Введение и краткий обзор
Система гемостаза - это сбалансированное взаимодействие клеток крови, сосудов, плазменных белков и низкомолекулярных веществ ( Kolde H.J., 2004). Свертывание крови или сохранение жидкого ее состояния – это проявление общей закономерности, обеспечивающей гомеостаз внутренней среды организма, в частности поддержание агрегатного состояния этой среды на таком уровне, который необходим для нормальной жизнедеятельности клеток, тканей и органов ( Гаврилов О.К., 1982).
предотвращение кровопотери и нарушения кровотока восстановление поврежденных сосудов и тканей косвенное предотвращение инвазии микроорганизмов путем формирования временной тромбоцитарно- фибриновой пробки формирование новой соединительной ткани и реваскулиризация
Тромбоциты и другие клетки крови Стенка сосуда (особенно эндотелий и субэндотелий) Факторы коагуляции и их ингибиторы Фибринолитические факторы и их ингибиторы Другие плазменные протеины (фактор Виллебранда, протеины адгезии, белки острой фазы, иммуноглобулины) Ионы кальция Органические низкомолекулярные вещества (фосфолипиды, простагландины и т.д.) Цитокины, гормоны
1. Постоянная активация Функциональный покой: низкий уровень постоянного потребления и синтеза всех компонентов системы гемостаза Повреждение и патологические состояния (аутоиммунные заболевания, артериосклероз, рак): взаимодействие компонентов системы гемостаза значительно ускоряется Принципы функционирования системы гемостаза
2. Условие образования активного фермента: необходим комплекс компонентов фермент (например, активированный фактор коагуляции) субстрат (например, профермент) активированный кофактор ионы кальция фосфолипиды или специфические рецепторы на поверхности клеток Принципы функционирования системы гемостаза
3. «Избыточность» концентрации компонентов Количество тромбоцитов и концентрация факторов свертывания больше, чем требуется «Избыточная» концентрация позволяет достигать высокой скорости реакций Умеренный дефицит отдельных компонентов гемостаза безопасен и оказывает незначительное влияние на эффективность системы в целом; тяжелый дефицит влияет на скорость реакций. Принципы функционирования системы гемостаза
Процесс свертывания крови может быть (искусственно) разделен на несколько этапов: этап, опосредованный взаимодействием тромбоцитов, сосудистой стенки и некоторых плазменных белков - первичный гемостаз формирование фибрина, модулируемое факторами свертывания - вторичный гемостаз
стенка сосуда (особенно эндотелий и субэндотелий), тромбоциты и другие клетки крови, факторы коагуляции и их ингибиторы, фибринолитические факторы и их ингибиторы, органические низкомолекулярные вещества (фосфолипиды, простагландины и т.д.), цитокины, гормоны, ионы кальция.
Сосудисто -тромбоцитарный гемостаз
Внутренний слой формируют эндотелиоциты, синтезирующие белки (рецепторы, протеогликаны, энзимы и др.) Ээндотелиоциты атромбо-генны, но после возбуждения цитокинами проявляют прокоагулянт-ные и антифибринолитичес-кие свойства Интима (субэндотелий и базальная мембрана) и медиа (гладкомышечные клетки) тромбогенны
Биосинтез и секреция в кровоток различных активных компонентов : ф актор Виллебранда (прокоагулянт); тканевой активатор плазминогена ( t - PA ) (профибринолитик); ингибитор активатора плазминогена (PAI-1) (антифибринолитик); т ромбомодулин (антикоагулянт); эндотелиальный релаксирующий фактор и ангиотензин- превращающий фермент (регуляторы сосудистого тонуса); простациклин (ингибитор агрегации тромбоцитов, ингибитор вазоконстрикции).
При помощи сосудистого эндотелия осуществляется: взаимодействие белков и клеток крови, вазоконстрикция, ингибирование факторов свертывания (например, прикрепление тромбина к тромбомодулину).
Скорость потока определяет диаметр кровеносного сосуда Скорость потока в артериях намного выше, чем в венах Самая высокая скорость потока - в центральной части просвета сосуда, самая низкая - в области контакта с эндотелиальн ым слоем Большие по размеру эритроциты оттесняют от центра к стенке сосуда маленькие тромбоциты
Относительно мелкие дискоидные клетки, синтезируемые в костном мозге Являются высоко специализированными и дифференцированными формами мегакариоцитов Количество в крови - 150-300 тыс/мкл Биосинтез стимулируется гормоном тромбопоэтином, находящимся в плазме в очень низкой концентрации Две трети тромбоцитов циркулирует в крови, одна треть находится в селезенке Средняя продолжительность жизни - 10 дней
угнетение фибринолиза стимуляция агрегации тромбоцитов снижение антикоагуляционной активности Факторы, освобождаемые из тромбоцитов 4 фактор тромбоцитов тромбоксан А 2, АДФ фактор Виллебранда фибронектин, тромбоспондин -тромбо- глобулин антифибрино-литический фактор ингибирование эндогенного и экзогенного гепарина ингибирование плазмина Функции тромбоцитов
Контрак-тильная система Фосфо-липиды Вызывает изменение формы и взаимодействие с соединительной тканью после активации сокращение сгустка После активации отрицательно заряженные фосфолипиды оболочки тромбоцитов обеспечивает «липкую» поверхность для факторов свертывания обеспечение поверхности для каскада коагуляции
Наряду с тромбоцитами участвуют в регуляции гемостаза. Прежде всего, они выполняют механическую функцию - оттесняют более мелкие тромбоциты к стенке сосуда, увеличивая, тем самым, их взаимодействие с эндотелием. Лейкоциты секретируют в кровоток некоторые протеазы (эластаза, катепсины) и активаторы свертывания. Помимо этого, они экспозицируют на своей поверхности тканевой фактор и рецепторы для факторов свертывания.
Вазоконстрикция Адгезия тромбоцитов Агрегация тромбоцитов
Эффективна в системе микроциркуляции Обусловлена: взаимодействием автономной нервной системы, мышечных клеток и медиаторов (серотонин, адреналин, норадреналин и др.) простагландинами типа простациклина
Начинается при контакте тромбоцитов с нефизиологическими поверхностями (например, коллагеном при повреждении кровеносного сосуда) Взаимодействие между коллагеном и тромбоцитами обус-ловлена наличием рецепторов (глико-протеины) на поверх-ности тромбоцитов
Стимулятор тромбоцитов Источник Коллаген (особенно тип 1) Стенка сосуда (субэндотелий) Тромбин Активация каскада свертывания Аденозин дифосфат (АДФ) Серотонин Адреналин Тромбоксан A2 Арахидоновая кислота PAF (тромбоцит-активирующий фактор) Активированные тромбоциты, другие клетки крови или сосудистая стенка Антибиотики Ятрогенный
Повреждение кровеносного сосуда приводит к освобождению фактора Виллебранда, что стимулирует адгезию тромбоцитов. Фактор Виллебранда осуществляет транспортировку ф. VIIIC к участку повреждения, увеличивая тем самым его локальную концентрацию. Прикрепление ф. VIIIC к фактору Виллебранда значительно стабили-зирует молекулу ф. VIIIC и защищает ее от протеолитической инактивации.
Заключительная стадия первичного гемостаза. Процесс сильно связан с адгезией тромбоцитов и обусловлен стимуляцией тромбоцитов различными агентами типа коллагена или тромбина Изменения в актиновом скелете тромбоцитов приводят к трансформации их формы, взаимодействию друг с другом, а также с белками адгезии и поврежденной стенкой сосуда.
Коагуляционный гемостаз
Факторы коагуляции и их ингибиторы - плазменные белки, синтезируемые прежде всего в печени Некоторые из факторов коагуляции являются кофакторами или выполняют роль субстрата, другие являются ферментами Факторы свертывания циркулируют в неактивном состоянии и активизируются различными триггерами Взаимодействие факторов свертывания приводит к формированию тромбина и фибрина
Сим-вол Название Кофактор Период полужизни (ч) Концент-рация в плазме (нмоль/л) Клинические проявления Гемоста-тический минимум Избы-ток Дефи-цит I Фибриноген Са 64-96 8800 т к 0,5-1,0 г/л II Протромбин Са 48 1400 т к 40% V Проакцелерин Са, тромбоциты 12 20 (т?) к 10-15% VII Проконвертин TF, Са, тромбоциты 4-6 10 т к 5-10% т – тромбозы, к - кровотечения
Сим-вол Название Кофактор Период полужизни (ч) Концент-рация в плазме (нмоль/л) Клинические проявления Гемоста-тический минимум Избы-ток Дефи-цит VIII Антигемофиль-ный глобулин А Са, тромбоциты 15-20 0,7 т к 30-30% IX Антигемофиль-ный фактор В, фактор Кристмаса Са, тромбоцитыф. VIIIa 24 90 т (?) к 20-30% X Фактор Стюарта-Пауэра Са, тромбоциты, ф. Va 32 170 т(?) к 10-20% т – тромбозы, к - кровотечения
Сим-вол Название Кофактор Период полужизни (ч) Концент-рация в плазме (нмоль/л) Клинические проявления Гемоста-тический минимум Избы-ток Дефи-цит XI Плазменный предшественник тромбопластина Са, тромбоциты 60-80 30 т (?) к 10-20% XII фактор Хагемана Са, тромбоциты, отриц. заряженная поверхность 50-70 400 ? (т?) 1% XIII Фибрин-стабилизирую-щий фактор фибрин, Са 40-50 50 т? к 2-3% …Номенклатура факторов свертывания (модифицированная Mann K. G. (1999)) т – тромбозы, к - кровотечения
Сим-вол Название Кофактор Период полужизни (ч) Концент-рация в плазме (нмоль/л) Клинические проявления Гемоста-тический минимум Избы-ток Дефи-цит TF Тканевой фактор тромбоциты, Са, мембрана - - - - - PK Прекал-ликреин отриц. заряженная поверхность - 400 - (к?) 1% HK Высоко-молекулярный кининоген отриц. заряженная поверхность - 700 - - 1% …Номенклатура факторов свертывания (модифицированная Mann K. G. (1999)) т – тромбозы, к - кровотечения
Активация свертывания возможна при повреждении или любом другом стимуле, который влияет на гемостаз Два пути активации свертывания крови: активация тканевым фактором - внешняя активация через фактор VII активация контактом с нефизиологическими поверхностями - внутренняя активация через факторы ф.XII, ф.XI, ф.IX, прекалликреин.
Два пути активации свертывания крови не отделены друг от друга; они перекрещиваются на уровне ф.X.
Тканевой фактор ( TF ) - мембранный протеин, которым богат субэндотелий. Он локализуется почти во всех тканях, кроме суставов. Ввыделяется и синтезируется при повреждении или стимуляции (воспалении) клеток. Физиологические индукторы биосинтеза тканевого фактора – цитокины (интерлeйкин 1), фактор некроза опухоли, тромбин, система комплемента и др. Контакт тканевого фактора и ф.VII приводит к формированию активного комплекса, который более эффективно активирует ф.X в присутствии фосфолипидов и ионов Са. TF/ ф. VIIa + ф. X (+ Ca 2 + тромбоциты ) ф. Xa ф. Xa + ф. Va (+ Ca 2 + тромбоциты ) + ф. II ф. IIa (тромбин ) ф. IIa + фибриноген фибрин
Инициируется при взаимодействии крови с искусственными поверхностями. Факторы, вовлеченные во внутренний путь, имеют много других важных биологических функций: активация фибринолиза, регулирование кровяного давления через ангиотензин-рениновую систему и кинины. Тяжелый дефицит ф.VIII и IX (гемофилия А и В) связан с массивными кровотечениями, особенно в соединительной ткани сустава, где низка концентрация тканевого фактора. При дефиците ф. XI кровотечения незначительны. контакт + ф. XI ф. XIa + ф. IX ф. IXa ф. IXa + ф. VIII (+ Ca 2 + фосфолипиды) + ф. X ф. Xa ф. Xa + ф. Va (+ Ca 2 + тромбоциты) + ф. II ф. IIa (тромбин) ф. IIa + фибриноген фибрин
Заключительная стадия каскада свертывания - формирование нерастворимого фибрина из растворимого плазменного фибриногена в ходе ряда протеолитических реакций Фибриноген - большой мультимерный плазменный протеин, сформированный из трех пар полипептидных α, β и γ -цепей, связанных дисульфидными связями Молекула формирует узловую структуру, состоящую из центральной E-области и двух периферических D-областей
Тромбин отщепляет фибринопептиды А и B в центральной E-области, образуется растворимый мономер фибрина Откол фибринопептидов А и B приводит к существенным измененим в структуре молекулы и вызывает ее полимеризацию Формирование фибрина
После достижения некого молекулярного размера, растворимость фибрина значительно снижается. Это ведет к формированию нерастворимого полимера, который образует сеть разветвленных цепей – «сгусток». Тромбин, связанный со сгустком активирует ф. XIII. Фактор XIIIa действует как трансглутаминаза и сшивает молекулы фибрина. При этом, в сгусток фибрина вшиваются также и ингибиторы фибринолиза, препятствующие быстрому растворению сгустка. Фибриновая сеть содержит тромбоциты и эритроциты (красный сгусток) в отличии от тромбоцитарных сгустков, в которых нет эритроцитов (белый сгусток). Формирование фибрина
Ингибиторы протеаз: ингибирование активизированных факторов свертывания Система протеина C: инактивация активированных кофакторов
Ингибиторы Специфичность (преобладающее ингибирование) Стимуляция гепарин ом Молеку - лярная масса (kD) Концентра-ция в плазме (мг/д) Период полураспа-да (час) Антитромбин (АТ III ) ф. IIa, ф. Xa, ф. IXa + 60 0,2 18-30 а2-макрогло - булин Неспеци - фичный - 720 2 24-36 Ингибитор тканевого фактора ( TFPI ) ф. Xa, комплекс ф. VIIa / TF + 60 1 нг / л ?
Ингибиторы Специфичность (преобладающее ингибирование) Стимуляция гепарин ом Молеку - лярная масса (kD) Концентра-ция в плазме (мг/д) Период полураспа-да (час) Кофактор гепарина II ф. II а, химотрипсин-подобные ферменты + 38 0,02 36 a2 - ингибитор протеазы Эластаза, ф. XIa - 55 3 24-48 С1-ингибитор Ф. XIIa, калликреин, ф. XIa, система комплемента - 65 0,2 50-70
Самый важный плазматический ингибитор активированных факторов свертывания Основная мишень - тромбин, а также ф. Xa и ф. IXa. Эффективность ингибирования потенцируется гепарином и присутствием отрицательно заряженного гликозаминогликана на поверхности эндотелиоцитов Продукт взаимодействия тромбина и АТ III – неактивный комплекс тромбин/антитромбин (ТАТ), в котором и тромбин и АТ III теряют свою активность Повышенная концентрация ТАТ указывает на гиперкоагуляционное состояние с увеличенным образованием тромбина.
Фактор риска развития тромбоэмболических осложнений Наследственный дефицит (качественный или количественный) встречается редко (1:10000) Приобретенный дефицит встречается часто: это прямой эффект терапии НМГ и НФГ Возможна заместительная терапия очищенным препаратом АТ III или СЗП
Основной ингибитор активации свертывания по внешнему пути Ингибирует ф. Xa и комплекс TF /ф. VIIa (не способен ингибировать свободный ф. VIIa ) Выпуск TFPI - побочный эффект гепаринотерапии, который вносит вклад в ее клиническую эффективность Образование тромбина вызывает выпуск TFPI : по принципу отрицательной обратной связи тромбин останавливает свое собственное производство
Протеин С Протеин S Тромбомодулин Рецептор протеина С на эндотелиальных клетках С4-связывающий протеин
Витамин-K-зависимый плазменный белок Синтезируется в печени Активируется тромбином, соединенным с тромбомодулином Активированный протеин C (АРС) инактивирует ф. Va и ф. VIIIa в присутствии кальция на поверхности тромбоцитов Протеин S и ф.V (в неактивированной форме) - кофакторы в этой реакции
Витамин-K-зависимый протеин Синтезируется в печени Циркулирует в плазме в свободной форме и частично связан с C4 –связывающим протеином Только свободная форма протеина S эффективна как кофактор для APC APC в сочетании со свободным протеином S инактивирует ф.VIIIa и ф. Va, реакция зависит от кальция и тромбоцитов.
В 1000 раз ускоряет активацию протеина C по сравнению с одним тромбином, формируя с ним комплекс (1:1) → антикоагулянтные свойства При присоединении к тромбину активируется его свертывающая функция (включая активацию ф.V, ф.VIII и ф.XIII) → прокоагулянтные свойства Комплекс тромбин-ТМ активирует тромбин-активированный ингибитор фибринолиза ( TAFI ) → антифибринолитические свойства В норме тромбомодулин связан с мембраной эндотелиоцитов и практически отсутствует в кровотоке. Появление сколько-нибудь значимой концентрации ТМ в крови свидетельствует о повреждении эндотелиальных клеток.
Различают качественный (тип I) и количественный (тип II) дефицит протеина C и протеина S Приблизительно у половины пациентов с дефицитом протеина C развивается тромбоз до 40 лет Гетерозиготный дефицит протеина C связан с семикратным, а дефицит протеина S - с пятикратным увеличением риска венозного тромбоза
Сформированный тромб - естественная герметизация повреждения, предотвращающая кровотечение При длительном сроке существования тромба возникает риск снижения кровотока в поврежденных областях - некроз окружающих тканей В процессе ферментативных реакций происходит активизация фибринолитической системы, в результате чего образуется мощный фермент плазмин, который растворяет сгусток Образовавшиеся в результате деградации фибрина продукты, являясь ингибиторами полимеризации фибрина и агрегации тромбоцитов, предотвращают дальнейшее свертывание крови
Включает факторы, ингибиторы, проферменты Центральный фермент – плазминоген - предшественник сериновой протеазы плазмина Важнейшие активаторы плазминогена: тканевой активатор плазминогена ( t -РА) урокиназа (U-РА)
Протеин Основная функция в гемостазе Концентра-ция в плазме (мг/л) Масса ( kD) Дефицит ( ), повышение ( ) связаны с: Плазминоген Лизис сгустков фибрина 200 92 - тромбоз (?) - кровотечение Тканевой активатор плазминогена Активатор плазминогена 0,005 68 - тромбоз -кровотечение (?) Урокиназа / u-PA / Активатор плазминогена 0,008 54 - тромбоз? - кровотечение?
Протеин Основная функция в гемостазе Концентра-ция в плазме (мг/л) Масса ( kD) Дефицит ( ), повышение ( ) связаны с: а2-антиплазмин Ингибитор плазмина, t - PA, PAI -1 70 70 - кровотечение - тромбоз (?) Ингибитор активатора плазминогена 1 типа ( PAI -1) Ингибирова-ние t - PA и u - PA 0,05 52 - кровотечение - тромбоз
Протеин Основная функция в гемостазе Концентра-ция в плазме (мг/л) Масса ( kD) Дефицит ( ), повышение ( ) связаны с: Ингибитор активатора плазминогена 2 типа ( PAI -2) Ингибирова-ние t - PA и u - PA < 0,005 ( при бере-менности) 48 - ? - ? Тромбин-активируемый ингибитор фибринолиза Разрушение участков присоединения плазминогена к фибрину 5 60 - ? - тромбоз (?) Наиболее важные компоненты фибринолитической системы
Эндотелиоциты синтезируют и выпускают в кровоток t -РА; остановка кровотока или формирование фибрина повышают секрецию и синтез t -РА Фибрин, особенно частично деградированный, служит кофактором для активации плазминогена посредством t -РА Плазмин раскалывает фибрин, образуются продукты деградации фибрина (ПДФ) различных молекулярных размеров Диагностическую значимость имеет наименьший из ПДФ - D -димер, повышенная концентрация которого указывает на формирование фибрина и последующий его лизис.
Урокиназа активируется при запуске внутреннего пути коагуляции (ф. Xlla, калликреин) и плазмином (положительная обратная связь) При дефиците прекалликреина, ф.XII или высокомолекулярного кининогена наблюдаются тромбозы
В физиологических условиях α 2 -АП быстро инактивирует плазмин. Период полужизни свободного плазмина в крови - 0,1 секунда. α 2 -АП имеет сродство к фибрину и поперечно связан с ним и ф. XIIIa при формировании сгустка Дефицит α 2 -АП связан с геморрагическими осложнениями Приобретенный дефицит встречается намного чаще, чем наследственный
Является ингибитором t -РА и U-РА Синтезируется эндотелиоцитами Синтез стимулируется липополисахаридами эндотоксинов, провоспалительными цитокинами (IL-1 или TNF ) и тромбином Является острофазным белком и может значительно повышаться при воспалении и тромбозах Наследственный дефицит PAI-1 встречается редко и проявляется кровотечениями
Один из мощных ингибиторов фибринолиза Активируется высокой концентрацией тромбина (большей, чем требуется для формирования фибрина) Активация TAFI тромбином значительно ускоряется в присутствии тромбомодулина Протеин S ингибирует активацию TAFI Активированный TAFI защищает фибриновый сгусток от лизиса, что значительно удлиняет t - PA -индуцированное время фибринолиза
Чрезмерное образование плазмина - гиперфибринолиз - опасная клиническая ситуация, которая связана с высоким риском развития кровотечения Типичные скрининговые тесты не информативны в диагностике гиперфибринолиза, быстро выявить данное состояние возможно с помощью тромбоэластографии (электрокоагулографии) Гиперфибриноилиз может развиться у пациентов с политравмой, сепсисом, ДВС_синдромом и др. состояниями Врожденный или приобретенный дефицит одного из ингибиторов фибринолиза может также индуцировать гиперфибринолиз Препараты выбора для терапии гиперфибринолиза – апротинин, транексаминовая и -аминокапроновая кислоты
Последствия Деструкция фибриногена, накопление ПДФ Нарушение полимеризации фибрина и агрегации тромбоцитов Деградация факторов свертывания (ф.VIII, ф.V, ф.XIII) Снижение образования тромбина и формирования фибрина. Потребление факторов свертывания Массивные геморрагические осложнения и протромботическая тенденция ДВС-синдром
Последствия Потребление ингибиторов ( α 2 -антиплазмин, PAI-1) Чрезмерный фибринолиз, деструкция фибрина Деградация рецепторов тромбоцитов GP Ib / IX ( vWF рецептор) Снижение адгезии тромбоцитов Потребление плазминогена Снижение фибринолитической активности Массивные геморрагические осложнения и протромботическая тенденция ДВС-синдром
Система гемостаза взаимодействует с другими системами организма Гемостаз никогда не должен рассматриваться как отдельная и независимая единица Гемостазиология - не изолированная, а междисциплинарная наука
