L'emostasi, definita come l'arresto del sanguinamento da un vaso sanguigno danneggiato, richiede l'attività combinata di
Fattori vascolari
Piastrine
Fattori plasmatici della coagulazione
I meccanismi regolatori controbilanciano la tendenza alla formazione di coaguli. Anomalie dell'emostasi possono condurre a eccessivo sanguinamento o a trombosi.
Fattori vascolari dell'emostasi
I fattori vascolari riducono la perdita ematica secondaria dovuta a trauma attraverso la vasocostrizione locale (una reazione immediata al danno) e la compressione dei vasi danneggiati da parte del sangue stravasato nei tessuti circostanti. Una lesione della parete vascolare innesca l'adesione e la generazione di polimeri di fibrina dal fibrinogeno; piastrine e fibrina quindi si combinano a formare un coagulo.
Piastrine
Numerosi fattori, tra cui l'ossido nitrico liberato dalle cellule endoteliali e le prostacicline, promuovono la fluidità del sangue prevenendo l'aggregazione piastrinica e dilatando i vasi sanguigni intatti. La liberazione di questi mediatori si interrompe quando l'endotelio vascolare è danneggiato. In queste condizioni, le piastrine aderiscono all'intima danneggiata formando aggregati. L'iniziale adesione piastrinica avviene mediante lunghe stringhe del fattore di von Willebrand che sono state precedentemente secrete e ancorate alle cellule endoteliali stimolate. Il fattore di von Willebrand si lega a recettori siti sulla superficie della membrana piastrinica (glicoproteina Ib/IX). Le piastrine, ora ancorate alla parete vascolare, vanno incontro ad attivazione. Durante l'attivazione, le piastrine liberano alcuni mediatori di aggregazione, tra cui l'adenosina difosfato (ADP) dai granuli di deposito.
Altri cambiamenti biochimici derivanti dall'attivazione comprendono
Idrolisi dei fosfolipidi della membrana
Inibizione dell'adenilato ciclasi
Mobilizzazione del calcio intracellulare
Fosforilazione delle proteine intracellulari
L'acido arachidonico viene convertito a trombossano A2; questa reazione richiede ciclossigenasi piastrinica ed è inibita irreversibilmente dall'aspirina e in modo reversibile da molti FANS.
L'adenosina difosfato (ADP), il trombossano A2 e altri mediatori mediano l'attivazione e l'aggregazione di ulteriori piastrine sull'endotelio danneggiato. I recettori piastrinici per l'adenosina difosfato (ADP) comprendono il recettore P2Y12, che invia segnali per sopprimere l'adenilato ciclasi, diminuisce i livelli di adenosina monofosfato ciclico e promuove l'attivazione del recettore della glicoproteina IIb/IIIa (assemblato sulla membrana della superficie piastrinica attivata dalle glicoproteine IIb e IIIa). Il fibrinogeno si lega ai complessi glicoproteina IIa/IIIb di piastrine adiacenti, che così si connettono fra loro formando aggregati.
Le piastrine forniscono la superficie per l'assemblaggio e l'attivazione dei fattori della coagulazione e quindi la generazione di trombina. La trombina converte il fibrinogeno in monomeri di fibrina, e i monomeri di fibrina polimerizzano in polimeri di fibrina che legano le piastrine aggregate in coaguli emostatici di piastrine e fibrina.
Fattori plasmatici della coagulazione
I fattori della coagulazione interagiscono sulla superficie delle piastrine e delle cellule endoteliali per produrre trombina, che converte il fibrinogeno in fibrina. Tramite radiazioni dal tappo emostatico e ancorandolo, la fibrina rafforza il coagulo.
Nella via intrinseca, il fattore XII, il chininogeno ad alto peso molecolare, la precallicreina e il fattore XI attivato (fattore XIa) interagiscono per produrre il fattore IXa dal fattore IX. Il fattore IXa si combina quindi con il fattore VIIIa e con fosfolipidi procoagulanti (presenti sulla superficie delle piastrine attivate, delle cellule endoteliali e delle cellule tissutali) per formare un complesso che attiva il fattore X.
Nella via estrinseca, il fattore VIIa e il fattore tissutale attivano direttamente il fattore X (e, forse, anche il fattore IX vedi figura Vie della coagulazione del sangue e tabella Componenti delle reazioni di coagulazione del sangue).
I fattori della coagulazione sono prodotti nel fegato ad eccezione del fattore VIII, che è sintetizzato nelle cellule sinusoidali del fegato e nelle cellule endoteliali al di fuori del fegato. L'espressione del fattore tissutale è normalmente limitata alle cellule perivascolari cosicché l'attivazione della via estrinseca si verifica solo in caso di lesione della parete del vaso.
Vie della coagulazione del sangue
L'attivazione della via intrinseca o estrinseca attiva la via comune, portando alla formazione del coagulo di fibrina. L'attivazione della via comune della coagulazione comporta tre fasi:
La protrombinasi viene generata sulla superficie delle piastrine attivate, delle cellule endoteliali e delle cellule tissutali. La protrombinasi è un complesso costituito da un enzima, il fattore Xa e un cofattore, il fattore Va su una superficie fosfolipide procoagulante.
La protrombinasi scinde la protrombina in trombina.
La trombina determina la generazione di monomeri e polimeri di fibrina dal fibrinogeno e attiva i fattori V, VIII, e XI. La trombina attiva anche il fattore XIII, un enzima che catalizza la formazione di legami covalenti più saldi tra monomeri di fibrina adiacenti.
Gli ioni calcio sono necessari per molte reazioni che generano trombina e, pertanto, gli agenti chelanti del calcio (p. es., citrato, acido etilendiamminotetraacetico) vengono impiegati in vitro come anticoagulanti. I fattori della coagulazione vitamina K-dipendenti (fattori II, VII, IX e X) normalmente si legano alle superfici fosfolipidiche attraverso ponti di ioni calcio per agire nella coagulazione del sangue. Le reazioni di coagulazione non possono avvenire correttamente in assenza di vitamina K. Le proteine regolatorie della coagulazione dipendenti dalla vitamina K comprendono la proteina C e la proteina S.
Benché le vie della coagulazione siano utili nel comprendere i meccanismi e la valutazione di laboratorio delle coagulopatie, la coagulazione in vivo non comprende il fattore XII, la prekallikreina o il chininogeno ad alto peso molecolare. I soggetti con deficit ereditario di questi fattori non hanno tendenza al sanguinamento. I soggetti con deficit ereditario di fattore XI possono avere una tendenza al sanguinamento da lieve a moderata. In vitro, il fattore solubile XI può essere attivato dalla trombina. Non esiste, tuttavia, una relazione netta tra i livelli plasmatici del fattore XI e la probabilità o l'entità del sanguinamento. Il fattore IX solubile può essere attivato in vitro sia dal fattore XIa che dai complessi fattore VIIa/fattore tissutale.
In vivo, la via estrinseca si avvia quando una lesione della parete vascolare porta il sangue direttamente a contatto con il fattore tissutale localizzato sulle membrane cellulari dentro e intorno alla parete del vaso. Questo contatto con il fattore tissutale genera il complesso fattore VIIa/fattore tissutale che attiva il fattore X (e possibilmente il fattore IX). Il fattore IXa, combinato con il suo cofattore, il fattore VIIIa, sulle superfici fosfolipidiche delle membrane genera anche il fattore Xa. L'attivazione del fattore X da parte del complesso fattore IXa/VIIIa è necessaria per l'emostasi normale. Questa richiesta dei fattori VIII e IX spiega perché l'emofilia di tipo A (deficit di fattore VIII) o di tipo B (deficit di fattore IX) determinano sanguinamento. L'attivazione del fattore X da parte del complesso fattore VIIa/fattore tissutale nella via estrinseca della coagulazione non genera sufficiente trombina (e fibrina) in grado di prevenire il sanguinamento nei pazienti con grave emofilia A o B.
Regolamentazione della coagulazione
Diversi meccanismi inibitori impediscono che le reazioni di coagulazione una volta avviate si amplifichino in modo incontrollabile, causando estesa trombosi locale o coagulazione intravascolare disseminata. Questi meccanismi d'azione sono
Inattivazione dei fattori di coagulazione
Fibrinolisi
Clearance epatica dei fattori di coagulazione attivati
Inattivazione dei fattori di coagulazione
Gli inibitori plasmatici delle proteasi (antitrombina, inibitore della via del fattore tissutale, alfa-2-macroglobulina e cofattore II eparinico) inattivano gli enzimi della coagulazione. L'antitrombina inattiva la trombina, il fattore Xa, il fattore XIa e il fattore IXa.
Due proteine vitamina K-dipendenti, la proteina C e la proteina S libera, formano un complesso che inattiva i fattori VIIIa e Va mediante proteolisi. La trombina, quando si lega a un recettore sulle cellule endoteliali (trombomodulina [CD141]), è in grado di attivare la proteina C. La proteina C attivata si combina con la proteina S libera e un recettore della proteina C delle cellule endoteliali, inattivando così, mediante proteolisi, i fattori VIIIa e Va.
In aggiunta agli inattivatori normalmente presenti, ci sono diversi farmaci anticoagulanti che potenziano l'inattivazione dei fattori della coagulazione (vedi figura Anticoagulanti e i loro siti d'azione).
L'eparina aumenta l'attività dell'antitrombina. L'eparina non frazionata e le eparine a basso peso molecolare incrementano l'attività dell'antitrombina per inattivare i fattori (trombina) e Xa. Le eparine a basso peso molecolare comprendono enoxaparina, dalteparina, e tinzaparina.
Il warfarin è un'antagonista della vitamina K. Inibisce la rigenerazione della forma attiva di vitamina K e, pertanto, inibisce la generazione di forme funzionali dei fattori di coagulazione vitamina K-dipendenti II, VII, IX, e X (così come le proteine C ed S).
Il fondaparinux, una molecola piccola, sintetica che contiene la porzione pentasaccaride essenziale della struttura dell'eparina, incrementa l'inattivazione dell'antitrombina del fattore Xa ma non del fattore IIa (trombina).
Gli inibitori parenterali diretti della trombina comprendono l'argatroban e la bivalirudina.
Gli anticoagulanti orali diretti comprendono l'inibitore della trombina (dabigatran) e gli inibitori del fattore Xa (apixaban, rivaroxaban, edoxaban). L'uso di questi farmaci, compresi rischi, benefici, e agenti di rovesciamento, è discusso nelle sezioni del Manuale su fibrillazione atriale, trombosi venosa profonda, e embolia polmonare.
Anticoagulanti e i loro siti d'azione
Fibrinolisi
La deposizione e la lisi della fibrina sono normalmente bilanciate in modo da conservare temporaneamente, e successivamente rimuovere, il tappo emostatico durante la riparazione di una parete vascolare danneggiata. Il sistema fibrinolitico dissolve la fibrina attraverso la plasmina, un enzima proteolitico. La fibrinolisi è attivata da attivatori del plasminogeno che vengono liberati dalle cellule endoteliali vascolari. Gli attivatori del plasminogeno e il plasminogeno (dal plasma) si legano alla fibrina, dove gli attivatori del plasminogeno catalizzano il clivaggio del plasminogeno in plasmina (vedi figura Via della fibrinolisi). La plasmina quindi, mediante proteolisi della fibrina, genera prodotti solubili della degradazione della fibrina, che vengono liberati nella circolazione e metabolizzati dal fegato.
Via della fibrinolisi
La deposizione di fibrina e la fibrinolisi devono essere bilanciate durante la riparazione di una lesione della parete vascolare. Le cellule endoteliali vascolari danneggiate liberano attivatori del plasminogeno (attivatore tissutale del plasminogeno, urochinasi), attivando la fibrinolisi. Gli attivatori del plasminogeno catalizzano il clivaggio del plasminogeno in plasmina, che dissolve i trombi. La fibrinolisi è controllata dagli inibitori dell'attivatore del plasminogeno (p. es., inibitore dell'attivatore del plasminogeno-1) e dagli inibitori della plasmina (p. es., alfa 2-antiplasmina). |
Ci sono molteplici attivatori del plasminogeno:
L'attivatore tissutale del plasminogeno prodotto dalle cellule endoteliali, è un attivatore modesto del plasminogeno se libero in soluzione, ma estremamente efficiente quando legato alla fibrina in prossimità del plasminogeno.
L'urochinasi esiste sotto forma di catena singola o di catena doppia, con differenti proprietà funzionali. L'urochinasi a catena singola non può attivare il plasminogeno libero ma, come l'attivatore tissutale del plasminogeno, può prontamente attivare il plasminogeno legato alla fibrina. Una traccia di plasmina scinde l'urochinasi a catena singola in una catena doppia, che attiva il plasminogeno in soluzione, così come il plasminogeno legato alla fibrina. Le cellule epiteliali che rivestono i dotti escretori (p. es., tubuli renali, dotti mammari) rilasciano urochinasi, che è l'attivatore fisiologico della fibrinolisi di questi canali.
La streptochinasi, un prodotto batterico che normalmente non è presente nell'organismo, è un altro potente attivatore del plasminogeno.
La streptochinasi, l'urochinasi e l'attivatore tissutale del plasminogeno ricombinante (alteplase) sono tutti stati impiegati terapeuticamente per indurre fibrinolisi in pazienti con una trombosi acuta.
Regolazione della fibrinolisi
La fibrinolisi è regolata dagli inibitori dell'attivatore del plasminogeno e dagli inibitori della plasmina, che rallentano la fibrinolisi. L'inibitore dell'attivatore del plasminogeno-1, il più importante inibitore dell'attivatore del plasminogeno, inattiva l'attivatore tissutale del plasminogeno e l'urochinasi ed è rilasciato dalle cellule endoteliali vascolari e dalle piastrine attivate. Il principale inibitore della plasmina è l'alfa2-antiplasmina, che inattiva rapidamente ogni plasmina libera che viene rilasciata dai coaguli. Una parte dell'alfa2-antiplasmina si lega ai polimeri della fibrina (mediante reticolazione [cross-linking]) per azione del fattore XIIIa durante la coagulazione. Questa reticolazione (cross-linking) può evitare un eccesso di attività plasminica all'interno dei coaguli.
L'attivatore tissutale del plasminogeno e l'urochinasi sono rapidamente eliminate dal fegato, un altro meccanismo che permette di prevenire una fibrinolisi eccessiva.
