einigen Tagen wird das Fibringerinnsel durch das fibrinolytische Enzymsystem abgebaut. Der zentrale enzymatische Bestandteil dieses Systems ist das Glykoprotein Plasminogen, das im Plasma und den meisten extravaskulären Flüssigkeiten vorhanden ist. Plasminogen ist ein Zymogen einer Serinprotease und wird nach teilweiser Spaltung durch einen Plasminogen-Aktivator in seine aktive Form Plasmin umgewandelt. Im menschlichen Körper wurden zwei Plasminogen-Aktivatoren gefunden, nämlich den Gewebe-Plasminogen-Aktivator (t-PA) und den Urin-Aktivator (u-PA). t-PA ist der Hauptaktivator von Plasminogen im Blut, während u-PA eine wichtige Funktion in der gewebsbezogenen Proteolyse hat und nur t-PA bei der Entfernung von intravaskulärem Fibrin nachsteht. Die Fibrinolyse wird hauptsächlich durch die Fibrinoberfläche initiiert und propagiert. Die Fibrinoberfläche bietet Bindungsstellen, um die vielen Komponenten des Fibrinolyse-Systems (insbesondere Plasminogen und t-PA) zu optimieren. Dieser stimulierende Effekt stellt sicher, dass die Konzentration von Plasminogen und t-PA an den Fibrinablagerungen hoch ist und ermöglicht die Lokalisierung der Plasminaktivität. Plasminogen-Aktivator-Inhibitor-1 (PAI-1) und Plasmin-Inhibitoren können eine hemmende Regulation bieten. PAI-1 ist der effektivste t-PA-Inhibitor im Plasma, und der größte Teil des zirkulierenden t-PA ist an diesen Inhibitor gebunden.

Struktur

Der menschliche t-PA ist eine 68 kDa Serinprotease, die aus 530 oder 527 Aminosäuren besteht und 7% bis 13% Kohlenhydrate enthält. Das Molekül besteht aus fünf verschiedenen Domänenstrukturen mit autonomen Funktionen. Die Finger-Domäne und zwei Kringle-Domänen sind an der Bindung von t-PA an Fibrin beteiligt, während die Epidermalwachstumsfaktor-Domäne an der schnellen Leberelimination beteiligt ist. Die Serinprotease-Domäne enthält einen aktiven Bereich, der aus Serin, Histidin und Asparaginsäure besteht, die in der Primärstruktur relativ weit voneinander entfernt sind, aber in gefalteten Proteinen sehr nah beieinander liegen. Dieser Bereich spaltet die Arg561-Val562-Bindung in Plasminogen und aktiviert es somit zu Plasmin.

Synthese und Sekretion

t-PA wird hauptsächlich in vaskulären Endothelzellen synthetisiert und kontinuierlich in das Plasma durch die akute Freisetzung von t-PA sekretiert. Letzteres tritt auf, wenn bestimmte Endothelzellrezeptoren stimuliert werden. Verschiedene Bereiche des Gefäßsystems sekretieren unterschiedliche Mengen an t-PA. Die Menge an t-PA-Sekretion im oberen Glied ist viermal so hoch wie im unteren Glied. Es gibt zwei Formen von t-PA, den Einzelstrang-t-PA (sct-PA) und den Doppelstrang-t-PA (tct-PA). Einzelsträngige Moleküle sind die natürliche Form von t-PA, die von Endothelzellen sekretiert wird, während doppelsträngige Formen das Ergebnis der proteolytischen Aktivität von Plasmin sind. Beide Formen sind katalytisch aktiv und haben ähnliche enzymatische Eigenschaften in Anwesenheit von Fibrin.

Regulation

Die Interaktion zwischen t-PA und PAI-1 und ihr synergistisches Auftreten im Plasma sind sehr kompliziert. Die Gesamtmenge an t-PA und PAI-1-Antigen im Plasma zeigt normalerweise eine starke positive Korrelation, was darauf hindeutet, dass die Synthese und Clearance von t-PA und PAI-1 biologisch miteinander verbunden sind. Ein Anstieg der PAI-1-Spiegel führt jedoch zu einer Erhöhung der t-PA-Produktion, was nicht automatisch zu einem Anstieg des aktiven t-PA-Gehalts führt. Im Gegensatz dazu scheint die t-PA-Aktivität umgekehrt mit PAI-1- und t-PA-Antigenen korreliert zu sein. Da der Anstieg der Gesamtmenge an t-PA zu einem Rückgang der t-PA-Aktivität führt, scheint diese Korrelation verwirrend zu sein.

t-PA-Analyseverfahren

Verschiedene Methoden zur Messung der t-PA-Spiegel im menschlichen Plasma wurden beschrieben. Diese können in spezifische t-PA-Nachweis- und nicht-spezifische globale Nachweisverfahren unterteilt werden. Heute sind zwei gängige Methoden die Bestimmung der Auflösungszeit von gesamten Globulin-Gerinnseln und Fibrinplatten. Die spezifische t-PA-Analyse umfasst immunologische Methoden zur Messung des t-PA-Antigens (d.h. freies t-PA und t-PA / PAI-1) und funktionale Methoden. Letztere ist entweder ein chromogenes Assay unter Verwendung eines chromogenen Plasmin-Substrats und Stimulans oder ein biologisches Immunoassay unter Verwendung einer Kombination aus monoklonalen Antikörpern und chromogenem Plasmin-Substrat.

Referenz