Structure and Function of Coagulation Factors in Health and Disease. Thrombin, beta2-Glycoprotein I and von Willebrand factor

Oggigiorno le malattie cardiovascolari rappresentano la principale causa di morte nel mondo. Secondo i dati riportati dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), il 30% di tutti i decessi è dovuto alle malattie cardiovascolari, mentre solamente il 10-15% è dovuto alle malattie oncologiche. Tale percentuale assume maggiore rilevanza se si considera che il numero di decessi è in aumento anno dopo anno, non solo nei paesi industrializzati ad elevato reddito ma anche nei paesi in via di sviluppo dove il benessere sta lentamente alterando le abitudini alimentari e sociali dei popoli. Il termine malattie cardiovascolari rappresenta un’ampia serie di patologie che, in modo generico, si possono ricondurre ad una disfunzione vascolare o cardiaca, quale ad esempio aterosclerosi, trombosi, ipertensione arteriosa, angina pectoris e malattie cardiache congenite. Molto spesso le malattie cardiovascolari hanno un decorso molto lungo e nel tempo invalidano gravemente la funzione non solo del distretto anatomico coinvolto, ma di tutto l’organismo. Nell’ambito delle malattie cardiovascolari, la trombosi — ovvero un fenomeno patologico spontaneo che porta alla coagulazione del sangue —rappresenta in assoluto la prima causa di morte. La trombosi arteriosa improvvisa è di fatto la principale causa di disfunzione e di infarto del miocardio, mentre il tromboembolismo venoso è la terza causa di morte. Un’importante complicazione che riguarda lo studio delle malattie cardiovascolari consiste nella diversa morfologia ed eziogenesi dei fenomeni di trombosi arteriosa e/o venosa. Tale diversità si riflette anche sul tipo di terapia utilizzata nella pratica clinica in cui i trombi arteriosi vengono preferenzialmente trattati con antiaggreganti piastrinici mentre quelli venosi, di norma, vengono trattati con farmaci anticoagulanti. Tuttavia, molto spesso, il decorso clinico dei pazienti genera un quadro terapeutico molto più complesso in cui le strategie utilizzate devono seguire percorsi integrati e trasversali. I farmaci ad ora utilizzati, pur essendo molto efficaci nel ridurre gli episodi di trombosi nei pazienti con malattie cardiovascolari, sono limitati nel loro impiego terapeutico poiché portano frequentemente ad episodi emorragici fatali. Per ridurre l’incidenza di tale effetto collaterale e migliore pertanto la loro finestra terapeutica è necessario studiare nei dettagli l’eziogenesi di tali patologie e quindi ottenere nuovi e più efficaci strumenti terapeutici e/o di prevenzione. Durante il mio dottorato di ricerca la mia attenzione è stata focalizzata sullo studio della struttura e della funzione di alcuni fattori della coagulazione e di loro inibitori (i.e., trombina, irudina, emadina, nexina 1, beta2-glicoproteina I, ADAMTS-13 e fattore di von Willebrand), utilizzando metodi chimici (sintesi di peptidi in fase solida, spettrometria di massa), biochimici (cinetica enzimatica e ELISA) e biofisici (fluorescenza, dicroismo circolare e SPR). In particolare in questa Tesi di Dottorato gli argomenti di studio sono stati trattati singolarmente, distinguendo i lavori in capitoli indipendenti. Brevemente nel capitolo 2 è stato indagato il rapporto struttura-funzione della trombina, una proteasi serinica cruciale nella cascata emocoagulativa, considerando dapprima la sua natura allosterica e quindi sfruttando le informazioni ottenute come base per lo sviluppo di nuovi possibili farmaci anticoagulanti ed antiaggreganti piastrinici. Nel capitolo 3, l’attenzione è stata trasferita alla β2-glicoptoteina I (β2GpI), una glicoproteina plasmatica che è stata recentemente identificata come il principale target di autoanticorpi coinvolti nella sindrome antifosfolipidica (APS). Lo studio della β2GpI ha contribuito ad individuare un dominio della proteina quale epitopo conformazionale riconosciuto dagli autoanticorpi, evidenziando così la possibilità di nuovi approcci terapeutici e diagnostici nella sindrome antifosfolipidica. Infine, nel capitolo 4, è stato riportato uno studio sull’effetto dell’ossidazione mediata da perossinitrito a carico del fattore di von Willebrand (VWF). Il fattore di von Willebrand è una glicoproteina plasmatica estremamente complessa le cui dimensioni contribuiscono a regolare l’equilibrio emostatico. Nello studio di seguito riportato è stato proposto e dimostrato come l’ossidazione di un residuo di metionina situato nel dominio A2 della glicoproteina impedisca il taglio proteolitico da parte di ADAMTS-13, promuovendo uno stato protrombotico nei pazienti sottoposti ad un elevato stress ossidativo.