ISSN 2073–4034
eISSN 2414–9128

Характеристика гена ингибитора активатора плазминогена 1 типа (PAI-1) и его роль в развитии артериального тромбоза

Изможерова Н.В., Попов А.А., Антропова И.П., Кадников Л.И., Полянок А.О., Испавский В.Е.

Уральский государственный медицинский университет, кафедра фармакологии и клинической фармакологии, Екатеринбург, Россия
Ингибитор активатора плазминогена-1 (PAI-1) является основным физиологическим ингибитором фибринолитической системы in vivo. Результаты современных исследований не позволяют сформировать однозначное мнение о степени влияния уровня PAI-1 и его полиморфизма (4G/5G, 4G/4G) на частоту развития тромботических событий в артериальном русле. В связи с этим целью данного обзора является составление обобщающей характеристики свойств PAI-1, а также установление роли его полиморфизма в развитии тромбоза в зависимости от индивидуальных физиологических и этнических факторов, а также перспективных направлений в его дальнейшем изучении.

Ключевые слова

PAI-1
SERPINE1
ингибитор активатора плазминогена
артериальный тромбоз
полиморфизм гена

Введение

По данным Всемирной организации здравоохранения, заболевания сердечно-сосудистой системы занимают первое место по распространенности в мире [1]. В большинстве развитых стран тромбозы глубоких вен и артерий вышли на одно из первых мест среди основных причин смертности населения. В России, по разным оценкам, от сердечно-сосудистых катастроф, напрямую связанных с тромбозами, погибают 1,5 тыс. человек на 100 тыс. населения [2].

С распространением новой коронавирусной инфекции (COVID-19) наблюдается увеличение числа случаев тромбозов, приводящих к развитию осложнений или летальному исходу. Документально зарегистрировано, что вирус поражает практически все системы органов, выходя за рамки ожидаемых легочных проявлений респираторного вируса. Одной из уникальных особенностей инфекции COVID-19 является наличие венозных и артериальных тромбов в мелких и крупных сосудах, приводящих к тяжелым осложнениям, включающим инфаркт миокарда и инсульт [3]. Тромбы крупных сосудов присутствуют почти у половины пациентов, находящихся в критическом состоянии с COVID-19, а очаговые тромбоцитарные и фибриновые микротромбы описаны более чем в 80% случаев заболеваний [4]. Важно отметить, что тромбоэмболические осложнения наблюдаются независимо от проведения лекарственной терапии и могут возникать в отдаленной перспективе после перенесения заболевания, что позволяет предположить участие системы фибринолиза крови в развитии тромбозов [5].

Тромбообразование и тромболизис представляют собой сложные процессы, находящиеся в динамическом равновесии и регулируемые множеством факторов. Известно, что нарушение функционирования фибринолитической системы приводит к дисбалансу гемостаза, который принимает участие в патологическом тромбообразовании. Фибринолитическая система включает ряд ферментов, основным из которых является плазмин, содержащийся в плазме в форме неактивного профермента плазминогена. Превращение плазминогена в плазмин опосредуется двумя типами активаторов: активатором плазминогена тканевого типа (tPA) и активатором плазминогена урокиназного типов (uPA) [6, 7]. Активность обоих ферментов регулируется ингибиторами активатора плазминогена (PAI) как непосредственно, так и косвенно – активируемым тромбином ингибитором фибринолиза (TAFI) и α2-антиплазмином. Таким образом, ведущая роль в регуляции активности системы фибринолиза принадлежит PAI [8].

В настоящее время доказано существование трех основных типов PAI: PAI типа 1 (PAI-1), первоначально обнаруженного в эндотелиальных клетках, PAI типа 2 (PAI-2, известного как PAI плацентарного типа) и PAI типа 3 (PAI-3), идентичного ингибитору С-реактивного белка [9]. Среди ингибиторов – активаторов плазминогена PAI-1 является наиболее распространенным и важным ингибитором активности фибринолитической системы в организме человека.

С момента открытия PAI-1 и установления его основных функций проведены многочисленные исследования, направленные на изучение его патофизиологической роли в организме человека. Была обнаружена связь между PAI-1 и различными заболеваниями, включая сердечно-сосудистые, нарушения обмена веществ, фиброз тканей, воспаление, некоторые виды онкологических и нейродегенеративных заболеваний [10]. Было доказано, что PAI-1 играет ведущую роль в патогенезе и прогрессировании различных тромботических сосудистых событий, включая инсульт и инфаркты различных локализаций [11]. Помимо этого PAI-1 способен напрямую взаимодействовать с клетками сосудов и принимать участие в регуляции клеточной репликации и ангиогенеза [12]. PAI-1 также считается реагентом острой фазы, на который значительное влияние оказывают воспалительные цитокины: интерлейкин-6 (ИЛ-6), ИЛ-1, фактор некроза опухоли α (TNF-α), факторы роста (TGF-β), а также гормоны (инсулин, глюкокортикостероиды, адреналин и т.д.) [9, 13].

В последнее время исследователи уделяют особое внимание роли полиморфизма гена SERPINE1, кодирующего PAI-1, в развитии различных заболеваний, тромботических сосудистых событий, а также осложнений лекарственной терапии [14]. Перспективность исследований в данном направлении обусловлена признанием PAI-1 многообещающим маркером, способным стать биологическим параметром, который будет все чаще учитываться при оценке прогноза, мониторинге заболеваний и в качестве цели лечения ряда заболеваний.

В статье проанализированы общие свойства PAI-1 и его роль в развитии артериальных тромботических событий.

Проведен анализ научных публикаций, представленных в базах данных и web-ресурсах MEDLINE, PubMed, Google Scholar, Cyberleninka, электронной библиотеке eLibrary, охватывающих временной период с 1983 по 2022 г. Критериями включения в обзор стали статьи на русском и английском языках, результаты когортных и рандомизированных исследований, мета-анализов, систематические обзоры исследуемой проблемы, а также описания клинических случаев. Критериями исключения из выборки послужили исследования с отсутствием четко сформулированных выводов или наличием противоречивых результатов.

Общая информация о PAI-1

PAI-1 является основным ингибитором активаторов плазминогена tPA и uPA. Впервые фермент был обнаружен более четырех десятилетий назад [15]. PAI-1 экспрессируется эндотелиальными клетками, мегакариоцитами, адипоцитами, гладкомышечными клетками, фибробластами, моноцитами, некоторыми клетками эндометрия, клетками печени, мезотелиальными клетками и миоцитами сердца, астроцитами и перицитами [16].

PAI-1 синтезируется в виде одноцепочечного гликопротеина массой 45 кДА, состоящего из 379 или 381 аминокислоты в зависимости от альтернативных сайтов расщепления для сигнальных пептидаз [17]. В настоящее время определены три сайта гликозилирования, специфичные для плазменного и тканевого паттернов PAI-1 [18]. Фермент имеет характерную для суперсемейства серпинов высокоупорядоченную структуру, представленную тремя β-листами (A, B и C) и девятью α-спиралями (от hA до hI) [19]. Независимо от типа ткани PAI-1 синтезируется в активной конформации с обнаженной реактивной центральной петлей (RCL) в верхней части молекулы, содержащей 26 остатков аминокислот (обозначенных P16-P10’). Данный участок включает фрагмент, имитирующий нормальный субстрат активаторов плазминогена. Активная форма PAI-1 достаточно нестабильна (период полураспада активного PAI-1 составляет приблизительно 1–2 часа при 37°C и pH 7,4 in vitro), поэтому, как правило, PAI-1 спонтанно превращается термодинамически в более стабильную неактивную форму путем медленного самостоятельного введения N-концевой части RCL в ядро молекулы. В результате этого реактивный центр P1-P1’ становится недоступным для активаторов плазминогена [20]. Поддержание сохранности активной формы PAI-1 in vivo обеспечивается стабилизацией его структуры различными факторами: ассоциацией с витронектином в плазме и внеклеточном матриксе, ионной силой, ионами некоторых металлов, взаимодействием с рядом циркулирующих аминокислот, а также связыванием с другими белками (α1-кислым гликопротеином и т.д.) [21].

В крови PAI-1 присутствует в двух основных пулах: незначительная часть свободно циркулирует в плазме в активной форме, где его концентрация составляет 5–50 нг/мл, основное количество PAI-1 депонируется в α-гранулах тромбоцитов (до 300 нг/мл) как в функционально неактивной форме, стабилизируемой ионами кальция, так и в функционально активной форме [22].

PAI-1 плазмы секретируется эндотелиоцитами, а также гепатоцитами, моноцитами, фибробластами, гладкомышечными клетками. Активная форма сохраняется преимущественно за счет связи с соматомедин-В-доменом витронектина [23]. Бóльшая часть PAI-1 тромбоцитов синтезируется на стадии мегакариоцитов или de novo непосредственно в тромбоцитах [24]. Недавние результаты показали, что более 50% тромбоцитарной PAI-1 находятся в активной конфигурации [25].

В настоящее время отсутствует четкое представление о механизме активации PAI-1 при высвобождении из тромбоцитов, однако доказано влияние активации тромбоцитов на превращение стабильной неактивной формы PAI-1 в активную: при физиологическом лизисе тромбоцитов активность фермента составляет не более 2–5%, однако в ряде исследований подтверждено повышение концентрации в крови активного PAI-1, высвобождающегося в результате активации тромбоцитов [26].

После стимуляции и дегрануляции тромбоцитов до 60% содержащегося в них PAI-1 высвобождается в плазму и присутствует в ней в активной форме либо в комплексе с t-PA или витронектином, в то время как 40% PAI-1 фиксируются на мембранах активированных тромбоцитов и функционируют для регуляции локального фибринолиза [26].

Механизм регуляции PAI-1 активности фибринолитической системы описан в ряде исследований [17, 27]. PAI-1, взаимодействуя с активаторами плазминогена (PA), связывается с ними через реактивный центр P1-P1’ и несколько областей, прилегающих к RCL, в результате образуется нековалентный комплекс Михаэлиса. Далее серин активного сайта PA (tPA-Ser478 или uPA-Ser195) атакует связь P1-P1’ с образованием тетраэдрического промежуточного звена с PAI-1. Расщепление этой связи дает ацил-ферментный промежуточный продукт, в котором PA ковалентно связан с остатком P1 в PAI-1. Дальнейшее взаимодействие PAI-1 и PA имеет два направления, в которых PAI-1 выступает в роли ингибитора PA либо его субстрата.

При реализации ингибирующего пути ацил-ферментный промежуточный продукт превращается в необратимый ингибирующий комплекс путем полного введения N-концевой части RCL (P16-P1) в виде нити 4 в центральный β-лист PAI-1 (A-лист). Одновременно с этим PA перемещается на противоположную сторону молекулы PAI-1, где бóльшая часть PA претерпевает деформацию. Деформация PA, в особенности его активного центра, предотвращает гидролиз промежуточного ацил-фермента, при этом образуется стабильный комплекс PAI-1/PA [28, 29].

В результате субстратного пути происходит гидролиз ацил-ферментного промежуточного продукта, приводящий к конформационному изменению PA, с последующим высвобождением регенерированного PA из расщепленного PAI-1. Данный путь функционирования PAI-1 предположительно связан с существованием особого конформационного подмножества PAI-1 либо с изменением кинетических параметров, обеспечивающих переключение взаимодействия PAI-1 и PA на субстратный путь [17].

В результате ингибирования PA происходит блокирование трансформации плазминогена в плазмин, что приводит к снижению скорости разрушения фибрина и стабилизации тромботического сгустка.

Пониженный уровень PAI-1 в плазме связан с ускоренным фибринолизом и склонностью к развитию спонтанных кровотечений, а повышенный уровень PAI-1 в плазме пациентов может способствовать отложению микро- и внесосудистого фибрина, затем влиять на фибринолитическую систему in vivo, что предрасполагает пациентов к тромбозу [30]. Помимо этого обнаружена положительная корреляция между уровнем экспрессии PAI-1, возникновением атеросклероза и ассоциированным с ним артериальным тромбозом [31].

Установлена связь между повышением уровня экспрессии PAI-1 и такими состояниями, как ожирение, сахарный диабет 2 типа и метаболический синдром, обусловленная сопровождающим эти заболевания состоянием хронического воспаления, которое характеризуется сверхэкспрессией воспалительных адипокинов ИЛ-6 и ФНО-α [32, 33], которые индуцируют экспрессию PAI-1 в жировой ткани. Помимо положительной корреляции между маркерами воспаления и уровнями PAI-1 наблюдалась положительная связь содержания PAI-1 в плазме с повышенными уровнями глюкозы, инсулина и его предшественников, а также свободных жирных кислот, которые, как было установлено, индуцируют экспрессию PAI-1 или снижают скорость деградации мРНК PAI-1 [17, 34]. Психические и физические стрессоры, а также некоторые стрессовые состояния (гипертермия, острое воспаление, гипоксический стресс, окислительное повреждение) негативно влияют на фибринолитическую активность, вызывая быструю модификацию экспрессии PAI-1 и некоторых других белков, что потенциально увеличивает риск тромботических осложнений [35].

В ходе анализа ряда исследований выявлено, что концентрации PAI-1 варьировались в зависимости от расы/этнической принадлежности, пола и возраста [36, 37]. Также была выявлена циркадная изменчивость концентрации PAI-1 в плазме крови: содержание фермента достигает пика рано утром [9].

Полиморфизм гена PAI-1

Как было отмечено ранее, регуляция экспрессии PAI-1 является многофакторной, однако, согласно последним исследованиям, уровень PAI-1 в плазме генетически детерминирован.

Ген SERPINE1 (PAI-1), кодирующий PAI-1, локализуется в 7-й хромосоме (q21.3-q22), содержит 9 экзонов и 8 интронов. Экзоны кодируют сигнальный пептид длиной 23 аминокислоты и зрелый белок PAI-1 длиной 379 аминокислот [38]. В настоящее время обнаружено 10 генетических полиморфизмов гена SERPINE1: rs2227631 [-844G>A], rs6092 [+43G>A], rs2227708, rs2227662, rs2227666, rs2227667, rs2227672, rs2227683, rs2227694 [+9785G>A] , и rs7242 [+11053T>G]) и rs1799889 [-675 4G>5G]. Роль пяти полиморфизмов (rs2227708, rs2227662, rs2227667, rs2227672 и rs2227683) в полной мере остается неясной, остальные генетические варианты оказывают влияние на уровень экспрессии PAI-1. Наиболее изучен полиморфизм 5G/4G (rs1799889), именно он оказывает наибольшее влияние на содержание PAI-1 в тканях и плазме крови [39]. Данный генетический вариант заключается в изменении длины последовательности в промоторной области гена, а именно происходит одиночная вставка/делеция гуанозина в положении -675. В исследовании, проведенном B.D. Eriksson et al., обнаружено, что оба аллеля имеют сайты связывания с активатором транскрицпии, однако аллель 5G за счет вставки гуанозина содержит дополнительный сайт связывания для репрессора транскрипции, что ведет к снижению экспрессии PAI-1 при наличии данного аллеля [40]. Так, в исследовании A. Festa et al., проведенном in vitro, показано, что аллель 4G экспрессирует почти в 6 раз больше информационной РНК, чем аллель 5G [41]. В нескольких исследованиях лица, являвшиеся гомозиготами по аллелю 4G, имели повышенные уровни PAI-1, гетерозиготы (4G/5G) имели промежуточные уровни PAI-1, тогда как у гомозигот по аллелю 5G уровни PAI-1 были снижены [42]. В некоторых других исследованиях не обнаружено значительного влияния полиморфизма гена SERPINE1 на уровень PAI-1 в плазме. Можно предположить, что влияние полиморфизма в регуляции уровня экспрессии PAI-1 наиболее выражено при наличии ряда дополнительных факторов: воспалительных цитокинов (ИЛ-1, -6), выработки IgE, зрелого и пожилого возраста, наличия ряда заболеваний (сахарный диабет 2 типа и т.д.), ожирения и повышенного содержания в плазме липопротеидов низкой плотности и холестерина [43].

Влияние полиморфизма гена PAI-1 на развитие артериальных тромбозов

В настоящее время влияние полиморфизма PAI-1 (4G/5G) на риск развития тромбоза точно не определено, однако результаты большинства исследований свидетельствуют о положительной корреляции между генотипом 4G/5G (как наиболее изученного) и повышенным риском тромбообразования [44]. К наиболее распространенным и клинически значимым последствиями артериального тромбоза при полиморфизме PAI-1 относятся инфаркт миокарда (ИМ) и ишемический инсульт (ИИ). Малое число исследований, направленных на изучение артериальных тромбозов других локализаций, не позволяет делать четких выводов о наличии их связи с полиморфизмом PAI-1.

Результаты исследований корреляции полиморфизма PAI-1 и частоты развития ИИ, вызванного тромбозом коронарных артерий (КА), свидетельствуют о повышенной предрасположенности носителей аллеля 4G к тромбозам коронарных артерий.

Среди пациентов-европейцев установлен повышенный риск тромбообразования у гетерозигот (4G/5G) по сравнению с гомозиготами (как 4G/4G, так и 5G/5G) [45], однако отмечено, что случаи более частого тромбоза у пациентов с генотипом 4G/4G связаны с женским полом и наличием ожирения [46]. Кроме того, генотип 4G/4G ассоциирован с бóльшим риском возникновения тромбоза при наличии воспалительных процессов [47], повышенного уровня холестерина и триглицеридов [48]. В индийской популяции риск тромбоза КА у пациентов с генотипами 4G/4G и 4G/5G был сопоставимым [49]. I.J. García-González et al. обнаружили связь полиморфизма PAI-1 844 G>A с уровнями PAI-1 в плазме и острым коронарным синдромом (ОКС), включающим тромбоз КА и ИМ. Носители генотипа AA имели повышенный риск развития ОКС (ОШ=1,86). При этом, как и в случае с полиморфизмом 4G/5G, риск тромбоза увеличивается при наличии дислипидемии [50].

Роль PAI-1 в развитии ИИ более сложна и неоднозначна по сравнению с ИМ. Несмотря на то что повышенный уровень PAI-1 провоцирует атеросклероз и тромбоз, его экспрессия астроцитами служит защитным механизмом, направленным против повреждений tPA гематоэнцефалического барьера. В связи с этим считается, что аллель 4G обладает нейропротективным действием [51]. Известно, что полиморфизм PAI-1 связан с повышенным риском ИИ, однако влияние генотипа на предрасположенность к тромбозам мозговых артерий варьируется в зависимости от географического региона, расовой принадлежности и возраста пациентов. Так, аллель 4G при гомозиготном носительстве связан с повышенным риском ИИ вследствие тромбоза у представителей азиатских и смешанных популяций, для европеоидов более характерно развитие тромбоза при наличии генотипа 4G/5G [52–54]. Однако в некоторых случаях, например у жителей североевропейских стран, полиморфизм не имеет существенного значения в риске тромбоза мозговых артерии [42]. Вероятно, это связано с наличием в некоторых популяциях и других генетических полиморфизмов, определяющих предрасположенность к ИИ. Генотип 4G/4G независимо от расовой принадлежности предрасполагает к повторной окклюзии мозговых артерий (даже в случае проведения тромболитической терапии t-PA) [55].

Повышенные уровни PAI-1 в плазме у детей и подростков предрасполагают к ИИ, однако в отличие от пациентов среднего и пожилого возраста не было выявлено связи уровня PAI-1 в данных возрастных группах с генотипом PAI-1. Таким образом, полиморфизм 4G/5G, по-видимому, не является фактором риска тромбоза мозговых артерий у детей и подростков [56].

Влияние полиморфизма гена PAI-1 на развитие артериальных тромбозов у пациентов с COVID-19

Исследования роли активаторов и ингибиторов плазминогена в развитии тромбозов, ассоциированных с COVID-19, выявили повышение уровня как PAI-1, так и tPA в плазме пациентов. При этом PAI-1 и tPA были единственными белками системы фибринолиза, которые стратифицировались при нарастании тяжести COVID-19. Высокий уровень PAI-1 коррелировал с увеличением активности PAI-1, которая была в 3,8 раза выше в плазме пациентов с COVID-19 по сравнению с контрольной группой. Повышение уровня PAI-1 при увеличении его активности приводило к подавлению выработки плазмина и ингибированию фибринолиза при COVID-19, несмотря на сопутствующее увеличение tPA. Повышение содержания PAI-1 было связано с воспалительными цитокинами, которые, как известно, повышаются при заболевании COVID-19 (в т.ч. ИЛ-8, -6, TGF-β1 и ФНО-α) [5].

Основываясь на доказанной роли PAI-1 4G/5G в коагулопатии и воспалении, когда усиление эспрессии PAI-1 приводит к образованию тромбов, а также вызывает секрецию провоспалительных цитокинов и хемокинов путем связывания с макрофагами, T. Matsuyama et al. выдвинули предположение о возможном участии данного полиморфизма в патофизиологии COVID-19 [57].

Исследование I. Lapić et al. посвящено оценке связи полиморфизмов генов, ассоциированных с факторами риска тромбозов и сердечно-сосудистых заболеваний, с тяжестью течения COVID-19 [58]. Влияния РАI-1 4G/5G на тяжесть COVID-19 в исследовании доказано не было, однако обнаружена более высокая частота варианта 4G/4G у пациентов с тяжелой формой COVID-19, а также двукратное повышение риска тяжелой формы заболевания у носителей аллеля 4G. Авторы делают вывод: генотип PAI-1 4G/4G может играть роль в развитии тяжелой формы COVID-19. Комбинированная гомозиготность гена ангиотензинпревращающего фермента АСЕ DD (полиморфизм функционального клеточного рецептора для SARS-CoV-2) и PAI-1 4G/4G чаще присутствовала у пациентов с тяжелой формой COVID-19 [58].

Устойчивую выработку PAI-1 эндотелиальными клетками стимулирует спайковый белок S вируса SARS-CoV-2, а регулирует (снижает) данную экспрессию PAI-1 металллопептидаза цинка STE24, которую кодирует ген ZMPSTE24 [59].

Таким образом, изменение уровня PAI-1 при инфицировании SARS-CoV-2 обусловлено как непосредственно вирусным агентом, так и повышением стимулирующих его экспрессию провоспалительных цитокинов.

Перспективные направления изучения влияния полиморфизма гена PAI-1 в отношении развития артериальных тромбозов

Одним из уникальных гистопатологических результатов, который стал характерным признаком инфекции COVID-19, является наличие венозных и артериальных тромбов в мелких и крупных сосудах в дополнение к более распространенным сердечно-сосудистым осложнениям, таким как ИИ, острое нарушение мозгового кровообращения и ухудшение течения сердечной недостаточности [60, 61].

В совокупности это предполагает ключевую роль эндотелиальной дисфункции при COVID-19. Это предположение подтверждается данными, документирующими высокие уровни PAI-1, ключевого маркера эндотелиальной дисфункции у пациентов с тяжелой формой COVID-19 [62]. Отсюда следует, что помимо традиционной роли PAI-1 в фибринолизе, влияния на возникновение и течение метаболического синдрома, ожирения, сахарного диабета он играет важную роль в течении острого респираторного дистресс-синдрома, в т.ч. при коронавирусной инфекции [63]. Однако на сегодняшний день исследования, изучающие основные молекулярные механизмы, связывающие эндотелиальную дисфункцию, тромботические явления и систему регуляции активности системы фибринолиза при COVID-19, остаются ограниченными.

Помимо влияния PAI-1 на течение коронавирусной инфекции изучается влияние полиморфизма гена на течение гриппа и других респираторных вирусных инфекций [64, 65]. Однако до сих пор неизвестно, в какой степени респираторные вирусы могут нарушать регуляцию экспрессии различных эндотелиальных белков, к числу которых относится и ингибитор активатора плазминогена-1.

Для понимания роли полиморфизма гена SERPINE1 для течения COVID-19, гриппа и других респираторных вирусных инфекций необходимо проведение большего числа репрезентативных исследований.

Другим перспективным направлением является роль полиморфизма гена в формировании внутричерепных аневризм, аневризм брюшного отдела аорты и последующего возникновения тромбоза [66–68]. Важнейшей особенностью патогенеза возникновения аневризмы является ферментативная деградация белков внеклеточного матрикса с участием матриксных металлопротеиназ. Плазмин, отвечающий за растворение фибрина в кровеносных сосудах, играет ключевую роль в каскаде активации металлопротеиназ [68].

Стоит также отметить, что в своем большинстве исследования не учитывают полиморбидную картину пациента, а как было представлено выше, на экспрессию PAI-1 влияют множественные провоспалительные состояния, метаболический синдром, ожирение и гиперинсулинемия.

Необходимо продолжать изучать PAI-1 на предмет его роли в патогенезе возникновения артериальных тромботических событий с учетом имеющихся сопутствующих заболеваний у полиморбидных больных. Дальнейшие достижения помогут определить новые терапевтические мишени и облегчат разработку новых лекарственных препаратов.

Заключение

На основе критического анализа исследований можно сделать следующий вывод: современные данные, несмотря на некоторые противоречия, указывают на положительную корреляцию между аллелем 4G PAI-1, увеличением содержания данного фермента в плазме, повышенным риском артериальных тромбозов и тяжести, связанных с ними осложнений. В настоящее время многие аспекты регуляции экспрессии PAI-1 остаются в полной мере невыясненными. Тем не менее доказана предрасположенность к повышенной экспрессии PAI-1 и ассоциированной с ней тромбозам у жителей азиатских стран, пациентов старших возрастных групп, имеющих гормональные нарушения, страдающих сахарным диабетом и ожирением, а также у пациентов с повышенным уровнем провоспалительных цитокинов при острых респираторных вирусных инфекциях. Несмотря на отсутствие единого мнения по ряду аспектов влияния PAI-1 на частоту развития тромботических событий в артериальном русле, данный фермент признается многообещающим маркером, который в перспективе будет учитываться при прогнозировании, мониторинге и профилактике тромбозов. Продолжение изучения влияния данного гена на возникновение артериального тромбоза у полиморбидных пациентов позволит выявить новые терапевтические мишени для разработки новых лекарственных препаратов.

Вклад авторов. Н.В. Изможерова, А.А. Попов, И.П. Антропова – концепция обзора, обзор публикаций, критический пересмотр и редактирование текста, обсуждение результатов, написание статьи, утверждение окончательного варианта рукописи для публикации. Л.И. Кадников – концепция обзора, обзор публикаций, критический пересмотр и редактирование текста, обсуждение результатов, написание статьи, оформление рукописи для публикации. А.О. Полянок – обзор публикаций, сбор материала, анализ и систематизация данных литературы, написание статьи, обсуждение результатов. В.Е. Испавский – критический пересмотр и редактирование текста, обсуждение результатов, написание статьи.

Дополнительная информация

Публикация статьи осуществляется в рамках диссертационной работы Кадникова Л.И.: «Особенности сосудисто-тромбоцитарного звена системы гемостаза у полиморбидных пациентов с новой коронавирусной инфекцией».

Список литературы

1. NCD Countdown 2030 collaborators. NCD Countdown 2030: pathways to achieving Sustainable Development Goal target 3.4. Lancet. 2020;396(10255):918–34. Doi: 10.1016/S0140-6736(20)31761-X.

2. Федеральная служба государственной статистики.

3. Khan S.S. The Central Role of PAI-1 in COVID-19: Thrombosis and beyond. Am J Respir Cell Mol Biol. 202;65(3):238–40. Doi: 10.1165/rcmb.2021-0208ED.

4. Borczuk A.C., Salvatore S.P., Seshan S.V., et al. COVID-19 pulmonary pathology: a multi-institutional autopsy cohort from Italy and New York City. Mod Pathol. 2020;33(11):2156–68. Doi: 10.1038/s41379-020-00661-1.

5. Whyte C.S., Simpson M., Morrow G.B., et al. The suboptimal fibrinolytic response in COVID-19 is dictated by high PAI-1. J Thromb Haemost. 2022;20(10):2394–406. Doi: 10.1111/jth.15806.

6. Chapin J.C., Hajjar K.A. Fibrinolysis and the control of blood coagulation. Blood Rev. 2015;29(1):17–24. Doi: 10.1016/j.blre.2014.09.003.

7. Fay W.P., Garg N., Sunkar M. Vascular functions of the plasminogen activation system. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2007;27:1231–37. Doi: 10.1161/ATVBAHA.107.140046.

8. Mutch N.J., Thomas L., Moore N.R., et al. TAFIa, PAI-1 and alpha-antiplasmin: complementary roles in regulating lysis of thrombi and plasma clots. J Thromb Haemost. 2007;5(4):812–17. Doi: 10.1111/j.1538-7836.2007.02430.x.

9. Cesari M., Pahor M., Incalzi R.A. Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1): a key factor linking fibrinolysis and age-related subclinical and clinical conditions. Cardiovasc Ther. 2010;28(5):e72–91. Doi: 10.1111/j.1755-5922.2010.00171.x.

10. Declerck P.J., Gills A. Three decades of research on plasminogen activator inhibitor-1: a multifaceted serpin. Semin Thromb Hemost. 2013;39(4):356–64. Doi: 10.1055/s-0033-1334487.

11. Morange P.E., Saut N., Alessi M.C., et al. Association of plasminogen activator inhibitor (PAI)-1 (SERPINE1) SNPs with myocardial infarction, plasma PAI-1, and metabolic parameters: the HIFMECH study. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2007;27(10):2250–57. Doi: 10.1161/ATVBAHA.107.149468.

12. Aso Y. Plasminogen activator inhibitor (PAI)-1 in vascular inflammation and thrombosis. Front Biosci. 2007;12:2957–66. Doi: 10.2741/2285.

13. Loskutoff D.J., Samad F. The adipocyte and hemostatic balance in obesity: studies of PAI-1. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 1998;18(1):1–6. Doi: 10.1161/01.atv.18.1.1.

14. Szegedi I., Nagy A., Székely E.G., et al. PAI-1 5G/5G genotype is an independent risk of intracranial hemorrhage in post-lysis stroke patients. Ann Clin Transl Neurol. 2019;6(11):2240–50. Doi: 10.1002/acn3.50923.

15. Loskutoff D.J., Van Mourik J.A., Erickson L.A., Lawrence D. Detection of an unusually stable fibrinolytic inhibitor produced by bovine endothelial cells. Proc Natl Acad Sci USA. 1983;80:2956–60. Doi: 10.1073/pnas.80.10.2956.

16. Zorio E., Gilabert-Estelles J., Espana F., et al. Fibrinolysis: the key to new pathogenetic mechanisms. Curr Med Chem. 2008;15:923–29. URL: Doi: 10.2174/092986708783955455.

17. Sillen M., Declerck P.J. A Narrative Review on Plasminogen Activator Inhibitor-1 and Its (Patho)Physiological Role: To Target or Not to Target? Int J Mol Sci. 2021;22(5):2721. Doi: 10.3390/ijms22052721.

18. Gils A., Pedersen K.E., Skottrup P., et al. Biochemical importance of glycosylation of plasminogen activator inhibitor-1. Thromb Haemost. 2003;90:206–17. Doi: 10.1160/TH03-01-0034.

19. Gettins P.G., Olson S.T. Inhibitory serpins. New insights into their folding, polymerization, regulation and clearance. Biochem J. 2016;473:2273–93. Doi: 10.1042/BCJ20160014.

20. Brogren H., Wallmark K., Deinum J., et al. Platelets Retain High Levels of Active Plasminogen Activator Inhibitor 1. PLoS One. 2011;6(11):e26762. Doi: 10.1371/journal.pone.0026762.

21. Thompson L.C., Goswami S., Ginsberg D.S., et al. Metals affect the structure and activity of human plasminogen activator inhibitor-1. I. Modulation of stability and protease inhibition. Protein Sci. 2010;20:353–65. Doi: 10.1002/pro.568.

22. Tofler G., Massaro J., O’Donnell C., et al. Plasminogen activator inhibitor and the risk of cardiovascular disease: The Framingham Heart Study. Thromb Res. 2016;140:30–5. Doi: 10.1016/j.thromres.2016.02.002.

23. Schar C.R., Jensen J.K., Christensen A., et al. Characterization of a site on PAI-1 that binds to vitronectin outside of the somatomedin B domain. J Biol Chem. 2008;283(42):28487–96. Doi: 10.1074/jbc.M804257200.

24. Brogren H., Karlsson L., Andersson M., et al. Platelets synthesize large amounts of active plasminogen activator inhibitor 1. Blood. 2004;104:3943–8. Doi: 10.1182/blood-2004-04-1439.

25. Napolitano F., Montuori N. Role of Plasminogen Activation System in Platelet Pathophysiology: Emerging Concepts for Translational Applications. Int J Mol Sci. 2022;23(11):6065. Doi: 10.3390/ijms23116065.

26. Morrow G.B., Whyte C.S., Mutch N.J. Functional plasminogen activator inhibitor 1 is retained on the activated platelet membrane following platelet activation. Haematologica. 2020;105(12):2824–33. Doi: 10.3324/haematol.2019.230367.

27. Torr-Brown S.R., Sobel B.E. Attenuation of thrombolysis by release of plasminogen activator inhibitor type-1 from platelets. Thromb Res. 1993;72:413–21. Doi: 10.1016/0049-3848(93)90241-F.

28. Huntington J.A., Read R.J., Carrell R.W. Structure of a serpin–protease complex shows inhibition by deformation. Na. Cell Biol. 2000;407:923–26. Doi: 10.1038/35038119.

29. Perron M.J., Blouse G.E., Shore J.D. Distortion of the Catalytic Domain of Tissue-type Plasminogen Activator by Plasminogen Activator Inhibitor-1 Coincides with the Formation of Stable Serpin-Proteinase Complexes. J Biol Chem. 2003;278:48197–203. Doi: 10.1074/jbc.M306184200.

30. Zhang X., Cai X., Pan J. Correlation Between PAI-1 Gene 4G/5G Polymorphism and the Risk of Thrombosis in Ph Chromosome-Negative Myeloproliferative Neoplasms. Clin Appl Thromb Hemost. 2020;26:1076029620935207. Doi: 10.1177/1076029620935207.

31. Rylander A.-C.J., Lindgren A., Deinum J., et al. Fibrinolysis inhibitors in plaque stability: A morphological association of PAI-1 and TAFI in advanced carotid plaque. J Thromb Haemost. 2017;15:758–69. Doi: 10.1111/jth.13641.

32. Ellulu M.S., Patimah I., Khaza’Ai H., et al. Obesity and inflammation: The linking mechanism and the complications. Arch Med Sci. 2017;4:851–63. Doi: 10.5114/aoms.2016.58928.

33. Rega G., Kaun C., Weiss T., et al. Inflammatory Cytokines Interleukin-6 and Oncostatin M Induce Plasminogen Activator Inhibitor-1 in Human Adipose Tissue. Circ. 2005;111:1938–45. Doi: 10.1161/01.CIR.0000161823.55935.BE.

34. Iwasaki H., Okamoto R., Kato S., et al. High glucose induces plasminogen activator inhibitor-1 expression through Rho/Rho-kinase-mediated NF-κB activation in bovine aortic endothelial cells. Atherosclerosis. 2008;196:22–8. Doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2006.12.025.

35. Levine J.A., Oleaga C., Eren M., et al. Role of PAI-1 in hepatic steatosis and dyslipidemia. Sc. Rep. 2021;11:1–13. Doi: 10.1038/s41598-020-79948-x.

36. Raji M.A., Al Snih S., Ray L.A., et al. Cognitive status and incident disability in older Mexican Americans: findings from the Hispanic established population for the epidemiological study of the elderly. Eth. Dis. 2004;14:26–31.

37. Lutsey P.L., Cushman M., Steffen L.M., et al. Plasma hemostatic factors and endothelial markers in four racial/ethnic groups: the MESA study. . Throm. Haemost. 2006;4:2629–35. Doi: 10.1111/j.1538-7836.2006.02237.x.

38. Sillen M., Declerck P.J. Targeting PAI-1 in Cardiovascular Disease: Structural Insights Into PAI-1 Functionality and Inhibition. Fron. Cardiovas. Med. 2020;7:622473. Doi: 10.3389/fcvm.2020.622473.

39. Oh J., An H.J., Kim J.O., et al. Association between Five Common Plasminogen Activator Inhibitor-1 (PAI-1) Gene Polymorphisms and Colorectal Cancer Susceptibility. Int J Mol Sci. 2020;21(12):4334. Doi: 10.3390/ijms21124334.

40. Eriksson B.O., Gahm C., Halle M. Upregulation of Plasminogen Activator Inhibitor-1 in Irradiated Recipient Arteries and Veins from Free Tissue Transfer Reconstruction in Cancer Patients. Mediators Inflamm. 2018;2018:4058986. Doi: 10.1155/2018/4058986.

41. Festa A., D’Agostino R.Jr., Rich S.S., et al. Promoter (4G/5G) plasminogen activator inhibitor-1 genotype and plasminogen activator inhibitor-1 levels in blacks, Hispanics, and non-Hispanic whites: the Insulin Resistance Atherosclerosis Study. Circ. 2003;107(19):2422–27. Doi: 10.1161/01.CIR.0000066908.82782.3A.

42. Akhter M.S., Diswas A., Abdullah S.M., et al. The Role of PAI-1 4G/5G Promoter Polymorphism and Its Levels in the Development of Ischemic Stroke in Young Indian Population. Clin Appl Thromb Hemost. 2017;23(8):1071–76. Doi: 10.1177/1076029617705728.

43. Hultman K., Tjärnlund-Wolf A., Odeberg J., et al. Allele-specific transcription of the PAI-1 gene in human astrocytes. Thromb Haemost. 2010;104:998–1008. Doi: 10.1160/TH10-04-0243.

44. Eriksson P., Kallin B., van’t Hooft F.M., et al. Allele-specific increase in basal transcription of the plasminogen-activator inhibitor 1 gene is associated with myocardial infarction. Proc Natl Acad Sci USA. 1995;92(6):1851–55. Doi: 10.1073/pnas.92.6.1851.

45. Parpugga T.K., Tatarunas V., Skipskis V., et al. The Effect of PAI-1 4G/5G Polymorphism and Clinical Factors on Coronary Artery Occlusion in Myocardial Infarction. Dis Markers. 2015;2015:260101. Doi: 10.1155/2015/260101.

46. Fernandes K.S., Sandrim V.C. 4G/5G polymorphism modulates PAI-1 circulating levels in obese women. Mol Cell Biochem. 2012;364(1–2):299–301. Doi: 10.1007/s11010-012-1230-1.

47. Onalan O., Balta G., Oto A., et al. Plasminogen activator inhibitor-1 4G4G genotype is associated with myocardial infarction but not with stable coronary artery disease. J Thromb Thrombolysis. 2008;26(3):211–17. Doi: 10.1007/s11239-007-0083-z.

48. Nikolopoulos G.K., Bagos P.G., Tsangaris I., et al. The association between plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1) levels, PAI-1 4G/5G polymorphism, and myocardial infarction: a Mendelian randomization meta-analysis. Clin Chem Lab Med. 2014;52(7):937–50. Doi: 10.1515/cclm-2013-1124.

49. Kumar S., Verma A.K., Sagar V., et al. Genotype Variations and Association between PAI-1 Promoter Region (4G/5G and -844G/A) and Susceptibility to Acute Myocardial Infarction and Chronic Stable Angina. Cardiol Res Pract. 2021;2021:5551031. Doi: 10.1155/2021/5551031.

50. García-González I.J., Valle Y., Sandoval-PintomE., et al. The -844 G>A PAI-1 Polymorphism Is Associated with Acute Coronary Syndrome in Mexican Population. Dis Markers. 2015;2015:460974. Doi: 10.1155/2015/460974.

51. Tjärnlund-Wolf A., Brogren H., Lo E.H., Wang X. Plasminogen activator inhibitor-1 and thrombotic cerebrovascular diseases. Stroke. 2012;43(10):2833–39. Doi: 10.1161/STROKEAHA.111.622217.

52. Wang J., Sun Z., Yang Y., et al. Association of laboratory parameters and genetic polymorphisms with ischemic stroke in Chinese Han population. Exp. Ther. Med. 2021;21(5):490. Doi: 10.3892/etm.2021.9921.

53. Jiménez-Gonzálezn M.C., Santiago-Germán D., Castillo-Henkel E.F., et al. Identification of genetic risk factors associated with ischaemic stroke in young Mexican patients. Neurologia (Engl Ed). 2021;36(5):337–45. Doi: 10.1016/j.nrleng.2018.01.011.

54. Hu X., Xin Zan X., Xie Z., et al. Association Between Plasminogen Activator Inhibitor-1 Genetic Polymorphisms and Stroke Susceptibility. Mol Neurobiol. 2017;54(1):328–41. Doi: 10.1007/s12035-015-9549-8.

55. Fernandez-Cadenas I., Del Rio-Espinola A., Rubiera M., et al. PAI-1 4G/5G polymorphism is associated with brain vessel reocclusion after successful fibrinolytic therapy in ischemic stroke patients. Int J Neurosci. 2010;120(4):245–51. Doi: 10.3109/00207451003597169.

56. Sarecka-Hujar B., Ilona Kopyta I., Michał Skrzypek M. Lack of Associations Between PAI-1 and FXIII Polymorphisms and Arterial Ischemic Stroke in Children: A Systematic Review and Meta-Analysis. Clin Appl Thromb Hemost. 2019;25:1076029619869500. Doi: 10.1177/1076029619869500.

57. Matsuyama T., Kubli S.P., Yoshinaga S.K., et al. An aberrant STAT pathway is central to COVID‐19. Cell Death Differ. 2020;27:3209–25. Doi: 10.1038/s41418-020-00633-7.

58. Lapić I., Antolic M.R., Horvat I., et al. Association of polymorphisms in genes encoding prothrombotic and cardiovascular risk factors with disease severity in COVID-19 patients: A pilot study. J Med Virol. 2022;94(8):3669–75. Doi: 10.1002/jmv.27774.

59. Han M., Pandey D. ZMPSTE24 Regulates SARS-CoV-2 Spike Protein–enhanced Expression of Endothelial PAI-1. Am J Respir Cell Mol Biol. 2021;65(3):300–8. Doi: 10.1165/rcmb.2020-0544OC.

60. Rapkiewicz A.V., Mai X., Carsons S.E., et al. Megakaryocytes and platelet-fibrin thrombi characterize multi-organ thrombosis at autopsy in COVID-19: A case series. EClinicalMedicine. 2020;24:100434. Doi: 10.1016/j.eclinm.2020.100434.

61. Lombardi C.M., Carubelli V., Iorio A., et al. Association of Troponin Levels With Mortality in Italian Patients Hospitalized With Coronavirus Disease 2019: Results of a Multicenter Study. JAMA. Cardiol. 2020;5(11):1274–80. Doi: 10.1001/jamacardio.2020.3538.

62. Zuo Y., Warnock M., Harbaugh A., et al. Plasma tissue plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor-1 in hospitalized COVID-19 patients. Sci Rep. 2021;11(1):1580. Doi: 10.1038/s41598-020-80010-z.

63. Morrow G.B., Mutch N.J. Past, Present, and Future Perspectives of Plasminogen Activator Inhibitor 1 (PAI-1). Semin Thromb Hemost. 2023;49(3):305–13. Doi: 10.1055/s-0042-1758791.

64. Marchenko V., Mukhametdinova D., Amosova I., et al. Influenza A(H1N1)pdm09 Virus Alters Expression of Endothelial Factors in Pulmonary Vascular Endothelium in Rats. Viruses. 2022;14(11):2518. Doi: 10.3390/v14112518.

65. Марченко В.А., Барашкова С.В., Зелинская И.А. и др.

66. Labeyrie P.E., Goulay R., Martinez de Lizarrondo S., et al. Vascular Tissue-Type Plasminogen Activator Promotes Intracranial Aneurysm Formation. Stroke. 2017;48(9):2574–82. Doi: 10.1161/STROKEAHA.117.017305.

67. Choi G.H., Cho S.H., An H.J., et al. Association between PAI-1 Polymorphisms and Ischemic Stroke in a South Korean Case-Control Cohort. Int J Mol Sci. 2023;24(9):8041. Doi: 10.3390/ijms24098041.

68. Oszajca K., Wroński K., Janiszewska G., et al. The study of t-PA, u-PA and PAI-1 genes polymorphisms in patients with abdominal aortic aneurysm. Mol Biol Rep. 2014;41(5):2859–64. Doi: 10.1007/s11033-014-3141-6.

Об авторах / Для корреспонденции

Автор для связи: Леонид Игоревич Кадников, аспирант кафедры фармакологии и клинической фармакологии, Уральский государственный медицинский университет, Екатеринбург, Россия; kadn-leonid@mail.ru

ORCID: 
Н.В. Изможерова (N.V. Izmozherova), https://orcid.org/0000-0001-7826-9657
А.А. Попов (A.A. Popov), https://orcid.org/0000-0001-6216-2468
И.П. Антропова (I.P. Antropova), https://orcid.org/0000-0002-9957-2505
Л.И. Кадников (L.I. Kadnikov), https://orcid.org/0000-0002-2623-2657
А.О. Полянок (A.O. Polyanok), https://orcid.org/0000-0003-1300-8768
В.Е. Испавский (V.E. Ispavsky), https://orcid.org/0000-0001-8152-6474

Также по теме