Гемостаз Лекция проф. Н. П. Ерофеева Помните! Кровь выполняет свои функции в жидком состоянии в постоянном движении Гемостаз – буквально- остановка кровотечения Функциональное предназначение гемостаза: Поддержание структурной целостности стенки кровеносного сосуда и предотвращение кровотечения при ее повреждении Сохранение жидкого состояния крови Гемостаз поддерживает кровоток в тонкостенных и легко травмируемых сосудах малого калибра (до 100 мкм в диаметре)и с низким артериальным давлением 1. Сосудистая фаза Травма вызывает рефлекторное сокращение-спазм стенки сосуда в первые секунды (кровоток снижается) 2. Тромбоцитарная фаза Образование в течение 3-5 мин тромбоцитарной пробки –белого тромба (поврежденный эндотелий + тромбоцит) 3. Коагуляционная фаза Формирование в течение 10-30 мин фибринового (красного)тромба (фибриноген+тромбин- фибринвзаимодействие с тромбоцитами белого тромба) 4. Плазминовая фаза (фибринолиз) Растворение тромба протеолитическими ферментами и восстановление кровотока Основные четыре компонента гемостаза Структура функциональной системы остановки кровотечения (три системы гемостаза) Коагуляции – каскадный ферментативный процесс свертывания крови Антикоагуляции – предотвращение свертывания крови и/или противодействие росту сгустка крови Плазминовая (фибринолиза)система растворение образовавшегося тромба Отклонения в равновесии – склонность к кровоточивости или тромбообразованию Структурные и функциональные участники гемокоагуляции I- Стенки кровеносных сосудов: эндотелиальные клетки, субэндотелий(коллаген ) и гладкомышечные клетки II- Тромбоциты III- Плазма крови, ее системы: свертывающая противосвертывающая плазминовая (фибринолитическая) калликреин-кининовая комплемента I участник системы гемокоагуляции- стенка микрососуда В норме – эндотелий: гладкий, тромборезистентен ; «-» антитромботический заряд; стимулирует фибринолиз, выделяя ТПА-тканевой активатор плазминогена; обладает механосенсорной чувствительностью (при увеличении напряжения сдвига быстро (1 минута) синтезирует и высвобождает NO и простациклин PGI2 –вазодилатация; тормозит внешний путь коагуляции, подавляя образование протромбиназы). Антикоагулянтные свойства эндотелия создают: — гепарансульфаты -тормозят гемостаз. Поглощает тромбоциты (3500 мкл/сутки) и использует их для репарации — Тромбомодулины – белки мембраны связывают тромбин и активируют антикоагулянты - протеины C и S; содержат комплекс «гепаринантитромбин». Эндотелий работает как прокоагулянт только в случае повреждения стенки сосуда Обнажается коллаген субэндотелиального слоя Фактор Виллебранда – (ФВ) активируется коллагеном и подобно якорю связывается с рецептором тромбоцитов GPIb Субэндотелий синтезирует и выделяет: Фактор VIII (ФVIII) Ингибитор активатора плазминогена (ИАП) При травме стенки микрососуда происходит локальная вазоконстрикция - вазоспазм и активация тромбоцитов Стенки микрососудов сокращаются из-за повреждения гладких мышц и рефлекса, вызванного болевыми рецепторами. Результат – вазоконстрикциявазоспазм. Он длится 20-30 с и >, кровотечение останавливается. При гемофилии (отсутствие гемофилического фактора А) кровотечение останавливается не полностью Детали прокоагулянтной функции эндотелия Фактор фон Виллебранда работает как якорьмост и вызывает адгезию – сцепление коллагена субэндотелия с тромбоцитом через GPIb рецептор тромбоцита Мембрана тромбоцита имеет сложную структуру Наружная поверхность тромбоцита покрыта слоем гликокаликса + гликопротеина и в норме НЕ адгезивна Мембрана тромбоцитов инвагинирует и образует переплетения канальцев, связанных с внеклеточным пространством- открытая канальцевая система. В подмембранном пространстве расположены плотные микротрубочки- плотная микротубулярная система. Она не связана с внеклеточным пространством и депонирует ионы кальция и простагландины Рецепторы (GP) для • коллагена • фибриногена • сосудистого фактора Виллебранда • фофолипидов включая факторы тромбоцитов 3-5 Тромбоциты циркулируют в крови и выполняют функции: Продуцируют многочисленные факторы роста Поддерживают спазм стенки поврежденных сосудов путем высвобождения из гранул серотонина, КТХ Участвуют в образовании в поврежденном сосуде тромбоцитарной пробки белого тромба Цитоплазма тромбоцита содержит Крупные альфа гранулы- секретируемые белки: факторы свертывания крови V и IX, протеин S, тромбоцитарный тромбопластин, факторы роста тромбоцитов, фактор стабилизации фибрина XIII, ИАП – ингибитор активации плазминогена Плотные гранулы (β- гранулы) содержат серотонин, КТХ, ионы Са++, АТФ, АДФ в высоких концентрациях Лизосомы Сократительные белки актин, миозин тромбостенин, позволяющие активированным тромбоцитам изменять свою форму содержат гидролитические ферменты, гранулы гликогена для производства энергии, ферментную систему, которая синтезирует простагландины из фосфолипидов мембраны тромбоцитов При активации тромбоцитов из его гранул моментально высвобождается более 30 активных веществ. Они по системе трубочек попадают в просвет сосуда и кровоток Альфа гранулы тромбоцитов содержат большое количество различных факторов роста. Фактор роста тромбоцитов (англ. Plateletderived growth factor, PDGF) — белок. Факторы роста обладают локальной активностью, они привлекают недифференцированные клетки в область повреждения и запускают процесс митоза этих клеток: заживление переломов, восстановление хрящевой ткани и прочее и получили клиническое применение. Лечебный эффект достигается применением максимального количества тромбоцитов: для этого готовят тромбоцитарный концентрат из крови пациента В каждом тромбоците находится порядка тысячи молекул тромбоцитарного фактора роста. Рецепторы к PDGF расположены в фибробластах, остеобластах, клетках хряща, ГМК, ЭК Клиническое применение тромбоцитов Химические стимулы, повреждение стенки сосуда, турбулентность (hear stress) кровотока активируют специфические гликопротеиновые рецепторы (GP). GP –рецепторы преобразуют внешние стимулы во внутриклеточный ответ с помощью G -белка и других вторичных мессенджеров (IP3, DAG, Ca2+,cAMP,cGMP, TxA2) и фосфолипаз С и А и аденилатциклазы. Коагуляция - результат серии реакций, в которых путем ограниченного протеолиза образуются активные формы компонентов системы. Многоступенчатость и ферментативная природа реакций активации обеспечивают возможность резкого усиления начального сигнала и эффективного контроля процесса свертывания крови, который должен протекать локально в области повреждения стенки сосуда. В основе современной схемы механизма активации свертывания крови лежит каскад последовательных реакций. Фибриноген: белок плазмы, синтезируется в печени • Водорастворимый фибриноген превращающийся в нерастворимый фибрин с помощью тромбина (активная сериновая протеаза) Молекулы фибрина мономера «сшиваются» между собой и полимеризуются с образованием нерастворимого геля фибрина зрелого сгустка крови (XIIIa) • Протромбин –фермент циркулирует в плазме в неактивной форме • Фактор X а превращает протромбин в активную форму • Фактор X - фермент циркулирует в плазме в неактивной форме • Что активирует фактор X Инициация коагуляционного каскада Тканевый фактор (ТФ): интегральный белок мембраны- кофактор - обычно экспрессируется на большинстве внесосудистых • Во время травмы сосуда циркулирующий фактор VII (фермент и предварительно активированная форма) связывают ТФ • Факторы VII и X: петля амплификации взаимной активации • Когда активность фактора VII а достигает порогового уровня, он превращает фактор IX-фермент в IXа. В 1957 г. введены цифровые обозначения факторов свертывания крови. Плазменные факторы свертывания были пронумерованы римскими цифрами, а тромбоцитарные арабскими. Активированные формы факторов обозначаются добавлением к цифре буквы а. В активированной форме шесть плазменных факторов системы свертывания крови и калликреин - специализированные сериновые протеазы: их основной механизм активации свертывания крови - ограниченный протеолиз (см. таблицу). Факторы V и VIII- ФФВ белки-регуляторы, обеспечивающие связывание витамин Кзависимых факторов IXa и Xa и их субстратов фактора Х и протромбина с фосфолипидами Фактор XIII представлен двумя формами: плазменной и тромбоцитарной. Тканевый фактор (ТФ) - трансмембранный гликопротеин, выполняющий функции рецептора фактора VII и модулятора его активности. Кофакторная активность тканевого фактора определяется как апобелком, так и фосфолипидами мембраны клеток. ФИБРИНОГЕН в агрегации тромбоцитов выполняет роль мостиков, связывающих между собой активированные клетки. При активации на поверхности тромбоцитов открываются специфические рецепторы, состоящие из гликопротеинов III участник гемокоагуляции- плазма крови В зависимости от размеров поврежденного сосуда и участия отдельных компонентов гемостаза (сосуд, тромбоцит, плазма) различают два пути гемостаза: Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз. Микроциркуляторный уровень. Коагуляционный (собственно свертывание крови). Уровень крупных сосудов. Оба механизма взаимодействуют друг с другом, сопряжены общими звеньями, например, таковыми являются тромбоциты. Схема сосудистотромбоцитарного (первичного) гемостаза Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз Этапы Локальная вазоконстрикция Адгезия тромбоцитов: при повреждении эндотелия тромбоциты, активируются и «приклеиваются» к коллагену посредством GP Ib. ФФВ и ионы Са2+ стабилизируют эту адгезию В процессе адгезии тромбоциты резко увеличиваются в размерах, образуют псевдоподии «становятся» тромбоцитарными ёжиками и прилипают к коллагену субэндотелиального слоя Тромбоцитарная секреция – дегрануляция Т(реакция высвобождения) активированные тромбоциты высвобождают из гранул факторы гемостаза, в результате чего фосфолипиды «выходят» на наружную поверхность тромбоцитов и она становится прокоагулянтной – экспонируются рецепторы GPIIb/IIIa Наступает следующий этап: Агрегация тромбоцитов Агрегация – это склеивание активированных тромбоцитов между собой. Тромбоциты образуют мостики с помощью фибриногена или ФФВ (рецепторы GPIIb/IIIa). Агрегат из тромбоцитов увеличивается из-за секреции из гранул активированных тромбоцитов АДФ и ТХА2. В результате агрегации образуется тромбоцитарная пробка –белый тромб. Он недостаточно прочен. Прочность ему создает фибриновая сеть – каркас и ретракция тромба. Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз начинается с активации тромбоцитов Активация тромбоцитов имеет два направления Обратимое - вызывается слабыми активаторами (адреналин, АДФ) и приводит только к изменению формы тромбоцита и экспозиции GPIIb/IIIa. Необратимое - инициируется сильными активаторами (коллаген, тромбин) и вызывает выход из άгранул и плотных телец химических сигналов гемостаза – дегрануляция (высвобождение) Активация и дегрануляция тромбоцита Место первичного гемостаза - микрососуды, где низкое артериальное давление и малая скорость кровотока Детали первичного гемостаза Активированные тромбоциты Показатели, характеризующие тромбоцитарный компонент гемостаза: Определение длительности кровотечения по Дуке Подсчет количества тромбоцитов в крови Тромбоцитарная формула Определение агрегации тромбоцитов с АДФ Определение агрегации тромбоцитов с коллагеном Определение агрегации тромбоцитов с адреналином Определение агрегации тромбоцитов с ристоцетином (определение активности фактора Виллебранда) Схема коагуляционного (вторичного)гемостаза Плазменный (вторичный)гемостаз – собственно коагуляция – формирование и закрепление тромба фибриновым каркасом А.А.Шмидт – основоположник ферментативной теории свертывания крови (1872 г.) P.Morawitz (1905 г.) уточнил её детали. Общие механизмы коагуляции - 1 Коагуляция- многоступенчатый (каскадный) ферментативный процесс Участники коагуляции: Белки – протеазы циркулируют в плазме (в небольшом количестве) в виде проферментов Белки – неферментной природы – акцелераторы каскадных реакций Конечный субстратный белок – фибриноген Запуск коагуляции активирует белки, и они взаимодействуют друг с другом, усиливая свертывание. Важно! Все ферменты плазменного гемостаза кроме ФXII являются специализированными сериновыми протеазами. Главным механизмом активации факторов свертывания является ограниченный протеолиз. На каждой стадии профермент превращается в соответствующую протеазу, которая катализирует превращение следующего профермента в активизированный фактор свертывания. Этот процесс ускоряется в тысячи раз неферментными Ф VIII и Ф V. Свертывание происходит на всех этапах на свободных фосфолипидных мембранах 2 - Каскадные реакции активации факторов свертывания плазмы приводят к эффекту усиления свертывания (амплификация), т.к. увеличивается количество активированных молекул белков: Xa IX a Xa Xa XIa II a Сеть II a фибрина II a II a IX a XIIa II a Xa II a II a XI a IX a Xa Xa 1 mol II a II a II a IX a Xa II a II a 2x108mol 3 - Помните: Процесс плазменной коагуляции осуществляется последовательными взаимодействиями тринадцати факторов свертывания крови с участием ионов Са++ и субстратных белков. Процесс локализуется на свободных плазменных фосфолипидных мембранах – головках отрицательно заряженных фосфолипидов: фосфатидилхолина, фосфатидилсерина, фосфатидилэтаноламина и на активированных тромбоцитах (повреждение мембран). На поверхности фосфолипидов в присутствии ионов Са++ и протромбина образуется активированный Ф Стюарта (X). Коагуляция активно поддерживается механизмом положительной обратной связи. Какой фактор переводит протромбин в тромбин оставалось неизвестным долгое время… ? Тромбин Протромбин - Фибриноген + Фибрин Этот фактор оказался ферментом Его назвали протромбиназа Имеются ДВА пути её созидания (запуска коагуляции): Внешний (тканевый) - длится 15 с Внутренний (кровяной) - длится 2 – 10 мин Оба пути завершаются превращением протромбина в тромбин. Внешний путь коагуляционного гемостаза: ТФ+ФVII Пусковой рычаг : контакт ФVII плазмы с тканевым фактором ТФ (поврежденные ткани ) – липопротеин, имеется во всех тканях (много в легких, головном мозге, плаценте). Это внешний (быстрый) путь свертывания. Комплекс ТФ+ ФVIIа активирует ФX в присутствии ионов Са++ -образовалась «внешняя» протромбиназа ФXа немедленно соединяется с ФV. Образованный комплекс через несколько секунд превращает часть протромбина в тромбин. Тромбин действует на фибриноген (протеолиз) и стимулирует ФV,ускоряя переход ФII (протромбин) в тромбин. Схема внешнего пути свертывания Внутренний механизм коагуляции: отрицательно заряженный участок поврежденного эндотелия + ФXII,ФXI,ФIX… Пусковой механизм - контакт крови с чужеродной поверхностью, например с коллагеном (стеклом), разрушенными тромбоцитами, эритроцитами. Высокомолекулярные кининогены (ВМК) и активация прекалликреина в калликреин - начальные этапы процесса. Коллаген активирует FXII. FXIIа активирует FXI, который затем активирует FIX. FIXa формирует комплекс: IХа + FVIII + тромбоцитарный фосфолипид (ТФ3) + Са++. Этот комплекс активирует FX. FXa + FVa + Ca++ взаимодействуют с фосфолипидами мембран и создают кровяную протромбиназу. В дальнейшем внутренний и внешний пути идентичны. Внутренний менее важен для гемостаза in vivo. Схема внутреннего пути коагуляции Протромбиназа Процесс протекания вторичного (с участием плазмы) гемостаза можно условно разделить на три фазы. Первая фаза – образование протромбиназы – это многоступенчатый (каскадный) процесс, результатом которого является создание в крови комплекса факторов, конвертирующих протромбин в тромбин, поэтому комплекс называется протромбиназа. Эта фаза длится от 4 мин 50 с до 6 мин 50 с. Ответили на вопрос, который не был решен А.А. Шмидтом. Показатели, характеризующие первую фазу: Время свертывания крови Активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ) Активность XII фактора Активность XI фактора Активность IX фактора Активность VIII фактора Активность X фактора Тромбин Вторая фаза – образование тромбина. В эту фазу протромбиназа вместе с факторами коагуляции V, VII, X и IV переводит неактивный фактор II (протромбин) в активный фактор IIа – тромбин. Эта фаза длится 2 - 5 с. Показатели, характеризующие вторую фазу: Протромбиновое время Активность V фактора Активность VII фактора Активность II фактора Фибрин Третья фаза – образование фибрина. Возникший тромбин отщепляет от молекулы фибриногена два пептида А и В, переводит его в фибрин – мономер, который под воздействием других факторов превращается в медленно и ограниченно растворимую форму, составляющую основу кровяного сгустка. Эта фаза длится 2 – 5 с. Показатели, характеризующие третью фазу: Концентрация фибриногена в плазме Активность XIII фактора в плазме Тромбиновое время Противосвертывающая (антикоагуляционная) система Сохранение крови в жидком состоянии определяется наличием в кровотоке естественных веществ, обладающих антикоагулянтной активностью. Эти вещества: антитромбин, гепарин, протеины С и S, недавно открытый ингибитор тканевого пути свертывания – TFPI, a2 – макроглобулин, антитрипсин и др постоянно синтезируются в организме попадают в кровоток. В процессе свертывания крови, фибринолиза из факторов свертывания и других белков также образуются вещества, обладающие антикоагулянтной активностью. Антикоагулянты оказывают выраженное действие на все фазы свертывания крови. Показатели, характеризующие состояние антикоагулянтов: Антитромбин Гепарин Активированное время свертывания крови Протеин С Протеин S Фибринолитическая (плазминовая) система Фибринолиз – это процесс расщепления фибринового сгустка, и как результат - восстановление просвета сосуда. Плазминовая система состоит из четырех основных компонентов: плазминогена, плазмина (фибринолизин), активаторов проферментов фибринолиза и его ингибиторов. Нарушение соотношений компонентов плазминовой системы ведет к патологической активации фибринолиза. Показатели, характеризующие плазминовую систему: Плазминоген Альфа-2-антиплазмин Альфа-1-антитрипсин Продукты деградации фибриногена и фибрина D-димер Поддерживающий механизм усиления и распространения коагуляции. Здесь тромбин выступает в роли усилителя свертывания ( ради увеличения его выработки) Витамин К – зависимые факторы Витамин К является необходимым кофактором для синтеза области с гамма-глютаминальными остатками (гла область), которая облегчает присоединение этих протеинов к фосфолипидной поверхности посредством кальция Антикоагулянтные системы - это ингибиторы свертывания крови. Они активируются на поверхности эндотелиальных клеток, поэтому антикоагулянты ограничивают процесс свертывания и предотвращают тромбоз. Активированный протеин С Варфарин – наиболее распространенный препарат, относящийся к антикоагулянтам непрямого действия, назначаемый для продолжительного приема Блокирует в печени синтез витамин-Кзависимых факторов свертывания крови (II, VII, IX, X), снижает их концентрацию в плазме и замедляет процесс свертывания крови Система фибринолиза Она разрушает фибрин на продукты деградации фибрина (ПДФ/FDP) и очищает кровеносные сосуды от тромбов. Активаторы фибринолиза: t-PA синтезируется в эндотелии и высвобождается при стрессе, венозном стазе, воспалении и действии десмопрессина. Другой активатор фибринолиза – урокиназа – u-PA – cинтезируется в почках и наиболее эффективна в почечных канальцах. Регуляция гемостаза Клеточный уровень обеспечивает баланс между свертывающей, антисвертывающей и фибринолитической системами. Нейрогормональный уровень: Симпатическая нс: стресс, травма, боль – адреналин, тромбоксан А2, кортизол, половые гормоны – спазм сосудов, гиперкоагуляция. Тромбин активирует антитромбиновые реакции и плазминовую систему. Кора больших полушарий – условные рефлексы, гипоталамо-гипофизарные оси. Нарушения системы гемостаза Тромбоцитопении, дисфункции тромбоцитов, вызванные медикаментами: ацетилсалициловая кислота!, болезнь Виллебранда. Гемофилия А – недостаток FVIII: 1 случай на 5000 новорожденных мальчиков ГемофилияВ – недостаток FIX: 1 на 30000 новорожденных мальчиков. Дефициты др. факторов и витамина К. Гиперфибринолиз. Диссеминированное внутрисосудистое свертывание (ДВС) – следствие ожогов, шока, сепсиса, гипоксии, укусы змей, множественные травмы, большие хирургические вмешательства: кровоточивость и/или микротромбообразование Прием лекарств, содержащих ацетилсалициловую кислоту (аспирин) подавляет тромбообразование (способствует кровоточивости) Резюме Система гемостаза управляет потоком крови в сосудистом русле после повреждения стенки. Как? Сначала кровоток останавливается локально с помощью тромбообразования. Затем после «ремонта» стенки растворяет тромб и восстанавливает кровоток. Спасибо за внимание!
