IL PLASMINOGENO presentation by Enea's parents

Plasminogen (PLG) is a circulating zymogen that is converted to the active enzyme plasmin by cleavage of the peptide bond between Arg-560 and Val-561, which is mediated by urokinase and tissue plasminogen activator. The main function of plasmin is to dissolve fibrin blood clots.
Plasmin, like trypsin, belongs to the family of serine proteases. Plasmin is a serine protease that is released as plasminogen from the liver into the circulation and activated by tissue plasminogen activator (tPA), urokinase plasminogen activator (uPA), and factor XII (Hageman factor).
Fibrin is a cofactor for plasminogen activation by tissue plasminogen activator.
Urokinase plasminogen activator receptor (uPAR) is a cofactor for plasminogen activation by urokinase plasminogen activator.
Plasmin is inactivated by alpha 2-antiplasmin, a serine protease inhibitor (serpin). Apart from fibrinolysis, plasmin proteolyses proteins in various other systems: It activates collagenases, some mediators of the complement system and weakens the wall of the Graafian follicle (leading to ovulation). It cleaves fibrin, fibronectin, thrombospondin, laminin, and von Willebrand factor. Apart from fibrinolysis, plasminogen is shown to play important role in wound healing, liver repair as well as the maintenance of liver homeostasis. Plasmin cleavage produces angiostatin.
Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Plasmin.

IL PLASMINOGENO e la coagulazione

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IL PLASMINOGENO è una glicoproteina con peso molecolare tra 80 e 90 KD sintetizzata nel fegato ed è presente in circolo nella sua forma nativa (Glu-Plasminogeno).
Elettroforeticamente è una β-globulina ma esibisce un pattern eterogeneo.
Negli adulti sani ha una concentrazione plasmatica di 200 mg/l.
Funzionalmente occupa nella FIBRINOLISI una posizione analoga a quella della PROTROMBINA nella cascata coagulativa.
Per azione della PLASMINA, la forma Glu-Plasminogeno si trasforma in Lys-Plasminogeno.
Quest’ultima forma subisce una parziale lisi da parte degli attivatori del plasminogeno, più rapidamente della forma nativa, per generare PLASMINA.


La PLASMINA è una serin-proteasi a doppia catena derivata da parziale lisi del PLASMINOGENO.
Il sito attivo è situato nella catena leggera mentre nella catena pesante sono presenti i siti di legame con i vari inibitori fibrinolitici.
È in grado di digerire numerose proteine incluse la FIBRINA, il FIBRINOGENO, il FATTORE V e VIII.
La plasmina agisce sempre sulla catena Bß. Se il substrato su cui agisce è il fibrinogeno o la fibrina I, il peptide che si distacca è il frammento 1-42
mentre se il substrato è la fibrina II (prodotto di lisi della trombina con distacco del FPB) si stacca il frammento 15-42.
Quando agisce sulla fibrina stabilizzata si formano prodotti di degradazione a legami crociati di cui il prototipo è noto come D-Dimero.


La FIBRINA è il prodotto di polimerizzazione fisiologica dei monomeri ottenuti dal FIBRINOGENO dopo allontanamento dei fibrinopeptidi A e B da parte
della TROMBINA. Ha una struttura lamellare ottenuta per legami consecutivi tra i domini D.
È stabilizzata dal FATTORE XIII tramite legami crociati tra le lamelle. La PLASMINA è in grado di attaccarla generando FDP e il frammento D-DIMERO.


D-DIMERO è il frammento che si forma per l’azione litica della PLASMINA sulla FIBRINA.
Il frammento D è un dimero perché è costituito da due unità tenute insieme da legami gamma-gamma formatisi per azione stabilizzante del FATTORE XIII.
Recentemente l’uso di anticorpi monoclonali ha reso possibile dosare il D-dimero mediante metodica immunoenzimatica o radioimmunologica.
Il dosaggio del D-dimero ha il vantaggio rispetto a quello degli FDP di poter essere eseguito sul plasma citrato.
È da considerare come marker di una pregressa o presente attivazione della coagulazione.


PROTROMBINAglicoproteina di peso molecolare di 69 KD, il doppio rispetto alla trombina che è la sua forma attiva.
È sintetizzato nel fegato ed è vitamina K dipendente. Nel plasma è presente alla concentrazione di 10-16 mg/dl..

PA-I (Plasminogen Activator Inhibitors) È stata dimostrata l’esistenza di almeno tre tipi di inibitori specifici del t-PA:
-PA-I 1 di tipo endoteliale prodotto o associato alle cellule endoteliali che producono il t-PA e alle piastrine.
-È una glicoproteina che rappresenta il 60% di tutto il PA-I circolante;
- PA-I 2 binding protein che inibisce il t-PA e l’urochinasi ed è circa il 40% del PA-I totale;
- PA-I 3 di tipo placentare prodotto dai monociti della placenta e che aumenta in gravidanza.
Questi inibitori agiscono molto velocemente e in modo più specifico degli altri inibitori del t-PA.
Si pensa che alti livelli di questi inibitori (congeniti o acquisiti) predispongano a complicanze tromboemboliche.


Heparin Cofactor II (Cofattore Eparinico II) È un inibitore di serin-proteasi molto specifico: inattiva solo la TROMBINA
formando con essa un complesso equimolare. La velocità di inattivazione della trombina è grandemente potenziata dall’EPARINA e dal DERMATAN SOLFATO.
Quest’ultimo, a differenza dell’eparina, non è in grado di aumentare la velocità di inibizione dell’AT.
Non è certo che la carenza di questo inibitore possa essere associata ad episodi trombotici sia venosi che arteriosi..


STREPTOCHINASI È una proteina con peso molecolare di 47 KD, prodotta dallo streptococco β-emolitico.
È un attivatore della FIBRINOLISI e viene comunemente impiegata nella TERAPIA TROMBOLITICA della TROMBOSI arteriosa.
Non attiva direttamente il PLASMINOGENO a PLASMINA, ma forma un complesso equimolecolare (1:1) con il PLASMINOGENO.
Questa reazione porta alla formazione di un sito attivo sul complesso che diventa ATTIVATORE del plasminogeno stesso.
Una infezione di streptococchi β-emolitici o una terapia con streptochinasi stimola la produzione di anticorpi, della classe IgG,
antistreptochinasi e la conseguente reazione antigene-anticorpo può provocare manifestazioni febbrili..


UROCHINASI È una proteina sintetizzata nel rene ed è presente nelle urine.
Consiste in una singola catena polipeptidica ed è presente in due diverse forme molecolari con peso molecolare rispettivamente di 54.7 e 31.3 KD.
È un ATTIVATORE della FIBRINOLISI, agendo direttamente sul PLASMINOGENO trasformandolo in PLASMINA.
Può essere usata nella terapia TROMBOLITICA, non è antigenica per l’uomo e non provoca reazioni febbrili..

IL PLASMINOGENO e la coagulazione
LA FIBRINOLISI
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La FIBRINOLISI è un processo enzimatico deputato fisiologicamente alla rimozione dei depositi di FIBRINA presenti a livello vascolare
e quindi a mantenere pervio il microcircolo. Esistono tuttavia parecchi altri processi biologici in cui il sistema fibrinolitico gioca un ruolo importante quale per esempio la
riparazione tissutale e i meccanismi proteolitici che si accompagnano all’ovulazione e all’impianto dell’embrione.
Questo sistema è costituito da tre componenti principali: il PLASMINOGENO, gli attivatori del plasminogeno, che possono essere d’origine diversa (attivatore ematico, vascolare e tessutale) e gli inibitori che possono neutralizzare rapidamente la plasmina formata o interferire nell’attivazione del plasminogeno.


LA FIBRINOLISI
è il processo fisiologico che ha come evento terminale la dissoluzione del reticolo di fibrina formatosi in conseguenza della coagulazione del sangue.

La fibrinolisi ha lo scopo di mantenere l'integrità del coagulo per il tempo strettamente necessario all'arresto dell'emorragia e di impedire altresì la formazione di trombi intravascolari che si può verificare per attivazione spontanea della coagulazione.

La fibrinolisi inizia con la conversione del plasminogeno in plasmina per opera degli attivatori del plasminogeno, i più noti fra i quali sono l'urochinasi, varie sostanze di origine tessutale e vascolare (liberate in seguito a esercizio fisico, ipoglicemia, shock ipovolemico) e una sostanza di origine batterica, la streptochinasi.

La plasmina è un enzima proteolitico capace di scindere la fibrina e il fibrinogeno (formando i cosiddetti FDP), i fattori V e VIII.

La sua liberazione incontrollata avrebbe effetti disastrosi se non esistessero in circolo gli inibitori della plasmina, cioè sostanze in grado di neutralizzarla.

Esistono condizioni caratterizzate da un aumento della fibrinolisi: coagulazione intravascolare disseminata (in sigla, CID), carcinoma della prostata, della mammella e del pancreas, leucemie acute, interventi chirurgici sul cuore in circolazione extracorporea. In terapia gli attivatori del plasminogeno (soprattutto l'urochinasi) sono molto usati come agenti trombolitici nell'infarto miocardico, nell'embolia polmonare, nella trombosi venosa.
(Fonte: http://ok.corriere.it/dizionario/enc2997.shtml)

IL PROCESSO EMOSTATICO
L'Emostasi è una serie di reazioni biochimiche sequenziali atte al mantenimento dell'integrità dei vasi sanguigni e della fluidità del sangue.
E' un processo autoregolato e si compone di 4 fasi:
1.Vascolare
2.Piastrinica
3.Coagulativa
4.Fibrinolitica

1: breve vasocostrizione dovuto a meccanismi neurogeni riflessi (es. secrezione di endotelina= vasocostrittore endoteliale) per ridurre momentaneamente la perdita di sangue.
2: la lesione delle cellule endoteliali espone il suo connettivo, altamente trombogenico, al quale le piastrine aderiscono, attraverso il quale si attivano esocitando dai loro granuli, fattori di aggregazione che reclutano altri trombociti in modo da formare il tappo piastrinico. Si costituisce così l'emostasi primaria. Questa è capace di riparare il danno nel caso di lesioni capillari. L'adesione piastrinica è richiamata dall'esposizione del collageno sottoendoteliale ed è possibile grazie alle
Integrine, molecole adesive della superficie piastrinica. Questa adesione, nn sufficiente viene stabilizzata dal
Fattore di Von Willebrand il quale fa da collante tra il collageno sottoendoteliale e la superficie piastrinica.
Cmq le iterazioni collageno-proteine adesive-superficie piastrinica sono stabilizzate dal “cross-linking
operato dal Fattore XIII della coagulazione.
Segue la liberzione dei contenuti dei granuli(tra cui ADP e Serotonina) che attiva altre piastrine e accrescono il
numero degl'elementi coinvolti nell'aggregazione. Potente agonista e sinergico vasocostrittore invece è rappresentato dal TrombossanoA2, formato per azione sequenziale della COX + trombossano-sintetasi.
Gli aggregati piastrinici si formano grazie a ponti dati dal Fibrinogeno in presenza di Ca++
L'aumento di cAMP fa da antagonita al processo inibendo l'iterazione agonista-recettore. Lo fa per esempio l' Osiido di Azoto e la Prostaciclina (PGI2). Per quanto riguarda i farmaci, gli inibitori dell'aggregazione formano la sintesi del TrombossanoA2 agendo sulla COX (Aspirina e FANS).
3: per lesioni più gravi viene attivata la fase coagulativa dopo l'esposizione di una superficie negativa e di Fattore tessutale, insieme ai fattori piastrinici. Si forma Trombina che converte il Fibrinogeno a Fibrina . Si forma così il coagulo di Fibrina e stimola il reclutamento di piastrine. Questa è l'emostasi secondaria. Il polimero di Fibrina infatti, insieme alle piastrine, forma una massa solida che tampona l'emorragia nel sito della lesione.
La fase della coagulazione consta dell'attivazione di diversi fattori plasmatici, presenti normalmente nel
plasma in forma inattiva, tranne il III (tissutale). Sono Serino-Proteasi sotto forma di Zimogeno, altri invece
-VIII e V sono cofattori nn enzimatici che mantengono il contatto tra enzima e substrato. Sono tuti prodotti
dal fegato – tranne il Von Willebrand che è di ori endoteliale- e con produzione Vit K dipendente.
Il processo coagulativo consta di 2 vie, una intrinseca e una estrinseca che convergono poi in una via comune
una volta attivato il Fattore X. La due vie di attivazione però risultano interconnesse: fattori dell' esstrinsefca attivano anche quelli dell'intrinseca. Pare che sia il Fattore Tissutale dei fibroblasti che attivi la coagulazione all'interno del vaso (vecchia via intrinseca).
Il TF ha affinità per la proteina plasmatica Fattore VII, che attiverà poi il X, secondo la classica via estrinseca, ma anche il Fatoore IX della via intrinseca. Avviene cioè il Cross-Over.

VIA INTRINSECA
Inizio: il sangue viene a contatto con superfici cariche – come in seguito a danno dell'endotelio con esposizione delle molecole trombogeniche del sottoendotelio. Si attiva così il Sistema Plasmatico Attivabile per Contatto SPAC.
Il Fattore XII si lega al sottoendotelio e si attiva in presenza di callicreina e chininogeno ad alto peso molecolare. Il XIIa attiva poi il XIa che attiva a sua volta il IX. Il IX cmq è attivato anche dal Fattore tisuutale –VIIA della via estrinseca (cross-over). I IXa converte poi il X a Xa. Il Fattore X viene attivato dal complesso Tenasico costituito dal Ixa, l'VIIIA, Ca++ E fosfolipidi. L'VIII è un coFattore NN enzimatico attivato dalla Trombina indispensabile per dirigere l'assemblaggio degl'altri fattori del complesso tenasico. E' ASSOLUTAMENTE INDISPENSABILE e la sua mancanza genera emorragie. Il Fattore X rimane l'enzima direttamente responavbile della trasformazione da ProTrombina a Trombina.

VIA ESTRINSECA
In seguito a danno tessutale si espone nel vaso il Fattore tissutale appartenente ai fibroblasti sottoendotliali in presenza di FVII, che circola già in parte attivato e fosfolipidi, forma un complesso in grado di attivare il Fattore da IX a IXa e il X a Xa. Il X è capace a sua volta di attivare ancora il VII amplificando il processo. Ricordiamo anche che TF-VII attiva anche il IX della via intrinseca.

VIA COMUNE DELLA COAGULAZIONE
Formazione della Trombina: Il Fattore X, una volta attivato, interagisce col V, i fosfolipidi e Ca++ formando il Complesso ProTrombinasico in grado di trasformare la ProTrombina (II) in Trombina. La Trombina è da considerare polivalente in quanto, oltre a determinare il passaggio da Fibrinogeno a Fibrina, è in grado di attivare il Fattore V, il VIII e il XIII. Si forma così la Trombina.
Formazione della Fibrina: La Trombina ora taglia proteoliticamente il Fibrinogeno, Fattore I, ottenendo così la Fibrina. Questi monomeri interagiscono tra loro con legami nn covalenti. Si costituisce così il coagulo morbido di Fibrina. Questo viene successivamente stabilizzato dal Fattore XIII, attivato precedentemente dalla Trombina e che rende stabile il polimero.

4: riparata la lesione si attua la dissoluzione del coagulo tramite il processo di fibrinolisi.
L'integrità dall'apparato vascolare e il mantenimento della fluidità del sangue avviene ad opera i una sistema di controllo che agisce sia sui singoli fattori della coagulazione che della fibrinolisi.
In condizioni normali esiste sempre un'attivazione del sistema emostatico dovuta a continui microtraumi.
Spostamento dell'equilibrio dell'attività emostatica può provocare Malattie Trombotiche (se aumenta), Malattie e Sindromi Emorragiche (se diminuisce).
Il Sitema Fibrinolitico è un Sitema Multienzimatico. La reazione centrale è la conversione del Plasminogeno a
Plasmina. Questa Plasmina degrada la Fibrina dando origine a prodotti di degradazione solubili, lisando il
coagulo. In questo sistema operano:
1.Attivatori del Plasminogeno (tPA/uPA)
2.Plasminogeno
3.Plasmina
4.Inibitori

Il Plasminogeno circola in parte complessato con un suo inibitore competitivo, l' HRG. L'attivatore del Plasminogeno a Plasmina richiede l'azione degl' ATTIVATORI del Plasminogeno. Il principale è il tPA, Attivatore Tessutale del Plasminogeno. Il tPA viene liberato per esempio in seguito all'esercizio fisico, la stasi venosa e l'infusione di Desmopressina (DDAVP). E' presente anche un altro attivatore, di tipo urinario uPA, prodotto dal rene.
L'attività degl'attivatori del Plasminogeno è regolata da inibitori specifici:
Il PAI1 è il principale e inibisce sia “t” che “uPA” ed è una proteina della fase acuta.
Il PAI2è prodotto dalla placenta e misurabile solo in gravidanza.
La Plasmina invece risulta regolata da alf2antiplasmina e alfa2macroglobulina.
I principali substrati della Plasmina sono Fibrinogeno e Fibrina. Si producono specifici frammenti che nel complesso vengono chiamati FDP (Fibrin/Fribrinogen Degradation Products) e che a seconda del PM vengono divisi in X, Y, D e E. La lisi della Fibrina produce frammenti diversi di quelli derivati dal Fibrinogeno. Il Fattore XIII, attivato dalla Trombina, stabilizza la Fibrina con legami covalenti crociati che la Plasmina nn è in grado di lisare. Si producono frammenti della Fibrina stabilizzata, tra i quali il D-Dimero che è utilizzato in diagnostica come indice di lisi di Fibrina stabilizzata.
In processi patologici in cui la fibrinolisi è notevolmente attivata si possono raggiungere elevate concentrazioni di FDP da interferire con la coagulazione e con l'aggregazione di piastrine. Avremo quindi allungamento di tempo di ProTrombina, APTT, tempo di Trombina).



I FATTORI DELLA COAGULAZIONE
Sono chiamate così tutte le molecole che partecipano alla cosidetta “cascata coagulativa”.
Dal 1954 sono stati designati con numeri romani dal I al XIII; oltre a questa classificazione, ad alcuni fattori è associato il nome del paziente in cui per la prima volta è stata diagnosticata la carenza.
L’attività dei fattori nel plasma viene misurata come capacità di correzione del difetto di un plasma carente del fattore che si vuol misurare e si esprime in percentuale (%) o in U/ml rispetto ad uno standard a titolo noto.

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Coagulation factors

History

Initial discoveries

Theories on the coagulation of blood have existed since antiquity. Physiologist Johannes Müller (1801-1858) described fibrin, the substance of a thrombus. Its soluble precursor, fibrinogen, was thus named by Rudolf Virchow (1821-1902), and isolated chemically by Prosper Sylvain Denis (1799-1863). Alexander Schmidt suggested that the conversion from fibrinogen to fibrin is the result of an enzymatic process, and labeled the hypothetical enzyme "thrombin" and its precursor "prothrombin".[2][3] Arthus discovered in 1890 that calcium was essential in coagulation.[4][5] Platelets were identified in 1865, and their function was elucidated by Giulio Bizzozero in 1882.[6]

The theory that thrombin is generated by the presence of tissue factor was consolidated by Paul Morawitz in 1905.[7] At this stage, it was known that thrombokinase/thromboplastin (factor III) is released by damaged tissues, reacting with prothrombin (II), which, together with calcium (IV), forms thrombin, which converts fibrinogen into fibrin (I).[8]

Coagulation factors

The remainder of the biochemical factors in the process of coagulation were largely discovered in the 20th century.

A first clue as to the actual complexity of the system of coagulation was the discovery of proaccelerin (initially and later called Factor V) by Paul Owren (1905-1990) in 1947. He also postulated its function to be the generation of accelerin (Factor VI), which later turned out to be the activated form of V (or Va); hence, VI is not now in active use.[8]

Factor VII (also known as serum prothrombin conversion accelerator or proconvertin, precipitated by barium sulfate) was discovered in a young female patient in 1949 and 1951 by different groups.

Factor VIII turned out to be deficient in the clinically recognised but etiologically elusive hemophilia A; it was identified in the 1950s and is alternatively called antihemophilic globulin due to its capability to correct hemophilia A.[8]

Factor IX was discovered in 1952 in a young patient with hemophilia B named Stephen Christmas (1947-1993). His deficiency was described by Dr. Rosemary Biggs and Professor R.G. MacFarlane in Oxford, UK. The factor is, hence, called Christmas Factor. Christmas lived in Canada, and campaigned for blood transfusion safety until succumbing to transfusion-related AIDS at age 46. An alternative name for the factor is plasma thromboplastin component, given by an independent group in California.[8]

Hageman factor, now known as factor XII, was identified in 1955 in an asymptomatic patient with a prolonged bleeding time named of John Hageman. Factor X, or Stuart-Prower factor, followed, in 1956. This protein was identified in a Ms. Audrey Prower of London, who had a lifelong bleeding tendency. In 1957, an American group identified the same factor in a Mr. Rufus Stuart. Factors XI and XIII were identified in 1953 and 1961, respectively.[8]

The view that the coagulation process is a "cascade" or "waterfall" was enunciated almost simultaneously by MacFarlane[9] in the UK and by Davie and Ratnoff[10] in the USA, respectively.

Nomenclature

The usage of Roman numerals rather than eponyms or systematic names was agreed upon during annual conferences (starting in 1955) of hemostasis experts. In 1962, consensus was achieved on the numbering of factors I-XII.[11] This committee evolved into the present-day International Committee on Thrombosis and Hemostasis (ICTH). Assignment of numerals ceased in 1963 after the naming of Factor XIII. The names Fletcher Factor and Fitzgerald Factor were given to further coagulation-related proteins, namely prekallikrein and high-molecular-weight kininogen, respectively.[8]

Factors III and VI are unassigned, as thromboplastin was never identified, and actually turned out to consist of ten further factors, and accelerin was found to be activated Factor V.

References, links and other: UPDATE: 12 Gennaio 2010 - UNDER CONSTRUCTION

Molecular Biology: The Dogma... and Contradictions.....

1 http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/index.php#Anchor-Chromosomes-23240
Graphics Gallery is a series of labeled diagrams with explanations representing the important processes of biotechnology.
. . . . .Each diagram is followed by a summary of information, providing a context for the process illustrated.



2 http://www.fli-leibniz.de/cgi-bin/ImgLib.pl?CODE=plasminogen
QuickSearch: PLASMINOGEN by PDB,NDB,UniProt,PROSITE Code or Search Term(s) .
JENA LIBRARY: Institute of Molecular Biotechnology (IMB),
Jena / Germany; since October 2005, Leibniz Institute for Age Research - Fritz Lipmann Institute (FLI) [formerly IMB Jena] .

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© Achille Mauro Porcheddu 2004 ~ 2010 - Enea's Case - achille@budoniambiente.org