トロンビン

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トロンビンは白色〜類白色の非結晶性物質で、一般に凍結乾燥粉末として供される。トロンビン止血剤は、臨床的には主として小血管、毛細血管および止血が困難な実質臓器からの出血の止血に用いられる。外傷、手術、口腔、耳鼻咽喉科、泌尿器、熱傷、整形外科、脳神経外科手術、眼科、産婦人科および消化管における出血の止血に使用される。トロンビンは血液凝固過程の最終段階に直接作用し、血漿中の可溶性フィブリノゲンを不溶性フィブリンへ変換することを促進して、速効性の止血を達成する。また、上皮細胞の有糸分裂を促進し、創傷治癒を加速する。トロンビンは速効性の局所止血剤である。トロンビンは小血管、毛細血管、実質臓器など、止血が困難な各種出血に適している。

図1．トロンビンの構造。

作用機序

凝固経路において、トロンビンは第XI因子をXIaへ、第VIII因子をVIIIaへ、第V因子をVaへ、フィブリノゲンをフィブリンへ、さらに第XIII因子をXIIIaへ変換する。第XIIIa因子はトランスグルタミナーゼであり、フィブリン中のリジン残基とグルタミン残基の間に共有結合を形成する反応を触媒する。この共有結合によりフィブリン血栓の安定性が増加する。トロンビンはトロンボモジュリンと相互作用する。凝固カスケードの一環として、トロンビンは血小板細胞膜上のプロテアーゼ活性化受容体（PAR）を活性化することにより、血小板の活性化および凝集も促進する。

由来

トロンビンは、プロトロンビン上の2箇所において凝固第X因子（Xa）による酵素的加水分解を受けて産生される。プロトロンビナーゼ複合体と呼ばれる活性化第V因子（Va）と結合することで、第Xa因子の活性は大幅に増強される。プロトロンビンは肝臓で産生され、ビタミンK依存性反応により翻訳同時修飾を受け、分子N末端の10〜12個のグルタミン酸がγ-カルボキシグルタミン酸（Gla）へ変換される。[11] カルシウム存在下で、Gla残基はプロトロンビンのリン脂質二重層への結合を促進する。ビタミンK欠乏または抗凝固薬ワルファリンの服用は、γ-カルボキシグルタミン酸残基の生成を阻害し、その結果、凝固カスケードの活性化を遅延させ得る。

臨床的意義

プロトロンビンの活性化は、凝固の生理および病態において不可欠である。トロンビンは有効な血管収縮因子かつマイトジェンであり、くも膜下出血後の血管攣縮における主要因子である。破裂脳動脈瘤からの出血は脳動脈周囲で凝固し、トロンビンを放出する。これにより血管の急性かつ遷延性の狭窄が生じ、脳虚血および梗塞（脳卒中）に至る可能性がある。血栓形成の動的過程において中心的役割を担うことに加え、トロンビンには明確な炎症促進作用もあり、動脈硬化の発症および進展に影響し得る。トロンビンは血栓の生理と関連し、その存在は血栓の存在を示唆する。2013年には、マウスにおけるトロンビンの存在を検出するシステムが開発された。これは「レポーター化学物質」に結合した、ペプチド被覆酸化鉄を組み込んだものである。ペプチドがトロンビン分子に結合するとレポーターが放出され、尿中に出現して検出可能となる。

用途

• 研究ツール

高いタンパク質分解特異性を有するため、トロンビンは有用な生化学的ツールである。融合タンパク質を精製した後、トロンビンを用いて切断部位におけるアルギニン残基とグリシン残基の間を選択的に切断することで、高い特異性をもって標的タンパク質から精製タグを効率的に除去できる。

• 医薬

プロトロンビン複合体濃縮製剤および新鮮凍結血漿は、プロトロンビンに富む凝固因子製剤であり、プロトロンビン欠乏（通常は薬剤に起因）を補正するために使用できる。適応には、ワルファリンによる難治性出血が含まれる。プロトロンビンの制御は、多くの抗凝固薬の作用機序において重要である。ワルファリンおよび関連薬は、プロトロンビンを含む複数の凝固因子のビタミンK依存性カルボキシル化を阻害する。ヘパリンは、アンチトロンビンのトロンビン（および第Xa因子）に対する親和性を増加させる。直接トロンビン阻害薬は、トロンビンの活性部位に結合してトロンビンを直接阻害する新しい薬剤である。