Activador tisular del plasminógeno (t-PA)

Qué es el activador tisular del plasminógeno

El activador tisular del plasminógeno es una enzima del tipo serina proteasa que actúa como el principal iniciador fisiológico de la fibrinólisis en el árbol vascular humano. Pertenece a la familia de los activadores del plasminógeno, junto con la urocinasa (uPA), y comparte con ella la capacidad de convertir el plasminógeno en plasmina, la proteasa que degrada la fibrina del coágulo.

Está codificado por el gen PLAT, localizado en el cromosoma 8. Se trata de una glucoproteína de unos 70 kDa, formada en su versión madura por una cadena polipeptídica de 527 aminoácidos que se organiza en cinco dominios funcionales: un dominio finger, un dominio similar al factor de crecimiento epidérmico (EGF-like), dos dominios kringle y, en posición carboxiterminal, el dominio catalítico característico de las serina proteasas. Esta arquitectura modular, presente también en otras proteínas implicadas en la coagulación, es la que permite al tPA reconocer la fibrina y activar el plasminógeno con notable especificidad de lugar.

El nombre combina tres elementos. El sustantivo activador procede del latín tardío activare ("poner en acción") y designa, en bioquímica, a toda sustancia capaz de transformar un precursor inactivo en su forma funcional. El adjetivo tisular (del latín tardío tela, "tejido") se incorporó para distinguir esta enzima del activador del plasminógeno aislado en la orina, la urocinasa, identificada en los años cincuenta. El término plasminógeno nombra el zimógeno sobre el que actúa, formado por plasma (del griego πλάσμα, "lo modelado, lo formado") y el sufijo -geno (del griego γενής, "que da origen a"). En la literatura científica internacional convive con su denominación inglesa tissue plasminogen activator, abreviada como tPA o t-PA.

Origen endotelial y estructura molecular

La principal fuente fisiológica del tPA es el endotelio vascular. Las células endoteliales lo sintetizan de forma constitutiva y lo almacenan en gránulos específicos, desde donde se libera al torrente sanguíneo en respuesta a estímulos como la oclusión venosa, la hipoxia, el ejercicio físico intenso, el estrés vasomotor o la acción de la trombina y de la bradicinina sobre el receptor endotelial. Otros tejidos (glándulas suprarrenales, útero, próstata, hipófisis o tejido nervioso) lo producen también en cantidades menores, lo que ha llevado a atribuirle funciones no vasculares: remodelado tisular, plasticidad sináptica, procesamiento de neurotrofinas.

En plasma circula a concentraciones muy bajas (3 a 7 ng/mL en condiciones basales). La mayor parte del tPA circulante se encuentra ya unido a su principal inhibidor fisiológico y, por tanto, inactivo. Su vida media en sangre es muy corta, en torno a cuatro o cinco minutos, debido al rápido aclaramiento hepático mediado por receptores de manosa y por el receptor LRP1 de los hepatocitos.

El tPA existe en dos formas: una cadena única (sc-tPA o single-chain) y una forma bicatenaria (tc-tPA o two-chain), producto de la escisión por plasmina entre los residuos Arg275 y Ile276. Ambas formas conservan actividad enzimática, lo que distingue al tPA de la mayoría de las serina proteasas, en las que el zimógeno es prácticamente inactivo.

Mecanismo de acción y especificidad por la fibrina

El dominio catalítico del tPA escinde un único enlace peptídico en la molécula de plasminógeno, el Arg561-Val562, generando la plasmina. La plasmina así formada es la responsable directa de la degradación de la fibrina del coágulo. La reacción puede esquematizarse como una activación proteolítica limitada del tipo zimógeno-enzima, comparable a la conversión de tripsinógeno en tripsina o de pepsinógeno en pepsina.

Lo que distingue al tPA de otras serina proteasas es su dependencia absoluta de la fibrina para desplegar su actividad. En ausencia de fibrina, el tPA tiene una constante de catálisis muy baja: su sustrato, el plasminógeno, apenas es procesado. Cuando se forma un coágulo, tanto el tPA como el plasminógeno se unen a residuos de lisina expuestos en la fibrina, gracias a los dominios finger y kringle 2 del primero y al sitio de unión a lisinas del segundo. Esta acumulación ternaria sobre la superficie del coágulo incrementa la actividad catalítica del tPA varios cientos de veces.

El mecanismo tiene una consecuencia funcional importante: la fibrinólisis fisiológica queda confinada al propio coágulo. La plasmina libre en circulación, que sí podría degradar el fibrinógeno y otras proteínas plasmáticas, se forma en cantidades mínimas y es neutralizada de inmediato por la alfa-2-antiplasmina. Es lo que se ha llamado la naturaleza "fibrino-específica" del tPA, y constituye su rasgo fisiológico más característico.

Regulación: inhibidores y aclaramiento

El principal regulador de la actividad del tPA es el inhibidor del activador del plasminógeno-1 (PAI-1), una serpina sintetizada también por el endotelio y almacenada en las plaquetas. PAI-1 forma con el tPA un complejo covalente estable que inactiva por completo a la enzima; ese complejo es retirado de la circulación por el hígado. Buena parte del tPA plasmático se encuentra en forma de complejo tPA-PAI-1.

Existe un segundo inhibidor, el PAI-2, cuyo papel fisiológico es más restringido y se asocia sobre todo al embarazo, ya que se expresa en grandes cantidades en la placenta. Su afinidad por el tPA es menor que la del PAI-1. La antiplasmina y la antitrombina III contribuyen, en menor medida, a modular el sistema.

El equilibrio entre estos factores determina la velocidad neta de la fibrinólisis. Un exceso de actividad del tPA o un defecto de PAI-1 favorecen un estado de hiperfibrinólisis con tendencia hemorrágica; el desequilibrio contrario, con descenso del tPA o elevación crónica de PAI-1 (frecuente en obesidad, diabetes y síndrome metabólico), se asocia a un estado hipofibrinolítico que se ha relacionado con el riesgo de trombosis y de eventos cardiovasculares.

Contexto histórico

La existencia de una sustancia capaz de activar el plasminógeno desde los tejidos animales fue demostrada en 1947 por Tage Astrup y Per Permin en el Instituto de Fisiología de Copenhague. Por las mismas fechas, MacFarlane y Pilling describieron una actividad fibrinolítica análoga en la orina humana, que más tarde se identificaría con la urocinasa. La localización de la actividad tisular en el endotelio vascular se atribuye a Todd a comienzos de los años sesenta.

La purificación del tPA humano en cantidades suficientes para su caracterización bioquímica no llegó hasta 1979, cuando Désiré Collen y Dingeman Rijken, en la Universidad de Lovaina, lo aislaron a partir de una línea celular de melanoma (Bowes melanoma cells) que lo sobreproducía. El laboratorio de Collen mantiene desde entonces una estrecha relación científica con la Clínica Universidad de Navarra: en 1984 la revista Sangre publicó en español un trabajo del propio Collen sobre el mecanismo de acción y las propiedades del tPA, depositado en el repositorio académico de la Universidad de Navarra.

La etapa decisiva llegó en enero de 1983, cuando Diane Pennica y un grupo de investigadores de Genentech, en colaboración con el equipo de Collen, publicaron en Nature la clonación y expresión del ADN complementario del tPA humano, lo que abrió la puerta a la producción industrial de la enzima en forma recombinante. Dos años después, Rajput y colaboradores mapearon el gen PLAT en el cromosoma 8.

Diferenciación con la urocinasa y la estreptocinasa

Urocinasa (uPA). Es la otra serina proteasa activadora del plasminógeno presente en el organismo humano, codificada por el gen PLAU del cromosoma 10. Identificada inicialmente en la orina (de ahí su nombre), se produce sobre todo en riñón y macrófagos. Comparte con el tPA el mecanismo enzimático general, pero carece de su especificidad por la fibrina: activa el plasminógeno tanto si está unido al coágulo como si circula libre. Su papel fisiológico se asocia más al remodelado tisular extravascular que a la fibrinólisis intravascular.

Estreptocinasa. No es propiamente un activador del plasminógeno, sino una proteína bacteriana producida por estreptococos del grupo C. Carece de actividad enzimática intrínseca: forma con el plasminógeno un complejo estequiométrico que adquiere capacidad activadora. Tampoco es específica de la fibrina.

Plasmina. No es un activador, sino el producto final del sistema. Es la enzima que degrada efectivamente la fibrina, una vez que el tPA o la urocinasa la han generado a partir de su precursor.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra tPA?

Es la sigla del término inglés tissue plasminogen activator, "activador tisular del plasminógeno", acuñado por los investigadores que caracterizaron la enzima en los años setenta. El adjetivo "tisular" se incorporó para diferenciarla de la urocinasa, el otro activador del plasminógeno, identificado dos décadas antes en la orina. Ambas formas, tPA y t-PA, son aceptadas en la literatura científica.

¿Dónde se produce el tPA?

Principalmente en las células endoteliales que tapizan el interior de los vasos sanguíneos. También se sintetiza en cantidades menores en otros tejidos: glándulas suprarrenales, útero, hipófisis, próstata y sistema nervioso central, donde participa en funciones que poco tienen que ver con la coagulación, como la plasticidad sináptica del hipocampo.

¿Por qué se dice que el tPA es "específico de la fibrina"?

Porque su actividad enzimática aumenta varios cientos de veces cuando se une a la fibrina del coágulo. En ausencia de fibrina, el tPA apenas activa el plasminógeno. Esta característica confina la fibrinólisis fisiológica al propio coágulo y limita la formación de plasmina libre en la circulación general, donde causaría una degradación indeseable del fibrinógeno y de otras proteínas plasmáticas.

¿Es lo mismo el tPA endógeno que el tPA recombinante?

Estructuralmente y en su mecanismo de acción, sí. La forma recombinante (rtPA) se obtiene mediante ingeniería genética en líneas celulares de ovario de hámster chino (CHO), tras la clonación del gen PLAT realizada por Genentech en 1983. La molécula recombinante reproduce la secuencia aminoacídica del tPA humano natural y mantiene su afinidad por la fibrina.

¿Quién descubrió el tPA?

La existencia de una actividad activadora del plasminógeno en los tejidos animales fue demostrada por Tage Astrup y Per Permin en 1947. La purificación del tPA humano se consiguió en 1979 en el laboratorio de Désiré Collen, en la Universidad de Lovaina. La clonación del gen y la producción recombinante llegaron en 1983, en un trabajo conjunto del equipo de Collen y del grupo de Diane Pennica en Genentech.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Terapia trombolítica. MedlinePlus, enciclopedia médica en español.
2. Instituto Nacional del Cáncer. Activador del plasminógeno tisular. Diccionario de cáncer del NCI.
3. Online Mendelian Inheritance in Man. Plasminogen activator, tissue; PLAT. OMIM, Johns Hopkins University.
4. Collen D. Activador tisular del plasminógeno: mecanismo de acción y propiedades trombolíticas. Sangre. Depósito académico digital de la Universidad de Navarra.