XIII因子缺陷综述

凝血XIII因子综述 摘要 遗传性凝血XIII因子缺陷是一种罕见的出血性疾病，可以出现在新生儿脐带出血、延迟性软组 织挫伤、粘膜出血和威胁生命的颅内出血，还会引起创口不易愈合和习惯性流产。凝血XIII因 子通过催化纤维蛋白在血小板表面和基质蛋白上形成交联纤维蛋白，稳固血栓的形成，因此在 止血的过程中发挥重要的作用。凝血XIII因子缺陷的分子基础表现出高度异质性的特征，这种 异质性导致了该疾病不同的临床表现。根据目前的文献报道，有超过60种的凝血XIII因子基因 突变被确认。此外，单一核苷酸多态性，有些会影响凝血XIII因子的活性，加剧了异质性，使 得病人出现不同严重程度的临床表现。尽管病人有终生的出血风险，但只要进行恰当的预防性 治疗（目前可用的治疗有冷凝蛋白质和FXIII因子浓缩制剂），病人的预后是非常好的。 关键词出血异常、血液凝固、凝血 XIII因子，凝血XIII因子缺陷、纤维蛋白稳定因子、谷氨酸 转移酶原。 简介 在深入研究这个凝血因子的临床和生化特征之前，在早期的文献中，凝血XIII因子根据其最初 文献[1，2]发现的功能被命名为纤维蛋白稳定因子（FSF）。然而目前我们发现，凝血XIII因子 不仅能对纤维蛋白产生交联作用，也能对血小板、血管基质、内皮细胞和单核细胞上的蛋白质 产生交联作用。凝血XIII因子在血小板和血管床中，在止血、血栓形成和伤口愈合方面发挥了 重要的作用。尽管本文只要关注凝血XIII因子与血浆中蛋白之间的相互作用，很明显是细胞内 的，尤其是血小板盒血管床内的凝血XIII因子在止血中的作用同样重要。 在血浆中循环的凝血XIII因子是一种转谷氨酰胺酶原，由两个活性亚单元A（FXIIIA2） 和两个非活性亚单元B（FXIIIB2）非共价结合组成的四聚体复合物。血浆中的亚单元B首先被 发现，既有游离的亚单元B，也有以四聚体复合物的形式存在。然而在细胞内的FXIII以亚单元 A的同型二聚体（FXIIIA2）形式存在。本文讨论的各种类型的FXIII的定义在下面的table1.中列 出。 Table 1. Factor XIII 命名方式. Plasma FXIIIFXIII-A2B2 Cellular FXIIIFXIII-A2 FXIII subunit A monomerFXIII-A FXIII subunit A dimerFXIII-A2 FXIII subunit B monomerFXIII-B FXIII subunit B dimerFXIII-B2 Inactive intermediate after thrombin FXIIIa cleavage Ca2 activated FXIIIFXIIIa* 细胞内FXIII-A2的底物包括肌球蛋白、肌动蛋白、粘着斑蛋白和丝蛋白，提示FXIII在血小板粘 附聚集和收缩过程中对细胞支架的改变发挥了主要作用。在单核细胞和巨噬细胞中，FXIIIA2 促进Fcγ 和补体受体介导的细胞吞噬作用，FXIII因子缺陷的病人被证明在这些活动（血小板粘 附聚集收缩和细胞吞噬）中的功能缺损[3]。创伤愈合的鼠科模型也证明了细胞内FXIIIA2在白 细胞变形和组织修复过程中的重要作用。 最近在FXIII敲除的小鼠上诱导梗死后心肌修复的研究 显示白细胞在损伤区域的趋化、吞噬功能以及蛋白酶活性严重下降[4]。最后，FXIIIA2在胎盘 的生成，尤其是迷路层， 证明FXIIIA2在维持附属在子宫的胎盘的完整性方面发挥了重要的作用 [5-7]。FXIII缺陷的女性为防止大出血伴随微血管的出血，无疑是流产和胎儿丢失的主要原因之 一。 本文关注FXIII缺乏（A或B亚单元）引起的出血异常。但仍然有许多东西需要学习。例如，细 胞内A2亚单元与血管床完整性之间的关系，结缔组织和炎症以及所有在止血和愈合中起到主要 作用的因素。 历史 1944年，Robbins [1]发现在钙离子和一种未知的血清因子的作用下血浆形成不可溶的纤维蛋白。 Laki和Lorand确认了 Robbins的发现，推断这个因子是一种血浆蛋白并命名为FSF[2]（纤维蛋白 稳定因子），后来又出现好几个名字，包括Laki–Lorand或L–L因子、血纤维交联酶、转谷氨酰 胺酶原和纤维蛋白多聚酶。1963年，国际血液凝固因子委员会正式指定FXIII为最终的名称， Muszbek et al. [8]。最近出版了各种类型的FXIII的命名法，以便统一的缩写用于研究性出版物 上。 FXIII被发现16年后， Muszbek et al. [8]， 临床上发现了第一例FXIII缺乏的病人。 1960年， Duckert 评估了一名有严重出血素质的瑞士男孩，其唯一异常的凝血测试结果是血栓弹力图（TEG）和 凝块溶解试验。 这些试验至今仍然应用于临床，并能为有出血风险的病人的诊断及其治疗的监测提供了很 有价值的工具。Fig.1是一位FXIII缺陷病人的TEG结果示例。治疗前最宽幅度较小，凝块的大小 和强度快速下降，而且凝块溶解试验显示在5M的尿素中凝块溶解性增强了。给病人输注新鲜的 冰冻血浆后，凝块溶解试验正常，病人的症状也减轻了 [9]，随后又陆续发现了几例FXIII缺陷的 病人，均采用TEG和凝块溶解实验诊断[10]。 TEG 模型 正常人和XIII因子缺乏的病人 Fig. 1血栓弹力图（TEG）中XIII因子严重缺乏的病人标本显示为白色，凝块大小下降并且在 30分钟和60分钟溶解程度加强，绿色曲线为同一病人经过治疗（输注XIII因子凝集物），恢复 正常。 结构和功能 血浆XIII因子，异四倍体（FXIII-A2B2），在催化形成交联纤维蛋白的过程中发挥了必须作 用。纤维蛋白在血小板和其他基质表面形成后， XIII因子使纤维蛋白形成交联的纤维蛋白， 加强 和稳定了血栓。 在钙离子和纤维蛋白存在的情况下，凝血酶将XIII因子转化为激活的XIII因子（FXIIIa）， 如图Fig. 2 FXIII-A含有用于酶促激活的凝血酶剪切位和钙离子绑定位[11]，FXIII-A亚单位的基 因编码位于染色体6p24–25，横跨160kb，由15个外显子和14个内含子组成，编码含有731个氨基 酸的成熟蛋白质（Fig.3）[12]。 Fig. 2. 血浆XIII因子异四倍体的激活 Fig. 3. Factor XIII A 基因 F13A 和蛋白结构 FXIII-A 被分成活性多肽、β-sandwich、催化核心、b-barrel 1 和 b-barrel 2（Fig. 3）。A 亚 单元的晶体结构在中心区域暴露出活性中心，活性中心由通过氢键相互作用的半胱氨酸 314、 组氨酸 373 和天冬氨酸 396 组成[14]。 XIII因子激活的第一步，凝血酶切除XIII因子N端的激活肽（AP-FXIII），AP-FXIII由37个氨基 酸残基组成，第37位的氨基酸为精氨酸，形成血浆FXIIIa’。在存在钙离子和纤维蛋白时，B亚单元 从A单元上脱离下来， ， 导致构像的变化， 从而使活性中心的半胱氨酸易于结合催化底物[11] （Fig.2） 。 激活的FXIIIA2催化生成交联纤维蛋白或其