Наиболее распространенным знанием о функции фактора свертывании крови XII (FXII), или фактора Хагемана, является его участие во внутреннем пути свертывания крови. Однако биологическая роль FXII многообразна.

Цель настоящей работы — продемонстрировать разнообразие биологических функций FXII.

Образование фибрина может быть вызвано двумя путями: повреждением сосудистой стенки (внешний путь свертывания крови) или контактной активацией с вовлечением отрицательно заряженных поверхностей (внутренний путь свертывания крови). Внутренний путь свертывания инициируется FXII c участием высокомолекулярного кининогена (ВМК) и прекалликреина (ПК), что приводит к активации фактора свертывания крови XI (FXI) и далее формированию теназного комплекса.

FXII по своим биохимическим свойствам, как и большинство факторов свертывания крови, является протеолитическим белком, сериновой протеазой. FXII представляет собой гликопротеин, имеет средний молекулярный вес (80 кДа) по сравнению с другими факторами свертывания крови. Концентрация в плазме составляет ~40 мкг/мл (~500 нмоль/л); нормальная активность — 70–150 % [1–3]. Во время беременности активность FXII в плазме увеличивается [4]. Период полужизни FXII составляет 50–70 часов. FXII синтезируется в печени, однако он также образуется и в лейкоцитах [5–7]. Ген F12 локализован на длинном плече 5-й хромосомы (5q33), включает 12 килобаз и состоит из 14 экзонов и 13 интронов [5][8–10]. Ген кодирует последовательность 596 аминокислот.

Начиная с N-конца, в структуре FXII имеется лидер-пептид, далее следуют домен II типа фибронектина, домен ростового фактора (EGF-подобный домен), домен I типа фибронектина, снова EGF-подобный домен, крингл-домен, домен богатый пролином, каталитический домен (рис. 1) [4][11][12]. У каждого домена своя функция. Домен II типа фибронектина обеспечивает взаимодействие с FXI, с цинком, с искусственной поверхностью [5][13–17]. Как следует из названия домена, его структура гомологична последовательности аминокислотных остатков фибронектина [18]. FXII взаимодействует с эндотелиальными клетками через рецептор урокиназного активатора плазминогена (urokinase-type plasminogen activator, uPA), цитокератина I, gC1qR, тромбоцитами через комплекс GPIba-IX-V, нейтрофилами [19–24]. Однако это взаимодействие возможно в присутствии достаточных концентраций ионов цинка [20]. In vivo источником ионов цинка являются активированные тромбоциты. Связывание с ионами цинка приводит к конформационным изменениям в структуре FXII, что обеспечивает его взаимодействие с указанными клетками. Две области FXII гомологичны аминокислотной последовательности эпидермального фактора роста (epidermal growth factor, EGF). Такая гомология также определяется в трансформирующем факторе роста (transforming growth factor, TGF) типа 1, тканевом активаторе плазминогена (tissue plasminogen activator, tPA), одноцепочечном урокиназном активаторе плазминогена и некоторых факторах свертывания крови, например FX [5][11]. EGF является митогеном для различных клеток и стимулирует плейотропный ответ в клетках-мишенях [25][26]. Неизвестно, опосредуют ли EGF-подобные домены FXII эти действия. Два EGF-подобных домена, наряду с доменом II типа фибронектина, имеют сайты связывания с ионами цинка [24]. Домен I типа фибронектина — небольшой домен, включающий 43 аминокислотных остатка, разделяющих 2 EGF-домена. Предполагается, что домен I типа фибронектина обеспечивает взаимодействие с искусственной поверхностью, фибрином и гепарином [11][27]. Крингл-домен включает 80 аминокислотных остатков и гомологичен tPA, протромбину [5][11]. Он обеспечивает взаимодействие с искусственной поверхностью, фибриногеном, фибрином [4][5][11][12]. Далее следует пролин-богатый домен, в котором 33 % аминокислот представлены пролином. Этот домен не имеет какой-либо гомологии с другими белками. Значение этого домена остается неопределенным [11]. Каталитический домен является глобулярным. Расщепление связи Arg353-Val354 превращает одноцепочечный зимоген FXII в активированную форму — α-FXIIa [5]. In vivo этот расщепленный белок циркулирует в виде двухцепочечного белка, тяжелой цепи ~50 кДа (353 аминокислотных остатка) и легкой цепи ~30 кДа (243 аминокислотных остатка), удерживаемых вместе дисульфидной связью. Восстановление дисульфидной связи высвобождает легкую цепь ~30 кДа в виде β-FXIIa [4][11][12]. β-FXIIa сохраняет свою протеолитическую активность по отношению к белковым субстратам, но не способен связываться с отрицательно заряженными поверхностями и, следовательно, способствовать свертыванию крови [4][11][28].

FXIIa активирует свертывание крови по внутреннему пути. Контактная активация на нефизиологических поверхностях — защитный механизм. Примером активации свертывающей системы по внутреннему пути in vitro являются лабораторные коагуляционные тесты, а in vivo — соприкосновение крови с полимерными поверхностями при катетеризации, проведении диализа, экстракорпоральной мембранной оксигенации, сердечно-легочном шунтировании, установке искусственных клапанов сердца. Более того, биологическими субстанциями, приводящими к контактной активации, являются ДНК, РНК, денатурированные белки (например, β-амилоид), открытый коллаген стенки сосуда, полифосфат тромбоцитов ивнеклеточные ловушки (сетки) нейтрофильных клеток, которые служат платформой для аутоактивации FXII. Это, в свою очередь, лежит в основе патофизиологии инфекционных заболеваний или онкологических процессов [3][12]. FXII обладает уникальной способностью аутоактивации, однако это событие еще не до конца изучено. Процесс аутоактивации FXII очень медленный, происходит в течение 90–120 мин. при контакте с отрицательно заряженной поверхностью и называется твердофазной активацией. Процесс активации FXII значительно ускоряется в присутствии ВМК, прекалликреина и называется активацией в жидкой фазе [3][11][28][29]. FXIIa активирует прекалликреин в плазменный калликреин, это приводит креципрокной (взаимной) активации FXII. Последующий процесс амплификации заключается в нарастающей активации прекалликреина и FXIIa [3]. ВМК принимает участие в контактной активации как неэнзиматический кофактор, который имеет сайты связывания анионных поверхностей, прекалликреина, FXI. FXIIa и калликреин расщепляют ВМК, тем самым высвобождается брадикинин. FXIIa активирует FXI, запуская коагуляционный каскад и образование тромбина с последующей независимой от FXII активацией им FXI. Таким образом, контактная система активации включает четыре белка и характеризуется процессами аутоактивации, реципрокной активацией и амплификацией FXIIa. Молекулярный комплекс FXII, FXI, прекалликреин, ВМК является связующим звеном коагуляции и воспаления (рис. 2) [30][31]. Контактная система активации находится в тесной взаимосвязи с калликреин-кининовой системой, которая инициируется образованием плазменного калликреина. Плазменный калликреин, FXIIa расщепляют ВМК с образованием брадикинина и фрагментов кининогена. Брадикинин, взаимодействуя с G-белком, рецепторами В2 и В1, влияет на сосудистые реакции. Он является непосредственным участником воспалительного процесса — расширяет сосуды, влияет на проницаемость сосудистой стенки, артериальное давление [3][31]. FXIIa активирует классический путь системы комплемента, активируя С1r и С1s. Нарушения системы контактной активации, активности калликреин-кининовой системы являются патогенетическим механизмом развития острых приступов наследственного ангионевротического отека. Одним из этиологических вариантов наследственного ангионевротического отека являются генетические дефекты FXII [3][31–35].

Структура FXII имеет высокую степень гомологии с плазминогеном, tPA, uPA. Контактная активация является инициатором внутреннего пути фибринолиза и повышает фибринолитическую активность плазмы [4]. Калликреин, FXIIa, FXIa способны расщеплять плазминоген, но менее эффективно, чем tPA и uPA [36–39]. Фибринолитическая активность FXIIa определяется тестом FXIIa-зависимого фибринолиза, принцип которого основан на выделении из плазмы крови эуглобулиновой фракции, содержащей плазминоген, фибриноген, факторы свертывания и не содержащей ингибиторов фибринолиза. При добавлении к этой фракции хлористого кальция образуется сгусток фибрина, который затем лизируется плазмином. Реакция активируется фактором XIIа [40].

Исследования активности калликреина in vitro показали, что он является активатором одноцепочечной урокиназы преимущественно на поверхности тромбоцитов и эндотелиальных клеток [41][42]. Одноцепочечный uPA (предшественник uPA) способен непосредственно активировать плазминоген c образованием плазмина, а затем плазмин превращает одноцепочечную форму в двухцепочечную, фибринолитическая активность которой в 2,5 раза выше [43][44]. Высвобождаемый при активации калликреина и FXII брадикинин в свою очередь является мощным и селективным индуктором высвобождения tPA из эндотелиальных клеток, что было продемонстрировано на человеческих и животных экспериментальных моделях [45][46]. Таким образом, FXIIa имеет пять субстратов: ВМК, прекалликреин, FXI, плазминоген, белки комплемента (C1s, С1r) [2][3].

Основным плазменным ингибитором протеаз α-FXIIa и β-FXIIa является ингибитор эстеразы С1 (ингибитор С1 или C1-ING). Ингибитор С1 связывает оба этих фермента необратимо и инактивирует их. Но когда FXIIa связан с отрицательно заряженной поверхностью, он защищен от инактивации ингибитором С1. Антитромбин III и ингибитор активатора плазминогена I (Plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1), α-1-антитрипсин, α-2-макроглобулин, α-2-антиплазмин оказывают некоторое ингибирующее действие на FXIIa [47–53].

Зимоген FXII имеет биологическую активность в различных клетках in vivo. Первыми, описавшими влияние FXII на клеточную биологию, были Р. Chien и соавт., согласно данным которых FXIIa регулирует экспрессию рецепторов Fc гамма R1 моноцитов, а именно повышает ее [54]. В других исследованиях [26][55] показано, что FXII и FXIIa стимулировали митогенез с помощью митоген-активируемой протеинкиназы в клетках HepG2 (клеточная линия гепатоцеллюлярной карциномы человека).

В настоящее время имеется много данных, подтверждающих влияние FXII на васкулярную биологию. В эндотелии FXII, связываясь с рецептором активатора плазминогена урокиназного типа (uPAR) и далее через β1 интегрины и рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), стимулирует рост, пролиферацию, ангиогенез после повреждения [56][57].

В нейтрофилах FXII также связывается с uPAR, что приводит к стимуляции Akt2 (фермент протеинкиназа, кодируемый геном Аkt2, влияет на накопление метаболитов и является участником сигнальных путей) и инициации нейтрофилами адгезии, миграции, хемотаксиса и в итоге к нетозу (программированной клеточной гибели нейтрофилов) [7][58].

В фибробластах TGF-β повышает экспрессию FXII, что приводит к их пролиферации, способствуя фиброзу тканей [57][59].

При исследованиях дендритных клеток установлено, что FXII играет роль в нейровоспалении. У больных рассеянным склерозом наблюдались высокие концентрации циркулирующего в крови FXII во время рецидива заболевания. В экспериментальных моделях рассеянного склероза на мышах показано уменьшение нейровоспаления у мышей F12-/- [60].

R. Hess и соавт. [61] описали регуляцию воспалительных процессов в легочной ткани, опосредованную FXII. Исследование включало 54 больных с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) и контрольную группу, состоявшую из43 человек. В жидкости бронхоальвеолярного лаважа у больных с ОРДС определялась высокая активность FXII, которая ассоциировались с высокой концентрацией интерлейкинов (ИЛ)-8, ИЛ-1β, ИЛ-6, фактора некроза опухоли альфа, и это, всвою очередь, коррелировало с выживаемостью. Имеются данные, что при идиопатическом легочном фиброзе, COVID-19, пневмонии повышается экспрессия и локальная активация FXII в легких. В 2015 г. опубликована работа, где впервые рассматривалась роль FXII в развитии легочного фиброза. Экспрессию FXII исследовали в легких больных идиопатическим легочным фиброзом. Была показана независимая от коагуляции профибротическая функция FXII, продуцируемого фибробластами легких. Генетическая абляция или фармакологическая блокада амидолитической активности FXII ингибитором кукурузного трипсина или инфестином-4 отменяли фиброгенез в модели повреждения легких блеомицином у мышей [62–65].

Таким образом, биологическая роль FXII многообразна. Он является участником двух противоположных процессов, обеспечивающих гемостатический баланс — внутреннего пути свертывания крови и фибринолиза. FXII запускает контактную систему активации, калликреин-кининовую систему, активирует систему комплемента. Тем самым FXII является связующим звеном коагуляции крови, воспалительных и аллергических реакций. Доказана его разнообразная роль в клеточном взаимодействии и клеточной регуляции, а именно в процессах пролиферации, ангиогенеза, клеточной миграции, экспрессии медиаторов воспаления. В связи с этим целесообразно учитывать роль FXII при различных патологических состояниях.