Факторы свертывания крови

Каскад коагуляции представляет собой серию усиливающих ферментативных реакций, которые приводят к формированию нерастворимого фибринового сгустка.

Содержание

1. Факторы коагуляции
2. Системы свертывания крови
3. Функции тромбина
4. Факторы, ограничивающие коагуляцию
5. Заключение

Факторы коагуляции

Зависимость образования сгустка от различных факторов различается в лабораторных пробирках и в кровеносных сосудах in vivo (рис. 4.7). Однако свертывание как in vitro, так и in vivo следует одним и тем же общим принципам.

Рис. 4.7. Активация свертывающей системы в лабораторных условиях и in vivo:

• А — свертывание крови в лабораторных условиях достигается путем добавления фосфолипидов, кальция или предмета с отрицательным зарядом, например стеклянной палочки (внутренний путь), либо за счет тканевого фактора (внешний путь);
• Б — in vivo тканевый фактор является основным инициатором свертывания крови и усиливается за счет обратной связи с вовлечением тромбина (пунктирные линии).

Окрашенные в красный цвет полипептиды являются неактивными факторами, в темно-зеленой цвет — активными факторами, окрашенные в светло-зеленый цвет полипептиды — это кофакторы

Каскад реакций на этом пути можно сравнить с «танцем», в котором факторы коагуляции передаются от одного партнера к другому (рис. 4.8). Каждый этап реакции включает:

• фермент (активированный фактор свертывания крови);
• субстрат (неактивная форма фермента фактора свертывания крови);
• кофактор (ускоритель реакции).

Эти компоненты собраны на отрицательно заряженной фосфолипидной поверхности, которая обеспечивается активированными тромбоцитами. Сборка реакционных комплексов также зависит от кальция, который связывается с остатками γ-карбоксилированной глутаминовой кислоты, присутствующими в факторах II, VII, IX и X. Ферментативные реакции, которые продуцируют γ-карбоксилированную глутаминовую кислоту, используют витамин К в качестве кофактора и является антагонистом такого препаратов, как кумарин, широко используемого в качестве антикоагулянта.

Рис. 4.8. Последовательное преобразование фактора X в фактор Ха по внешнему пути, с последующим преобразованием фактора II (протромбин) в фактор IIа (тромбин). Начальный комплекс реакции состоит из протеазы (фактор VII), субстрата (фактор X) и катализатора реакции (тканевой фактор), собранных вместе на фосфолипидной мембране тромбоцита. Ионы кальция удерживают собранные компоненты вместе и играют важную роль в реакции. Активированный фактор Ха затем становится протеазным компонентом следующего комплекса в каскаде, преобразуя протромбин в тромбин (фактор IIа) в присутствии другого катализатора реакции (фактора Vа)

Системы свертывания крови

Обычно выделяют две системы свертывания крови: внешнюю и внутреннюю, объединяющиеся при активации фактора X (см. рис. 4.7, А). Внешняя система свертывания получила свое название, потому что для запуска свертывания требуется наличие дополнительных внешних факторов, выделяемых поврежденными тканями. Для осуществления внутреннего пути необходимо только присутствие плазменного фактора XII (фактор Хагемана) на любой отрицательно заряженной поверхности (даже на стекле).

Тем не менее, подобное деление достаточно условно, связано в первую очередь с лабораторными исследованиями (опытами in vitro) и между этими двумя системами существуют взаимосвязи. Внешний путь считается физиологически важным путем для свертывания, которое имеет место после повреждения сосудов. Внешний путь активируется тканевыми факторами, гликопротеином, связанным с мембраной, который экспрессируется в участках повреждения.

В клинической практике функциональную ценность внешней и внутренней системы свертывания крови оценивают, используя два стандартных теста:

• Протромбиновое время определяет активность белков внешней системы свертывания (факторов VII, X, II, V и фибриногена). Данный тест проводится при добавлении фосфолипидов и тканевого фактора к плазме больного, смешанной с цитратом натрия (цитрат натрия хелирует кальций и предотвращает спонтанное свертывание). Затем к образцу плазмы добавляются ионы кальция и регистрируется время формирования сгустка фибрина (обычно 11—13 с). Поскольку фактор VII является витамин К-зависимым фактором свертывания с самым коротким периодом полураспада (около 7 ч), тест на протромбиновое время используется для контроля лечения антикоагулянтами непрямого действия.

Хелирование — химическая реакция, при которой органическое соединение определенного типа, называющееся хелирующим агентом, сочетается с ионом металла путем образования координатной связи с одним или двумя атомами органического соединения).

• Активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ) позволяет определить активность белков внутреннего пути свертывания крови (факторы XII, XI, IX, VIII, X, V, II и фибриноген). Тест выполняется при добавлении отрицательно заряженного активатора фактора XII (например, симптом «матового стекла») и фосфолипидов к плазме больного, смешанной с цитратом натрия. Затем к образцу плазмы добавляется кальций и регистрируется время формирования сгустка (обычно 28—35 с). АЧТВ также используется при определении эффективности лечения гепарином, что связано с чувствительностью к гепарину.

Хотя анализ тромбопластинового и частичного тромбопластинового времени очень полезен для оценки функций факторов свертывания у пациентов, они не повторяют события, которые приводят к свертыванию in vivo. Эта точка зрения наиболее четко выражена при рассмотрении клинических эффектов дефицита различных факторов свертывания.

Недостаток факторов V, VII, VIII, IX и X связан с умеренными и тяжелыми нарушениями свертываемости крови, и дефицит протромбина, вероятно, несовместим с жизнью. Напротив, дефицит фактора XI связан только с легким кровотечением, а люди с дефицитом фактора XII не имеют кровоточивости сосудов и фактически могут иметь тромботические осложнения. Парадоксальный эффект дефицита фактора XII может быть объяснен участием фактора XII в пути фибринолиза; в то же время имеются некоторые данные экспериментальных моделей, свидетельствующие о том, что фактор XII может вызывать тромбоз при определенных обстоятельствах, значимость этих наблюдений для тромбофилий человека еще предстоит определить.

Основываясь на влиянии дефицита различных факторов у людей, считается, что in vivo комплекс фактора VIIa/тканевого фактора является наиболее важным активатором фактора IX, а комплекс фактора IХа/фактора VIIIa/фактора X (см. рис. 4.7, Б). Небольшая склонность к кровотечению, наблюдаемая у пациентов с дефицитом фактора XI, вероятно, объясняется способностью тромбина активировать фактор XI (а также факторы V и VHI) по механизму обратной связи, который усиливает каскад коагуляции.

Функции тромбина

Среди факторов свертывания крови тромбин наиболее важен, поскольку он контролирует различные аспекты гемостаза и связывает свертывание с воспалением и репарацией. К числу наиболее важных видов деятельности тромбина относятся следующие:

• Превращение фибриногена в полимеризированный фибрин. Тромбин напрямую превращает растворимый фибриноген в фибриновые мономеры, которые полимеризуются в нерастворимые фибриллы, а также усиливает процесс коагуляции не только путем активации фактора XI, но также путем активации двух критических кофакторов: факторов V и VIII. Он также стабилизирует вторичную гемостатическую пробку, активируя фактор XIII, который ковалентно сшивает фибрин.
• Активация тромбоцитов. Тромбин является мощным индуктором активации и агрегации тромбоцитов благодаря своей способности активировать PAR (Platelet-activating factor receptor), тем самым связывая функцию тромбоцитов с коагуляцией.
• Провоспалительные эффекты. PAR также экспрессируются на воспалительных клетках, эндотелии и других типах клеток (рис. 4.9), и активация этих рецепторов тромбином, как полагают, опосредует провоспалительные эффекты, которые включают в себя ангиогенез и поствоспалительную репарацию тканей.
• Антикоагулянтный эффект. Примечательно, что благодаря механизмам, описанным позже, при встрече с нормальным эндотелием тромбин превращается из прокоагулянта в антикоагулянт; это изменение в функции предотвращает распространение сгустков за пределы места повреждения сосудов.

Рис. 4.9. Роль тромбина в гемостазе и клеточной активации (ЕСМ — внеклеточный матрикс; NO — оксид азота; PDGF — тромбоцитарный фактор роста; PGI₂ — простациклин; Т_XА₂ — тромбоксан А₂; t-PA — активатор тканевого плазминогена. См. рис. 1.6, на котором обозначена антикоагулянтная активность, регулируемая тромбином посредством тромбомодулина).

Тромбин преобразует фибрин, расщепляя фибриноген, активирует фактор XIII (который отвечает за образование стабилизированного фибрина и формирование нерастворимого сгустка), а также активирует несколько других факторов свертывания, таким образом, способствуя развертыванию каскада свертывания (см. рис. 4.7). Посредством рецепторов, активированных протеазой (PAR), тромбин:

1. активирует агрегацию тромбоцитов и секрецию Т_XА₂;
2. эндотелий образует молекулы адгезии лейкоцитов и разнообразные фибринолитические (t-PA), вазоактивные (NO, PGI₂) или цитокиновые (PDGF) медиаторы;
3. лейкоциты усиливают их адгезию к активированному эндотелию.

Факторы, ограничивающие коагуляцию

После начала коагуляция должна быть ограничена местом повреждения в сосудах для предотвращения вредных последствий.

• Первым ограничивающим фактором является простое разбавление факторов коагуляции; так, кровь, текущая мимо места повреждения, вымывает активированные факторы свертывания, которые быстро расщепляются печенью.
• Второе — это наличие отрицательно заряженных фосфолипидов тромбоцитов, которые были активированы при контакте с субэндотелиальным матриксом в местах повреждения сосудов, что было описано ранее.
• Однако наиболее важные ограничивающие механизмы связаны с факторами, которые экспрессируются интактным эндотелием, прилегающим к месту повреждения.

Рис. 4.10. Фибринолитическая система, различные активаторы плазминогена и ингибиторы (см. текст)

Активация каскада коагуляции также приводит в движение фибринолитический каскад, который ограничивает размер сгустка и способствует его последующему растворению (рис. 4.10). Фибринолиз в значительной степени достигается благодаря ферментативной активности плазмина, который расщепляет фибрин и препятствует его полимеризации.

Повышенный уровень продуктов распада фибриногена (часто называемого продуктами расщепления фибрина), в частности производные фибрина D-димеры, являются полезными клиническими маркерами некоторых тромботических состояний (описанных ниже). Плазмин генерируется путем ферментативного катаболизма неактивного циркулирующего предшественника плазминогена, а также за счет фактор ХII-зависимого пути (возможно, объясняющего связь дефицита фактора XII и тромбоза) либо активаторами плазминогена.

Наиболее важным активатором плазминогена является t-PA; он синтезируется главным образом эндотелием и наиболее активен при связывании с фибрином. Эта характеристика делает t-PA полезным терапевтическим агентом, поскольку его фибринолитическая активность в значительной степени ограничивается участками недавнего тромбоза. После активации плазмин в свою очередь жестко контролируется контррегуляторными факторами, такими как: ингибитор α₂-плазмина - белок плазмы, который связывает и быстро ингибирует свободный плазмин.

Поэтому процесс образования сгустка крови контролируется тремя основными категориями естественных антикоагулянтов:

• Антитромбины (например, антитромбин III) подавляют активность тромбина и других сериновых протеаз, в том числе факторов IXa, Ха, ХIа и ХIIа. Антитромбин III активируется присоединением к гепариноподобным молекулам на эндотелиальных клетках. Таким образом, клиническая роль назначения гепарина заключается в ограничении процесса тромбообразования.
• СРБ и белок S — это два белка, зависимые от витамина К, которые действуют в комплексе для деактивации кофакторов Va и VIIIa. Активация СРБ тромбомодулином была описана выше, белок S является кофактором для СРБ.
• Ингибитор пути тканевого фактора (или ингибитор внешнего пути) — это белок, который выделяется эндотелиальными клетками (и другими типами клеток), деактивирующими фактор Ха и комплекс тканевой фактор — фактор свертывания VIIa.

Заключение

1. Свертывание крови развивается благодаря последовательному ферментативному преобразованию циркулирующих и синтезируемых белков каскада свертывания крови.
2. Тканевой фактор, вырабатываемый в местах повреждения, является самым важным фактором, включающим каскад свертывания в организме (in vivo).
3. На заключительном этапе свертывания тромбин преобразовывает фибриноген в нерастворимый фибрин, который способствует формированию окончательной гемостатической пробки (тромботического сгустка).
4. Коагуляция обычно ограничивается участком повреждения сосудов следующими путями:

• ограничением ферментативной активации фосфолипидными комплексами, вырабатываемыми активированными тромбоцитами или эндотелием;
• естественными антикоагулянтами, вырабатываемыми в местах повреждения эндотелиальных клеток или во время активации каскада свертывания крови;
• экспрессией тромбомодулина нормальными эндотелиальными клетками, которые связывают тромбин и превращают его в антикоагулянт;
• активацией фибринолитических путей (например, при связывании тканевого активатора плазминогена с фибрином).