Faktor X

Faktor koagulasi X (EC 3.4.21.6) atau faktor Stuart, adalah enzim dari kaskade koagulasi, yang dikodekan pada manusia oleh gen F10.^[1] Faktor ini adalah serin endopeptidase (protease grup S1, klan PA). Faktor X disintesis di hati dan membutuhkan vitamin K untuk sintesisnya.

Faktor X diaktifkan melalui hidrolisis menjadi faktor Xa oleh faktor IX dengan kofaktornya, faktor VIII, dalam kompleks yang dikenal sebagai jalur intrinsik; dan faktor VII dengan kofaktornya, faktor jaringan, dalam kompleks yang dikenal sebagai jalur ekstrinsik.^[2] Oleh karena itu, faktor Xa merupakan anggota pertama "dari jalur umum terakhir atau jalur trombin".

Faktor ini bekerja dengan memecah protrombin di dua tempat (ikatan Arg-Thr dan kemudian ikatan Arg-Ile), yang menghasilkan trombin aktif. Proses ini dioptimalkan ketika faktor Xa dikomplekskan dengan kofaktor V yang diaktifkan dalam kompleks protrombinase.

Faktor Xa diinaktivasi oleh penghambat protease dependen protein Z (ZPI), suatu penghambat protease serin (serpin). Afinitas protein ini terhadap faktor Xa meningkat 1000 kali lipat dengan adanya protein Z, sementara protein ini tidak memerlukan protein Z untuk menginaktivasi faktor XI. Defek pada protein Z menyebabkan peningkatan aktivitas faktor Xa dan kecenderungan trombosis. Waktu paruh faktor X adalah 40–45 jam.

Ilmuwan Amerika dan Britania Raya mendeskripsikan defisiensi faktor X secara independen pada tahun 1953 dan 1956. Seperti beberapa faktor koagulasi lainnya, faktor tersebut awalnya dinamai berdasarkan nama seorang pasien yakni Tuan Rufus Stuart (1921) dan Nona Audrey Prower (1934). Pada saat itu, para peneliti tersebut tidak dapat mengetahui bahwa defek genetik manusia yang telah mereka identifikasi akan ditemukan pada enzim yang sebelumnya telah dikarakterisasi yang disebut trombokinase.

Trombokinase adalah nama yang dicetuskan oleh Paul Morawitz pada tahun 1904 untuk mendeskripsikan zat yang mengubah protrombin menjadi trombin dan menyebabkan darah menggumpal.^[3] Nama tersebut mewujudkan konsep baru yang penting dalam memahami koagulasi darah, bahwa enzim sangat penting dalam aktivasi protrombin. Morawitz yakin bahwa enzimnya berasal dari sel-sel seperti trombosit, namun sesuai dengan pengetahuan tentang enzim pada saat itu, ia tidak memiliki gambaran yang jelas tentang sifat kimiawi trombokinase atau mekanisme kerjanya. Ketidakpastian tersebut menyebabkan istilah trombokinase dan tromboplastin digunakan selama beberapa dekade untuk menggambarkan aktivator protrombin dan menimbulkan kontroversi tentang sifat dan asal usul kimianya.^[4]

Pada tahun 1947, J Haskell Milstone mengisolasi suatu proenzim dari plasma sapi yang ketika diaktifkan mengubah protrombin menjadi trombin. Mengikuti penamaan Morawitz, ia menyebutnya protrombokinase^[5] dan pada tahun 1951 telah memurnikan enzim aktifnya, yakni trombokinase. Selama beberapa tahun berikutnya, ia menunjukkan bahwa trombokinase adalah enzim proteolitik yang dengan sendirinya dapat mengaktifkan protrombin. Aktivitasnya sangat ditingkatkan dengan penambahan kalsium, faktor serum lainnya, dan ekstrak jaringan,^[6] yang mewakili tromboplastin yang mendorong konversi protrombin menjadi trombin melalui interaksinya dengan trombokinase. Pada tahun 1964, Milstone merangkum karyanya dan karya-karya lain: “Ada banyak reaksi kimia yang begitu lambat sehingga tidak akan bermanfaat secara fisiologis jika tidak dipercepat oleh enzim. Kita sekarang dihadapkan pada suatu reaksi, yang dikatalisis oleh enzim, yang masih terlalu lambat kecuali dibantu oleh faktor-faktor tambahan.”^[7]

Struktur kristal pertama faktor Xa manusia diendapkan pada Mei 1993. Hingga saat ini, 191 struktur kristal faktor Xa dengan berbagai penghambat telah diendapkan di bank data protein. Situs aktif faktor Xa dibagi menjadi empat subkantong yaitu S1, S2, S3, dan S4. Subkantong S1 menentukan komponen utama selektivitas dan pengikatan. Subkantong S2 berukuran kecil, dangkal, dan tidak terdefinisi dengan baik. Subkantong ini menyatu dengan subkantong S4. Subkantong S3 terletak di tepi kantong S1 dan cukup terpapar pelarut. Subkantong S4 memiliki tiga domain pengikatan ligan: "kotak hidrofobik", "lubang kationik", dan situs air. Penghambat Faktor Xa umumnya berikatan dalam konformasi berbentuk L, di mana satu gugus ligan menempati kantong S1 anionik yang dilapisi oleh residu Asp189, Ser195, dan Tyr228, dan gugus ligan lainnya menempati kantong S4 aromatik yang dilapisi oleh residu Tyr99, Phe174, dan Trp215. Biasanya, gugus penghubung yang cukup kaku menjembatani kedua situs interaksi ini.^[8]

Gen faktor X manusia terletak pada kromosom 13 (13q34).

Defisiensi faktor X bawaan sangat jarang (1:1.000.000), dan dapat menyebabkan epistaksis (mimisan), hemartrosis (perdarahan pada sendi), dan kehilangan darah gastrointestinal. Selain defisiensi bawaan, kadar faktor X yang rendah dapat terjadi sesekali pada sejumlah kondisi penyakit. Misalnya, defisiensi faktor X dapat terlihat pada amiloidosis, di mana faktor X diserap ke fibril amiloid dalam pembuluh darah.

Defisiensi vitamin K atau antagonisme oleh warfarin (atau obat serupa) menyebabkan produksi faktor X yang tidak aktif. Dalam terapi warfarin, hal ini diinginkan untuk mencegah trombosis. Pada akhir tahun 2007, empat dari lima terapi antikoagulasi yang muncul menargetkan enzim ini.^[9]

Menghambat Faktor Xa akan menawarkan metode alternatif untuk antikoagulasi. Penghambat Xa langsung adalah antikoagulan yang populer.

Polimorfisme pada Faktor X telah dikaitkan dengan peningkatan prevalensi infeksi bakteri, menunjukkan kemungkinan peran langsung dalam mengatur respon imun terhadap patogen bakteri.^[10]

Faktor X merupakan bagian dari plasma beku segar dan kompleks protrombinase. Terdapat dua konsentrat Faktor X yang tersedia secara komersial: "Factor X P Behring" yang diproduksi oleh CSL Behring,^[11] dan Faktor X Coagadex dengan kemurnian tinggi yang diproduksi oleh Bio Products Laboratory dan disetujui untuk digunakan di Amerika Serikat oleh FDA pada Oktober 2015, dan di Uni Eropa pada Maret 2016, setelah sebelumnya disetujui oleh CHMP dan COMP.^{[12][13][14][15]}

Kcentra, yang diproduksi oleh CSL Behring, merupakan konsentrat yang mengandung Faktor koagulasi II, VII, IX, dan X, serta Protein C dan S antitrombotik.^[16]

Protease faktor Xa dapat digunakan dalam biokimia untuk membelah tag protein yang meningkatkan ekspresi atau pemurnian protein yang diinginkan. Situs pembelahan pilihannya (setelah arginina dalam urutan Ile-Glu/Asp-Gly-Arg, IEGR, atau IDGR) dapat dengan mudah direkayasa antara urutan tag dan protein yang diinginkan. Setelah ekspresi dan pemurnian, tag tersebut kemudian dihilangkan secara proteolitik oleh faktor Xa.

Faktor Xa adalah bentuk aktif dari faktor koagulasi X, yang juga dikenal sebagai trombokinase. Faktor X adalah enzim, suatu serin endopeptidase, yang memainkan peran kunci pada beberapa tahap sistem koagulasi. Faktor X disintesis di hati. Antikoagulan yang paling umum digunakan dalam praktik klinis, warfarin dan seri antikoagulan heparin serta fondaparinuks, bekerja untuk menghambat aksi Faktor Xa dalam berbagai derajat.

Model koagulasi tradisional yang dikembangkan pada tahun 1960-an membayangkan dua kaskade terpisah, jalur ekstrinsik (faktor jaringan (TF)) dan jalur intrinsik. Jalur-jalur ini bertemu pada satu titik yang sama, yaitu pembentukan kompleks Faktor Xa/Va yang bersama dengan kalsium dan terikat pada permukaan fosfolipid, menghasilkan trombin (Faktor IIa) dari protrombin (Faktor II).

Sebuah model baru, model antikoagulasi berbasis sel, tampaknya menjelaskan lebih lengkap langkah-langkah dalam koagulasi. Model ini memiliki tiga tahap: 1) inisiasi koagulasi pada sel-sel pembawa TF, 2) amplifikasi sinyal prokoagulan oleh trombin yang dihasilkan pada sel-sel pembawa TF, dan 3) propagasi pembentukan trombin pada permukaan keping darah. Faktor Xa memainkan peran kunci dalam ketiga tahap ini.^[17]

Pada tahap 1, Faktor VII berikatan dengan protein transmembran TF pada permukaan sel dan diubah menjadi Faktor VIIa. Hasilnya adalah kompleks Faktor VIIa/TF, yang mengkatalisis aktivasi Faktor X dan Faktor IX. Faktor Xa yang terbentuk pada permukaan sel pembawa TF berinteraksi dengan Faktor Va untuk membentuk kompleks protrombinase yang menghasilkan sejumlah kecil trombin pada permukaan sel pembawa TF.

Pada tahap 2, tahap amplifikasi, jika trombin yang cukup telah dihasilkan, maka aktivasi trombosit dan kofaktor terkait trombosit terjadi.

Pada tahap 3, pembentukan trombin, Faktor XIa mengaktifkan Faktor IX bebas pada permukaan trombosit yang teraktivasi. Faktor IXa yang teraktivasi dengan Faktor VIIIa membentuk kompleks "tenase". Kompleks "tenase" ini mengaktifkan lebih banyak Faktor X, yang pada gilirannya membentuk kompleks protrombinase baru dengan Faktor Va. Faktor Xa adalah komponen utama kompleks protrombinase yang mengubah sejumlah besar protrombin, yang diasbut "ledakan trombin". Setiap molekul Faktor Xa dapat menghasilkan 1000 molekul trombin. Ledakan trombin yang besar ini bertanggung jawab atas polimerisasi fibrin untuk membentuk trombus.

Faktor Xa juga berperan dalam proses biologis lain yang tidak berhubungan langsung dengan koagulasi seperti penyembuhan luka, remodeling jaringan, inflamasi, angiogenesis, dan aterosklerosis.

Penghambatan sintesis atau aktivitas Faktor X adalah mekanisme kerja untuk banyak antikoagulan yang digunakan saat ini. Warfarin, turunan sintetis kumarin, adalah antikoagulan oral yang paling banyak digunakan di AS. Di beberapa negara Eropa, turunan kumarin lainnya (fenprokumon dan asenokumarol) juga digunakan. Agen-agen ini dikenal sebagai antagonis vitamin K (VKA), menghambat karboksilasi Faktor II (protrombin), VII, IX, X yang bergantung pada vitamin K di hepatosit. Karboksilasi ini setelah translasi sangat penting untuk aktivitas fisiologis.^[18]

Heparin (heparin tak terfraksi) dan turunannya yakni heparin berat molekul rendah (LMWH) berikatan dengan kofaktor plasma, antitrombin (AT) untuk menonaktifkan beberapa faktor koagulasi IIa, Xa, XIa dan XIIa. Afinitas heparin tak terfraksi dan berbagai LMWH untuk Faktor Xa sangat bervariasi. Kemanjuran antikoagulan berbasis heparin meningkat seiring dengan meningkatnya selektivitas untuk Faktor Xa. LMWH menunjukkan peningkatan inaktivasi Faktor Xa dibandingkan dengan heparin tak terfraksinasi, dan fondaparinuks, suatu agen yang didasarkan pada urutan pentasakarida kritis heparin, menunjukkan selektivitas yang lebih tinggi daripada LMWH. Inaktivasi Faktor Xa oleh heparin ini disebut "tidak langsung" karena bergantung pada keberadaan AT dan bukan interaksi langsung dengan Faktor Xa.

Baru-baru ini, serangkaian penghambat Faktor Xa spesifik dan kerja langsung baru telah dikembangkan. Obat-obatan ini meliputi rivaroksaban, apiksaban, betriksaban, LY517717, dareksaban (YM150), edoksaban, dan 813893. Agen-agen ini memiliki beberapa keunggulan teoretis dibandingkan terapi yang ada saat ini. Obat-obatan ini dapat diberikan secara oral. Onset aksinya cepat. Dan mungkin lebih efektif melawan Faktor Xa karena menghambat Faktor Xa bebas dan Faktor Xa dalam kompleks protrombinase.^[19]

Faktor X telah terbukti berinteraksi dengan penghambat jalur faktor jaringan.^[20]

• "Summary for peptidase S01.216: coagulation factor Xa". MEROPS. European Molecular Biology Laboratory (EMBL).
• "Factor X deficiency". Canadian Hemophilia Society. 14 April 2018.