Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1
5-Year Impact Factor – 2.2
Scopus CiteScore – 3.4 (CiteScore Tracker 3.7)
Index Copernicus  – 161.11; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2006, vol. 15, nr 1, January-February, p. 107–112

Publication type: review article

Language: English

The Role of Complement System, Kinin System, Coagulation System and Fibrinolysis System in the Pathogenesis of Urticaria and Angioedema

Rola układu dopełniacza, kininotwórczego, krzepnięcia oraz fibrynolitycznego w patogenezie pokrzywki i obrzęku naczynioruchowego

Bernard Panaszek1,, Małgorzata Basińska1,

1 Department of Internal Medicine and Allergology, Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

Abstract

Pathogenesis of urticaria and angioedema is complex and depends on activity of many factors which are a part of complement, fibrinolysis, coagulation and kinin system. These systems interact through a complicated network of feedback loops and other mechanisms. Hageman factor (XII) which activates the coagulation also induces the activity of kinin and fibrinolysis system. It facilitates conversion of prekallikrein into kallikrein, which is responsible for degradation of HMWK (heigh molecular weight kininogen) resulting in formation of bradykinin. In turn, prekallikrein and HMWK cause the activation of factor XII. Moreover, kallikrein activates plasmin. Plasmin is necessary (besides complement proteins C1, C4 and C2) for generation of C2 kinin and facilitates formation of bradykinin from HMWK. C1−inhibitor, main regulator of complement cascade besides inactivating C1r and C1s subcomponent of complement, shows inhibitory properties of kallikein, Hageman factor and plasmin. Simultaneously, plasmin can activate the first component of complement. Effective trials of treatment of hereditary urticaria and angioedema with the use of C1−inhibitor purified concentrate (in HAE – hereditary angioedema – attacks) and antifibrynolytics – tranexamic acid and ε−aminocaproic acid (in long term prophylaxis of HAE and AAE – acquired angioedema) – indirectly (ex iuvantibus) prove the above mentioned relations, as well as efficacy of anti−coagulation agents in other types of urticaria.

Streszczenie

Złożona patogeneza pokrzywki i obrzęku naczynioruchowego jest związana z aktywacją układu dopełniacza, fibrynolitycznego, krzepnięcia i kininotwórczego. Wymienione układy współdziałają ze sobą na zasadzie licznych sprzężeń zwrotnych i innych mechanizmów. Czynnik Hagemana (XII), którego zadaniem jest aktywacja układu krzepnięcia stymuluje również pobudzenie dopełniacza oraz układu kininotwórczego i fibrynolitycznego. Jego działanie przejawia się konwersją prekalikreiny do kalikreiny, która odpowiada za degradację HMWK z następowym formowaniem się bradykininy. Jednocześnie prekalikreina i HMWK powoduje aktywację czynnika XII. Kalikreina ponadto aktywuje plazminę. Plazmina jest niezbędna (oprócz białek komplementu C1, C4 i C2) do wygenerowania C2 kinin i umożliwienia formowania się bradykininy z HMWK. Inhibitor C1, główny regulator funkcjonowania układu dopełniacza, oprócz inaktywacji pierwszego aktywnego składnika (C1), wykazuje hamujące działanie na kalikreinę, czynnik Hagemana i plazminę, która zwrotnie może aktywować C1. Skuteczność leczenia wrodzonego obrzęku naczynioruchowego za pomocą oczyszczonego koncentratu inhibitora C1 (w napadach HAE) oraz antyfibrynolityków – kwasu tranksemowego i ε−aminokapronowego (w przewlekłej profilaktyce HAE i AAE) – świadczy pośrednio (ex iuvantibus) o wspomnianych powyżej zależnościach, podobnie jak zastosowanie antykoagulantów w terapii innych odmian pokrzywki i obrzęku naczynioruchowego.

Key words

angioedema, urticaria, complement system, kinin system, coagulation system, fibrinolysis system, Hageman factor, kininogen, kallikrein, plasmin, C1−inhibitor

Słowa kluczowe

obrzęk naczynioruchowy, pokrzywka, układ dopełniacza, układ kininotwórczy, układ krzepnięcia, układ fibrynolityczny, czynnik Hagemana, kalikreina, plazmina, inhibitor C1 esterazy

References (23)

  1. Panaszek B, Małolepszy J: Angioedema caused by inhibitors of angiotensin converting enzyme (ACE) and angiotensin II receptor blockers. Pol Arch Med Wew 2004, 1, 113–117.
  2. Davis AE 3rd: The pathogenesis of hereditary angioedema. Transfus Apheresis Sci 2003, 29, 195–203.
  3. Carugati A, Pappalardo E, Zingale L: C1−inhibitor deficiency and angioedema. Mol Immunol 2001, 38, 161–173.
  4. Zuraw B: Diagnosis and management of hereditary angioedema: an American approach. Transfus Apheresis Sci 2003, 29, 239–245.
  5. Donaldson V, Harison R, Rosen F, Bing DH, Kindness G, Canar J, Wagner CJ, Awad S: Variability in purified dysfunctional C1−inhibitor proteins from patients with hereditary angioneurotic edema. J Clin Invest 1985, 75, 124–132.
  6. Quastel M, Harrison R, Cicardi M, Alper CA, Rosen FS: Behaviour in vivo of normal and dysfuncional C1 inhibitor in normal subject and patients with hereditary angioneurotic edema. J Clin Invest 1983, 71, 1041–1046.
  7. Curd J, Prograis L, Cochrane C: Detection of active kallikrein in induced blister fluids of hereditary angioedema patients. J Exp Med 1980,152, 742–747.
  8. Cugno M, Nussberger J, Cicardi M, Agostini A: Bradykinin and the pathophysiology of angioedema. Int Immunopharmacol 2003, 3, 311–317.
  9. Ritchie B: Protease inhibitors in the treatment of hereditary angioedema. Transfus Apheresis Sci 2003, 29, 259–267.
  10. Nielsen E, Johansen H, Hogasen K, Wuillemin W, Hack CE, Mollnes TE: Activation of the complement, coagulation, fibrynolytic and kallikrein−kinin systems during attacks of hereditary angioedema. Immunopharmacology 1996, 33, 359–360.
  11. Cicardi M, Bergamaschini L, Zingale L, Gioffre D, Agostoni A: Idiopathic nonhistaminergic angioedema. Am J Med 1999, 106, 650–654.
  12. Bork K, Barnstedt S, Koch P, Traupe H: Hereditary angioedema with normal C1−inhibitor activity in women. Lancet 2000, 356, 213–217.
  13. Bowen T, Hebert J, Ritchie B, Burnham J, MacSween M, Warrington R, Yang W, Issekutz A, Karitsiotis N, McCombie N, Giulivi T: Management of hereditary angioedema: Canadian approach. Transfus Apheresis Sci 2003, 29, 205–214.
  14. Atkins P, von Allmen C, Moskovitz A, Valenzano M, Zweiman B: Fibrin formation during ongoing cutaneous allergic reactions: comparison of responses to antigen and codeine. J Allergy Clin Immunol 1993, 91, 956–960.
  15. Espana F, Ratnoff O: The role of prekallikrein and high−molecular−weight kininogen in the contact activation of Hageman factor (factor XII) by sulfatides and other agents. J Lab Clin Med 1983, 102, 487–499.
  16. Atkins P, Kaplan A, von Allmen C, Moskovitz A, Zweiman B: Activation of the coagulation pathway during ongoing allergic cutaneous reaction in humans. J Allergy Clin Immunol 1992, 89, 552–559.
  17. Shapiro M, Silver L, Scott C, Schmaier AH, Prograis LJ Jr, Curd JG, Colman RW: Prekallikrein activation and high−molecular−weight kininogen consumption in hereditary angioedema. N Engl J Med 1983, 308, 1050–1053.
  18. Panaszek B, Barg W, Małolepszy J, Kopeć W, Obojski A, Wytrychowski K, Chmielowicz B, Biełous−Wilk A, Rabski M, Basińska M: Blood and tissue eosinophilia in patient with angioedema caused by inhibitor of angiotensin converting enzyme (ACE) – case report and a view of literature. Pol Arch Med Wew 2003, 5, 1339–1343.
  19. Cugno M, Hack C, Boer J, Eerenberg AJ, Agostoni A, Cicardi M: Generation of plasmin during acute attacks of hereditary angioedema. J Lab Clin Med 1993, 121, 38–43.
  20. Cugno M, Cicardi M, Coppola R, Agostini A: Activation of factor XII and cleavage of high molecular weight kininogen during acute attacks in hereditary and acquired C1−inhibitor deficiencies. Immunopharmacology 1996, 33, 361–364.
  21. Nussberger J, Cugno M, Amstutz C, Cicardi M, Pellacani A, Agostoni A: Plasma bradykinin in angio−oedema. Lancet 1998, 351, 1693–1697.
  22. Atkins P, Miragliotta G, Talbot S, Zweiman B, Kaplan AP: Activation of plasma Hageman factor and kallikrein in ongoing allergic reactions in the skin. J Immunol 1987, 139, 2744–2748.
  23. Kaplan AP: Mechanisms of bradykinin formation. In: Urticaria and angioedema. Eds.: Greaves MW, Kaplan AP, Marcel Dekker, Inc. 2004, 51–72.