При случайных повреждениях мелких кровеносных сосудов возникающее кровотечение через некоторое время прекращается. Это связано с образованием в месте повреждения сосуда тромба или сгустка. Данный процесс называется свёртыванием крови.
В настоящее время существует классическая ферментативная теория свертывания крови – теория Шмидта – Моравица. Положения этой теории представлены на схеме (рис. 11):
|
Рис. 11. Схема свертывания крови |
Повреждение кровеносного сосуда вызывает каскад молекулярных процессов, в результате образуется сгусток крови - тромб, прекращающий вытекание крови. В месте повреждения к открывшемуся межклеточному матриксу прикрепляются тромбоциты; возникает тромбоцитарная пробка. Одновременно включается система реакций, ведущих к превращению растворимого белка плазмы фибриногена в нерастворимый фибрин, который откладывается в тромбоцитарной пробке и на её поверхности, образуется тромб.
Процесс свёртывания крови протекает в две фазы.
В первой фазе протромбин переходит в активный фермент тромбин под влиянием тромбокиназы, содержащейся в тромбоцитах и освобождающейся из них при разрушении кровяных пластинок, и ионов кальция.
Во второй фазе под влиянием образовавшегося тромбина фибриноген превращается в фибрин.
Весь процесс свёртывания крови представлен следующими фазами гемостаза:
а) сокращение поврежденного сосуда;
б) образование в месте повреждения рыхлой тромбоцитарной пробки, или белого тромба. Коллаген сосуда служит связующим центром для тромбоцитов. При агрегации тромбоцитов освобождаются вазоактивные амины, которые стимулируют сужение сосудов;
в) формирование красного тромба (кровяной сгусток);
г) частичное или полное растворение сгустка.
Белый тромб образуется из тромбоцитов и фибрина; в нем относительно мало эритроцитов (в условиях высокой скорости кровотока). Красный тромб состоит из эритроцитов и фибрина (в областях замедленного кровотока).
В процессе свертывания крови участвуют факторы свертывания крови. Факторы свертывания, связанные с тромбоцитами, принято обозначать арабскими цифрами (1, 2, 3 и т.д.), а факторы свертывания, находящиеся в плазме крови, обозначают римскими цифрами.
Фактор I(фибриноген) - гликопротеин. Синтезируется в печени.
Фактор II(протромбин) - гликопротеин. Синтезируется в печени при участии витамин К. Способен связывать ионы кальция. При гидролитическом расщеплении протромбина образуется активный фермент свертывания крови.
Фактор III(тканевый фактор, или тканевый тромбопластин) образуется при повреждении тканей. Липопротеин.
Фактор IV(ионы Са 2+). Необходимы для образования активного фактораXи активного тромбопластина тканей, активации проконвертина, образования тромбина, лабилизации мембран тромбоцитов.
Фактор V(проакцелерин) - глобулин. Предшественник акцелерина, синтезируется в печени.
Фактор VII(антифибринолизин, проконвертин)- предшественник конвертина. Синтезируется в печени при участии витамина К.
Фактор VIII(антигемофильный глобулин А) необходим для формирования активного фактораX. Врожденный недостаток фактораVIII- причина гемофилии А.
Фактор IX(антигемофильный глобулин В, Кристмас-фактор) принимает участие в образовании активного фактораX. При недостаточностьи фактораIXразвивается гемофилия В.
Фактор X(фактор Стюарта-Прауэра) - глобулин. ФакторXучаствует в образовании тромбина из протромбина. Синтезируется клетками печени при участии витамина К.
Фактор XI(фактор Розенталя) - антигемофильный фактор белковой природы. Недостаточность наблюдается при гемофилии С.
Фактор XII(фактор Хагемана) участвует в пусковом механизме свертывания крови, стимулирует фибринолитическую активность, другие защитные реакции организма.
Фактор XIII(фибринстабилизирующий фактор) - участвует в образовании межмолекулярных связей в фибрин-полимере.
Факторы тромбоцитов. В настоящее время известно около 10 отдельных факторов тромбоцитов. Например: Фактор 1- адсорбированный на поверхности тромбоцитов проакцелерин. Фактор 4 - антигепариновый фактор.
В нормальных условиях тромбина в крови нет, он образуется из белка плазмы протромбина под действием протеолитического фермента фактора Ха (индекс а - активная форма), который образуется при кровопотере из фактора X. Фактор Ха превращает протромбин в тромбин только в присутствии ионов Са 2 + и других факторов свертывания.
Фактор III, переходящий в плазму крови при повреждении тканей, и фактор 3 тромбоцитов создают предпосылки для образования затравочного количества тромбина из протромбина. Он катализирует превращение проакцелерина и проконвертина в акцелерин (факторVa) и в конвертин (факторVIIa).
При взаимодействии перечисленных факторов, а также ионов Са 2+ происходит образование фактора Ха. Затем происходит образование тромбина из протромбина. Под влиянием тромбина от фибриногена отщепляются 2 пептида А и 2 пептида В. Фибриноген превращается в хорошо растворимый фибрин-мономер, который быстро полимеризуется в нерастворимый фибрин-полимер при участии фибринстабилизирующего фактора- фактораXIII(фермент трансглутаминаза) в присутствии ионов Са 2+ (рис. 12).
Фибриновый тромб прикрепляется к матриксу в области повреждения сосуда при участии белка фибронектина. Вслед за образованием нитей фибрина происходит их сокращение, для чего необходима энергия АТФ и фактор 8 тромбоцитов (тромбостенин).
У людей с наследственными дефектами трансглутаминазы кровь свертывается так же, как у здоровых, однако тромб получается хрупкий, поэтому легко возникают вторичные кровотечения.
Кровотечение из капилляров и мелких сосудов останавливается уже при образовании тромбоцитной пробки. Для остановки кровотечения из более крупных сосудов необходимо быстрое образование прочного тромба, чтобы свести к минимуму потерю крови. Это достигается каскадом ферментных реакций с механизмами усиления на многих ступенях.
Различают три механизма активации ферментов каскада:
1. Частичный протеолиз.
2. Взаимодействие с белками-активаторами.
3. Взаимодействие с клеточными мембранами.
Ферменты прокоагулянтного пути содержат γ-карбоксиглутаминовую кислоту. Радикалы карбоксиглутаминовой кислоты образуют центры связывания ионов Са 2+ . В отсутствие ионов Са 2+ кровь не свертывается.
Внешний и внутренний пути свёртывания крови.
Во внешнем пути свертывания крови участвуют тромбопластин (тканевой фактор, факторIII), проконвертин (факторVII), фактор Стюарта (факторX), проакцелерин (факторV), а также Са 2+ и фосфолипиды мембранных поверхностей, на которых образуется тромб. Гомогенаты многих тканей ускоряют свёртывание крови: это действие называют тромбопластиновой активностью. Вероятно, она связана с наличием в тканях какого-то специального белка. ФакторыVIIиX- проферменты. Они активируются путём частичного протеолиза, превращаясь в протеолитические ферменты - факторыVIIа иXа соответственно. ФакторV– это белок, который при действии тромбина превращается в факторV", который не является ферментом, но активирует ферментXа по аллостерическому механизму; активация усиливается в присутствии фосфолипидов и Са 2+ .
В плазме крови постоянно содержатся следовые количества фактора VIIа. При повреждении тканей и стенок сосуда освобождается факторIII– мощный активатор фактораVIIа; активность последнего увеличивается более чем в 15000 раз. ФакторVIIа отщепляет часть пептидной цепи фактораX, превращая его в фермент - факторXа. Сходным образомXа активирует протромбин; образовавшийся тромбин катализирует превращение фибриногена в фибрин, а также превращение предшественника трансглутаминазы в активный фермент (факторXIIIа). Этот каскад реакций имеет положительные обратные связи, усиливающие конечный результат. ФакторXа и тромбин катализируют превращение неактивного фактораVIIв ферментVIIа; тромбин превращает факторVв факторV", который вместе с фосфолипидами и Са 2+ в 10 4 –10 5 раз повышает активность фактораXа. Благодаря положительным обратным связям скорость образования самого тромбина и, следовательно, превращения фибриногена в фибрин нарастают лавинообразно, и в течение 10-12 с кровь свёртывается.
Свёртывание крови по внутреннему механизму происходит значительно медленнее и требует 10-15 мин. Этот механизм называют внутренним, потому что для него не требуется тромбопластин (тканевой фактор) и все необходимые факторы содержатся в крови. Внутренний механизм свёртывания также представляет собой каскад последовательных активаций проферментов. Начиная со стадии превращения фактораXвXа, внешний и внутренний пути одинаковы. Как и внешний путь, внутренний путь свёртывания имеет положительные обратные связи: тромбин катализирует превращение предшественниковVиVIIIв активаторыV" иVIII", которые в конечном итоге увеличивают скорость образования самого тромбина.
Внешний и внутренний механизмы свёртывания крови взаимодействуют между собой. Фактор VII, специфичный для внешнего пути свёртывания, может быть активирован факторомXIIа, который участвует во внутреннем пути свёртывания. Это превращает оба пути в единую систему свёртывания крови.
Гемофилии. Наследственные дефекты белков, участвующих в свёртывании крови, проявляются повышением кровоточивости. Наиболее часто встречается болезнь, вызванная отсутствием фактораVIII– гемофилия А. Ген фактораVIIIлокализован вX- хромосоме; повреждение этого гена проявляется как рецессивный признак, поэтому у женщин гемофилии А не бывает. У мужчин, имеющих однуX-хромосому, наследование дефектного гена приводит к гемофилии. Признаки болезни обычно обнаруживаются в раннем детстве: при малейшем порезе, а то и спонтанно возникают кровотечения; характерны внутрисуставные кровоизлияния. Частая потеря крови приводит к развитию железодефицитной анемии. Для остановки кровотечения при гемофилии вводят свежую донорскую кровь, содержащую факторVIII, или препараты фактораVIII.
Гемофилия В. Гемофилия В обусловлена мутациями гена фактора IX, который, как и ген фактораVIII, локализован в половой хромосоме; мутации рецессивны, следовательно, гемофилия В бывает только у мужчин. Гемофилия В встречается примерно в 5 раз реже, чем гемофилия А. Лечат гемофилию В введением препаратов фактораIX.
При повышенной свертываемости крови могут образоваться внутрисосудистые тромбы, закупоривающие неповрежденные сосуды (тромботические состояния, тромбофилии).
Фибринолиз. Тромб в течение нескольких дней после образования рассасывается. Главная роль в его растворении принадлежит протеолитическому ферменту плазмину. Плазмин гидролизирует в фибрине пептидные связи, образованные остатками аргинина и триптофана, причём образуются растворимые пептиды. В циркулирующей крови находится предшественник плазмина – плазминоген. Он активируется ферментом урокиназой, который содержится во многих тканях. Пламиноген может активироваться калликреином, также имеющимся в тромбе. Плазмин может активироваться и в циркулирующей крови без повреждения сосудов. Там плазмин быстро инактивируется белковым ингибитором α 2 - антиплазмином, в то время как внутри тромба он защищён от действия ингибитора. Урокиназа – эффективное средство для растворения тромбов или предупреждения их образования при тромбофлебитах, тромбоэмболии легочных сосудов, инфаркте миокарда, хирургических вмешательствах.
Противосвёртывающая система. При развитии системы свёртывания крови в ходе эволюции решались две противоположные задачи: предотвращать вытекание крови при повреждении сосудов и сохранять кровь в жидком состоянии в неповреждённых сосудах. Вторая задача решается противосвёртывающей системой, которая представлена набором белков плазмы, ингибирующих протеолитические ферменты.
Белок плазмы антитромбин IIIингибирует все протеиназы, участвующие в свёртывании крови, кроме фактораVIIа. Он не действует на факторы, находящиеся в составе комплексов с фосфолипидами, а только на те, которые находятся в плазме в растворённом состоянии. Следовательно, он нужен не для регуляции образования тромба, а для устранения ферментов, попадающих в кровоток из места образования тромба, тем самым он предотвращает распространение свёртывания крови на поврежденные участки кровеносного русла.
В качестве препарата, предотвращающего свёртывание крови, применяется гепарин. Гепарин усиливает ингибирующее действие антитромбина III: присоединение гепарина индуцирует конформационные изменения, которые повышают сродство ингибитора к тромбину и другим факторам. После соединения этого комплекса с тромбином гепарин освобождается и может присоединяться к другим молекулам антитромбинаIII. Таким образом, каждая молекула гепарина может активировать большое количество молекул антитромбинаIII; в этом отношении действие гепарина сходно с действием катализаторов. Гепарин применяют как антикоагулянт при лечении тромботических состояний. Известен генетический дефект, при котором концентрация антитромбинаIIIв крови вдвое меньше, чем в норме; у таких людей часто наблюдаются тромбозы. АнтитромбинIII– главный компонент противосвёртывающей системы.
В плазме крови есть и другие белки – ингибиторы протеиназ, которые также могут уменьшать вероятность внутрисосудистого свёртывания крови. Таким белком является α 2 - макроглобулин, который ингибирует многие протеиназы, и не только те, которые участвуют в свёртывании крови. α 2 -Макроглобулин содержит участки пептидной цепи, которые являются субстратами многих протеиназ; протеиназы присоединяются к этим участкам, гидролизируют в них некоторые пептидные связи, в результате чего изменяется конформация α 2 -макроглобулина, и он захватывает фермент, подобно капкану. Фермент при этом не повреждается: в комплексе с ингибитором он способен гидролизировать низкомолекулярные пептиды, но для крупных молекул активный центр фермента не доступен. Комплекс α 2 -макроглобулина с ферментом быстро удаляется из крови: время его полужизни в крови около 10 мин. При массивном поступлении в кровоток активированных факторов свёртывания крови мощность противосвёртывающей системы может оказаться недостаточной, и появляется опасность тромбозов.
Витамин К. В пептидных цепях факторовII,VII,IX, иXсодержится необычная аминокислота - γ-карбоксиглутаминовая. Эта аминокислота образуется из глутаминовой кислоты в результате посттрансляционной модификации указанных белков:
Реакции, в которых участвуют факторы II,VII,IX, иX, активируются ионами Са 2+ и фосфолипидами: радикалы γ-карбоксиглутаминовой кислоты образуют центры связывания Са 2+ на этих белках. Перечисленные факторы, а также факторыV" иVIII" прикрепляютя к бислойным фосфолипидным мембранам и друг к другу при участии ионов Са 2+ , и в таких комплексах происходит активация факторовII,VII,IX, иX. Ион Са 2+ активирует также и некоторые другие реакции свёртывания: декальцинированная кровь не свёртывается.
Превращение глутамильного остатка в остаток γ-карбоксиглутаминовой кислоты катализируется ферментом, коферментом которого служит витамин К. Недостаточность витамина К проявляется повышенной кровоточивостью, подкожными и внутренними кровоизлияниями. В отсутствие витамина К образуются факторы II,VII,IX, иX, не содержащие γ-карбоксиглутаминовых остатков. Такие проферменты не могут превращаться в активные ферменты.
Основные ингибиторы факторов свертывания представлены в табл. 1.3.
Таблица 1.3. Наиболее важные ингибиторы факторов свертывания
| Ингибиторы | Специфичность (преобладающее ингибирование) | Стимуляция гепарином | Молекуляр-ная масса (кДа) | Концентра-ция в плазме (мг/л) | Период полураспада (час) |
| Антитромбин III (АТ III) | ф.IIa, ф.Xa, ф.IXa | + | 0,2 | 18-30 | |
| а 2 -макроглобулин | неспецифичный | - | 24-36 | ||
| Ингибитор тканевого фактора | ф.Xa, комплекс ф.VIIa/ТФ | + | 1 нг/л | ? | |
| Кофактор гепарина II | ф.IIа, химотрипсин-подобные ферменты | + | 0,02 | ||
| a 2 - ингибитор протеазы | эластаза, ф.XIa | - | 24-48 | ||
| Протеин С | ф.VIIIa, Va | - | 0,004 мкг/л | 8-10 | |
| Протеин S | протеин С (его кофактор) | - | 0,02 мкг/л | ||
| С 1 -ингибитор | ф.XIIa, калликреин, ф.XIa, система комплемента | - | 0,2 | 50-70 |
Антитромбин III (АТ III). Антитромбин III - самый важный плазматический ингибитор активированных факторов свертывания. Это гликопротеид, состоящий из 432 аминокислот. Его основная мишень - тромбин, а также ф.Xa и ф.IXa. Эффективность ингибирования потенцируется гепарином и присутствием отрицательно заряженного гликозамингликана на поверхности эндотелиоцитов.
Продукт взаимодействия тромбина и АТ III – неактивный комплекс тромбин/антитромбин III (ТАТ), который в течение нескольких минут выводится печенью из циркуляции.
Дефицит АТ III - фактор риска развития тромбоэмболической болезни. Наследственный дефицит (качественный или количественный) встречается редко (1:10000). Приобретенный дефицит наблюдается часто - это прямой эффект терапии низкомолекулярными или нефракционированным гепарином. Для коррекции дефицита АТ III возможна заместительная терапия препаратом очищенного рекомбинантного антитромбина или с помощью свежезамороженной плазмы.
Кофактор II гепарина. В присутствии высоких доз гепарина (>1 ед/мл) кофактор II гепаринаингибирует тромбин, а также химотрипсин и катепсин H (физиологическая значимость этой реакции не изучена). Не ингибирует ф.Xa и ф.IXa. Около 1% пациентов с тромбозом имеют дефицит кофактора II гепарина. Его активность увеличивается при лечении оральными антикоагулянтами.
Ингибитор тканевого фактора (ИТФ). ИТФ - основной ингибитор активации свертывания по внешнему пути. Ингибирует ф.Xa и комплекс ТФ/ф.VIIa (не способен ингибировать свободный ф.VIIa). Выпуск ИТФ - побочный эффект гепаринотерапии, который вносит вклад в ее клиническую эффективность. Образование тромбина также вызывает выделение в кровоток ИТФ - по принципу отрицательной обратной связи тромбин останавливает свое собственное производство.
Система протеина С. В состав системы протеина С входят: протеин С, протеин S, тромбомодулин, рецептор протеина С на эндотелиальных клетках, С4-связывающий протеин.
Протеин С - витамин-K-зависимый плазменный белок, который синтезируется в печени. Активируется тромбином, соединенным с тромбомодулином. Активированный протеин C инактивирует ф.Va и ф.VIIIa в присутствии кальция на поверхности тромбоцита. Протеин S и ф.V (в неактивированной форме) - кофакторы в этой реакции.
Рецептор протеина С на эндотелиальных клетках - трансмембранный протеин, связанный с эндотелиоцитами. Взаимодействует с интактным протеином C в присутствии Ca 2+ , тромбина и тромбомодулина. Блокирует инактивацию ф.Va, не влияя на инактивацию активированного протеина C. Обнаружена также растворимая форма рецептора в плазме – она взаимодействует с нейтрофилами и играет роль в адгезии лейкоцитов и модуляции воспаления.
Протеин S - витамин-K-зависимый протеин, который синтезируется в печени. Циркулирует в плазме в свободной форме и частично связан с C4b –связывающим протеином. Только свободная форма протеина S эффективна как кофактор для активированного протеина C. Последний в сочетании со свободным протеином S инактивирует ф.VIIIa и ф.Va, реакция зависит от кальция и тромбоцитов.
C4b-связывающий протеин - мультимерный плазменный белок, содержащий семь субъединиц, отходящих от центрального ядра. При его присоединении к протеину S ингибируется кофакторная активность последнего. C4b-связывающий протеин – белок острой фазы (повышается при воспалении, при стероидной терапии), поэтому увеличение уровня C4b-связывающего протеина ведет к дефициту протеина S (снижается концентрация его свободной формы).
Тромбомодулин – специфический трансмембранный белок, который содержится в значительном количестве на поверхности интактного эндотелия. Он в 1000 раз ускоряет активацию протеина C по сравнению с одним тромбином, формируя с ним комплекс (1:1). Помимо этого, при присоединении к тромбину активируется свертывающая функция тромбомодулина (включая активацию ф.V, ф.VIII и ф.XIII). Комплекс тромбин-тромбомодулин активирует также тромбин-активированный ингибитор фибринолиза. В норме тромбомодулин связан с мембраной эндотелиоцитов и практически отсутствует в кровотоке. Появление тромбомодулина в крови, даже в незначительной концентрации, свидетельствует о повреждении эндотелиальных клеток.
Иногда наблюдается резистентность к активированному протеину С. Она может быть наследственной или приобретенной. Наследственная встречается при мутации ф.V Лейдена, мутации протромбина 20210 G-A; приобретенная – при воспалении или беременности (частично вызвано увеличением уровня C4b-связывающего протеина, что ведет к функциональному дефициту протеина S), антифосфолипидном синдроме.
Также различают качественный (тип I) или количественный (тип II) дефицит протеина C и протеина S. Гетерозиготный дефицит протеина C связан с семикратным, а дефицит протеина S – с пятикратным увеличением риска венозного тромбоза.
ФИБРИНОЛИЗ
Сформированный тромб - естественная герметизация повреждения, предотвращающая кровотечение. Но при длительном сроке существования тромба возникает риск снижения кровотока в поврежденных областях и некроза окружающих тканей. Для избежания этого 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. Помимо своей основной функции - лизиса сгустка – фибринолиз принимает участие в деградации коллагена, ангиогенезе, метастазировании опухолей, апоптозе и т.д.
Система фибринолиза включает факторы, ингибиторы и проферменты (табл. 1.4). Центральный фермент – плазминоген – является предшественником сериновой протеазы плазмина. Важнейшие активаторы плазминогена: тканевой активатор плазминогена (t-РА) и урокиназа.
Активация фибринолиза тканевым активатором плазминогена (t-PA). Эндотелиоциты синтезируют и выпускают в кровоток t-РА; остановка кровотока или формирование фибрина повышают секрецию и синтез t-РА. Активатор имеет высокое сродство к фибрину, он же, особенно частично деградированный, служит кофактором для активации плазминогена посредством t-РА. Таким образом, плазминоген, связанный с фибрином, становится чувствительным к аутопротеолитическому воздействию плазмина (реакция положительной обратной связи).
Плазмин раскалывает фибрин, при этом, 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. Плазмин может также расщеплять фибриноген. Продукты деградации нарушают агрегацию тромбоцитов, полимеризацию фибрина и действуют как антикоагулянты. При гиперфибринолизе кровотечение, скорее всего, обусловлено присутствием ПДФ, а не пониженным уровнем фибриногена.
Активация плазминогена урокиназой. Урокиназа активируется при запуске внутреннего пути коагуляции (ф.Xlla, калликреин), а также плазмином (положительная обратная связь). Значимость зависимого от урокиназы пути фибринолиза полностью не понятна, однако при дефиците прекалликреина, ф.XII или высокомолекулярного кининогена наблюдаются тромбозы.
Таблица 1.4. Наиболее важные компоненты фибринолитической системы
| Протеин | Основная функция в гемостазе | Концентрация в плазме (мг/л) | Масса (кДа) | Дефицит (ß), повышение (Ý) связаны с: |
| Плазминоген | Лизис сгустков фибрина | ß - тромбоз (?) Ý - кровотечение | ||
| Тканевой активатор плазминогена | Активатор плазминогена | 0,005 | ß - тромбоз Ý -кровотечение | |
| Урокиназа | 0,008 | ß - тромбоз? Ý - кровотечение? | ||
| а 2 -антиплазмин | Ингибитор плазмина, t-PA, PAI-1 | ß - кровотечение Ý - тромбоз (?) | ||
| Ингибитор активатора плазминогена 1 типа (PAI-1) | Ингибирование t-PA и урокиназы | 0,05 | ß - кровотечение Ý - тромбоз | |
| Ингибитор активатора плазминогена 2 типа | < 0,005 (Ý при бере-менности) | ß - ? Ý - ? | ||
| Тромбин-активируемый ингибитор фибринолиза | Ингибирование присоединения плазминогена к фибрину | ß - ? Ý - тромбоз (?) |
Ингибиторы фибринолиза. Основными ингибиторами фибринолиза являются: α 2 -антиплазмин, ингибитор активатора плазминогена 1 типа и тромбин-активируемый ингибитор фибринолиза.
α 2 -антиплазмин в физиологических условиях является быстрым инактиватором плазмина. α 2 -антиплазмин имеет сродство к фибрину и поперечно связан с ним и ф.XIIIa в формирующемся сгустке. На поверхности фибрина плазмин гораздо менее доступен для взаимодействия с α 2 -антиплазмином - ингибирование происходит в 50 раз медленнее, чем в плазме. Дефицит α 2 -антиплазмина связан с геморрагическими осложнениями. Приобретенный дефицит встречается намного чаще, чем наследственный.
Ингибитор активатора плазминогена 1 типа (PAI-1) является ингибитором t-РА и урокиназы. Синтезируется эндотелиоцитами; обнаружен в плазме и тромбоцитах. В плазме стабилизируется, связываясь с витронектином. Синтез PAI-1 стимулируется липополисахаридами эндотоксинов, провоспалительными цитокинами (интерлейкин -1 или фактор некроза опухоли) и тромбином. PAI-1является острофазным белком и может значительно повышаться при воспалении и тромбозах. Наследственный дефицит PAI-1 встречается редко и проявляется кровотечениями.
Тромбин-активируемый ингибитор фибринолиза (TAFI) - один из наиболее мощных ингибиторов. Активируется высокой концентрацией тромбина (большей, чем требуется для формирования фибрина). Активация TAFI тромбином значительно ускоряется в присутствии тромбомодулина. Протеин S, наоборот, ингибирует эту активацию. Активированный TAFI защищает фибриновый сгусток от лизиса, что значительно удлиняет время этого процесса. TAFI играет важную роль в контроле воспалительного ответа, поэтому повышение его уровня при воспалении может усиливать протромботическое состояние, способствуя развитию ДВС.
Гиперфибринолиз. Чрезмерное образование плазмина - гиперфибринолиз - опасная клиническая ситуация, которая связана с высоким риском развития кровотечения (табл. 1.5). Типичные скрининговые исследования не чувствительны в распознавании гиперфибринолиза. Немедленно обнаружить продолжающийся гиперфибринолиз возможно лишь с помощью тромбоэластографии (или электрокоагулографии).
Таблица 1.5. Гиперфибринолиз и его последствия
Причинами гиперфибринолиза могут быть политравма, сепсис, ДВС-синдром и другие состояния. Врожденный или приобретенный дефицит одного из ингибиторов фибринолиза также может индуцировать гиперфибринолиз. Препараты выбора для коррекции данного состояния – апротинин, транексаминовая и e-аминокапроновая кислоты.
Суммируя все вышесказанное, на рис. 1.1 представлена интегральная схема свертывания крови.
Список литературы
1. Андреенко Г.В. Фибринолиз (биохимия, физиология, патология). М: Изд. МГУ; 1979.
2. Балуда В. П., Балуда М. В., Деянов И. И., Тлепшуков И. К. Физиология системы гемостаза. М: Медицина; 1995.
3. Баркаган З.С. Геморрагические заболевания и синдромы. М: Медицина; 1988.
4. Гаврилов О.К. Теория системной регуляции агрегатного состояния крови. Терапевтический архив 1982; 8:133-136.
5. Заболотских И.Б., Синьков С.В. Основы гемостазиологии (справочник). Краснодар: изд-во КГМА; 2002.
6. Зубаиров Д.М. Биохимия свертывания крови. М: Медицина; 1978.
7. Кудряшов Б.А. Биологические проблемы регуляции жидкого состояния крови и ее свертывания. М: Медицина; 1975.
8. Кузник Б.И., Скипетров В.П. Форменные элементы крови, сосудистая стенка, гемостаз и тромбоз. М: Медицина; 1974.
9. Ляпина Л.А. Физиологические функции гепарина. Успехи современной биологии 1987; 1:66-80.
10. Маркосян А.А. Физиология свертывания крови. М: Медицина; 1966.
11. Раби К. Локализованная и рассеянная внутрисосудистая коагуляция. Пер. с франц. М: Медицина; 1974.
12. Скипетров В.П. Тканевое звено физиологической системы регуляции агрегатного состояния крови и клеточных структур. Успехи физиологических наук 1986; 3:65-79.
13. Фермилен Ш., Ферстрате М. Гемостаз. Пер. с франц. М: Медицина; 1984.
14. Чиркова Л.Д. Клиническое значение структурно-функциональной взаимосвязи гемостаза и кининогенеза. Анестезиология и реаниматология 1986; 3:64-69.
15. Шитикова А.С. Тромбоцитарный гемостаз. СПб: ГМУ; 2000.
16. Bertina R. Molecular risk factors for thrombosis. Thromb Haemost 1999; 82:601-609.
17. Born G.V.R. Ideas on the mechanism of platelet aggregation. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1972; 201:4-8.
18. Collen D. The plasminogen (fibrinolysis system). Thromb Haemost 1999; 82:259-270.
19. Colman R. Biological functions of high molecular kininogen. Thromb Haemost 1999; 82:1568-1577.
20. Coppola F. Comparison of two immunoassays for the complement protein C4b-binding protein in health and disease. Int J Clin Lab Res 1995; 25:88-92.
21. De Visser M.C.H., Rosendahl F.R., Bertina R.M. A reduced sensitivity for activated protein С in the absence of factor V Leiden increases the risk of venous thrombosis. Blood 1999; 93:1271-1276.
22. Engelmann B., Luther T., Muller I. Intravascular tissue factor pathway - a model for rapid initiation of coagulation within the blood vessel. Thromb Haemost 2003; 89(l):3-8.
23. Ginsburg D. Molecular Genetics of von Willebrand factor. Thromb Haemost 1999; 82:585-591.
24. Goerge J.N., Shattil S. The clinical importance of acquired abnormalities of platelet function. N Engl J Med 1991; 324:27-39.
25. Kolde H.J. Haemostasis. Physiology, pathology, diagnostics. Basel: Pentapharm Ltd; 2004.
26. Mallelt S.V., Cox D.J.A. Thrombelastography. Br J Anesthesia 1992; 69:307-313.
27. Muzbeck L., Yee V.C., Hevessy Z. Blood coagulation factor XIII: Structure and function. Thromb Res 1999; 94:271-305.
28. Ruggeri Z.V. Structure and function of von Willebrand factor. Thromb Haemost 1999; 82:576-584.
29. Seegers W.H. Heparin: structure, function and clinical implications. New York–London: Plenum Press.; 1975. 195-215.
30. Tollefsen D.M. Insight into the mechanism of action of hcparin cofactor II. Thromb Haemost 1995; 74:1209-1214.
31. Tripodi A., Manucci M. Markers of activated coagulation and their usefulness in the clinical laboratory. Clin Chem 1996; 42:684-689.
32. Vorweg M., Hartmann B., Knuttgen D. et al. Management of fulminant fibrinolysis during abdominal aortic surgery. J Cardiothorac Vase Anesth 2001; 15(6):764-767.
В активации ферментов каскада выделяют три основных механизма:
1. частичный протеолиз
2. взаимодействие с белками-активаторами
3. взаимодействие с модифицированными клеточными мембранами.
Прокоагулянтный путь занимает центральное место в свёртывании крови (рис. 4).
В циркулирующей крови содержатся проферменты протеолитических ферментов: факторы II, VII, IX, X. Находящиеся в крови факторы Va (акцелерин) и VIIIa (АГ фактор), а также мембранный белок - тканевый фактор (ТФ, ф.III) являются белками-активаторами этих ферментов.
При повреждении сосуда "включается" каскадный механизм активации ферментов с последовательным образованием трёх связанных с фосфолипидами клеточной мембраны ферментных комплексов. Каждый комплекс состоит из протеолитического фермента, белка-активатора и ионов Са 2+ : VIIa-TO-Ca 2+ , IXa-VIIIa-Са 2+ (теназа), Xa-Va-Са 2+ (протромбиназа) . Комплекс Xa-Va-Са 2+ (протромбиназный комплекс) активирует протромбин (ф. II). Каскад ферментативных реакций завершается образованием мономеров фибрина и последующим формированием тромба.
В активации ферментов каскада выделяют три основных механизма: частичный протеолиз, взаимодействие с белками-активаторами и взаимодействие с модифицированными клеточными мембранами.
Активация частичным протеолизом. Все ферменты прокоагулянтного пути являются сериновыми протеазами, синтезируются в печени в виде неактивных проферментов и в такой форме циркулируют в крови. В процессе реализации тромбогенного сигнала проферменты (факторы VII, IX, X и II) частичным протеолизом превращаются в активные ферменты.
Тромбин (фактор Па) - гликопротеин с молекулярной массой 39 кД. Он образуется в крови из неактивного предшественника протромбина. Протромбин синтезируется в печени, имеет молекулярную массу 70 кДа и содержит остатки
Рис. 4. Прокоагулянтный путь свёртывания крови. → активация факторов свертывания крови; ·····> активация факторов свертывания крови по принципу положительной обратной связи; ▅ мембранный фосфолипидный компонент ферментных комплексов. В рамку обведены белки-активаторы. 1,2 - фактор VIIa мембранного комплекса VIIa-TФ-СА 2+ активирует факторы IX и X; 3 - фактор IXa мембранного комплекса IXa-VIIIa-Са 2+ активирует фактор X; 4, 5 - фактор Ха мембранного комплекса Xa-Va-Са 2+ превращает протромбин (фактор II) в тромбин (фактор IIа) и активирует фактор VII; 6-10 - тромбин (фактор IIа) превращает нерастворимый фибриноген в растворимый фибрин, активирует факторы VII, VIII, V и XIII.
γ-карбоксиглутаминовой кислоты (0,1 г/л). Он фиксируется на мембранном ферментном комплексе Xa-Va-Са 2+ , взаимодействуя, с одной стороны, остатками γ -карбоксиглутамата с Са 2+ , а с другой - непосредственно с белком-активатором Va. Фактор Ха гидролизует две пептидные связи в молекуле протромбина и образуется молекула тромбина, состоящая из двух цепей - лёгкой и тяжёлой, связанных между собой одной дисульфидной связью (рис. 5). Молекула тромбина не содержит остатков γ-карбоксиглутамата и освобождается из протромбиназного комплекса. Тромбин частичным протеолизом превращает фибриноген в фибрин и активирует факторы VII, VIII, V, XIII.
Тромбин выполняет ряд важных физиологических функций: является ферментом прокоагулянтного и контактного путей свёртывания крови, инициирует реакции антикоагулянтной фазы, вызывает агрегацию тромбоцитов и оказывает митогенное действие, участвуя в пролиферации и репарации клеток.
Частичным протеолизом активируются также факторы V и VIII, превращаясь, соответственно, в факторы Va и VIIIa. В результате активации этих факторов изменяется их конформация и повышается сродство к фосфолипидам мембран и ферментам, которые они активируют.
Функции тромбина:
Ø частичным протеолизом превращает фибриноген в фибрин
Ø активирует факторы VII, VIII, V, XIII
Ø активирует тромбоциты,вызывая их агрегацию
Ø оказывает митогенное действие, участвуя в пролиферации и репарации клеток.
Взаимодействие белков-активаторов с протеолитическими ферментами. Тканевый фактор, фактор Va и фактор VIIIa имеют центры связывания с фосфолипидами мембран и ферментами VIIa, IXa и Ха, соответственно. При связывании с белками-активаторами в результате конформационных изменений активность этих ферментов повышается.
Тканевый фактор (фактор III) представляет собой комплекс, состоящий из белка и фосфатидилсерина. Белковая часть тканевого фактора (апопротеин III) экспонирована на поверхности многих клеток (мозга, лёгких, печени, селезёнки и др.) и связана с фосфатидилсерином плазматических мембран. Однако появление апопротеина III на поверхности клеток, соприкасающихся с кровью (эвдотелиальных и моноцитов), происходит только при определённых условиях: при повреждении сосуда и/или нарушении нормальной асимметрии их плазматических мембран. Тканевый фактор в протеолитической активации не нуждается.
Фактор V и фактор VIII - доменные белки, циркулирующие в крови. Фактор V синтезируется в печени, а фактор VIII - эндотелиальными клетками. Оба фактора активируются частичным протеолизом под действием тромбина. Фактор VIII в плазме крови находится в комплексе с белком - фактором тромбоцитов фон Виллебранда. Фактор фон Виллебранда в этом комплексе стабилизирует фактор VIII, препятствуя его разрушению прогеолитическим ферментом антикоагулянтной фазы фактором Са.
Взаимодействие ферментных комплексов с клеточными мембранами происходит с участием ионов Са 2+ . Все проферменты прокоагулянтного пути (II, VII, IX, X) содержат остатки у-кар-боксиглутаминовой кислоты, образующиеся в результате посттрансляционой модификации этих белков в ЭР гепатоцитов.
Остатки γ-карбоксиглутаминовой кислоты в факторах VIIa, IXa и Ха обеспечивают взаимодействие этих ферментов посредством Са 2+ с отрицательно заряженными фосфолипидами клеточных мембран. В отсутствие ионов Са 2+ кровь не свёртывается.
Роль витамина К в карбоксилировании остатков глутаминовой кислоты в проферментах прокоагулянтного пути свёртывания крови. Карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в проферментах прокоагулянтного пути катализирует карбоксилаза, коферментом которой служит восстановленная форма витамина К (нафтохинона) - дигидрохинон витамина К.
Поступивший в организм витамин К (нафто-хинон) восстанавливается в печени NADPH-зависимой витамин К редуктазой с образованием дигидрохинона витамина К. В ходе реакции кар-боксилирования остатков глутаминовой кислоты в проферментах прокоагулянтного пути дигидрохинон окисляется и эпоксидируется с образованием 2,3-эпоксида витамина К. Регенерация эпоксида в дигидрохинон витамина К происходит следующим образом: сначала 2,3-эпоксид витамина К восстанавливается в витамин К тиолзависимой эпоксидредуктазой, коферментом которой является белок, подобный тиоредоксину. Затем образующийся в этой реакции витамин К восстанавливается ферментом витамин К тиолзависимой редуктазой в дигидрохинон витамина К. Донором водорода в этой реакции, так же, как и в предыдущей, служит тиоредоксинподобный белок (рис. 6). Недостаточность витамина К приводит к нарушению карбоксилирования проферментов прокоагулянтного пути и сопровождается кровоточивостью, подкожными и внутренними кровоизлияниями.
Структурные аналоги витамина К дикумарол и варфарин ингибируют тиолзависимые ферменты витамин К 2,3-эпоксидредуктазу и витамин К редуктазу, вызывая торможение свёртывания крови (рис. 7). Эти препараты применяют в клинической практике для предупреждения тромбозов.
Инициация каскада реакций прокоагулянтного пути. Ферментные мембранные комплексы прокоагулянтного пути образуются только при наличии на внешней поверхности плазматической мембраны клеток тканевого фактора и отрицательно заряженных фосфолипидов. Поперечная асимметрия плазматических мембран, в частности, определяется преобладанием в наружном слое нейтральных фосфолипидов (фосфатидил-холина и сфингомиелина), а во внутреннем - отрицательно заряженных (фосфатидилинозитол-бисфосфата и фосфатидилсерина). Специальная ферментная сисгема обеспечивает трансмембранный перенос и такое распределение фосфолипидов в клеточных мембранах, при котором в норме внешняя поверхность плазматических мембран клеток не заряжена.
При нарушении поперечной асимметрии мембран тромбоцитов и эндотелиальных клеток на их поверхности формируются отрицательно заряженные (тромбогенные) участки и экспонируется апопротеин III тканевого фактора. Такие нарушения могут возникнуть при физической травме. В этом случае тканевый фактор и внутренняя поверхность клеточной мембраны становятся доступными для плазменных факторов прокоагулянтного пути. Кроме того, взаимодействие сигнальных молекул, вызывающих тромбогенез, с рецепторами эндотелиальных клеток и тромбоцитов активирует Са 2+ -зависимые регуляторные системы. В конечном итоге это приводит к повышению содержания в цитоплазме Са 2+ , который ингибирует АТФ-зависимую аминофосфолипидтранслоказу. Этот фермент играет важную роль в сохранении поперечной асимметрии мембран, так как переносит фосфатидилсерин из внешнего липидного слоя во внутренний. Снижение активности аминофосфолипидтранслоказы приводит к увеличению содержания во внешнем слое клеточной мембраны фосфатидилсерина и образованию отрицательно заряженных участков, необходимых для формирования мембранных ферментных комплексов. Кроме того, в результате такого нарушения структуры плазматической мембраны на её внешней поверхности экспонируется тканевый фактор и формируется первый ферментный комплекс прокоагулянтного пути свёртывания крови VII-ТФ-Са 2+ .
| Рис. 6. Роль витамина К в посттрансляционном карбоксилировании глутаминовой кислоты. 1 - восстановление экзогенного витамина К NADPH-зависимой редуктазои; 2 - γ-карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в факторах II, VII, IX, X, протеине С витамин К зависимой карбоксилазой сопровождается окислением дигидрохинона с образованием 2,3-эпоксида витамина К; 3 - восстановление 2,3-эпоксида тиолзависимои витамин К редуктазои; 4 - восстановление витамина К тиолзависимои витамин К редуктазои; а) и б) - восстановленная и окисленная формы тиоредоксинподобного белка. | |||
| Рис. 7. Структурные аналоги витамина К дикумарол и варфарин. | |||
Активация ферментов каждого комплекса - результат взаимодействия всех его компонентов. Если факторы IX, X и II требуют активации, то фактор VII обладает невысокой протеолитической активностью. Фактор VII мембранного комплекса VII-ТФ-Са 2+ частичным протеолизом активирует факторы IX и X. Активные факторы IХа и Ха включаются в образование мембранных комплексов IXa-VIIIa-Са 2+ и Ха-Va-Са 2+ . При этом фактор Ха протеолитически активирует фактор V, а протромбиназный комплекс не только превращает протромбин в тромбин, но и активирует фактор VII, протеолитическая активность которого в комплексе VIIa-Тф-Са 2+ в 10 000 раз выше, чем в комплексе VII-Тф-Са 2+ .
Образовавшийся в результате каскада реакций тромбин катализирует реакции частичного протеолиза фибриногена, фактора XIII и по принципу положительной обратной связи протеолитически активирует факторы V, VII и VIII.
В процессе свёртывания действуют 2 механизма усиления сигнала: каскад реакций, в котором каждое ферментативное звено обеспечивает усиление сигнала, и положительные обратные связи.
Контактный путь свертывания крови
Контактный путь свёртывания крови начинается с взаимодействия профермента фактора XII с повреждённой эндотелиальной поверхностью сосудистой стенки.
Такое взаимодействие приводит к активации фактора XII и инициирует образование мембранных ферментных комплексов контактной фазы свёртывания. Они содержат ферменты калликреин, факторы XIa (плазменный предшественник тромбопластина) и ХIIа (фактор Хагемана), а также белок-активатор - высокомолекулярный кининоген (ВМК) (рис. 8).
Фактор XII - профермент, циркулирующий в крови. Он последовательно активируется двумя способами: сначала в результате изменения конформации при взаимодействии с отрицательно заряженной поверхностью повреждённого эндотелия, затем частичным протеолизом мембранным комплексом калликреин-ВМК.
Высокомолекулярный кининоген - белок-активатор в ферментных мембранных комплексах ХIIа-ВМК, Xla-BMK и калликреин-ВМК. ВМК - гликопротеин плазмы крови, который синтезируется в печени и имеет молекулярную массу 120 кД. Он опосредует взаимодействие протеолитических ферментов контактной фазы свёртывания крови с коллагеном субэндотелия и, кроме того, является компонентом каллик-реин-кининовой системы.
Рис. 8. Схема прокоагулянтного (внешнего) и контактного (внутреннего) путей свёртывания крови. Обозначения: ВМК - высокомолекулярный кининоген; ТФ - тканевый фактор; → - активация факторов свёртывания крови; ····> активация факторов свёртывания по принципу положительной обратной связи; - мембранный фосфолипидный компонент ферментных комплексов. Все ферменты мембранных комплексов свертывающей системы крови являются протеазами и активируются частичным протеолизом. 1 - активированный в результате контакта с субэндотелием фактор XII превращает прекалликреин в калликреин; 2 - калликреин мембранного комплекса калликреин-ВМК активирует фактор XII; 3 - фактор ХIIа активирует фактор XI; 4 - активированный частичным протеолизом фактор ХIIа превращает прекалликреин в калликреин по принципу положительной обратной связи; 5 - фактор XIa мембранного комплекса XIa-BMK активирует фактор IX; 6 - фактор (Ха мембранного комплекса IXa-VIIIa-Са 2+ активирует фактор X; 7, 8 - фактор VIIa мембранного комплекса VIIa-Тф-Са 2+ активирует факторы IX и X; 9 - фактор Ха протромбиназного комплекса активирует фактор II; 10, 11 - тромбин (фактор II) превращает фибриноген в фибрин и активирует фактор XIII; 12 - фактор XIIIa катализирует образование амидных связей в геле фибрина.
Калликреин - сериновая протеаза, субстратами которой являются, кроме фактора XII, белки плазмы крови плазминоген (профермент, участвующий в растворении фибрина) и кининогены с низкой (69 кД) и высокой (120 кД) молекулярной массой. При частичном протеолизе кининогенов образуются регуляторные пептиды кинины. В частности, мощный вазодилятатор брадикинин повышает проницаемость сосудов и вызывает разрушение клеточных мембран эндотелия.
В результате контакта фактора XII с субэндотелием сосудов он активируется. Активный фактор ХIIа в комплексе с ВМК протеолитически превращает прекалликреин, связанный с мембраной посредством ВМК, в калликреин. Мембранный комплекс калликреин-ВМК по принципу положительной обратной связи частичным протеолизом активирует фактор XII. При этом фактор XII приобретает максимальную ферментативную активность и по принципу положительной обратной связи активирует связанный с ВМК прекалликреин. Кроме того, образовавшийся в результате частичного протеолиза фактор ХIIа протеолитически активирует фактор XI, а фактор ХIа в составе ферментного комплекса XIa-ВМК активирует фактор IX. Фактор IХа мембранного комплекса 1Ха-VIIIa-Са 2+ активирует фактор X, который в составе протромбиназного комплекса активирует протромбин.
Каскад реакций, ведущий к образованию тромбина, может реализоваться двумя путями - прокоагулянтным (внешним) и контактным (внутренним) (рис. 8). Для инициации реакций внешнего пути необходимо появление тканевого фактора на внешней поверхности плазматической мембраны клеток, соприкасающихся с кровью. Внутренний путь начинается с активации фактора XII при его контакте с повреждённой поверхностью эндотелия сосудов и взаимной активации ферментов прекалликреина и фактора XII.
Таким образом, в прокоагулянтном и контактном путях свёртывания крови последовательное образование мембранных ферментных комплексов приводит к активации фактора X и образованию протромбиназы. Этапы, одинаковые для обоих путей свёртывания крови, называют общим путём свёртывания крови. В настоящее время понятие о внутреннем и внешнем путях свёртывания считают достаточно условным, так как стало ясно, что комплекс УПа-ТФ-Са 2+ более эффективно активирует фактор IX, чем фактор X, а фактор VII активируется фактором 1Ха, хотя и значительно медленнее по сравнению с активацией фактором Ха. Следовательно, можно полагать, что каскад реакций свёртывания крови идёт преимущественно в линейной последовательности, а не по двум относительно независимым путям. Контактный путь, очевидно, не является абсолютно необходимым для инициации свёртывания; по-видимому, он служит для сопряжения системы свёртывания крови с различными регуляторными сисгемами организма, например калликреин-кининовой и системой ферментов фиб-ринолиза, растворяющей тромб.
Кровь здорового человека in vitro свёртывается за 5-10 мин. При этом образование протромбиназного комплекса занимает 5 - 8 мин, активация протромбина - 2-5 с и превращение фибриногена в фибрин - 2-5 с.
Снижение свёртываемости крови. При снижении свёртываемости крови наблюдают заболевания, сопровождающиеся повторяющимися кровотечениями. Гемофилии - наследственные болезни, характеризующиеся повышенной кровоточивостью. Причиной этих кровотечений (спонтанных или вызванных травмой) является наследственная недостаточность белков свёртывающей системы крови.
Гемофилия А (классическая гемофилия) обусловлена мутацией гена фактора VIII, локализованного в X хромосоме. Классическая гемофилия составляет 80% всех случаев заболевания гемофилией. Гемофилия В встречается реже и обусловлена генетическим дефектом фактора IX.
Дефект гена фактора VIII проявляется как рецессивный признак, поэтому этой формой гемофилии болеют только мужчины. Это заболевание сопровождается подкожными, внутримышечными и внутрисуставными кровоизлияниями, иногда опасными для жизни. Дефект фактора VIII встречается примерно у одного из 10 000 новорождённых. Больных лечат препаратами, содержащими фактор VIII, получаемыми из донорской крови или методами генной инженерии.
Противосвертывающая система крови
1. ингибиторы ферментов свёртывания крови - инактивируют активные ферменты в кровяном русле
2. антикоагулянтная фаза - вызывает торможение каскада реакций свёртывания крови
1. Физиологические ингибиторы свёртывания крови играют важную роль в поддержании гемостаза, так как они сохраняют кровь в жидком состоянии и препятствуют распространению тромба за пределы повреждённого участка сосуда.
Тромбин , образующийся в результате реакций прокоагулянтного и контактного путей свёртывания крови, вымывается током крови из тромба. Он может инактивироваться при взаимодействии с ингибиторами ферментов свёртывания крови или активировать антикоагулянтную фазу, тормозящую образование тромба.
Белок плазмы крови антитромбин III - наиболее сильный ингибитор свёртывания крови; на его долю приходится около 80-90% антикоагулянтной активности крови. Он инактивирует ряд сериновых протеаз крови: тромбин, факторы IХа, Ха, ХIIа, калликреин, плазмин и урокиназу. Не ингибирует фактор VIIIa и не влияет на факторы в составе мембранных комплексов, а устраняет ферменты, находящиеся в плазме крови, препятствуя распространению тромбообразования в кровотоке.
Взаимодействие антитромбина с ферментами свёртывания крови ускоряется в присутствии гепарина. Гепарин - гетерополисахарид, который синтезируется в тучных клетках. В результате взаимодействия с гепарином антитромбин III приобретает конформацию, при которой повышается его сродство к сериновым протеазам крови. После образования комплекса антитромбин III-гепарин-фермент гепарин освобождается из него и может присоединяться к другим молекулам антитромбина.
При наследственном дефиците антитромбина III в молодом возрасте наблюдают тромбозы и эмболии сосудов, опасные для жизни.
α 2 -Макроглобулин образует комплекс с сериновыми протеазами крови. В таком комплексе их активный центр полностью не блокируется, и они могут взаимодействовать с субстратами небольшого размера. Однако высокомолекулярные субстраты, например фибриноген, становятся недоступными для действия протеаз в комплексе α 2 -макроглобулинтромбин.
Антиконвергин (тканевый ингибитор внешнего пути свёртывания) синтезируется в эндотелии сосудов. Он специфически соединяется с ферментным комплексом Тф-VIIа-Са 2+ , после чего улавливается печенью и разрушается в ней.
α 1 -Антитрипсин ингибирует тромбин, фактор ХIа, калликреин, однако он не рассматривается как важный ингибитор факторов свёртывания крови, α 1 -Антитрипсин в основном на тканевом уровне ингибирует панкреатические и лейкоцитарные протеазы, коллагеназу, ренин, урокиназу.
Пептиды, образующиеся в результате протеолитической активации проферментов и профакторов, тоже обладают выраженными антикоагулянтными свойствами, но механизм их действия в настоящее время не выяснен.
2. Антикоагулянтная фаза - ограничивает время существования активных факторов в крови и инициируется самим тромбином. Тромбин: ускоряет свёртывание крови, являясь последним ферментом каскада реакций коагуляции, и тормозит его, вызывая образование ферментных комплексов антикоагулянтной фазы на неповреждённом эндотелии сосудов. Этот этап представляет собой короткий каскад реакций, в котором кроме тромбина участвуют белок-активатор тромбомодулин (Тм), витамин К-зависимая сериновая протеаза протеин С , белок-активатор S и факторы Va и VIIIa (рис. 9). В каскаде реакций антикоагулянтной фазы последовательно образуются 2 мембранных комплекса IIа-Тм-Са 2+ и Ca-S-Са 2+ .
Тромбомодулин - интегральный белок мембран эндотелиальных клеток. Он не требует протеолитической активации и служит белком-активатором тромбина. Тромбин приобретает способность активировать протеин С только после взаимодействия с тромбомодулином, причём связанный с тромбомодулином тромбин не может превращать фибриноген в фибрин, не активирует фактор V и тромбоциты.
Протеин С - профермент, содержащий остатки γ-карбоксиглутамата. Тромбин в мембранном комплексе IIа-Тм-Са 2+ активирует частичным протеолизом протеин С. Активированный протеин С (Са) образует с белком-активатором S мембраносвязанный комплекс Ca-S-Са 2+ .
Са в составе этого комплекса гидролизует в факторах Va и VIIIa по две пептидные связи и инактивирует эти факторы. Под действием комплекса Ca-S-Са 2+ в течение 3 мин. теряется 80% активности факторов VIIIa и Va. Таким образом, тромбин по принципу положительной обратной связи не только ускоряет своё образование, но и, активируя протеин С, тормозит процесс свёртывания крови.
Наследственный дефицит протеина С и S ведёт к снижению скорости инактивации факторов VIIIa и Va и сопровождается тромботической болезнью. Мутация гена фактора V, при которой синтезируется фактор V, резистентный к протеину С, также приводит к тромбогенезу.
Роль тромбоцитов в гемостазе
Способность Tr прилипать к повреждённой поверхности стенки сосуда (адгезия) и друг к другу (агрегация), связываться с фибрином, образуя тромбоцитарный тромб, и секретировать в месте повреждения сосуда гемостатические факторы определяет их роль в гемостазе.
Циркулирующие в крови Tr имеют дисковидную форму и не прилипают к неповреждённому эндотелию сосудов. Адгезию и агрегацию предотвращают взаимное отталкивание Tr и интактного эндотелия, а также простациклин (PG 12). Механизм действия некоторых индукторов и репрессора агрегации тромбоцитов рассмотрен на рис.10.
Простациклин образуется из арахидоновой кислоты в эндотелиии сосудов и поступает в кровь. Синтез и секрецию простациклина эндотелиальными клетками стимулируют тромбин, гистамин, ангиотензин II и калликреин. Он действует через аденилатциклазную систему передачи сигнала. Взаимодействие простациклина с рецептором вызывает активацию протеинкиназы А (ПКА). Активная ПКА фосфорилирует и таким образом активирует Са 2+ -АТФ-азу и Са 2+ -транслоказу. Это приводит к снижению уровня содержания Са 2+ в цитоплазме Tr, сохранению ими дисковидной формы и снижению способности к агрегации.
Активация Tr сопровождается появлением на поверхности плазматической мембраны «-» заряженных участков, образованных фосфатидилсерином. Основные индукторы активации и агрегации тромбоцитов - фактор фон Виллебранда, коллаген, тромбин, АДФ.
Фактор фон Виллебранда - гликопротеин, присутствующий в плазме крови, эндотелии сосудов и а-гранулах тромбоцитов. При повреждении стенки сосудов коллаген, базальная мембрана и миоциты субэндотелия взаимодействуют с Tr посредством фактора фон Виллебранда. Плазматическая мембрана Tr содержит несколько типов рецепторов этого фактора. Фактор фон Виллебранда, взаимодействуя с рецепторами, действует на Tr через инозитолфосфатную систему (ИФ-система) передачи сигнала. В конечном итоге это приводит к повышению содержания Са 2+ в цитоплазме Tr и образованию комплекса кальмодулин-4Са 2+ - миозинкиназа . Фермент миозинкиназа в составе этого комплекса фосфорилирует сократительный белок миозин , который взаимодействует с актином с образованием актомиозина (тромбостенина). В результате этого Tr приобретают шиповидносферическую форму, облегчающую их взаимодействие друг с другом и с поверхностью повреждённого эндотелия.
Снижение концентрации фактора фон Виллебранда, уменьшение количества или изменение структуры его рецепторов ведут к нарушениям адгезии и агрегации Tr, что сопровождается кровоточивостью. Это наблюдают при синдроме Бернара - Сулье, обусловленном недостатком рецептора фактора фон Виллебранда гликопротеина Iа в Tr, и при болезни фон Виллебранда вследствие дефицита фактора фон Виллебранда.
Наиболее важные первичные индукторы активации Tr - тромбин и коллаген. Взаимодействие этих белков со специфическими рецепторами плазматической мембраны Tr приводит к мобилизации Са 2+ из плотной тубулярной системы в цитоплазму, что в конечном итоге вызывает их адгезию и агрегацию.
Коллаген вызывает в Tr активацию фосфолипазы A 2 , которая освобождает арахидоновую кислоту из фосфолипидов их мембраны. Арахидоновая кислота служит субстратом для фермента циклооксигеназы (ЦОГ). В результате реакции, катализируемой циклооксигеназой, образуются циклические эндоперекиси простагландин G 2 (PG G 2) и простагландин Н 2 (PG Н 2). Эти простагландины под действием тромбоксансинтетазы превращаются в тромбоксан А 2 . Тромбоксан А 2 снижает уровень цАМФ и, активируя фосфолипазу С, ускоряет освобождение Са 2+ из плотной тубулярной системы (рис. 10).
Тромбин взаимодействует со специфическим рецептором - интегральным белком, имеющим 7 трансмембранных доменов. Тромбин активирует рецептор частичным протеолизом, отщепляя от него N-концевой пептид, находящийся на внешней плазматической поверхности тромбоцита. Следовательно, тромбин, в отличие от других активаторов, действует каталитически, и одна молекула тромбина может активировать несколько рецепторов. Передача сигнала осуществляется через ИФ_систему, в результате чего в тромбоците повышается концентрация Са 2+ и активируется ПК С.
Рис. 10. Механизм действия простациклина, тромбоксана.
Образующийся комплекс кальмодулин-4Са 2+ -миозинкиназа фосфорилирует миозин, взаимодействие которого с актином приводит к изменению формы Tr, к их адгезии и агрегации. ПК С, кроме того, фосфорилирует белок Tr плекстрин. Фосфорилированный плекстрин вызывает "реакцию освобождения" содержащихся в гранулах Tr вторичных индукторов активации и агрегации Tr. К этим веществам относят содержащиеся в плотных гранулах Tr АДФ, Са 2+ , ГДФ, серотонин, гистамин и присутствующие в осгранулах белок β-тромбоглобулин, фактор фон Виллебранда, белок фибронектин, тромбосподин и ВМК. Тромбосподин участвует во взаимодействии тромбоцитов друг с другом. β-Тромбоглобулин снижает секрецию простациклина и связывает гепарин. Фибронектин имеет центры связывания для коллагена, гепарина и тромбоцитов.
AДФ содержится в Tr, а также попадает в кровь при разрушении эритроцитов. АДФ взаимодействует со специфическими рецепторами и подавляет активность аденилатциклазы. Это вызывает увеличение мобилизации внутриклеточного Са 2+ и в конечном итоге приводит к агрегации Tr.
Активация Tr, таким образом, сопровождается изменением их метаболизма и освобождением биологически активных веществ. Эти вещества вызывают морфологические изменения, адгезию, агрегацию Tr и участвуют в образовании тромба.
Нарушение функциональной активности рецепторов и системы вторичных посредников Tr приводит к изменению их функции и может явиться причиной ряда заболеваний, сопровождающихся тромбозами или кровотечениями.
Лекарственные препараты, нарушающие агрегацию тромбоцитов, используют для предупреждения возникновения тромбозов. Аспирин (ингибитор циклооксигеназы), никотиновая кислота (ингибитор тромбоксансинтетазы) и Са 2+ -блокаторы угнетают агрегацию тромбоцитов, влияя на разные этапы реализации тромбогенного сигнала.
Тромб растворяется в течение нескольких дней после образования.
Фибринолиз - ферментативное расщепление волокон фибрина с образованием растворимых пептидов, которые удаляются из сосудистого русла. Разрушение фибрина в составе тромба происходит под действием сериновой протеазы плазмина.
Плазмин образуется из плазминогена под действием активаторов. Неактивный профермент плазмина плазминоген синтезируется в печени, почках и костном мозге.
Тканевый активатор плазминогена (ТАП) - протеолитический фермент, содержащийся в эндотелии сосудов всех тканей, кроме печени. Поступление этого активатора в кровь увеличивается при эмоциональном напряжении, боли, венозной тромбоэмболии, умеренной физической работе. ТАП частичным протеолизом превращает неактивный плазминоген в активный плазмин. Активаторами плазминогена также служат фактор ХIIа и калликреин.
Растворение фибринового сгустка происходит при взаимодействии фибрина, плазминогена и ТАП (рис. 11).
Формирование сети фибриновых волокон при образовании тромба сопровождается сорбцией на ней плазминогена и его активаторов. В молекуле плазмина и плазминогена есть участки, комплементарные доменам фибрина, причём одна молекула плазмина может связывать несколько молекул фибрина. Молекулы ТАП тоже имеют центры связывания с фибрином. Образующийся из плазминогена под действием ТАП плазмин гидролизует фибрин с образованием пептидов X и Y, активирующих фибринолиз, и пептидов D и E, его тормозящих. Растворимые пептиды X, Y, D, E поступают в кровоток и там фагоцитируются. Разрушение тромба приводит к освобождению из него плазмина и ТАП. В кровяном русле последние быстро инактивируются специфическими ингибиторами и улавливаются печенью.
ТАП ингибируется ингибиторами тканевого активатора плазмина первого (и-ТАП-1) и второго (и-ТАП-2) типов, а плазмин - α 2 -антиплазмином или другими ингибиторами сериновых протеаз.
В почках синтезируется протеолитический активатор плазминогена урокиназа, которая, превращая плазминоген в плазмин, способствует освобождению почечных клубочков от фибриновых волокон. Из β-гемолитического стрептококка выделили белок стрептокиназу, образующий комплекс с плазминогеном, в котором плазминоген аутокаталитически превращается в плазмин.
Урокиназу, стрептокиназу и ТАП используют при тромболитической терапии инфаркта миокарда, тромбозах вен и артерий, гемодиализе.
Такие ингибиторы ферментов свёртывания крови, как α 2 -макроглобулин, α 1 -антитрипсин и комплекс антитромбин III-гепарин также обладают небольшой фибринолитической активностью.
Снижение фибринолитической активности крови сопровождается тромбозами. Нарушение разрушения фибринового сгустка может быть вызвано наследственным дефицитом плазмино-гена или генетическим дефектом его структуры, снижением поступления в кровь активаторов плазминогена, повышением содержания в крови ингибиторов фибринолиза (и-ТАП-1, и-ТАП-2, α 2 -антиплазмина).
|
Наследственные и приобретённые нарушения гемостаза могут привести как к геморрагическим заболеваниям, характеризующимся кровоточивостью, так и к тромботической болезни. Однако следует отметить, что повышенная склонность к тромбообразованию и внутрисосудистому свёртыванию (тромбофилии) встречается гораздо чаще, чем гемофилии. Например, частота разных форм гемофилии колеблется в разных странах от 6 до 18 на 100 000 мужчин, в то время как тромбофилии, вызванные дефицитом антитромбина III, встречаются у 1-2 больных на 5000, а при недостатке протеина С - у одного на 15 000 человек.
Наиболее распространенный метод лечения хронических тонзиллитов - тонзиллэктомия, на долю которой приходится от 23 до 73% всех хирургических вмешательств на ЛОР-органах. При этой операции нередко тяжелым осложнением являются глоточные кровотечения, частота которых варьирует от 1 до 24% в зависимости от клинической формы заболевания и других. В генезе послеоперационных кровотечений большую роль играют сдвиги в ферментативных механизмах, посредством которых осуществляются процессы свертывания крови и фибринолиза.
Для понимания роли различных факторов в нарушении процессов гемостаза при хроническом тонзиллите приведем краткое описание процессов свертывания крови и фибринолиза.
Процесс свертывания крови сложен и многокомпонентен. Условно выделяют внутреннюю и внешнюю систему свертывания крови. Основным критерием для такого разделения является происхождение фосфолипидов, которые участвуют в образовании активатора протромбина. Во внутренней системе таким источником служат тромбоциты, во внешней - клетки тканей. Свертывание крови по внешнему пути происходит в результате повреждения клеток - эндотелиальных или других, которые при травме оказываются в контакте с вытекающей из сосудов кровью. Освобождение осколков клеточных мембран запускает свертывание крови путем активации VII фактора. Последний активирует фактор X в присутствии фосфолипидов, содержащихся в осколках клеток, и Va фактора. Образующийся фактор Ха катализирует превращение протромбина в тромбин.
Внутренний путь свертывания крови более сложен, чем внешний. В его основе лежит 5 ферментативных реакций. Процесс свертывания начинается с активации фактора Хагемана (XII фактора свертывания), который при контакте с чужеродной поверхностью превращается в активный фермент ХIIа. Последний запускает всю цепь энзиматических реакций, что приводит к образованию тромбина, который катализирует превращение фибриногена в фибрин.
Фибрин из фибриногена образуется в результате трех реакций, две из них ферментативные. Тромбин отщепляет от молекулы фибриногена два отрицательно заряженных пептида А и В, при этом образуются молекулы фибрин-мономера. Во второй реакции фибрин-мономер спонтанно полимеризуется, его молекулы соединяются между собой водородными связями. Гель фибрин-полимера закрепляется ковалентными поперечными связями под действием специфического фермента XIII фактора свертывания, что приводит к образованию прочного сгустка фибрина (третья реакция).
В организме человека и животных функционирует и противосвертывающая система, которая включает антитромбины, гепарин, гепариноподобные вещества и компоненты фибринолиза. Фибринолитическая система крови состоит из плазминогена, его проактиваторов и активаторов, ингибиторов активация плазминогена, плазмина и его ингибиторов.
Активация плазминогена осуществляется прямым и непрямым путем. Прямая активация носит местный (локальный) характер и происходит под действием тканевых активаторов (освобождающихся из поврежденных тканей и сосудов) и активаторов - урокиназы, трипсина, плазмина. К активаторам непрямого действия относятся водорастворимые лизокиназы тканей, лейкоцитов, эритроцитов и ферменты бактериального происхождения - стрептокиназа, стафилокиназа. Активированный лизокиназами проактиватор превращается в активатор, который током крови разносится по организму и способствует образованию плазмина из. плазминогена. Процесс становится общим, генерализованным, при этом активируется вся фибрино-литическая система, что наблюдается при шоке после тканевых травм, стрессовых состояниях, стрептококковой инфекции.
Свертывающая и фибринолитическая системы крови тесно связаны друг с другом, а также с калликреин-кининовой системой. Эта связь проявляется в том, что основные ферменты свертывания крови этих систем (тромбин, плазмин, калликреин), находящиеся в плазме крови в виде неактивных предшественников, активируются при помощи одного и того же механизма XII фактора свертывания крови. Фактор XII катализирует также превращение плазминогена в плазмин прямым путем или через активацию проактиватора. Плазмин, калликреин по принципу обратной связи активирует ФХ. В физиологических условиях наиболее важное значение имеет активация ФХ калликреином, так как при недостатке предшественника калликреина - прекалликреина (фактора Флетчера) - наблюдается не только нарушение кининообразования, но и дефекты в свертывании крови и фибринолизе. В организме процессы взаимного активирования ФХ и калликреина осуществляются непрерывно. Калликреин может непосредственно превращать плазминоген в плазмин.
Активность ферментов свертывания крови, фибринолиза, кининообразования регулируется быстротой действия калликреина на ФХ, фрагментацией молекулы ФХа плазмином и влиянием ингибиторов этих ферментов. К ним относятся CI-инактиватор (ингибитор I компонента комплемента), альфа-1-антитрипсин, альфа-2-МГ, антитромбин III и альфа-2-антиплазмин. альфа-2-МГ - ингибитор калликреина, плазмина - не инактивирует ферменты полностью, а лишь ограничивает их каталитические функции. В комплексе с этим белком ферменты не расщепляют кининогена, фибриногена, но обладают эстеразной активностью. Основным ингибитором плазмина является альфа-2-антиплазмин.
В норме существует динамическое равновесие между свертывающей, фибринолитической и калликреин-кининовой системами, которое может сдвигаться в сторону угнетения или активации одной из этих систем при патологических состояниях организма.
Проведены многочисленные работы по изучению свертывающей и фибринолитической систем крови, по выяснению роли нёбных миндалин и их функционально активных клеточных структур лимфоцитов в процессах гемостаза у больных хроническим тонзиллитом. Повышенный интерес ученых к этому вопросу связан с тем, что в возникновении кровотечений после тонзиллэктомии большую роль играет нарушение механизмов свертывающей и противосвертывающей систем крови.
В крови больных при данной патологии отмечена гипокоагуляция (нарушается тромбопластинообразование, наблюдается тромбоцитопения), повышена антикоагулянтная и фибринолитическая активность. При повышении фибринолитической активности белки крови (фибриноген, фибрин) могут подвергаться ферментативному расщеплению с образованием продуктов их распада (ПРФ), что может способствовать возникновению в поспеоперационном периоде геморрагии. ПРФ тормозят процесс свертывания крови, удлиняют тромбиновое время, замедляют агрегацию тромбоцитов, тормозят превращение фибриногена в прочные сгустки фибрина. В плазме крови больных хроническим тонзиллитом содержатся ПРФ, причем их уровень выше при декомпенсированной форме заболевания по сравнению с субкомпенсированной. Выявлена корреляция между усилением фибринолиза и концентрацией ПРФ.
В генезе ранних послеоперационных кровотечений может играть роль и фермент фибриназа, стабилизирующий сгусток фибрина. Британские ученые отметили параллели между повышением фибринолиза и снижением активности фибриназы в плазме крови больных хроническим тонзиллитом. При данной патологии изменяется и уровень ингибиторов фибринолиза в сыворотке крови, при этом возрастает суммарное количество альфа-1- и альфа-2-антиплазминов. Повышение их содержания, по-видимому, имеет защитный характер и происходит в ответ на ускоренный фибринолиз. Увеличение уровня альфа-2-МГ может указывать также на усиленный синтез этого белка, что способствует образованию его комплексов с протеиназами, которые гидролизуют низкомолекулярные токсические пептиды, играющие определенную роль в развитии патологического процесса.
Одной из причин нарушения гемостаза у больных хроническим тонзиллитом может быть стрептококковая и стафилококковая инфекция - бета-гемолитический стрептококк и стафилококк, продуцирующие ферменты (стрептокиназу и стафилокиназу) - непрямые активаторы фибринолиза. Кроме того, повышение фибринолитической активности крови после удаления миндалин может быть вызвано поступлением из них в кровоток тканевых активаторов плазминогена. Подтверждением этого служат данные о том, что экстракты нёбных миндалин, гомогенаты и субклеточные структуры лимфоцитов ускоряют лизис сгустков фибрина, что указывает на присутствие в них проактиватора, активатора плазминогена, а в отдельных случаях и активного фермента - плазмина. Доказано наличие в миндалинах ингибиторов плазмина.
Кроме того, в тканях миндалин обнаружены тромбопластин, факторы V, X, XIII. В норме и при простой форме хронического тонзиллита в тканях миндалин существует динамическое равновесие между концентрацией активаторов и ингибиторов плазмина, благодаря чему они равномерно поступают в кровоток, вследствие чего в сосудах операционного поля происходит нормальное образование тромбов и обеспечивается надежный гемостаз. У больных при токсико-аллергической форме заболевания, а также при хроническом тонзиллите, сопряженном с ревматизмом, значительно снижается активность фибриназы, повышается содержание активаторов плазминогена. При данных условиях, вероятно, ускоряется лизис фибриновых сгустков в сосудах операционного поля, а это в свою очередь может сопровождаться ранним послеоперационным кровотечением.
Компоненты свертывающей и фибринолитической системы изучены в слюне. В смешанной слюне обнаружены предшественники ферментов свертывания крови (протромбин, факторы V, VIII, фибриназа) и факторы фибринолиза - проактиватор, активатор плазминогена и плазминоген, ингибиторы плазмина.
Проведены исследования по выявлению ряда компонентов фибринолитической системы в слюне и секрете околоушной железы в условиях нормы и у больных хроническим тонзиллитом. С помощью фибриновых чашек в смешанной слюне ряда больных обнаруживали плазмин, а также плазминоген. Содержание его было выше в смешанной слюне по сравнению с паротидной.
Смешанная слюна и секрет околоушной железы содержат проактиватор плазминогена, активированный стрептокиназой. Комплекс проактиватор - стрептокиназа катализировал превращение плазминогена в активную форму плазмина. Последний определяли по потере способности бычьего фибриногена свертываться под действием тромбина.
Для более полной характеристики факторов фибринолиза, содержащихся в слюне, изучено наличие в ней ингибиторов, тормозящих активность плазмина. Источником плазмина служила эуглобулиновая фракция, полученная при обработке плазмы каолином в кислой среде. Слюна и секрет околоушной железы здоровых людей и больных хроническим тонзиллитом содержали ингибиторы плазмина, о чем свидетельствовало удлинение времени лизиса фибринового сгустка по сравнению с контролем.
Перспективным представляется изучение у больных до и после лечения компонентов фибринолиза, так как от их активности зависит скорость заживления послеоперационных ран, удаление нежизнеспособных клеток, тканей и продуктов их распада.