Гемостаз представляет собой процесс остановки кровотечения из поврежденной сосудистой стенки и требует взаимодействия
Сосудистые факторы
Тромбоциты
Плазменные факторы свертывания
Регуляторные механизмы уравновешивают процесс формирования тромбов. Нарушения системы гемостаза могут привести к повышенной кровоточивости или тромбозам.
Сосудистые факторы гемостаза
Сосудистые факторы снижают кровопотерю, обусловленную травмой, с помощью механизма локальной вазоконстрикции (немедленная реакция на повреждение) и компрессии поврежденных кровеносных сосудов путем экстравазации крови в окружающие ткани. При повреждении сосудистой стенки происходят адгезия и агрегация тромбоцитов и генерация фибриновых полимеров из фибриногена; взаимодействие тромбоцитов с фибрином формирует тромб.
Тромбоциты
Ток крови, благодаря предотвращению агрегации тромбоцитов и расширению интактных кровеносных сосудов, сохраняется с помощью различных механизмов, к которым относятся высвобождаемые эндотелиальными клетками простациклин и оксид азота. Производство этих медиаторов прекращается при повреждении эндотелия сосудистой стенки. В этих условиях происходят адгезия тромбоцитов к поврежденной интиме сосудистой стенки и формирование тромбоцитарных агрегатов. Первоначальная адлезия тромбоцитов обусловлена длинными нитями фактора фон Виллебранда (ФВ), которые ранее секретировались эндотелиальными клетками и прикреплялись к обнаженному субэндотелиальному коллагену в местах повреждения эндотелия. ФВ взаимодействует с рецепторами на поверхности тромбоцитарной мембраны (гликопротеин Ib/IX). Тромбоциты, которые зацепились за стенки сосуда, подвергаются активации. При этом тромбоциты высвобождают медиаторы агрегации, включая аденозиндифосфат (АДФ), из накопительных вакуолей.
Другие биохимические изменения, происходящие в результате активации тромбоцитов, включают:
Гидролиз мембранных фосфолипидов
Ингибирование аденилатциклазы
Мобилизацию внутриклеточного кальция
Фосфорилирование внутриклеточных белков
Арахидоновая кислота преобразуется в тромбоксан A2; эта реакция требует участия циклооксигеназы тромбоцитов и необратимо ингибируется аспирином и обратимо многими НПЗП (нестероидными противовоспалительными препаратами).
Аденозиндифосфат, тромбоксан A2 и другие медиаторы вызывают активацию и агрегацию дополнительных тромбоцитов на поврежденном эндотелии. Тромбоцитарные рецепторы АДФ включают рецептор P2Y12, который посылает сигналы для подавления аденилатциклазы, уменьшает уровень циклического аденозин монофосфата (цАМФ) и способствует активации рецептора гликопротеина IIb/IIIa (образующегося на поверхности мембраны активированного тромбоцита из гликопротеинов IIb и IIIa). Фибриноген связывается с гликопротеиновым комплексом IIb/IIIa расположенных рядом тромбоцитов и соединяет их друг с другом.
Сборка и активация коагуляционных комплексов и образование тромбина проходят на поверхности тромбоцитов. Тромбин превращает фибриноген в мономеры фибрина, а мономеры фибрина полимеризуются в полимеры фибрина, которые соединяют агрегированные тромбоциты в тромбоцитарно-фибриновые гемостатические пробки. Тромбин также активирует фактор VIII и фактор V — ключевые кофакторы в комплексах теназы (факторы IXa и VIIIa) и протромбиназы (факторы Xa и Va) соответственно. Тромбин также обратно воздействует на фактор XI и активирует его, усиливая активацию внутреннего пути, что приводит к более сильной активации фактора X и, в конечном итоге, к более интенсивному образованию фибрина. Тромбин также активирует фактор XIII, который катализирует ковалентные поперечные связи между полимерами фибрина, укрепляя фибриновый сгусток (см. рисунок ).
Плазменные факторы свертывания
Факторы свертывания крови воздействуют друг на друга на поверхности тромбоцитов и эндотелиальных клеток с целью производства тромбина, который превращает фибриноген в фибрин. Фибрин укрепляет тромб за счет формирования гемостатической пробки и ее закрепления.
При внутреннем пути свертывания фактор XII, высокомолекулярный кининоген, прекаликреин и активированный фактор XI (фактор XIa) взаимодействуют для производства активированного фактора IХa из фактора IX. Фактор IXa затем взаимодействует с фактором VIIIa и прокоагулянтными фосфолипидами (присутствующими на поверхности активированных тромбоцитов, эндотелиальных клеток и клеток тканей) с образованием комплекса, активирующего фактор X.
При внешнем путифактор VIIа и тканевой фактор (ТФ) непосредственно активируют фактор Х (и, возможно, также фактор IX – см. рисунок и таблицу ).
Факторы свертывания крови вырабатываются в печени, за исключением фактора VIII, который синтезируется в синусоидальных клетках печени и эндотелиальных клетках вне печени. Экспрессия тканевого фактора обычно ограничена периваскулярными клетками, поэтому активация внешнего пути происходит только в случае повреждения стенки сосуда.
Метаболические механизмы свертывания крови
Составляющие реакций свертывания крови
Номер или название фактора | Синоним | Назначение |
|---|---|---|
Факторы плазмы | ||
I | Фибриноген | Предшественник мономеров (и полимеров) фибрина |
II | Протромбин | Предшественник тромбина Тромбин превращает фибриноген в фибрин; активирует растворимые факторы V, VIII, XI и XIII; и связывается с тромбомодулином, активируя протеин С Является витамин К-зависимым |
V | Проакцелерин | Активируется до фактора Va – кофактора для ферментативного фактора Xa в комплексе фактор-Ха/Va/фосфолипид, который расщепляет протромбин до тромбина Присутствует в альфа-гранулах тромбоцитов Фактор Va инактивируется активированным протеином С в комплексе со свободным протеином S |
VII | Проконвертин | Связывается с тканевым фактором и затем активируется с формированием ферментативного компонента комплекса фактор VIIa/тканевой фактор, который активирует фактор X и, возможно, фактор IX Является витамин К-зависимым |
VIII | Антигемофильный глобулин | Активируется до фактора VIIIa – кофактора для ферментативного фактора IXa в комплексе фактор IXa/фактор VIIIa/фосфолипид, который активирует фактор Х Является большим белком-кофактором (как и фактор V) Секретируется, связываясь с мультимерами фактора фон Виллебранда из телец Вейбеля-Палада эндотелиальных клеток (фактор VIII также циркулирует с фактором фон Виллебранда) Как и фактор VIIIa, инактивируется активированным протеином С в комплексе со свободным протеином S (как и фактор Va) |
IX | Фактор Кристмаса | Активируется до фактора IXa – фермента фактор-IXa/фактор VIIIa/-фосфолипидного комплекса, который активирует фактор Х Является витамин К-зависимым |
Х | Фактор Стюарта-Прауэра | Активируется до фактора Ха – фермента фактор-Ха/Va/фосфолипидного комплекса, который расщепляет протромбин до тромбина Является витамин К-зависимым |
XI | Предшественник плазменного тромбопластина | Активируется до фактора XIa, который активирует фактор IX |
Прекалликреин | Фактор Флетчера | Принимает участие в обратимой реакции, в которой он активируется фактором XIIa до калликреина Калликреин катализирует дальнейшую активацию фактора XII в фактор XIIa Циркулирует как биомолекулярный комплекс с высокомолекулярным кининогеном |
Высокомолекулярный кининоген | Фактор Фицджеральда | Циркулирует как бимолекулярный комплекс с прекалликреином и способствует активации прекалликреина в калликреин |
XII | Фактор Хагемана | При активации фактора XIIa поверхностным контактом, калликреин, или другие факторы, активируют прекалликреин и фактор XI, запуская внутренний путь свертывания in vitro |
XIII | Фибринстабилизирующий фактор | При активации тромбином катализирует образование пептидных связей между соседними мономерами фибрина, что способствует укреплению и стабилизации фибринового сгустка |
Белок С | — | Активируется тромбином, связанным с поверхностью мембраносвязанного тромбомодулина (CD141); затем протеолизирует и ингибирует (в присутствии свободного протеина S и фосфолипидов) кофакторную активность факторов VIIIa и Va Является витамин К-зависимым |
Белок S | — | Циркулирует в плазме в виде свободного протеина S и, подобно протеину S, связывается с C4b-связывающим белком системы комплемента Функционирует в своей свободной форме в качестве кофактора для активированного протеина С Является витамин К-зависимым |
Факторы клеточной поверхности | ||
Тканевой фактор | Тканевой тромбопластин | Является протеином, который присутствует в клеточной мембране клеток определенных тканей, в том числе периваскулярных фибробластах, эндотелиальных клетках, краевых эпителиальных клетках (например, эпителиальных клетках кожи, амниона, желудочно-кишечного тракта и мочеполовых путей), глиальныех клетках нервной системы, моноцитах, макрофагах и некоторых опухолевых клетках. Он подвергается действию текущей крови во время травмы или воспаления, связывается с фактором VIIa и инициирует внешний путь коагуляции |
Прокоагуляционный фосфолипид | — | Кислотные фосфолипиды (в основном, фосфатидилсерин) присутствуют на поверхности активированных тромбоцитов, эндотелиальных клеток и других тканевых клеток Является компонентом фактор-IXa/VIIIa/фосфолипидного комплекса, который активирует фактор Х, и фактор-Ха/Vа/фосфолипидного комплекса, который активирует протромбин |
Тромбомодулин | CD141 | Является сайтом связывания тромбина на клеточной поверхности эндотелиальных клеток, который, будучи связанным с тромбомодулином, активирует белок С |
Активация внутреннего или внешнего пути стимулирует общий путь свертывания, что приводит к образованию фибринового сгустка. Общий путь активации состоит из трех шагов:
Протромбиназа вырабатывается на поверхности активированных тромбоцитов, эндотелиальных и других тканевых клеток. Протромбиназа представляет собой комплекс из фермента, фактора Ха и кофактора, фактора Va на поверхности прокоагулянтного фосфолипида.
Протромбиназа расщепляет протромбин до тромбина.
Тромбин стимулирует создание мономеров и полимеров фибрина из фибриногена и активирует растворимые факторы V, VIII и XI. Тромбин также активирует фактор XIII – фермент, катализирующий образование более сильных ковалентных связей между мономерами фибрина.
Ионы кальция требуются для большинства реакций образования тромбина и, соответственно, кальций-хелатирующие агенты (например, цитрат, этилендиаминтетрауксусная кислота) используются в качестве антикоагулянтов в условиях in vitro. Витамин К-зависимые факторы свертывания крови (факторы II, VII, IX и X) в норме связываются с фосфолипидами с помощью кальциевых мостиков для участия в процессе свертывания крови. Реакции коагуляции не могут протекать должным образом при отсутствии витамина К. Витамин К-зависимые регуляторные белки свертывания включают протеины С и S.
Хотя пути свертывания крови достаточно полезны для понимания механизмов и лабораторной оценки коагуляционных нарушений, коагуляция in vivo не требует фактора XII, прекалликреина или высокомолекулярного кининогена. У пациентов с наследственным дефицитом этих факторов отсутствуют нарушения свертываемости крови. У пациентов с наследственным дефицитом фактора XI может наблюдаться легкое или умеренное нарушение свертываемости крови. In vitro растворимый фактор XI может быть активирован тромбином. Однако между уровнем плазматического фактора XI и вероятностью или степенью кровотечения устойчивая связь отсутствует. Растворимый фактор IX может активироваться in vitro как фактором XIa, так и фактором VIIa/комплексами тканевого фактора.
В естественных условиях инициирование внешнего пути возникает, когда повреждение кровеносных сосудов приводит кровь к контакту с тканевым фактором на мембранах клеток в пределах и в окружении сосудистой стенки. Контакт с тканевым фактором запускает образование комплекса фактор VIIa/тканевой фактор, который активирует фактор X (и, возможно, фактор IX, внутренний фактор). Фактор IXa в комбинации со своим кофактором, фактором VIII на поверхности фосфолипидной мембраны также генерирует фактор Ха. Активация фактора X комплексами фактора IXa/VIIIa необходима для нормального гемостаза. Необходимость этого процесса для факторов VIII и IX объясняет, почему при гемофилии типа А (дефицит фактора VIII или фактора IX) или типа В (дефицит фактора IX) возникает кровотечение. Активация фактора X комплексами фактор VIIa/тканевой фактор на внешнем пути свертывания не генерирует достаточное количество тромбина (и фибрина) для предотвращения кровотечения у пациентов с тяжелыми формами гемофилии А или В.
Регуляция процесса коагуляции
Ряд ингибиторных механизмов предотвращает неконтролируемую активацию реакций коагуляции, которая может привести к локальному тромбозу или диссеминированному внутрисосудистому свертыванию. Эти механизмы включают:
Инактивацию факторов свертывания
Фибринолиз
Печеночный клиренс активированных факторов свертывания
Инактивация факторов свертывания
Ингибиторы плазменных протеаз (антитромбин, ингибитор тканевого фактора, α2-макроглобулин, и кофактор гепарина II) инактивируют ферменты коагуляции. Антитромбин ингибирует тромбин, фактор Xa, фактор XIa и фактор IXa. Ингибитор пути тканевого фактора подавляет фактор Xa, а также комплекс тканевого фактора/фактора VIIa (ТФ/ФVIIa).
Два витамин К-зависимых протеина, протеин С и свободный протеин S образуют комплекс, который путем протеолиза инактивирует факторы VIIIa и Va. Тромбин, соединяясь с рецептором на эндотелиальных клетках (тромбомодулин [CD141]) активирует протеин С. Эндотелиальный рецептор протеина C связывает протеин C и способствует его активации комплексом тромбин-тромбомодулин. Активированный протеин С совместно со свободным протеином S протеолизует и инактивирует факторы VIIIa и Va.
Кроме присутствующих в норме инактиваторов, существует целый ряд антикоагулянтов, которые потенцируют инактивацию факторов свертывания (см. рисунок ).
Гепарин усиливает активность антитромбина и запускает высвобождение TFPI. Нефракционированный гепарин (НФГ) и низкомолекулярные гепарины (НМГ) повышают активность антитромбина к инактивации факторов IIa (тромбин) и Xa. Они также стимулируют высвобождение ИПТФ из эндотелиальных клеток, который ингибирует фактор Xa и комплекс ТФ/ФVIIa. НМГ включают эноксапарин, дальтепарин и тинзапарин.
Варфарин является антагонистом витамина К. Он ингибирует восстановление активной формы витамина К и, следовательно, ингибирует образование функциональных форм витамин К-зависимых факторов свертывания II, VII, IX и X (так же, как и протеины С и S).
Фондапаринукс представляет собой небольшие синтетические молекулы, содержащие основную пентасахаридную часть структуры гепарина; он усиливает инактивацию фактора Ха (но не фактора IIа [тромбина]) антитромбином.
Парентеральные прямые ингибиторы тромбина включают в себя аргатробан и бивалирудин.
Более новые пероральные антикоагулянты прямого действия включают ингибитор тромбина (дабигатран) и ингибитор фактора Ха (апиксабан, ривароксабан, эдоксабан). Для более детального обсуждения применения этих препаратов, включая риски, преимущества и антидоты, см. мерцательная аритмия, тромбоз глубоких вен (ТГВ), и легочная эмболия (ТЭЛА).
Антикоагулянты и их точки воздействия
НМГ = низкомолекулярный гепарин; ТФ = тканевой фактор; НФГ = нефракционированный гепарин. |
Фибринолиз
В норме процессы отложения фибрина и фибринолиз сбалансированны, что дает возможность временного поддержания и последующего удаления гемостатического сгустка при восстановлении поврежденной сосудистой стенки. Фибринолитическая система растворяет фибрин при помощи плазмина, являющегося протеолитическим ферментом. Фибринолиз активируется активаторами плазминогена, такими как тканевой активатор плазминогена (ТАП), которые высвобождаются из сосудистых эндотелиальных клеток в ответ на тромбин и напряжение сдвига. Активаторы плазминогена и плазминоген (в плазме) связываются с фибрином, и активаторы плазминогена расщепляют плазминоген до плазмина (см. рисунок ). Затем плазмин образует растворимые продукты распада фибрина, которые поступают в циркуляцию и метаболизируется в печени.
Фибринолитический путь
Отложение фибрина и фибринолиз должны быть сбалансированы во время восстановдения поврежденной стенки кровеносных сосудов. Поврежденные эндотелиальные клетки высвобождают активаторы плазминогена (тканевой активатор плазминогена, урокиназа), активирующие фибринолиз. Активаторы плазминогена расщепляют плазминоген в плазмин, который растворяет сгустки. Фибринолиз контролируется с помощью ингибиторов активатора плазминогена (PAI, например, PAI-1) и ингибиторов плазмина (например, альфа2-антиплазмина). |
Существует несколько активаторов плазминогена:
Тканевой активатор плазминогена (ТАП), производное эндотелиальных клеток, является слабым активатором плазминогена, когда находится в свободной форме в растворе, но его эффективность возрастает при взаимодействии с фибрином в непосредственной близости от плазминогена. TPA высвобождается из эндотелиальных клеток в ответ на тромбин или напряжение сдвига.
Урокиназа существует в одноцепочной и двухцепочной формах с различными функциональными возможностями. Одноцепочная урокиназа не способна активировать свободный плазминоген, но, как и ТАП, способна активировать плазминоген при взаимодействии с фибрином. Микроконцентрации плазмина расщепляют одноцепочечную урокиназу на двухцепочечную, которая активирует плазминоген в растворе, так же как и плазминоген, связанный с фибрином. Эпителиальные клетки в экскреторных протоках (например, почечные канальцы, протоки молочной железы) высвобождают урокиназу, которая в этих каналах является физиологическим активатором фибринолиза.
Стрептокиназа, представляющая бактериальный продукт, не присутствующий в организме человека, является другим потенциальным активатором плазминогена.
Стрептокиназа, урокиназа и рекомбинантный ТАП (альтеплаза) используются в терапевтической практике с целью индукции фибринолиза у больных с острыми тромбозом.
Регулирование фибринолиза
Фибринолиз регулируется ингибиторами активатора плазминогена (ИАП) и ингибиторами плазмина, которые замедляют фибринолиз. ИАП-1, являясь наиболее важным ингибитором активатора плазминогена, инактивирует ТАП и урокиназу и высвобождается из эндотелиальных клеток сосудов и активированных тромбоцитов. Основным ингибитором плазмина является альфа-2-антиплазмин, который быстро инактивирует любой свободный плазмин, высвобождаемый из сгустка. Часть альфа2-антиплазмина также связывается с полимерами фибрина под действием фактора XIIIa во время образования сгустка. Это сшивание может предотвратить чрезмерную активность плазмина внутри сгустков.
Тканевой активатор плазминогена и урокиназа быстро выводятся печенью, что является еще одним механизмом предотвращения чрезмерного фибринолиза.
