Blodproppar

Huvudvätskan i människokroppen, blod, kännetecknas av ett antal egenskaper som är nödvändiga för alla organ och systemers funktion. En av dessa parametrar är blodkoagulering, som kännetecknar kroppens förmåga att förhindra stora blodförluster i strid med blodkärlets integritet genom bildandet av blodproppar eller blodproppar.

Hur är blodproppen?

Värdet av blod ligger i dess unika förmåga att leverera mat och syre till alla organ, för att säkerställa deras interaktion, för att evakuera avfallsslag och toxiner från kroppen. Därför blir även en liten blodförlust ett hot mot hälsan. Övergången av blod från en vätska till ett geléliknande tillstånd, det vill säga hemokoagulering börjar med en fysikalisk-kemisk förändring i blodets sammansättning, nämligen med transformationen av fibrinogen upplöst i plasma.

Vilken substans är övervägande vid bildandet av blodproppar? Skador på blodkärlen är en signal för fibrinogen, som börjar transformera, omvandlas till olösligt fibrin i form av filament. Dessa trådar sammanflätar, bildar ett tätt nät, vars celler håller de bildade elementen i blodet, vilket skapar ett olösligt plasmaprotein som bildar en blodpropp.

Vidare är såret stängt, koagulatet komprimeras på grund av intensivt arbete med blodplättar, sårkanterna är åtdragen och faran neutraliseras. En klar gulaktig vätska som frigörs när blodpropp komprimeras kallas ett serum.

Blodkoagulationsprocess

För att tydligare presentera denna process kan vi komma ihåg metoden för att producera stallost: koagulering av kaseinmjölksprotein bidrar också till bildningen av vassle. Över tiden löses såret på grund av gradvis upplösning av fibrinkolor i närliggande vävnader.

Blodproppar eller blodproppar som bildas under denna process är uppdelade i tre typer:

• Vit trombus bildad från blodplättar och fibrin. Visas i skador med hög hastighet av ett blodspår, främst i artärer. Det kallas så för att de röda blodkropparna i trombus innehåller en spårmängd.
• Disseminerad fibrinavsättning bildas i mycket små kärl, kapillärer.
• Röd trombus. Koagulerat blod framträder endast i avsaknad av skada på kärlväggen, med långsamt blodflöde.

Vad är inblandat i koagulationsmekanismen

Den viktigaste rollen i koagulationsmekanismen hör till enzymer. Det noterades först 1861, och det drogs slutsatsen att processen var omöjlig i frånvaro av enzymer, nämligen trombin. Eftersom koagulering är associerad med övergången av plasmaupplöst fibrinogen till ett olösligt fibrinprotein är detta ämne centralt för koagulationsprocesser.

Var och en av oss har trombin i en liten mängd i ett inaktivt tillstånd. Hans andra namn är protrombin. Det syntetiseras av levern, interagerar med tromboplastin och kalciumsalter, och blir till aktivt trombin. Kalciumjoner finns i blodplasman, och tromboplastin är produkten av förstöringen av blodplättar och andra celler.

För att hindra reaktionen från att sakta ner eller misslyckas med att utföra den är närvaron av vissa enzymer och proteiner i en viss koncentration nödvändig. Till exempel kan en känd genetisk sjukdom av hemofili, där en person är uttömd av blödning och kan förlora en farlig blodvolym på grund av en skrap, bero på det faktum att blodglobulinet involverat i processen inte klarar av sin uppgift på grund av otillräcklig koncentration.

Blodkoagulationsmekanism

Varför stryker blodet i skadade kärl?

Processen av blodkoagulering består av tre faser som passerar in i varandra:

• Den första fasen är bildandet av tromboplastin. Det är han som tar emot signalen från de skadade kärlen och börjar reaktionen. Detta är det svåraste steget på grund av tromboplastins komplexa struktur.
• Transformation av inaktivt protrombinenzym till aktivt trombin.
• Slutfasen Detta steg slutar med bildandet av blodpropp. Det finns en effekt av trombin på fibrinogen med deltagande av kalciumjoner, vilket resulterar i fibrin (olösligt trådformigt protein) som stänger såret. Kalciumjoner och proteintrombosthenin kondenserar och fixerar koagulanten, vilket resulterar i en återföring av blodproppen (minskning) med nästan hälften om några timmar. Därefter ersätts såret med bindväv.

Kaskadprocessen för trombbildning är ganska komplicerad, eftersom ett stort antal olika proteiner och enzymer är involverade i koagulering. Dessa väsentliga celler involverade i processen (proteiner och enzymer) är blodkoagulationsfaktorer, totalt 35 av dessa är kända, varav 22 är blodplättceller och 13 är plasmaceller.

Faktorerna i plasma, vanligen betecknade romerska siffror och blodplättsfaktorer - arabiska. I det normala tillståndet är alla dessa faktorer närvarande i kroppen i ett inaktivt tillstånd, och i fallet med kärlskador utlöses processen för deras snabba aktivering, med det resultat att hemostas uppstår, dvs blödningen stannar.

Plasmafaktorerna är proteinbaserade och aktiveras när kärlskador uppstår. De är uppdelade i två grupper:

• K-vitamin är beroende och bildas endast i levern.
• Oberoende av vitamin K.

Faktorer kan också hittas i leukocyter och erytrocyter, vilket bestämmer den enorma fysiologiska rollen hos dessa celler vid blodkoagulering.

Koaguleringsfaktorer finns inte bara i blodet utan även i andra vävnader. Tromboplastinfaktorn finns i stora mängder i hjärnbarken, placentan och lungorna.

Blodplättfaktorer utför följande uppgifter i kroppen:

• Öka graden av bildning av trombin;
• Främja omvandlingen av fibrinogen till olösligt fibrin;
• Lös blodproppen;
• Främja vasokonstriktion;
• Ta del i neutraliseringen av antikoagulantia;
• Bidra till "limning" av blodplättar, på grund av vilken hemostas uppstår.

Blodkoagulationshastighetstid

En av huvudindikatorerna för blod är koagulogram - en studie som bestämmer koagulatets kvalitet. Läkaren kommer alltid att hänvisa till denna studie om patienten har trombos, autoimmuna störningar, åderbråck, okänd etiologi, akut och kronisk blödning. Denna analys behövs också för de nödvändiga fallen under operation och under graviditet.

En blodproppsreaktion utförs genom att ta blod från ett finger och mäta tiden under vilken blödningen slutar. Koaguleringshastigheten är 3-4 minuter. Efter 6 minuter borde det redan vara en gelatinös blodpropp. Om blodet avlägsnas från kapillärerna, ska koagulatet bildas inom 2 minuter.

Hos barn, snabbare blodkoagulering än hos vuxna: blodet stannar inom 1,2 minuter och en blodpropp bildas efter endast 2,5-5 minuter.

Även vid blodprovning är mätning viktig:

• Prothrombin - ett protein som är ansvarigt för koagulationsmekanismerna. Dess ränta: 77-142%.
• Prothrombinindex: förhållandet mellan standardvärdet för denna indikator och värdet av protrombin hos en patient. Norm: 70-100%
• Prothrombintid: den tidsperiod under vilken koaguleringen utförs. Hos vuxna ska den ligga inom 11-15 sekunder, hos småbarn, 13-17 sekunder. Det är en diagnostisk metod för misstänkt hemofili, DIC.
• Trombintid: visar graden av blodproppsbildning. Norm 14-21 sek.
• Fibrinogen - ett protein som är ansvarigt för trombos, vilket indikerar att det finns inflammation i kroppen. Normalt borde det vara i blodet på 2-4 g / l.
• Antitrombin - en specifik proteinsubstans som ger trombosorption.

Under vilka förhållanden upprätthålls balansen mellan de två inversystemen?

I människokroppen arbetar två system samtidigt som säkerställer koaguleringsprocessen: man organiserar den tidigaste trötthetsstart för att minska blodförlusten till noll, den andra på alla sätt förhindrar och hjälper till att upprätthålla blod i vätskefasen. Ofta sker det vid vissa hälsofarliga situationer onormal blodkoagulation i de intakta kärlen, vilket är en stor fara, som långt överskrider risken för blödning. Av denna anledning finns det blodpropp i blodet i hjärnan, lungartären och andra sjukdomar.

Det är viktigt att båda dessa system fungerar korrekt och befinner sig i ett tillstånd av intravital jämvikt, där blod förstörs endast om det finns skador på kärlen, och inuti det oskadade blir det flytande.

Faktorer där blodproppar snabbare

• Smärta irriterar.
• Nervös spänning, stress.
• Intensiv adrenalinproduktion av binjurarna.
• Ökade blodnivåer av vitamin K.
• Kalciumsalter.
• Hög temperatur Det är känt vid vilken temperatur ett blods blod koagulerar - vid 42 grader C.

Faktorer som förhindrar blodkoagulering

• Heparin är en speciell substans som förhindrar bildandet av tromboplastin och därigenom avslutar koagulationsprocessen. Syntetiserad i lungorna och leveren.
• Fibrolizin - ett protein som främjar upplösningen av fibrin.
• Anfall av svår smärta.
• Låg omgivande temperatur.
• Effekterna av hirudin, fibrinolysin.
• Tar med kalium eller natriumcitrat.

Det är viktigt i fall av misstänkt dålig blodkoagulation för att identifiera orsakerna till situationen, vilket eliminerar riskerna för allvarliga sjukdomar.

När ska jag testas för blodkoagulering?

Det är nödvändigt att omedelbart ge bloddiagnosen i följande fall:

• Om det finns svårigheter att stoppa blödningen
• Detektion på kroppen av olika cyanotiska fläckar;
• Framkomsten av omfattande hematom efter en mindre skada;
• Blödande tandkött;
• Hög frekvens av näsblod.

Koagulering och koagulerbarhet av blod: koncept, indikatorer, test och normer

Blodkoagulering ska vara normal, så grunden för hemostas är balanserade processer. Det är omöjligt för vår värdefulla biologiska vätska att koagulera för snabbt - det hotar med allvarliga, dödliga komplikationer (trombos). Tvärtom kan den långsamma bildningen av blodpropp resultera i okontrollerad massiv blödning, vilket också kan leda till att en person dör.

De mest komplexa mekanismerna och reaktionerna, som lockar ett antal ämnen i ett eller annat skede, upprätthåller denna jämvikt och gör det möjligt för kroppen att klara sig ganska snabbt själv (utan involvering av någon extern hjälp) och återhämta sig.

Hastigheten av blodkoagulering kan inte bestämmas av någon parameter, eftersom många komponenter som aktiverar varandra deltar i denna process. I detta avseende är test av blodkoagulation annorlunda, där intervallet för deras normala värden huvudsakligen beror på hur undersökningen genomförs samt i andra fall - på kön av personen och de dagar, månader och år de lever. Och läsaren är osannolikt att vara nöjd med svaret: "blodproppstiden är 5 till 10 minuter." Många frågor kvar...

Alla viktiga och alla behövs.

Stoppande blödning beror på en extremt komplex mekanism, inklusive en mängd biokemiska reaktioner, där ett stort antal olika komponenter är inblandade, var och en av dem spelar sin specifika roll.

blodkoagulationsschema

Under tiden kan frånvaron eller inkonsekvensen hos minst en koagulationsfaktor eller antikoagulationsfaktor upprota hela processen. Här är några exempel:

• En otillräcklig reaktion från sidan av kärlens väggar stör störningen av blodplättarnas adhesiva aggregeringsfunktion, vilken den primära hemostasen känner ";
• Den låga förmågan hos endotelet att syntetisera och släppa trombocytaggregationshämmare (huvudet är prostacyklin) och naturliga antikoagulantia (antitrombin III) förtorkar blodet som rör sig genom kärlen, vilket leder till att krampanfall bildas som är absolut onödigt för kroppen, som kan sitta tyst på stenochku något fartyg. Dessa blodproppar blir mycket farliga när de kommer ut och börjar cirkulera i blodomloppet - så skapar de risken för kärlkatastrofer.
• Frånvaron av en sådan plasmafaktor som FVIII på grund av sjukdomen, könsbunden - hemofili A;
• Hemofili B finns hos människor, om av samma skäl (en recessiv mutation i X-kromosomen, som är känd för att vara enbart hos män), är det en brist på Kristman-faktorn (FIX).

I allmänhet börjar allt på den skadade kärlväggen, som utsöndrar substanser som är nödvändiga för att säkerställa blodkoagulering, lockar blodplättar som cirkulerar i blodbanans blodplättar. Till exempel von Willebrands faktor "aktrisen" trombocyter till olycksplatsen och bidra till deras vidhäftning till kollagen - en potent stimulator av hemostas skall omedelbart påbörja sitt arbete, och fungerar bra, så som senare kan du förvänta bildandet av hög kvalitet kork.

Om trombocyter är upp till märket med användning av deras funktionalitet (lim och aggregering funktion), snabbt införlivas i arbetet i andra komponenter av primära (vaskulär-trombocyt) hemostas och på kort tid bilda en plättplugg, för att stoppa blodet som kommer ut ur mikrovaskulaturen, kan du utan det speciella inflytandet från andra deltagare i blodproppsprocessen. Men för bildandet av en fullvärdig kork som kan stänga det skadade kärlet, som har en bredare lumen, kan kroppen inte klara utan plasmafaktorer.

Således börjar i de första stegen (omedelbart efter kärlväggen) att successiva reaktioner äger rum, där aktiveringen av en faktor ger en impuls för att få resten till ett aktivt tillstånd. Och om något saknas någonstans eller faktorn visar sig vara ohållbar, sänks processen för blodkoagulering eller avslutas helt och hållet.

I allmänhet består koagulationsmekanismen av 3 faser, som bör ge:

• Bildandet av ett komplex av aktiverade faktorer (protrombinas) och transformationen av proteinet syntetiserat av levern - protrombin i trombin (aktiveringsfas);
• Transformationen av protein upplöst i blodfaktor I (fibrinogen, FI) till olösligt fibrin utförs i koagulationsfasen;
• Slutförande av koagulationsprocessen genom bildning av en tät fibrinkolv (retraktionsfas).

Blodkoagulationstest

En flerstegs kaskad enzymatisk process, vars slutliga mål är bildandet av en koagel som kan stänga "gapet" i ett kärl, för läsaren kommer säkert att verka förvirrande och oförståelig, därför en påminnelse om att mekanismen för koagulationsfaktorer, enzymer, Ca2 + (joner kalcium) och en mängd andra komponenter. Men i detta avseende är patienterna ofta intresserade av frågan: hur man upptäcker om det är något fel på hemostas eller att lugna sig, att veta att systemen fungerar normalt? Naturligtvis finns det för sådana ändamål test för blodproppar.

Den vanligaste specifika (lokala) analysen av hemostasstillståndet är allmänt känt, ofta föreskrivet av läkare, kardiologer och obstetrikare-gynekologer, det mest informativa koagulogrammet (hemostasiogram).

Koagulogrammet innehåller flera stora (fibrinogenaktiverade partiella tromboplastintider - APTT och några av följande parametrar: Internationellt normaliserat förhållande - INR, protrombinindex - PTI, protrombintid - PTV), vilket återspeglar den externa vägen för blodkoagulation samt ytterligare indikatorer på blodkoagulering (antitrombin, D-dimer, PPMK, etc.).

Samtidigt bör det noteras att ett sådant antal test inte alltid är motiverat. Det beror på många omständigheter: Vad doktorn letar efter, i vilket stadium av reaktionskaskaden fokuserar han sin uppmärksamhet, hur mycket tid är tillgänglig för medicinsk personal etc.

Efterliknande av den externa vägen för blodkoagulering

Exempelvis kan den externa vägen för aktivering av koagulering i laboratoriet efterlikna en studie som heter läkare Kviks protrombin, Kviks nedbrytning, protrombin (PTV) eller tromboplastintid (alla dessa är olika beteckningar med samma analys). Grunden för detta test, vilket beror på faktorerna II, V, VII, X, är deltagande av tromboplastin i vävnad (det förenar citratrekalcifierad plasma under arbetet med blodprovet).

Gränserna för normala värden hos män och kvinnor av samma ålder skiljer sig inte från varandra och är begränsade till intervallet 78 - 142%. Men för kvinnor som väntar på ett barn är denna indikator något ökad (men lite!). Barnen tvärtom är normerna inom mindre gränser och ökar när de närmar sig vuxen ålder och bortom:

Reflektionen av den inre mekanismen i laboratoriet

Under tiden för att bestämma blödningsstörningen som orsakats av funktionsstörningen hos den interna mekanismen används inte tromboplastin i vävnad under analysen, vilket gör det möjligt för plasma att endast använda sina egna reserver. I laboratoriet spåras den interna mekanismen och väntar tills blodet som tas från blodkärlens blodkärl, begränsar sig själv. Inledningen av denna komplexa kaskadreaktion sammanfaller med aktiveringen av Hagemann-faktorn (faktor XII). Lanseringen av denna aktivering ger olika tillstånd (blodkontakt med den skadade kärlväggen, cellmembran, som har genomgått vissa förändringar), därför kallas det kontakt.

Kontaktaktivering sker utanför kroppen, till exempel när blod går in i utländsk miljö och kommer i kontakt med det (kontakt med glas i ett provrör, instrumentation). Avlägsnande av kalciumjoner från blodet påverkar inte lanseringen av denna mekanism, men processen kan inte sluta med bildandet av en blodpropp - den stannar vid aktiveringsfasen av faktor IX, där joniserat kalcium inte längre är nödvändigt.

Koagulationstid eller den tid under vilken den vistas före i vätskeform, hälls in i formen av den elastiska koagel, det beror på omvandlingshastigheten av proteinet fibrinogen upplöst i plasman, till olösligt fibrin. Det (fibrin) bildar filament som håller röda blodkroppar (erytrocyter) och tvingar dem att bilda en bunt som täcker ett hål i det skadade blodkärlet. Blodkoagulationstiden (1 ml, taget från en ven-Lee-White-metod) är i sådana fall begränsad i genomsnitt till 4-6 minuter. Hastigheten för blodkoagulering har givetvis ett större antal digitala (temporära) värden:

1. Blod som tas från en ven blir till en blodpropp från 5 till 10 minuter;
2. Den Lee-vita koaguleringstiden i ett provrör av glas är 5-7 minuter, i ett silikonprovningsrör förlängs det till 12-25 minuter;
3. För blod som tas från ett finger anses följande indikatorer vara normala: start - 30 sekunder, blödningslängd - 2 minuter.

En analys som återspeglar den interna mekanismen behandlas vid den första misstanken om brutna blödningsstörningar. Testet är väldigt bekvämt: det utförs snabbt (så länge blodet flyter eller koagulerar i ett provrör), kräver det ingen speciell träning utan speciella reagenser och komplex utrustning. Självklart föreslår blödningsstörningar på detta sätt ett antal signifikanta förändringar i systemen som säkerställer det normala tillståndet för hemostas och tvingar oss att bedriva ytterligare forskning för att identifiera de sanna orsakerna till patologin.

Vid ökning (förlängning) av blodproppstiden är det möjligt att misstänka:

• Brist på plasmafaktorer avsedda att säkerställa koagulering, eller deras medfödda underlägsenhet, trots att de är i blodet på en tillräcklig nivå;
• En allvarlig leverpatologi som orsakade funktionell misslyckande av orgelparenkymen
• DIC syndrom (i fasen när blodets förmåga att koagulera)

Blodens koaguleringstid förlängs vid användning av heparinbehandling. Därför måste patienter som får denna antikoagulant genomgå tester som indikerar tillståndet av hemostas, ganska ofta.

Det övervägda blodkoagulationsindexet minskar dess värden (förkortar):

• I fasen med hög koagulering (hyperkoagulation) av DIC;
• I andra sjukdomar som orsakade hemostasens patologiska tillstånd, det vill säga när patienten redan har en blödningsstörning och hänvisas till ökad risk för blodproppar (trombos, trombofili etc.);
• Hos kvinnor som använder orala preventivmedel som innehåller hormoner för preventivmedel eller för långvarig behandling
• Hos kvinnor och män, med kortikosteroider (i utnämningen av kortikosteroider ålder är mycket viktigt - många av dem barn och äldre kan orsaka betydande förändringar i hemostas, därför inte tillåtet att använda i denna grupp).

Normalt skiljer sig normorna lite

Blodkoncentrationer (normala) för kvinnor, män och barn (som betyder en ålder för varje kategori) skiljer sig i princip inte mycket, även om enskilda indikatorer för kvinnor förändras fysiologiskt (före, under och efter menstruation under graviditeten) Därför beaktas fortfarande en vuxnas kön i laboratorieforskning. Dessutom måste även de enskilda parametrarna hos kvinnor under fertilitetsperioden skiftas något, eftersom kroppen måste stoppa blödningen efter leverans, därför börjar koagulationssystemet förbereda sig före tid. Undantaget för vissa indikatorer på blodkoagulering är kategorin spädbarn i de tidiga dagarna av livet, till exempel hos nyfödda, PTV är ett par högre än hos vuxna, män och kvinnor (den vuxna normen är 11-15 sekunder) och i prematura barn ökar protrombintiden i 3 - 5 sekunder. Det är sant, redan någonstans på den 4: e dagen i livet, att PTV minskas och motsvarar graden av blodkoagulering hos vuxna.

För att bekanta sig med normen för individuella blodkoaguleringsindikatorer, och kanske jämföra dem med dina egna parametrar (om testet utfördes relativt nyligen och du har en form med resultaten från studien), kommer följande tabell att hjälpa läsaren:

Hur fungerar blodkoagulering?

Författare

redaktör

Den som åtminstone en gång i sitt liv fick en rep eller sår och därigenom fick ett underbart tillfälle att observera omvandlingen av blod från en vätska till en viskös, icke-flytande massa, vilket leder till att blödningen stoppas. Denna process kallas blodkoagulering och styrs av ett komplext system av biokemiska reaktioner.

Att ha något system för att sluta blöda är absolut nödvändigt för en multicellulär organism som har en flytande inre miljö. Blodkoagulation är också avgörande för oss: mutationer i generna hos de stora koagulationsproteinerna är vanligen dödliga. Ack, bland många av våra kroppens system till fel på som är farliga för hälsan, blodkoagulering upptar också absolut första som den viktigaste direkta dödsorsaken: människor lider av olika sjukdomar, men nästan alltid dö av blodproppssjukdomar. Cancer, sepsis, trauma, arterioskleros, hjärtinfarkt, stroke - för många olika typer av sjukdomar omedelbara dödsorsaken är oförmågan hos koagulationssystemet att upprätthålla en balans mellan vätskan och fast tillstånd av blodet i kroppen.

Om orsaken är känd, varför kan den inte bekämpas? Naturligtvis är det möjligt och nödvändigt att kämpa: forskare skapar ständigt nya metoder för att diagnostisera och behandla koagulationssjukdomar. Men problemet är att koagulationssystemet är väldigt komplext. Och vetenskapen om reglering av komplexa system lär att du behöver hantera sådana system på ett speciellt sätt. Deras reaktion på yttre påverkan är icke-linjär och oförutsägbar, och för att uppnå önskat resultat måste du veta var du ska satsa på. Den enklaste analogi är: att starta ett pappersflygplan i luften, det räcker att kasta den i rätt riktning; samtidigt måste du trycka på de högra knapparna i cockpit vid rätt tidpunkt och i rätt ordning för att kunna ta av ett flygplan. Och om du försöker starta ett flygplan med ett kasta som ett pappersflygplan, kommer det att sluta dåligt. Så med koagulationssystemet: För att lyckas behandla, måste du veta "kontrollpunkterna".

Fram till mycket nyligen motstod blodkoaguleringen framgångsrikt forskarnas försök att förstå sitt arbete, och bara under senare år har det varit ett kvalitativt språng. I denna artikel kommer vi att prata om detta underbara system: hur det fungerar, varför det är så svårt att studera, och - viktigast av allt - berätta om de senaste upptäckterna när det gäller att förstå hur det fungerar.

Hur är blodkoagulering

Hemostas är baserad på samma idé att hemmafruar användes för att framställa aladåb - vätska förvandlas till en gel (kolloidalt system i vilket molekylerna bildade ett nätverk som kan ha i sina celler tusen gånger överlägsen sin vikt vätska genom vätebindningar med vattenmolekyler). Förresten, samma idé används i disponibla babyblöjor, där materialet sväller när det är fuktat. Ur det fysiska perspektivet måste samma problem lösas där som vid koagulering - bekämpa läckage med minimal ansträngning.

Blodkoagulation är den centrala länken av hemostas (stoppblödning). Den andra länken av hemostas är speciella celler - blodplättar - som kan fästa vid varandra och skadasidan för att skapa en blodpropp.

Figur 1. Grundläggande koagulationsreaktioner. Koagulationssystemet är en kaskad - en reaktionssekvens där produkten av varje reaktion fungerar som nästa katalysator. Huvud "ingång" i detta steg är i sitt mittparti, på nivån för faktorer IX och X: protein vävnadsfaktor (hänvisad till som en krets TF) binder Faktor Vila, och det resulterande enzymkomplexet aktiverar faktorerna IX och X. Resultatet av kaskaden är proteinet fibrin kunna polymerisera och bilda en koagel (gel). Den överväldigande majoriteten av aktiveringsreaktioner är proteolysreaktioner, d.v.s. partiell klyvning av proteinet, vilket ökar dess aktivitet. Nästan varje koagulationsfaktor hämmas nödvändigtvis på ett eller annat sätt: feedback krävs för att systemet ska fungera stabilt. Anpassad från [1].
Legend: Reaktioner av omvandling av koagulationsfaktorer till aktiva former visas med ensidiga tunna svarta pilar. Samtidigt visar krökta röda pilar vilka enzymer som aktiveras. Reaktioner av aktivitetsförlust till följd av hämning visas av tunna gröna pilar (för enkelhet är pilarna avbildade som "lämnar", det vill säga det är inte visat med vilka inhibitorer bindningen inträffar). Reversibla komplexbildningsreaktioner indikeras av dubbelsidiga tunna svarta pilar. Koagulationsproteinerna betecknas antingen med namn eller i romerska siffror eller med förkortningar (TF - vävnadsfaktor, PC-protein C, APC-aktiverat protein C). För att undvika överbelastning visar diagrammet inte: bindning av trombin till trombomodulin, aktivering och utsöndring av blodplättar, kontaktaktivering av koagulering.

En allmän uppfattning om koagulationsbiokemi kan erhållas från Figur 1, under vilken visas reaktionen av omvandlingen av lösligt fibrinogenprotein till fibrin, som därefter polymeriseras i ett nätverk. Denna reaktion är den enda delen av kaskaden som har en direkt fysisk betydelse och löser ett tydligt fysiskt problem. De andra reaktionernas roll är uteslutande regulatorisk: att säkerställa omvandlingen av fibrinogen till fibrin bara på rätt plats vid rätt tidpunkt.

Fibrinogen liknar en stång 50 nm lång och 5 nm tjock (fig 2a). Aktivering tillåter dess molekyler att hålla ihop i ett fibrinfilament (fig 2b) och sedan in i en fiber som kan förgrena och bilda ett tredimensionellt nätverk (fig 2c).

Figur 2. Fibrin Gel. A. Schematisk anordning av en fibrinogenmolekyl. Grunden är sammansatt av tre par a, p och y spegel-liknande polypeptidkedjor. I mitten av molekylen kan du se bindningsregionerna, vilka blir tillgängliga när trombin är avskuret av fibrinopeptiderna A och B (FPA och FPB i figuren). B. Fibrinfibermonteringsmekanism: molekylerna är fästa vid varandra "överlappade" enligt huvud-till-mittpunktsprincipen, bildande en dubbelsträngad fiber. B. Gelens elektronmikrofotografi: Fibrinfibrer kan hålla ihop och dela, vilket bildar en komplex tredimensionell struktur. Bilder från [2-4].

Figur 3. Den tredimensionella strukturen av trombinmolekylen. Diagrammet visar den aktiva platsen och de delar av molekylen som är ansvariga för bindningen av trombin till substrat och kofaktorer. (Aktivt centrum -. Ökningsdelen inser direkt klyvningsstället och utföra enzymatisk katalys) Högtalare av molekylen (ekzosayty) tillåter "omkoppling" av trombin molekylen, vilket gör det en multifunktionellt protein som kan fungera i olika moder. Till exempel bindning till trombomodulin ekzosaytom jag fysiskt blockerar åtkomst till de prokoagulerande trombin substrat (fibrinogen, faktor V) och allosteriskt stimulerar aktivitet med avseende på protein C. återges i [5].

Fibrinogenaktivatortrombin (Fig 3) tillhör familjen av serinproteaser - enzymer som är i stånd att klyva peptidbindningar i proteiner. Det är en släkting i matsmältningsenzymerna trypsin och chymotrypsin. Proteinaser syntetiseras i en inaktiv form som kallas en zymogen. För att aktivera dem är det nödvändigt att klyva peptidbindningen som håller den del av proteinet som stänger den aktiva platsen. Så, trombin syntetiseras som protrombin, som kan aktiveras. Som framgår av fig. 1 (där protrombin betecknas faktor II) katalyseras detta av faktor Xa.

I allmänhet kallas koagulationsproteiner och nummereras med romerska siffror i storleksordningen officiell upptäckt. Index "a" betyder den aktiva formen och dess frånvaro - en inaktiv föregångare. För långupptäckta proteiner, såsom fibrin och trombin, använder de egna namn. Vissa tal (III, IV, VI) används inte av historiska skäl.

Koagulationsaktivatorn är ett protein som kallas vävnadsfaktor närvarande i cellmembranen i alla vävnader, med undantag för endotel och blod. Således förblir blodet endast flytande på grund av det faktum att det normalt skyddas av ett tunt skyddande membran i endotelet. För eventuella brott mot fartygets integritet binder vävnadsfaktorn faktor VIIa från plasma, och deras komplexa - kallas extern tenase (tenase eller Xase, från ordet tio, dvs antalet aktiverade faktorer) - aktiverar faktor X.

Trombin aktiverar också faktorerna V, VIII, XI, vilket leder till accelereringen av egen produktion: faktor XIa aktiverar faktor IX, och faktor VIIIa och Va förbinder faktorerna IXa och Xa, ökar deras aktivitet med storleksordning (komplexet av faktorerna IXa och VIIIa kallas internt tenase). Brist på dessa proteiner leder till svåra sjukdomar: till exempel orsakar frånvaron av faktorer VIII, IX eller XI den allvarligaste hemofili sjukdomen (den kända "kungliga sjukdomen", som drabbades av Tsarevich Alexei Romanov); och bristen på faktorerna X, VII, V eller protrombin är oförenlig med livet.

Ett sådant system kallas positiv feedback: trombin aktiverar proteiner som accelererar sin egen produktion. Och här uppstår en intressant fråga, varför behövs de? Varför är det omöjligt att omedelbart göra reaktionen snabbt, varför gör naturen det initialt långsamt och kommer sedan upp ett sätt att ytterligare accelerera det? Varför i systemet med koagulationsdubbling? Till exempel kan faktor X aktiveras av både komplexa VIIa-TF (extern tenase) och komplex IXa-VIIIa (intern tenase); det ser helt meningslöst ut.

Blodkoagulationshämmare finns också i blodet. De viktigaste är antitrombin III och en hämmare av vävnadsfaktorvägen. Dessutom kan trombin aktivera serinproteinasprotein C, som bryter ned koagulationsfaktorerna Va och VIIIa, vilket får dem att helt förlora sin aktivitet.

Protein C är en föregångare till serinproteas, som mycket liknar faktorerna IX, X, VII och protrombin. Det aktiveras av trombin, liksom faktor XI. När det aktiva serinproteinet används, aktiveras emellertid dess enzymatiska aktivitet att inte aktivera andra proteiner, utan att inaktivera dem. Aktiverat protein C producerar flera proteolytiska nedbrytningar i koagulationsfaktorerna Va och VIIIa, vilket förorsakar att de fullständigt förlorar sin kofaktoraktivitet. Således hämmar trombin - en produkt av koaguleringskaskaden - sin egen produktion: detta kallas negativ återkoppling. Och igen har vi en regelfråga: varför trombin accelererar och saktar ner egen aktivering samtidigt?

Evolutionärt ursprung av koagulation

Bildandet av skyddande blodsystem började multicellulärt över en miljard år sedan - i själva verket exakt i samband med blodets utseende. Själva koagulationssystemet är resultatet av att övervinna en annan historisk milstolpe - utseendet hos ryggradsdjur cirka fem hundra miljoner år sedan. Mest troligt uppstod detta system från immunitet. Utseendet på ett vanligt system av immunreaktioner, som bekämpade bakterier genom att omsluta dem med fibringel, ledde till en oavsiktlig bieffekt: blödningen började sluta snabbare. Detta gjorde det möjligt att öka trycket och kraften i flödena i cirkulationssystemet, och förbättringen av kärlsystemet, det vill säga förbättringen av transporten av alla ämnen, öppnade nya horisonter för utveckling. Vem vet om utstrålningen av koagulering inte var den fördel som gjorde att ryggraden kunde ta sin nuvarande plats i jordens biosfär?

I ett antal leddjur (till exempel en hästskohalscancer) finns koagulering också, men uppstod självständigt och förblev i immunologiska roller. Insekter, som andra ryggradslösa djur, kostar vanligtvis en svagare mängd av systemet för att stoppa blödning, baserat på blodplättsaggregering (mer exakt amoebocyter - avlägsna släktingar av blodplättar). Denna mekanism är ganska funktionell, men den ställer grundläggande begränsningar för effektiviteten i kärlsystemet, precis som trakealformen av andning begränsar maximal möjlig storlek på en insekt.

Tyvärr har varelser med mellanliggande former av koagulationssystemet nästan alla blivit utdöda. Det enda undantaget är jawless fisk: genomgruppen analys av koagulationssystemet i lamprey visade att det innehåller mycket färre komponenter (det vill säga det är mycket enklare att arbeta) [6]. Från de maximala fiskarna till däggdjuren är koagulationssystemen mycket lika. Mobila hemostasystem arbetar också med liknande principer, trots att små, icke-nukleära blodplättar är karakteristiska endast för däggdjur. I de återstående ryggraden är blodplättar stora celler som har en kärna.

Sammanfattningsvis har koagulationssystemet studerats mycket bra. I femton år har det inte upptäckt nya proteiner eller reaktioner, vilket är en evighet för modern biokemi. Naturligtvis kan man inte helt utesluta möjligheten till en sådan upptäckt, men hittills har det inte varit ett enda fenomen som vi inte kunde förklara med hjälp av tillgänglig information. Tvärtom ser systemet ut mycket mer komplicerat än nödvändigt: vi minns detta av allt detta (ganska besvärligt!) Kaskad, bara en reaktion gör faktiskt gelningen och alla andra behövs för en obegriplig reglering.

Det är därför som koagulologiska forskare arbetar inom olika områden - från klinisk hemostasiologi till matematisk biofysik - rör sig aktivt från frågan "Hur är koagulering arrangerad?" På frågorna "varför är koagulering gjort så?", "Hur fungerar det?" Och Slutligen, "Hur behöver vi arbeta mot koagulering för att uppnå önskad effekt?". Det första som behöver göras för att svara är att lära sig att undersöka koaguleringen som helhet och inte bara enskilda reaktioner.

Hur man undersöker koagulering?

Olika modeller skapas för att studera koagulering - experimentell och matematisk. Vad tillåter de att få?

Å ena sidan verkar det som att själva objektet är den bästa approximationen för att studera ett objekt. I det här fallet, en person eller ett djur. Detta låter dig ta hänsyn till alla faktorer, inklusive blodflöde genom kärlen, interaktioner med blodkärlens väggar och mycket mer. I det här fallet överskrider uppgifternas komplexitet rimliga gränser. Modeller av koagulering möjliggör förenkling av föremålet för studier, utan att förlora dess väsentliga egenskaper.

Låt oss försöka få en uppfattning om vilka krav dessa modeller måste mötas för att korrekt återspegla in vivo koagulationsprocessen.

I experimentmodellen borde samma biokemiska reaktioner vara närvarande som i kroppen. Inte bara koagulationssystemet proteiner bör vara närvarande, men andra deltagare i koagulationsprocessen - blodceller, endotel och subendotel. Systemet bör ta hänsyn till rumslig inhomogenitet av koagulation in vivo: aktivering från det skadade endotelet, spridningen av aktiva faktorer, förekomsten av blodflöde.

Behandling av koagulationsmodeller är naturligt för att börja med in vivo koagulationsstudier. Grunden för nästan alla använda metoder av detta slag är att applicera kontrollerad skada på försöksdjuret för att orsaka ett hemostatiskt eller trombotiskt svar. Denna reaktion undersöks med olika metoder:

1. övervakning av blödningstid
2. Analys av plasma som tas från ett djur
3. obduktion av slaktdjuret och histologisk undersökning
4. sannolik trombusövervakning med användning av mikroskopi eller kärnmagnetisk resonans (fig 4).

Figur 4. In vivo trombbildning i en laserinducerad trombosmodell. Denna bild återges från det historiska arbetet, där forskare kunde observera för första gången utvecklingen av en blodpropp "live". För att göra detta injicerades möss med ett koncentrat av fluorescensmärkta antikroppar mot koagulationsproteiner och blodplättar och placerade djuret under linset av ett konfokalt mikroskop (vilket möjliggjorde tredimensionell avsökning), de valde en arteriol tillgänglig för optisk observation under huden och skadade endotelet med en laser. Antikroppar började ansluta sig till den växande trombusen, vilket gör det möjligt att observera det. Reproducerad från [7].

Den klassiska formuleringen av in vitro koagulationsexperimentet är att blodplasma (eller helblod) blandas i viss kapacitet med en aktivator, varefter koagulationsprocessen observeras. Enligt observationsmetoden kan experimentella tekniker delas in i följande typer:

1. observation av själva koagulationsprocessen;
2. observation av förändringar i koagulationsfaktorkoncentrationer över tiden.

Den andra metoden ger ojämförligt mer information. Teoretiskt sett kan du få fullständig information om systemet genom att känna till koncentrationen av alla faktorer på en godtycklig tidpunkt. I praktiken är studien av jämn två proteiner samtidigt dyr och är förknippad med stora tekniska svårigheter.

Slutligen är koagulering i kroppen ojämn. Bildandet av en koagulator utlöses på den skadade väggen, sprids med deltagande av aktiverade blodplättar i plasmavolymen och stoppas med användning av det vaskulära endotelet. Det är omöjligt att noggrant studera dessa processer med hjälp av klassiska metoder. Den andra viktiga faktorn är närvaron av blodflödet i kärlen.

Medvetenhet om dessa problem ledde till framväxten, sedan 1970-talet, av en mängd experimentella experimentella system in vitro. Det tog lite mer tid att förstå problemets rumsliga aspekter. Det var bara på 1990-talet att metoder började framstå som tog hänsyn till rumslig heterogenitet och diffusion av koagulationsfaktorer, och endast under det senaste decenniet användes de aktivt i vetenskapliga laboratorier (figur 5).

Figur 5. Spatial tillväxt av en fibrinkolot i hälsa och sjukdom. Koagulation i ett tunt lager av blodplasma aktiverades av vävnadsfaktor immobiliserad på väggen. På bilderna finns aktivatorn till vänster. Det grå expanderande bandet är en växande fibrinkolot.

Tillsammans med experimentella tillvägagångssätt använder hemostas och trombosstudier också matematiska modeller (denna forskningsmetod kallas ofta i silico [8]). Matematisk modellering i biologi gör det möjligt att etablera djupa och komplexa relationer mellan biologisk teori och erfarenhet. Experimentet har vissa gränser och är förknippat med ett antal svårigheter. Dessutom är vissa teoretiskt möjliga experiment olämpliga eller otillbörligt dyra på grund av begränsningarna av experimentella tekniker. Simulering förenklar genomförandet av experiment, eftersom det är möjligt att i förväg välja de nödvändiga förutsättningarna för experiment in vitro och in vivo, under vilka effekten av intresse kommer att observeras.

Figur 6. Bidraget från yttre och interna tenas till bildandet av en fibrinkolot i rymden. Vi använde en matematisk modell för att undersöka hur långt inverkan av koagulationsaktivatorn (vävnadsfaktorn) i rymden kan nå. För detta beräknade vi fördelningen av faktor Xa (som bestämmer fördelningen av trombin, som bestämmer fördelningen av fibrin). Animationen visar fördelningen av faktor Xa som produceras av extern tenase (komplex VIIa-TF) eller intern tenase (komplex IXa-VIIIa), såväl som den totala mängden faktor Xa (skuggat område). (Insatsen visar samma sak i en större koncentrationsskala.) Det kan ses att faktor Xa som produceras på aktivatorn inte kan tränga långt ifrån aktivatorn på grund av den höga hämningshastigheten i plasma. Tvärtom fungerar IXa-VIIIa-komplexet långt från aktivatorn (eftersom faktor IXa är långsammare inhiberad och därför har ett större effektivt diffusionsavstånd från aktivatorn) och säkerställer utbredningen av faktor Xa i rymden. Animering från [9].

Koagulationssystemreglering

Låt oss ta nästa logiska steg och försöka svara på frågan - hur fungerar det ovan beskrivna systemet?

Kaskadkoagulationssystem. Låt oss börja med kaskadkedjorna av enzymer som aktiverar varandra. Ett enzym som arbetar med en konstant hastighet ger ett linjärt beroende av koncentrationen av produkten i tid. För en kaskad av N-enzymer kommer detta beroende att ha formen t N, där t är tid. För systemets effektiva funktion är det viktigt att svaret är av en sådan "explosiv" natur, eftersom detta minimerar perioden då fibrinkolotten fortfarande är bräcklig.

Lanseringen av koagulation och rollen som positiva återkopplingar. Som nämnts i den första delen av artikeln är många koagulationsreaktioner långsamma. Således är faktorerna IXa och Xa själva mycket dåliga enzymer och behöver kofaktorer för effektiv funktion (faktorerna VIIIa respektive Va). Dessa kofaktorer aktiveras av trombin: En sådan anordning, när enzymet aktiverar sin egen produktion, kallas en positiv återkopplingsslinga.

Som det visat sig av oss experimentellt och teoretiskt, utgör den positiva återkopplingen av aktivering av faktor V genom trombin aktiveringsgränsen - egenskapen hos systemet att inte reagera på låg aktivering, utan att snabbt reagera när en stor uppträder. En sådan förmåga att byta verkar vara mycket värdefull för koagulering: detta hjälper till att förhindra ett "falskt positivt" i systemet.

Den inre banans roll i koagulations rumsdynamik. En av de spännande pusselarna som plågade biokemister under många år efter upptäckten av de stora koagulationsproteinerna var rollen som faktor XII i hemostas. Dess brist befanns i de enklaste koaguleringstesten, vilket ökade tiden som krävdes för bildandet av en blodpropp, men i motsats till bristen på faktor XI åtföljs den inte av koagulationsstörningar.

Ett av de mest trovärdiga sätten att riva upp den inre banans roll föreslogs av oss med hjälp av rumsligt inhomogena experimentella system. Det har visat sig att positiva återkopplingar är av stor betydelse exakt för förökning av koagulering. Effektiv aktivering av faktor X genom yttre tenas på aktivatorn hjälper inte till att bilda en koagel långt ifrån aktivatorn, eftersom faktor Xa snabbt hämmas i plasman och kan inte gå långt från aktivatorn. Men faktor IXa, som hämmas i storleksordningen långsammare, är ganska kapabel (och faktor VIIIa, som aktiveras av trombin, hjälper det). Och där, där det är svårt att nå honom, börjar faktor XI att fungera, även aktiverad av trombin. Således bidrar närvaron av positiva återkopplingsslingor till att skapa en tredimensionell koagulationsstruktur.

Banan av protein C som en möjlig mekanism för lokalisering av trombos. Aktivering av protein C med trombin är i sig långsam, men det accelereras kraftigt när trombin är bunden till ett transmembranprotein, trombomodulin, syntetiserad av endotelceller. Aktiverat protein C kan förstöra faktorerna Va och VIIIa och sänka koagulationssystemets arbete med storleksordningar. Nyckeln till att förstå rollen för denna reaktion blev rumsligt inhomogena experimentella tillvägagångssätt. Våra experiment föreslog att det stannar en blodpropps rumsliga tillväxt, vilket begränsar dess storlek.

Sammanfattning

Under de senaste åren har komplexiteten hos koagulationssystemet gradvis blivit mindre mystisk. Upptäckten av alla väsentliga komponenter i systemet, utvecklingen av matematiska modeller och användningen av nya experimentella tillvägagångssätt lät oss lyfta slöjan av sekretess. Strukturen av koaguleringskaskaden är dechiffrerad och nu, som vi såg ovan, praktiskt taget för varje väsentlig del av systemet, har den roll som spelas i regleringen av hela processen identifierats eller föreslagits.

I fig. 7 presenterar det mest moderna försöket att revidera strukturen i koagulationssystemet. Detta är samma schema som i fig. 1, där flerfärgad skuggning framhäver delar av systemet som ansvarar för olika uppgifter, som diskuterats ovan. Inte allt i det här systemet är säkert installerat. Till exempel, vår teoretiska förutsägelse att aktiveringen av faktor VII med faktor Xa tillåter koaguleringen att reagera på ett tröskelvärde till flödeshastigheten förblir ännu inte testad i experimentet.

Figur 7. Koagulationssystemets modulära struktur: Rollen av enskilda koagulationsreaktioner i systemets funktion. Reproducerad från [1].

Det är möjligt att den här bilden ännu inte är klar. Ändå har framstegen på detta område de senaste åren hoppats att de återstående olösta områdena i koagulationssystemet inom överskådlig framtid kommer att få en meningsfull fysiologisk funktion. Och då kan vi prata om födelsen av ett nytt koncept av blodkoagulation, som ersatte den gamla kaskadmodellen, som trogen har betjänat medicin i många årtionden.

Artikeln skrevs med deltagande av A.N. Balandinoy och F.I. Ataullakhanova publicerades ursprungligen i Nature [10].