Alfa 1-antitripsin
Alfa-1 antitripsin ili α1-antitripsin (A1AT, α1AT, A1A ili AAT) jest protein serpinske superporodice. Kod ljudi kodiran je genom SERPINA1. Kao inhibitor proteaza, znan je kao alfa1–proteinazni inhibitor (A1PI) ili alfa1-antiproteinaza (A1AP) jer inhibira razne proteaze (ne samo tripsin).[5] U starijoj biomedicinskoj literaturi ponekad se nazivao ""serumski inhibitor tripsina"" (STI, datirana terminologija), jer je njegova sposobnost inhibicije tripsina bila istaknuta karakteristika njegovog ranog proučavanja. Kao tip inhibitora enzima, štiti tkiva od enzimskih upalnih ćelija, posebno neutrofilna elastaza i ima referentni raspon za krvne pretrage od 0,9–2,3 g/L (u SAD-u je referentni raspon izražen u mg/dL ili mikromolima), ali koncentracija se može višestruko povećati nakon akutne upale.[6]
Kada krv sadrži neadekvatne količine A1AT ili funkcionalno oštećene A1AT (kao što je nedostatak alfa-1-antitripsina), neutrofilna elastaza se pretjerano slobodno razgrađuje elastin , degradirajući elastičnost pluća, što dovodi do respiratorne komplikacije, kao što je hronična opstruktivna plućna bolest, kod odraslih. Normalno, A1AT napušta mjesto porijekla, jetru i pridružuje se u sistemsku cirkulaciju; neispravan A1AT to ne može učiniti, nakupljajući se u jetri, što rezultira cirozom bilo kod odraslih ili djece.
Osim što se veže na neutrofilnu elastazu koju oslobađaju upalne ćelije, A1AT se također veže na elastazu lokaliziranu na površini ćelije, u kojem slučaju elastaza ne djeluje kao enzim, već djeluje tako da signalizira ćelijama da se kreću.[7] Osim ćelija jetre, A1PI se proizvodi u koštanoj srži, limfocitnim i monocitnim ćelijama u limfoidnom tkivu i Panethovim ćelijama crijeva.[8]
Inaktivacija A1AT drugim enzimima osim elastaze zbog upale/infekcije uzrokuje zaustavljanje migracije T-ćelija upravo na mjestu gdje postoji patološka uvreda. Ovo ukazuje na ulogu α1PI ne samo u kretanju limfocita kroz tkivo, već kao posljedicu infekcije, primarnu ulogu kao čuvara u imunskoj budnosti.[9]
A1AT je i endogeni inhibitor proteaza i egzogeni oblik, koji se koristi kao lijek. Farmaceutski oblik je prečišćen iz krvi dobrovoljnih davatelja i prodaje se pod nezaštićenim nazivom alfa1inhibitor proteinaze (ljudski) i pod različitim trgovačkim nazivima (uključujući Aralast NP, Glassia, Prolastin, Prolastin-C i Zemaira). Rekombinantne verzije su također dostupne, ali se trenutno koriste u medicinskim istraživanjima više nego kao lijekovi.
Aminokiselinska sekvenca
Dužina polipeptidnog lanca je 418 aminokiselina, a molekulska težina 46.737 Da.[10].
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MPSSVSWGIL | LLAGLCCLVP | VSLAEDPQGD | AAQKTDTSHH | DQDHPTFNKI | ||||
| TPNLAEFAFS | LYRQLAHQSN | STNIFFSPVS | IATAFAMLSL | GTKADTHDEI | ||||
| LEGLNFNLTE | IPEAQIHEGF | QELLRTLNQP | DSQLQLTTGN | GLFLSEGLKL | ||||
| VDKFLEDVKK | LYHSEAFTVN | FGDTEEAKKQ | INDYVEKGTQ | GKIVDLVKEL | ||||
| DRDTVFALVN | YIFFKGKWER | PFEVKDTEEE | DFHVDQVTTV | KVPMMKRLGM | ||||
| FNIQHCKKLS | SWVLLMKYLG | NATAIFFLPD | EGKLQHLENE | LTHDIITKFL | ||||
| ENEDRRSASL | HLPKLSITGT | YDLKSVLGQL | GITKVFSNGA | DLSGVTEEAP | ||||
| LKLSKAVHKA | VLTIDEKGTE | AAGAMFLEAI | PMSIPPEVKF | NKPFVFLMIE | ||||
| QNTKSPLFMG | KVVNPTQK |
- Simboli
Funkcija
U medicini, A1AT je 52-kDa serpin i smatra se najistaknutijim serpinom; termini α1-antitripsin i inhibitor proteaze (Pi) često se koriste naizmjenično.
Većina serpina inaktivira enzim vezujući se za njih kovalentno. Ovi enzimi se lokalno oslobađaju u relativno niskim koncentracijama, gdje ih odmah uklanjaju proteini poput A1AT. U reakciji akutne faze potrebno je dodatno povišenje, kako bi se "ograničilo" oštećenje uzrokovano aktiviranim neutrofilnim granulocitima i njihovim enzimom elastaza, koji razgrađuje vlakno elastin.
Osim što ograničava aktivnost elastaze, kako bi ograničio razgradnju tkiva, A1PI također djeluje inducirajući kretanje limfocita kroz tkivo, uključujući nezrele T-ćelije kroz timus, gdje nezrele T-ćelije sazrijevaju da postanu imunokompetentne T-ćelije, koje se oslobađaju u tkivo kako bi podigle imunsku reakciju.[11]
Kao i svi serinski proteazni inhibitori, A1AT ima karakteristike strukture od beta-listova i alfa-heliksa. Mutacije u ovim područjima mogu dovesti do nefunkcionalnih proteina koji mogu polimerizirati i akumulirati seu jetri (infantilna jetrena ciroza).
Uloga u bolesti
.png)
Poremećaji ovog proteina uključuju nedostatak alfa 1-antitripsina, autosomni kodominantni nasljedni poremećaj kod kojeg nedostatak alfa- 1 antitripsin dovodi do hronične nesmetne razgradnje tkiva. To uzrokuje degradaciju posebno plućnog tkiva i na kraju dovodi do karakterističnih manifestacija plućnog emfizema.[12] Dokazi pokazuju da[13] dim cigareta može dovesti do oksidacije metionina 358 α1 -antitripsina (382 u prethodno obrađenom obliku koji sadrži signalni peptid od 24 aminokiseline), ostatak bitan za vezivanje elastaze; smatra se da je ovo jedan od primarnih mehanizama pomoću kojih pušenje (ili pasivno pušenje) može dovesti do emfizema. Budući da se A1AT eksprimira u jetri, određene mutacije u genu koji kodiraj protein mogu uzrokovati pogrešno savijanje proteina i poremećenu sekreciju, što može dovesti do ciroze jetre.
Izuzetno rijedak oblik Pi, zvani Pi Pittsburgh , funkcionira kao antitrombin (srodni serpin), zbog mutacije (Met 358 Arg). Zabilježeno je da je jedna osoba s ovom mutacijom umrla od krvareće dijateze.[14]
Biopsija jetre pokazuje bogate PAS-pozitivne globule unutar periportnih hepatocita.
Utvrđeno je da pacijenti sa reumatoidnim artritisom (RA) stvaraju autoantitijela prema karbamiliranim oblicima A1AT u sinovijalnoj tečnosti. Ovo sugerira da A1AT može imati protivupalnu ili zaštitnu ulogu izvan pluća. Ova antitijela povezana su sa težim tokom bolesti, mogu se posmatrati godinama prije početka bolesti i mogu predvidjeti razvoj RA kod pacijenata sa artralgijom. Zbog toga se karbamilirani A1AT razvija kao antigenski biomarker za RA.[15]
Genetika
Gen se nalazi na dugom kraku hromosoma 14 (sekvenca 14q32.1).
U različitim populacijama, opisano je preko 100 različitih varijanti α-antitripsina. Sjeverozapadni evropski najveći su rizik za nositeljstvo jednog od najčešćih mutantskih oblika A1AT, mutacije Z (Glu342Lys na M1A, rs28929474).
Biohemijska svojstva
A1AT je jednolančani glikoprotein, koji se sastoji od 394 aminokiseline u zrelom obliku i pokazuje mnoge glikoforme. Tri N-vezana mjesta glikozilacije uglavnom su opremljena takozvanim prehrambenim N-glikanima. Međutim, jedno posebno mjesto pokazuje značajnu količinu heterogenosti jer se tri–, pa čak i tetraantenarni N-glikani mogu vezati za asparagin 107 (UniProtKB aminokiselinska nomenklatura). Ovi glikani nose različite količine negativno nabijenih sijalinskih kiselina; to uzrokuje heterogenost uočenu na normalnom A1AT-u, kada se analizira pomoću izoelektričnog fokusiranja. Također, pokazano je da fukosilirani triantenarni N-glikani imaju fukozu kao dio takozvanog sijalil Lewis x epitopa,[16] što bi ovom proteinu moglo dati posebna svojstva prepoznavanja proteinskih ćelija. Utvrđeno je da je pojedinačni cisteinski ostatak A1AT na položaju 256 (UniProtKB nomenklatura) kovalentno povezan sa slobodnim pojedinačnim cisteinom, pomoću disulfidnog mosta.[16]
Analiza
Nivo A1AT u serumu najčešće se određuje dodavanjem antitijela koje se veže za A1AT, zatim pomoću turbidimetrije za mjerenje količine A1AT. Druge metode detekcije uključuju upotrebu testova imuno-sorbenata povezanih s enzimima i radijalnu imunodifuziju.
Za određivanje fenotipa A1AT koriste se različite analitičke metode. Kako elektroforeza proteina nije precizna, fenotip A1AT se analizira pomoću izoelektričnog fokusiranja (IEF), u rasponu pH 4,5-5,5, gdje protein migrira u gelu prema svojoj izoelektričnoj tački ili naboju u gradijentu pH.
Uobičajeni A1AT naziva se M, jer migrira prema centru takvog IEF gela. Druge varijante su manje funkcionalne i nazivaju se A-L i N-Z, ovisno o tome prolaze li proksimalno ili distalno od M pojasa. Prisustvo devijantnih traka na IEF-u može ukazivati na prisustvo nedostak alfa 1-antitripsina. Budući da je broj identificiranih mutacija premašio broj slova u abecedi, najnovijim otkrićima u ovoj oblasti dodani su indeksi, kao u gore opisanoj mutaciji u Pittsburghu.
Kako svaka osoba ima dvije alelne kopije gena A1AT, heterozigot s dvije različite kopije gena može imati dvije različite trake koje se pokazuju na elektrofokusiranju, iako će heterozigot sa jednim nultim mutantom koji dokine ekspresiju gena pokazati samo jedan pojas.
U rezultatima testiranja krvi, rezultati IEF-a su označeni kao u Pi MM, gdje Pi znači inhibitor proteaze i MM je obrazac povezivanja tog pacijenta.
Nivoi alfa-1 antitripsina u krvi zavise od genotipa. Neki mutirani oblici ne uspijevaju se pravilno saviti i, prema tome, ciljaju se na uništavanje u proteasomu, dok drugi imaju tendenciju da polimeriziraju, zadržavajući se u endoplazmatskom retikulumu. Serumski nivoi nekih uobičajenih genotipova su:
- PiMM: 100% (normalno)
- PiMS: 80% normalnog serumskog nivoa A1AT
- PiSS: 60% normalnog serumskog nivoa A1AT
- PiMZ: 60% normalnog serumskog nivoa A1AT
- PiSZ: 40% normalnog serumskog nivoa A1AT
- PiZZ: 10-15% (ozbiljan nedostatak alfa 1-antitripsina)
- PiZ je uzrokovan mutacijom glutamata do lizina na poziciji 342 (366 u prethodno obrađenom obliku)
- PiS je uzrokovan mutacijom glutamata do valina na položaju 264 (288 u prethodno obrađenom obliku)
Opisani su i drugi rjeđi oblici; ukupno postoji preko 80 varijanti.
Medicinska upotreba
| {{{Naziv lijeka}}} | ||
|---|---|---|
| Naziv lijeka | {{{Naziv lijeka}}} | |
| Grupa | {{{Grupa}}} | |
| ||
| Stručne informacije | ||
| ||
| nema formule Ime po IUPAC --- | ||
| ||
Alfa-1 antitripsinski koncentrati se pripremaju iz krvne plazme davatelja krvi. Američka Uprava za hranu i lijekove (FDA) odobrila je upotrebu četiri alfa-1 antitripsinska proizvoda dobivena iz ljudske plazme: Prolastin, Zemaira, Glassia i Aralast.[17][18][19][20][21][22] Ovi proizvodi za intravenoznu augmentacijsku terapiju A1AT mogu koštati i do 100.000 USD godišnje po pacijentu.[23] Primjenjuju se intravenozno u dozi od 60 mg/kg jednom sedmično; veće doze ne pružaju dodatnu korist, iako se mogu koristiti u očekivanju prekida sedmične primjene, naprimjer za godišnji odmor.[24]
Inhibitor alfa1-proteinaze (Respreeza) odobren je za medicinsku upotrebu u Evropskoj uniji u septembru 2015.[25] Indiciran je za održavanje, kako bi se usporilo napredovanje emfizema kod odraslih osoba s dokumentiranim teškim nedostatkom inhibitora alfa1-proteinaze (npr. genotipovi PiZZ, PiZ (nula), Pi (nula, nula),PiSZ).[25] Ljudi trebaju biti pod optimalnim farmakološkim i nefarmakološkim tretmanom i pokazati dokaze o progresivnoj plućnoj bolesti (npr. predviđeni manji volumen prisilnog izdisaja u sekundi (FEV1), smanjenu sposobnost hodanja ili povećan broj egzacerbacija) prema procjeni zdravstvenog radnika sa iskustvom u liječenje nedostatka inhibitora alfa1-proteinaze.[25]
Najčešće nuspojave uključuju omaglicu, glavobolju, dispneju (otežano disanje) i mučninu.[25] Tokom liječenja primijećene su alergijske reakcije, od kojih su neke bile teške.[25]
Proučava se terapija A1AT povećanim aerosolom. Ovo uključuje udisanje prečišćenog ljudskog A1AT u pluća i hvatanje A1AT-a u donji respiratorni trakt. Međutim, inhalirani A1AT možda neće doći do elastinskih vlakana u plućima, gdje dolazi do ozljede elastaze. Dodatne studije su u toku. Rekombinantni alfa-1 antitripsin još nije dostupan za upotrebu kao lijek, ali je u razvoju.
Historija
Axelsson i Laurell prvi su (1963.) proučavali mogućnost alelnih varijanti A1AT-akoje se vežu za bolest.[26]
Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi
- "Alpha 1-Antitrypsin". Drug Information Portal. U.S. National Library of Medicine.
- The MEROPS online database for peptidases and their inhibitors: I04.001 Arhivirano 1. 4. 2008. na Wayback Machine
- Proteopedia: Alpha-1-antitrypsin
- Lokacija ljudskog genoma SERPINA1 i stranica sa detaljima o genu SERPINA1 u UCSC Genome Browseru.
Šablon:SerpiniŠablon:Alfa globulini
