Blodpropp

Hovedfluidet i menneskekroppen, blod, er preget av en rekke egenskaper som er essensielle for alle organers og systemers funksjon. En av disse parametrene er blodpropp, som karakteriserer kroppens evne til å forhindre store blodtap i strid med blodkarets integritet gjennom dannelse av blodpropper eller blodpropper.

Hvordan er blodproppene?

Verdien av blod ligger i sin unike evne til å levere mat og oksygen til alle organer for å sikre samspillet, for å evakuere avfallsslag og toksiner fra kroppen. Derfor blir selv et lite blodtap en trussel mot helsen. Overgangen av blod fra en væske til en geléaktig tilstand, det vil si, hemokoagulering begynner med en fysisk-kjemisk forandring i blodsammensetningen, nemlig med transformasjonen av fibrinogen oppløst i plasma.

Hvilken substans er dominerende i dannelsen av blodpropper? Skader på blodkarene er et signal for fibrinogen, som begynner å transformere, omdannelse til uoppløselig fibrin i form av filamenter. Disse trådene, sammenfletting, danner et tett nettverk, hvor cellene beholder de dannede elementene i blodet, skaper et uoppløselig plasmaprotein som danner blodpropp.

I fremtiden er såret lukket, koagulasjonen komprimeres på grunn av intensivt arbeid med blodplater, sårets kanter strammes og faren blir nøytralisert. En klar gulaktig væske som frigjøres når blodpropp blir komprimert kalles et serum.

Blodkoagulasjonsprosess

For å tydeligere presentere denne prosessen, kan vi huske metoden for å produsere cottage cheese: koagulering av kaseinmelkprotein bidrar også til dannelsen av myse. Over tid er såret løst på grunn av gradvis oppløsning av fibrinpropper i nærliggende vev.

Blodpropper eller blodpropper dannet under denne prosessen er delt inn i 3 typer:

• Hvit trombus dannet fra blodplater og fibrin. Vises i skader med høy hastighet av blodspor, hovedsakelig i arterier. Det kalles så fordi de røde blodcellene i trombosen inneholder en spormengde.
• Disseminert fibrinavsetning dannes i svært små kar, kapillærer.
• Rød trombus. Koagulert blod vises bare i fravær av skade på vaskulærvegen, med langsom blodgennemstrømning.

Hva er involvert i koagulasjonsmekanismen

Den viktigste rollen i koagulasjonsmekanismen tilhører enzymer. Det ble først lagt merke til i 1861, og det ble konkludert med at prosessen var umulig i fravær av enzymer, nemlig trombin. Siden koagulering er forbundet med overgangen av plasmaoppløst fibrinogen til et uoppløselig fibrinprotein, er dette stoffet sentralt i koagulasjonsprosesser.

Hver av oss har trombin i en liten mengde i en inaktiv tilstand. Hans andre navn er protrombin. Det er syntetisert av leveren, interagerer med tromboplastin og kalsiumsalter, og blir til aktivt trombin. Kalsiumioner er tilstede i blodplasmaet, og tromboplastin er produktet av ødeleggelse av blodplater og andre celler.

For å forhindre at reaksjonen avtar eller unnlater å utføre den, er tilstedeværelsen av visse enzymer og proteiner i en bestemt konsentrasjon nødvendig. For eksempel skyldes en kjent genetisk sykdom av hemofili, hvor en person er utmattet av blødning og kan miste et farlig blodvolum på grunn av en skrape, skyldes at blodglobulinen involvert i prosessen ikke klarer sin oppgave på grunn av utilstrekkelig konsentrasjon.

Blodkoagulasjonsmekanisme

Hvorfor koagulerer blod i skadede kar?

Prosessen med blodpropp består av tre faser som går inn i hverandre:

• Den første fasen er dannelsen av tromboplastin. Det er han som mottar signalet fra de skadede karene og starter reaksjonen. Dette er den vanskeligste scenen på grunn av den komplekse strukturen av tromboplastin.
• Transformasjon av inaktivt protrombin enzym til aktiv trombin.
• Endelig fase Denne fasen slutter med dannelsen av blodpropp. Det er en effekt av trombin på fibrinogen med deltakelse av kalsiumioner, noe som resulterer i fibrin (uoppløselig trådformet protein) som lukker såret. Kalsiumioner og proteintrombosthenin kondenserer og fikser koaguleringen, noe som resulterer i tilbaketrekking av blodproppen (reduksjon) med nesten halvparten om noen få timer. Deretter erstattes såret av bindevev.

Kaskadprosessen med trombusdannelse er ganske komplisert, siden et stort antall forskjellige proteiner og enzymer er involvert i koagulasjon. Disse essensielle cellene involvert i prosessen (proteiner og enzymer) er blodkoaguleringsfaktorer, totalt 35 av dem er kjent, hvorav 22 er blodplasceller og 13 er plasmaceller.

Faktorene inneholdt i plasmaet, vanligvis betegnet av romerske tall, og blodplatefaktorer - arabisk. I normal tilstand er alle disse faktorene tilstede i kroppen i en inaktiv tilstand, og i tilfelle av vaskulære lesjoner utløses prosessen med deres hurtige aktivering, med det resultat at hemostase oppstår, dvs. blødningen stopper.

Plasmafaktorer er proteinbaserte og aktiveres når det oppstår vaskulær skade. De er delt inn i 2 grupper:

• K-vitamin er avhengig og dannet bare i leveren;
• Uavhengig av vitamin K.

Faktorer kan også bli funnet i leukocytter og erytrocytter, som bestemmer den enorme fysiologiske rollen til disse cellene i blodkoagulasjon.

Koagulasjonsfaktorer eksisterer ikke bare i blodet, men også i andre vev. Tromboplastinfaktoren finnes i store mengder i hjernebarken, placenta og lunger.

Blodplatefaktorer utfører følgende oppgaver i kroppen:

• Øk graden av dannelse av trombin;
• Fremmer omdannelsen av fibrinogen til uoppløselig fibrin;
• Løs blodproppen;
• Fremme vasokonstriksjon;
• Ta del i nøytralisering av antikoagulantia;
• Bidra til "liming" av blodplater, på grunn av hvilken hemostase oppstår.

Blodstimuleringshastighetstid

En av hovedindikatorene for blod er koagulogram - en studie som bestemmer kvaliteten på koagulering. Legen vil alltid henvise til denne studien hvis pasienten har trombose, autoimmune lidelser, åreknuter, ukjent etiologi, akutt og kronisk blødning. Også denne analysen er nødvendig for de nødvendige tilfellene under operasjon og under graviditet.

En blodproppreaksjon utføres ved å ta blod fra en finger og måle tiden der blødningen stopper. Koagulasjonsgraden er 3-4 minutter. Etter 6 minutter bør det allerede være en gelatinøs blodpropp. Hvis blodet blir fjernet fra kapillærene, skal koaguleringen dannes innen 2 minutter.

Hos barn, raskere blodkoagulasjon enn hos voksne: Blodet stopper innen 1,2 minutter, og en blodpropp dannes etter bare 2,5-5 minutter.

Også i blodprøving er måling viktig:

• Prothrombin - et protein som er ansvarlig for koagulasjonsmekanismer. Dens hastighet: 77-142%.
• Prothrombinindeks: forholdet mellom standardverdien av denne indikatoren og verdien av protrombin hos en pasient. Norm: 70-100%
• Prothrombintid: den tidsperiode som koaguleringen utføres. Hos voksne bør det være innen 11-15 sekunder, hos små barn, 13-17 sekunder. Det er en diagnostisk metode for mistanke om hemofili, DIC.
• Trombintid: viser graden av trombusdannelse. Norm 14-21 sek.
• Fibrinogen - et protein som er ansvarlig for trombose, noe som indikerer at det er betennelse i kroppen. Normalt bør det være i blodet på 2-4 g / l.
• Antitrombin - et spesifikt proteinsubstans som gir trombosorbsjon.

Under hvilke forhold opprettholdes balansen mellom de to omvendte systemene?

I menneskekroppen arbeider to systemer samtidig for å sikre koaguleringsprosesser: man organiserer tidligste tromboseutløpet for å redusere blodtap til null, den andre på alle måter forhindrer og bidrar til å opprettholde blod i væskefasen. Ofte, under visse helsemessige forhold, oppstår unormal blodpropp i de intakte karene, noe som er en stor fare, som langt overstiger risikoen for blødning. Av denne grunn er det trombose av blodkar i hjernen, lungearterien og andre sykdommer.

Det er viktig at begge disse systemene fungerer riktig og er i en tilstand av intravital likevekt, hvor blodet vil koagulere bare hvis det er skade på karene, og inne i ubeskadiget vil forbli væske.

Faktorer der blodpropper raskere

• Smerteirritasjoner.
• Nervøs spenning, stress.
• Intensiv adrenalinproduksjon av binyrene.
• Økte blodnivåer av vitamin K.
• Kalsiumsalter.
• Høy temperatur Det er kjent ved hvilken temperatur blodet av en person koagulerer - ved 42 grader C.

Faktorer som forhindrer blodpropp

• Heparin er en spesiell substans som forhindrer dannelsen av tromboplastin og derved avslutter koaguleringsprosessen. Syntetiseres i lungene og leveren.
• Fibrolizin - et protein som fremmer oppløsningen av fibrin.
• Angrep av alvorlig smerte.
• Lav omgivelsestemperatur.
• Effektene av hirudin, fibrinolysin.
• Tar kalium eller natriumcitrat.

Det er viktig i tilfelle mistanke om dårlig blodpropp for å identifisere årsakene til situasjonen, og eliminere risikoen for alvorlige lidelser.

Når skal jeg bli testet for blodpropp?

Det er nødvendig å straks passere bloddiagnosen i følgende tilfeller:

• Hvis det er problemer med å stoppe blødningen;
• Påvisning på kroppen av ulike cyanotiske flekker;
• Fremveksten av omfattende hematomer etter en mindre skade;
• Blødende tannkjøtt;
• Høy frekvens av neseblod.

Koagulasjon og koagulerbarhet av blod: konsept, indikatorer, tester og normer

Blodkoagulering skal være normal, så grunnlaget for hemostase er balansert prosesser. Det er umulig for vårt verdifulle biologiske væske å koagulere for raskt - det truer med alvorlige, dødelige komplikasjoner (trombose). Tvert imot kan den langsomme dannelsen av blodpropp føre til ukontrollert massiv blødning, noe som også kan føre til døden til en person.

De mest komplekse mekanismer og reaksjoner, som tiltrekker seg et antall stoffer på et eller annet tidspunkt, opprettholder denne likevekten og dermed gjør det mulig for kroppen å klare seg ganske raskt selv (uten involvering av noen utenfor hjelp) og gjenopprette.

Graden av blodkoagulering kan ikke bestemmes av noen parameter, fordi mange komponenter som aktiverer hverandre, deltar i denne prosessen. I dette henseende er tester for blodpropper forskjellige, hvor intervaller av deres normale verdier hovedsakelig avhenger av metoden for å gjennomføre studien, så vel som i andre tilfeller - på kjønn av personen og dagene, månedene og årene de lever. Og leseren er usannsynlig å være fornøyd med svaret: "Blodstimuleringstiden er 5 til 10 minutter." Mange spørsmål forblir...

Alt viktig og alt nødvendig.

Stoppblødning er avhengig av en ekstremt kompleks mekanisme, inkludert en rekke biokjemiske reaksjoner, der et stort antall forskjellige komponenter er involvert, hvor hver av dem spiller sin spesifikke rolle.

blodkoaguleringsskjema

I mellomtiden kan fraværet eller inkonsekvensen av minst en koagulasjonsfaktor eller antikoagulasjonsfaktor forstyrre hele prosessen. Her er bare noen få eksempler:

• En utilstrekkelig reaksjon fra siden av beholderens vegger forstyrrer lim-aggregeringsfunksjonen av blodplättene, som den primære hemostasen "føles";
• Endotelets lave evne til å syntetisere og frigjøre blodplateraggregeringshemmere (den viktigste er prostacyklin) og naturlige antikoagulantia (antitrombin III) tykker blodet som beveger seg gjennom karene, noe som fører til dannelse av krampe som er helt unødvendig for kroppen, som kan sitte stille ved siden av stenochku ethvert fartøy. Disse blodproppene blir svært farlige når de kommer av og begynner å sirkulere i blodet - dermed danner de risikoen for en vaskulær katastrofe;
• Fraværet av en slik plasmafaktor som FVIII, på grunn av sykdommen, kjønnsbundet - hemofili A;
• Hemofili B er funnet hos mennesker, hvis det er av samme årsaker (en recessiv mutasjon i X-kromosomet, som er kjent for å være bare en hos menn), er det en mangel på Kristman-faktoren (FIX).

Generelt begynner alt på nivået av den skadede vaskemuren, som, som utskiller stoffer som er nødvendige for å sikre blodpropp, tiltrekker blodplättene som sirkulerer i blodbanen - blodplater. For eksempel, Willebrand-faktor, "påkalle" blodplater til ulykkesstedet og fremme adhesjonen til kollagen - en kraftig stimulator for hemostase, bør starte sin virksomhet i tide og fungere godt slik at du kan stole på dannelsen av en fullverdig plugg.

Hvis blodplater på riktig nivå bruker funksjonaliteten (limaggregasjonsfunksjon), blir andre komponenter i den primære (vaskulære blodplate) hemostasen raskt i drift og danner en blodplateplugg på kort tid, så for å stoppe blodet som strømmer fra mikrovaskulatorbeholderen, kan du gjøre uten den spesielle innflytelsen fra de andre deltakerne i prosessen med blodkoagulasjon. Men for dannelsen av en fullverdig kork, som er i stand til å lukke det skadde fartøyet, som har en bredere lumen, kan kroppen ikke klare seg uten plasmafaktorer.

I første fase (umiddelbart etter skader på vaskemuren) begynner suksessive reaksjoner, hvor aktiveringen av en faktor gir en impuls for å bringe resten til en aktiv tilstand. Og hvis noe mangler et sted eller faktoren viser seg å være uholdbar, blir prosessen med blodproppene redusert eller avsluttet helt.

Generelt består koagulasjonsmekanismen av 3 faser, som skal gi:

• Dannelsen av et kompleks av aktiverte faktorer (protrombinase) og transformasjonen av proteinet syntetisert av leveren - protrombin, i trombin (aktiveringsfase);
• Omdannelsen av protein oppløst i blodfaktor I (fibrinogen, FI) til uoppløselig fibrin utføres i koagulasjonsfasen;
• Fullføring av koagulasjonsprosessen ved dannelse av en tett fibrinkolbe (tilbaketrekkingsfase).

Blodkoagulasjonstester

En multi-trinns kaskade-enzymatisk prosess, hvor det endelige målet er dannelsen av en klump som er i stand til å lukke gapet i et fartøy, for leseren vil sikkert virke forvirrende og uforståelig, derfor en påminnelse om at mekanismen for koagulasjonsfaktorer, enzymer, Ca 2+ (ioner kalsium) og en rekke andre komponenter. Men i denne forbindelse er pasientene ofte interessert i spørsmålet: Hvordan oppdager du om det er noe galt med hemostase eller å roe ned, å vite at systemene fungerer normalt? Selvfølgelig er det for slike formål tester for blodpropp.

Den vanligste spesifikke (lokale) analysen av tilstanden til hemostase er allment kjent, ofte foreskrevet av leger, kardiologer og obstetrikere-gynekologer, det mest informative koagulogrammet (hemostasiogram).

Koagulogrammet inneholder flere store (fibrinogenaktiverte partielle tromboplastintider - APTT og noen av følgende parametere: Internasjonalt normalisert forhold - INR, protrombinindeks - PTI, protrombintid - PTV), som reflekterer den eksterne strekningen av blodkoagulasjon, samt ytterligere indikatorer for blodpropp (antitrombin, D-dimer, PPMK, etc.).

I mellomtiden skal det bemerkes at et slikt antall tester ikke alltid er berettiget. Det avhenger av mange forhold: hva legen leter etter, på hvilket stadium av reaksjonskaskaden fokuserer han på hans oppmerksomhet, hvor mye tid er tilgjengelig for medisinske arbeidere, etc.

Imitasjon av den eksterne vei for blodpropp

Eksempelvis kan den eksterne vei for aktivering av koagulasjon i laboratoriet etterligne en studie kalt leger Kviks protrombin, Kviks sammenbrudd, protrombin (PTV) eller tromboplastintid (alle disse er forskjellige betegnelser av samme analyse). Grunnlaget for denne testen, som avhenger av faktorene II, V, VII, X, er deltakelse av vevstromboplastin (det kobles sammen til citratrekalcifisert plasma i løpet av arbeidet med blodprøven).

Grensene for normale verdier hos menn og kvinner av samme alder avviger ikke og er begrenset til området 78 - 142%, men hos kvinner som venter på et barn, er denne indikatoren litt økt (men litt!). I barn, tvert imot, er normene innenfor mindre grenser og øker etter hvert som de nærmer voksenalderen og videre:

Refleksjonen av den interne mekanismen i laboratoriet

I mellomtiden, for å bestemme blødningsforstyrrelsen forårsaket av funksjonsfeil i den indre mekanismen, blir ikke tromboplastin vev brukt under analysen - dette gjør at plasmaet kun kan bruke sine egne reserver. I laboratoriet spores den interne mekanismen, venter til blodet som tas fra blodkarrene i blodet, begrenser seg selv. Begynnelsen av denne komplekse kaskadereaksjonen sammenfaller med aktiveringen av Hagemann-faktoren (faktor XII). Lanseringen av denne aktiveringen gir forskjellige forhold (blodkontakt med den skadede karveggen, cellemembraner, som har gjennomgått visse endringer), derfor kalles det kontakt.

Kontaktaktivering skjer utenfor kroppen, for eksempel når blod kommer inn i det fremmede miljøet og kommer i kontakt med det (kontakt med glass i et reagensrør, instrumentering). Fjernelse av kalsiumioner fra blodet påvirker ikke lanseringen av denne mekanismen, men prosessen kan ikke ende med dannelse av en blodpropp - den stopper ved aktiveringsfasen av faktor IX, hvor ionisert kalsium ikke lenger er nødvendig.

Koaguleringstiden eller tiden der den blir i flytende tilstand før den helles i form av en elastisk koagulasjon, avhenger av hastigheten hvor fibrinogenprotein, oppløst i plasma, omdannes til uoppløselig fibrin. Det (fibrin) danner filamenter som holder de røde blodcellene (erytrocytter), og tvinger dem til å danne et bunt som dekker et hull i det skadede blodkaret. Blodkoagulasjonstid (1 ml, tatt fra en blodåre - Lee-White-metode) i slike tilfeller er begrenset i gjennomsnitt til 4-6 minutter. Imidlertid har frekvensen av blodkarakterisering selvsagt et bredere spekter av digitale (midlertidige) verdier:

1. Blod tatt fra en vene blir til en koagulasjonsform fra 5 til 10 minutter;
2. Den Lee-Hvite koagulasjonstiden i et glassprøverør er 5-7 minutter, i et silikonetestrør forlenges det til 12-25 minutter;
3. For blod tatt fra en finger, anses følgende indikatorer som normale: start - 30 sekunder, blødningens slutt - 2 minutter.

En analyse som reflekterer den interne mekanismen er adressert ved første mistanke om brutale blødningsforstyrrelser. Testen er veldig praktisk: den utføres raskt (så lenge blodet flyter eller koagulasjonen dannes i et reagensrør), krever det ikke spesiell trening uten spesielle reagenser og komplisert utstyr. Selvfølgelig foreslår blødningsforstyrrelser på denne måten en rekke signifikante endringer i systemene som sikrer normal tilstand av hemostase, og tvinger oss til å utføre videre forskning for å identifisere de sanne årsakene til patologi.

Ved økning (forlengelse) av blodproppstid er det mulig å mistenke:

• Mangel på plasmafaktorer som er utformet for å sikre koagulering, eller deres medfødte underlegenhet, til tross for at de er i blodet på et tilstrekkelig nivå;
• En alvorlig leverpatologi som forårsaket funksjonell svikt i organparenchymen;
• DIC-syndrom (i fasen når blodets evne til å tette seg bort);

Kombinasjonstidspunktet for blodet utvides ved bruk av heparinbehandling. Derfor må pasienter som får denne antikoagulanten, gjennomgå tester som indikerer tilstanden av hemostase, ganske ofte.

Den antatte blodkoagulasjonsindeksen reduserer sine verdier (forkortes):

• I fasen av høy koagulasjon (hyperkoagulasjon) av DIC;
• I andre sykdommer som forårsaket den patologiske tilstanden til hemostase, det vil si når pasienten allerede har en blødningsforstyrrelse og er referert til økt risiko for blodpropper (trombose, trombofili, etc.);
• Hos kvinner som bruker orale prevensjonsmidler som inneholder hormoner for prevensjon eller langvarig behandling;
• Hos kvinner og menn som tar kortikosteroider (når man foreskriver kortikosteroid medisiner, er alderen svært viktig - mange av dem hos barn og eldre kan forårsake betydelige endringer i hemostase, derfor er det forbudt å bruke i denne gruppen).

Normalt er normene lite forskjellige

Blodstimuleringsfrekvenser (normal) for kvinner, menn og barn (som betyr en alder for hver kategori), er i prinsippet ikke forskjellig mye, selv om individuelle indikatorer for kvinner endres fysiologisk (før, under og etter menstruasjon under graviditet) Derfor er kjønn av en voksen fortsatt tatt i betraktning i laboratorieforskning. I tillegg, i kvinner i barnefamilien, må enkelte parametre selv skifte noe, fordi kroppen må stoppe blødningen etter fødselen, derfor begynner koaguleringssystemet å forberede seg på forhånd. Unntaket for noen indikatorer på blodkoagulasjon er kategorien av spedbarn i de tidlige dagene av livet, for eksempel hos nyfødte, PTV er et par høyere enn hos voksne, menn og kvinner (den voksne norm er 11-15 sekunder), og i premature babyer øker protrombintiden i 3 - 5 sekunder. Sann, allerede et sted ved den fjerde dagen i livet, er PTV redusert og tilsvarer graden av blodkoagulering av voksne.

For å bli kjent med normen for individuelle blodkarakteriseringsindikatorer, og kanskje sammenligne dem med dine egne parametere (hvis testen ble utført relativt nylig og du har et skjema med resultatene av studien), vil følgende tabell hjelpe leseren:

Hvordan virker blodpropp?

forfatter

editor

Enhver som minst en gang i sitt liv fikk en ripe eller et sår, og derved oppnådde en fantastisk mulighet til å observere omdannelsen av blod fra en væske til en viskøs, ikke-flytende masse som fører til blødningstopp. Denne prosessen kalles blodkoagulasjon og styres av et komplekst system av biokjemiske reaksjoner.

Å ha noe system for å stoppe blødning er absolutt nødvendig for enhver multicellular organisme som har et flytende indre miljø. Blodkoagulasjon er også viktig for oss: mutasjoner i gener av de store koagulasjonsproteiner er vanligvis dødelige. Alas, blant de mange systemene i kroppen vår, hvis forstyrrelser utgjør en helsefare, tar blodproppene også det absolutte første stedet som den viktigste umiddelbare dødsårsaken. Folk lider av ulike sykdommer, men dø nesten alltid av blodproppssykdommer. Kreft, sepsis, traumer, aterosklerose, hjerteinfarkt, hjerneslag - for det bredeste spekteret av sykdommer, er manglende evne til koagulasjonssystemet å opprettholde en balanse mellom væske og faste blodtilstander i kroppen, en direkte dødsårsak.

Hvis årsaken er kjent, hvorfor ikke bekjempe den? Selvfølgelig er det mulig og nødvendig å kjempe: Forskere oppretter stadig nye metoder for å diagnostisere og behandle koagulasjonsforstyrrelser. Men problemet er at koaguleringssystemet er svært komplekst. Og vitenskapen om reguleringen av komplekse systemer lærer at du trenger å administrere slike systemer på en spesiell måte. Deres reaksjon på ekstern påvirkning er ikke-lineær og uforutsigbar, og for å oppnå ønsket resultat må du vite hvor du skal sette innsatsen. Den enkleste analogien er: å starte et papirfly i luften, det er nok å kaste det i riktig retning; På samme tid, for å ta av et flyselskap, må du trykke på de riktige knappene i cockpiten på riktig tidspunkt og i riktig rekkefølge. Og hvis du prøver å starte et flyrør med et kaste som et papirfly, vil det ende hardt. Så med koagulasjonssystemet: For å kunne behandle, må du kjenne "kontrollpunktene".

Inntil nylig har blodkoagulasjonen motstått forskernes forsøk på å forstå sitt arbeid, og bare de siste årene har det vært et kvalitativt sprang. I denne artikkelen vil vi snakke om dette fantastiske systemet: hvordan det fungerer, hvorfor det er så vanskelig å studere, og - viktigst av alt - fortell deg om de siste funnene for å forstå hvordan det fungerer.

Hvordan er blodkoagulasjon

Stoppeblødning er basert på den samme ideen som husmødre bruker til å forberede gelé - snu en væske inn i en gel (et kolloidsystem der et nettverk av molekyler dannes som kan holde en væske i sine celler tusen ganger større enn vekten på grunn av hydrogenbindinger med vannmolekyler). Forresten, den samme ideen brukes i disponibel baby bleier, der materialet svulmer når fuktet. Fra det fysiske synspunktet må det samme problemet løses der som ved koagulasjon - bekjempelse av lekkasjer med minimal innsats.

Blodkoagulasjon er den sentrale lenken til hemostase (stopp blødning). Den andre linken til hemostase er spesielle celler - blodplater - som kan feste seg til hverandre og til skadestedet for å skape en blodstoppplugg.

Figur 1. Grunnleggende koagulasjonsreaksjoner. Koaguleringssystemet er en kaskade - en sekvens av reaksjoner, hvor produktet av hver reaksjon virker som den neste katalysatoren. Hovedinngangen til denne kaskade er i sin midtre del, på nivået med faktorene IX og X: vevfaktorproteinet (angitt i diagrammet som TF) binder faktor VIIa, og det resulterende enzymkomplekset aktiverer faktorene IX og X. Resultatet av kaskaden er fibrin i stand til å polymerisere og danne en koagel (gel). Det overveldende flertallet av aktiveringsreaksjoner er proteolysereaksjoner, dvs. delvis spaltning av proteinet, og øker dens aktivitet. Nesten hver koagulasjonsfaktor er nødvendigvis hemmet på en eller annen måte: Tilbakemelding er nødvendig for stabil drift av systemet. Tilpasset fra [1].
Legend: Reaksjoner av konvertering av koagulasjonsfaktorer til aktive former er vist med ensidige tynne, svarte piler. Samtidig viser krøllete røde piler hvilke enzymer som aktiveres. Reaksjoner på aktivitetstap som følge av inhibering er vist med tynne grønne piler (for enkelhet er pilene avbildet som bare "å forlate", det vil si, det er ikke vist hvilke inhibitorer bindingen oppstår). Reversible komplekse formasjonsreaksjoner er indikert ved tosidige tynne svarte piler. Koagulasjonsproteinene er betegnet enten med navn eller i romertal, eller ved forkortelser (TF - vevsfaktor, PC-protein C, APC-aktivert protein C). For å unngå overbelastning viser diagrammet ikke: binding av trombin til trombomodulin, aktivering og utskillelse av blodplater, kontaktaktivering av koagulasjon.

En generell ide om koagulasjonens biokjemi kan fås fra figur 1, hvor bunnen av er vist reaksjonen av omdannelsen av oppløselig fibrinogenprotein til fibrin, som deretter polymeriserer til et nettverk. Denne reaksjonen er den eneste delen av kaskaden som har en direkte fysisk betydning og løser et klart fysisk problem. Rollen til de andre reaksjonene er utelukkende regulatorisk: for å sikre omdannelsen av fibrinogen til fibrin bare på rett sted til rett tid.

Fibrinogen ligner en stang 50 nm lang og 5 nm tykk (figur 2a). Aktivering lar sine molekyler holde seg sammen i et fibrinfilament (figur 2b) og deretter inn i en fiber som er i stand til å forgrene og danne et tredimensjonalt nettverk (figur 2c).

Figur 2. Fibrin Gel. A. Skjematisk innretning av et molekyl av fibrinogen. Dens grunnlag er sammensatt av tre par a, p og y speillignende polypeptidkjeder. I midten av molekylet kan du se bindingsregioner, som blir tilgjengelige når trombin er avskåret av fibrinopeptider A og B (FPA og FPB i figuren). B. Fibrinfibermonteringsmekanisme: molekylene er festet til hverandre "overlappes" i henhold til hoved-til-midtpunktsprinsippet, danner en dobbeltstrenget fiber. B. Elektronmikrografi av gelen: Fibrinfibre kan holde sammen og splitte, og danner en kompleks tredimensjonal struktur. Bilder fra [2-4].

Figur 3. Den tredimensjonale strukturen av trombinmolekylet. Diagrammet viser det aktive stedet og delene av molekylet som er ansvarlig for bindingen av trombin til substrater og kofaktorer. (Det aktive stedet er delen av molekylet som gjenkjenner klyvningsstedet direkte og utfører enzymatisk katalyse.) Høyttalene til molekylet (exosites) tillater "bytte" av trombinmolekylet, noe som gjør det til et multifunksjonsprotein som kan operere i forskjellige moduser. For eksempel blokkerer bindingen av trombomodulin til eksos I fysisk tilgang til trombin ved hjelp av prokoagulerende substrater (fibrinogen, faktor V) og stimulerer allosterisk aktivitet mot protein C. Gjengitt fra [5].

Fibrinogenaktivatortrombin (figur 3) tilhører familien av serinproteaser - enzymer som er i stand til å spalte peptidbindinger i proteiner. Det er en slektning i fordøyelsesenzymer trypsin og chymotrypsin. Proteinaser syntetiseres i en inaktiv form kalt en zymogen. For å aktivere dem, er det nødvendig å spalte peptidbindingen som holder den delen av proteinet som lukker det aktive stedet. Så er trombin syntetisert som protrombin, som kan aktiveres. Som det fremgår av fig. 1 (hvor protrombin er betegnet faktor II), katalyseres dette av faktor Xa.

Generelt kalles koagulasjonsproteiner og er nummerert med romerske tall i rekkefølge av offisiell oppdagelse. Indeks "a" betyr aktiv form og fravær - en inaktiv forgjenger. For langt oppdagede proteiner, som fibrin og trombin, bruker de egne navn. Noen tall (III, IV, VI) brukes ikke av historiske årsaker.

Aktivatoren av koagulasjon er et protein som kalles vevfaktor tilstede i cellemembranen i alle vev, med unntak av endotel og blod. Således forblir blodet bare flytende på grunn av det faktum at det normalt er beskyttet av en tynn beskyttelsesmembran av endotelet. For eventuelle brudd på fartøyets integritet binder vevsfaktoren faktor VIIa fra plasma, og deres komplekse - kalt ekstern tenase (tenase eller Xase, fra ordet ti, dvs. antallet av den aktiverte faktoren) - aktiverer faktor X.

Trombin aktiverer også faktorene V, VIII, XI, som fører til akselerasjonen av egen produksjon: faktor XIa aktiverer faktor IX, og faktorene VIIIa og Va kobler sammen faktorene IXa og Xa, henholdsvis øker aktiviteten sin ved størrelsesorden (komplekset av faktorene IXa og VIIIa kalles intern TENase). Mangel på disse proteinene fører til alvorlige lidelser: For eksempel forårsaker fraværet av faktor VIII, IX eller XI den alvorligste hemofili sykdommen (den berømte "kongelige sykdommen", som ble rammet av Tsarevich Alexei Romanov); og mangelen på faktorene X, VII, V eller protrombin er uforenlig med livet.

Et slikt system kalles positiv tilbakemelding: Trombin aktiverer proteiner som akselererer sin egen produksjon. Og her oppstår et interessant spørsmål, hvorfor trenger de? Hvorfor er det umulig å umiddelbart gjøre reaksjonen rask, hvorfor gjør naturen det i utgangspunktet sakte, og kommer deretter opp med en måte å ytterligere akselerere det på? Hvorfor i systemet med koagulasjon duplisering? For eksempel kan faktor X aktiveres av både komplekse VIIa-TF (ekstern tenase) og kompleks IXa-VIIIa (intern tenase); det ser helt ubrukelig ut.

Blodkoagulasjonshemmere er også til stede i blodet. De viktigste er antitrombin III og en inhibitor av vævsfaktorveien. I tillegg er trombin i stand til å aktivere serinproteinaseprotein C, som bryter ned koagulasjonsfaktorene Va og VIIIa, og får dem til å miste sin aktivitet helt.

Protein C er en forløper for serinprotease, veldig lik faktorene IX, X, VII og protrombin. Det aktiveres av trombin, som det er faktor XI. Men når den aktiveres, bruker den resulterende serinproteasen sin enzymatiske aktivitet for ikke å aktivere andre proteiner, men å inaktivere dem. Aktivert protein C produserer flere proteolytiske nedbrytninger i koagulasjonsfaktorer Va og VIIIa, noe som fører til at de fullstendig mister sin kofaktoraktivitet. Dermed hemmer trombin - et produkt av koagulasjonskaskaden - sin egen produksjon: dette kalles negativ tilbakemelding. Og igjen har vi et regulatorisk spørsmål: hvorfor akselererer trombin og senker egen aktivering samtidig?

Evolusjonær opprinnelse av koagulasjon

Dannelsen av beskyttende blodsystemer begynte i multicellular over en milliard år siden - faktisk nettopp i forbindelse med utseendet av blod. Selve koaguleringssystemet er et resultat av å overvinne en annen historisk milepæl - utseendet på vertebrater om fem hundre millioner år siden. Mest sannsynlig oppsto dette systemet fra immunitet. Utseendet på et vanlig system med immunreaksjoner, som kjempet bakterier ved å omslutte dem med fibringel, førte til en utilsiktet bivirkning: blødningen begynte å stoppe raskere. Dette tillot å øke trykket og kraften i strømmen i sirkulasjonssystemet, og forbedringen av karsystemet, det vil si forbedring av transporten av alle stoffer, åpnet nye horisonter for utvikling. Hvem vet om utseendet av koagulasjon ikke var den fordel som tillod vertebrater å ta sin nåværende plass i jordens biosfære?

I en rekke leddgikt (som hesteskohalskreft) eksisterer koagulasjon også, men oppsto selvstendig og forblir i immunologiske roller. Insekter, som andre hvirvelløse dyr, koster vanligvis et svakere utvalg av systemet for å stoppe blødningen, basert på blodplateaggregering (mer presist amoebocytter - fjerne slektninger av blodplater). Denne mekanismen er ganske funksjonell, men det stiller grunnleggende restriksjoner på effektiviteten av det vaskulære systemet, akkurat som trakeformen av pusting begrenser maksimal mulig størrelse på et insekt.

Dessverre har skapninger med mellomliggende former for koagulasjonssystemet nesten alle blitt utryddet. Det eneste unntaket er jawless fisk: genomanalysen av koagulasjonssystemet i lamprey viste at det inneholder langt færre komponenter (det vil si det er mye enklere å jobbe) [6]. Fra de maksillære fiskene til pattedyrene, er koaguleringssystemene svært like. Cellular hemostase systemer arbeider også med lignende prinsipper, til tross for at små, ikke-nukleare blodplater er karakteristiske bare for pattedyr. I de resterende vertebrater er blodplater store celler som har en kjerne.

For å oppsummere har koaguleringssystemet blitt studert veldig bra. I femten år har den ikke oppdaget nye proteiner eller reaksjoner, noe som er en evighet for moderne biokjemi. Selvfølgelig kan man ikke helt utelukke muligheten for en slik oppdagelse, men så langt har det ikke vært et enkelt fenomen som vi ikke kunne forklare ved hjelp av tilgjengelig informasjon. Tvert imot ser systemet seg mye mer komplisert enn det er nødvendig: vi husker alt dette (ganske tungvint!) Kaskade, bare en reaksjon gjør faktisk geleringen, og alle de andre er nødvendige for en ubegripelig regulering.

Derfor går koagulologiforskere som jobber på ulike felt - fra klinisk hemostasiologi til matematisk biofysikk - aktivt fra spørsmålet "Hvordan er koagulering ordnet?" På spørsmålene "Hvorfor er koagulering gjort på den måten?", "Hvordan virker det?" Og Til slutt, "Hvordan må vi jobbe med koagulasjon for å oppnå ønsket effekt?". Det første som må gjøres for å svare er å lære å undersøke koaguleringen som helhet, og ikke bare individuelle reaksjoner.

Hvordan undersøke koagulasjon?

Ulike modeller er laget for å studere koagulering - eksperimentell og matematisk. Hva tillater de å få?

På den ene siden virker det som om selve objektet er den beste tilnærmingen for å studere et objekt. I dette tilfellet, en person eller et dyr. Dette gjør at du kan ta hensyn til alle faktorer, inkludert blodstrøm gjennom karene, interaksjoner med blodkarets vegger og mye mer. Men i dette tilfellet overstiger oppgavets kompleksitet rimelige grenser. Modeller av koagulasjon gjør det mulig å forenkle studien, uten å miste viktige egenskaper.

La oss prøve å få en ide om hvilke krav disse modellene må møte for å kunne reflektere in vivo koagulasjonsprosessen.

I den eksperimentelle modellen skal de samme biokjemiske reaksjonene være tilstede som i kroppen. Ikke bare koaguleringssystemet proteiner bør være tilstede, men andre deltakere i koagulasjonsprosessen - blodceller, endotel og subendotel. Systemet bør ta hensyn til romlig inhomogenitet av koagulasjon in vivo: aktivering fra det skadede endotelet, spredning av aktive faktorer, tilstedeværelse av blodstrøm.

Behandling av koagulasjonsmodeller er naturlig å begynne med in vivo koagulasjonsstudier. Grunnlaget for nesten alle brukte tilnærminger av denne typen er å anvende kontrollert skade på forsøksdyret for å forårsake hemostatisk eller trombotisk respons. Denne reaksjonen undersøkes ved hjelp av forskjellige metoder:

1. overvåkning av blødningstid
2. analyse av plasma tatt fra et dyr
3. obduksjon av slaktet dyr og histologisk undersøkelse;
4. sanntids-trombusovervåkning ved hjelp av mikroskopi eller atommagnetisk resonans (figur 4).

Figur 4. In vivo trombusdannelse i en laserinducert trombosemodell. Dette bildet er reprodusert fra historisk arbeid, hvor forskere var i stand til å observere for første gang utviklingen av blodpropp "live". For å gjøre dette ble mus injisert med et konsentrat av fluorescensmerkede antistoffer mot koagulasjonsproteiner og blodplater, og plassert dyret under linsen i et konfokalt mikroskop (muliggjør tredimensjonal skanning), de valgte en arteriole tilgjengelig for optisk observasjon under huden og skadet endotelet med en laser. Antistoffer begynte å bli med i den voksende tromben, noe som gjør det mulig å observere det. Gjengitt fra [7].

Den klassiske formuleringen av in vitro koagulasjonsforsøket er at blodplasmaet (eller helblodet) blandes i en viss kapasitet med en aktivator, hvoretter koagulasjonsprosessen blir observert. Ifølge observasjonsmetoden kan eksperimentelle teknikker deles inn i følgende typer:

1. observasjon av selve koaguleringsprosessen;
2. observasjon av endringer i koagulasjonsfaktorkonsentrasjoner over tid.

Den andre tilnærmingen gir uforlignelig mer informasjon. Teoretisk, å vite konsentrasjonen av alle faktorer på et vilkårlig tidspunkt, kan du få fullstendig informasjon om systemet. I praksis er studiet av enda to proteiner samtidig dyrt og er forbundet med store tekniske vanskeligheter.

Endelig er koagulasjon i kroppen ujevn. Dannelsen av en blodpropp utløses på den skadede veggen, sprer seg med deltakelse av aktiverte blodplater i plasmavolumet, og stoppes ved bruk av det vaskulære endotelet. Det er umulig å tilstrekkelig studere disse prosessene ved hjelp av klassiske metoder. Den andre viktige faktoren er tilstedeværelsen av blodstrøm i karene.

Bevissthet om disse problemene førte til fremveksten, siden 1970-tallet, av en rekke in vitro-eksperimentelle eksperimentelle systemer. Det tok litt mer tid å forstå de romlige aspektene av problemet. Det var først på 1990-tallet at metoder begynte å fremstå som tok hensyn til romlig heterogenitet og diffusjon av koagulasjonsfaktorer, og bare i det siste tiåret ble de aktivt brukt i vitenskapelige laboratorier (figur 5).

Figur 5. Spatial vekst av en fibrinklut i helse og sykdom. Koagulasjon i et tynt lag av blodplasma ble aktivert av vævsfaktor immobilisert på veggen. På bildene er aktivatoren plassert til venstre. Det grå ekspanderende bandet er en voksende fibrinkolbe.

Sammen med eksperimentelle tilnærminger bruker hemostase og trombose studier også matematiske modeller (denne forskningsmetoden kalles ofte i silico [8]). Matematisk modellering i biologi gjør det mulig å etablere dype og komplekse forhold mellom biologisk teori og erfaring. Forsøket har visse grenser og er forbundet med en rekke vanskeligheter. I tillegg er noen teoretisk mulige eksperimenter umulig eller uoverkommelig dyr på grunn av begrensningene i eksperimentelle teknikker. Simulering forenkler oppførselen av eksperimenter, siden det er mulig å i forveien velge de nødvendige forholdene for eksperimenter in vitro og in vivo, under hvilke virkningen av interesse vil bli observert.

Figur 6. Bidraget fra ekstern og intern tenase til dannelsen av en fibrinklump i rommet. Vi brukte en matematisk modell for å undersøke hvor langt påvirkning av koagulasjonsaktivator (vevfaktor) i rommet kan nå. For dette beregnet vi fordelingen av faktor Xa (som bestemmer fordelingen av trombin, som bestemmer fordelingen av fibrin). Animasjonen viser fordelingen av faktor Xa produsert av ekstern tenase (kompleks VIIa - TF) eller intern tenase (kompleks IXa - VIIIa), samt den totale mengden av faktor Xa (skyggelagt område). (Innsatsen viser det samme på en større konsentrasjonsskala.) Det kan ses at faktor Xa produsert på aktivatoren ikke kan trenge langt fra aktivatoren på grunn av den høye inhiberingshastigheten i plasma. Tvert imot virker IXa-VIIIa-komplekset langt fra aktivatoren (siden faktor IXa er tregere hemmet og derfor har en større effektiv diffusjonsavstand fra aktivatoren), og sikrer forplantning av faktor Xa i rommet. Animasjon fra [9].

Koaguleringssystemregulering

La oss ta det neste logiske trinnet og prøve å svare på spørsmålet - hvordan fungerer systemet som beskrevet ovenfor?

Kaskade koagulasjonssystem. La oss starte med kaskaden - kjeder av enzymer som aktiverer hverandre. Et enzym som opererer med konstant hastighet gir en lineær avhengighet av konsentrasjonen av produktet til tiden. For en kaskade av N-enzymer vil denne avhengigheten ha formen tN, hvor t er tid. For effektiv drift av systemet er det viktig at svaret er av en så "eksplosiv" karakter, da dette minimerer perioden når fibrinprotokollen er fortsatt skjøre.

Lanseringen av koagulasjon og rollen som positive tilbakemeldinger. Som nevnt i første del av artikkelen er mange koagulasjonsreaksjoner langsomme. Således er faktorene IXa og Xa selv svært dårlige enzymer og trenger kofaktorer for effektiv funksjon (faktorene VIIIa og Va, henholdsvis). Disse kofaktorene aktiveres av trombin: En slik enhet, når enzymet aktiverer sin egen produksjon, kalles en positiv tilbakemeldingsløyfe.

Som det ble vist oss eksperimentelt og teoretisk, danner positiv tilbakemelding av aktivering av faktor V ved trombin aktiveringsgrensen - egenskapen til systemet ikke å reagere på lav aktivering, men å reagere raskt når en stor vises. En slik evne til å bytte ser ut til å være svært verdifull for koagulasjon: dette bidrar til å forhindre en "falsk positiv" av systemet.

Rollen til den indre banen i den romlige dynamikken til koagulasjon. En av de spennende oppgavene som plaget biokjemister i mange år etter oppdagelsen av de store koagulasjonsproteinene var rollen som faktor XII i hemostase. Dens mangel ble funnet i de enkleste koagulasjonstester, og økte tiden som var nødvendig for dannelsen av en blodpropp, men i motsetning til mangelen på faktor XI, ble den ikke ledsaget av koagulasjonsforstyrrelser.

En av de mest troverdige måtene å unravel rollen til den indre banen ble foreslått av oss ved hjelp av romlig inhomogene eksperimentelle systemer. Det ble funnet at positive tilbakemeldinger er av stor betydning nettopp for forplantning av koagulasjon. Effektiv aktivering av faktor X ved ekstern tenase på aktivatoren bidrar ikke til å danne en koagel langt fra aktivatoren, siden faktor Xa raskt hemmeres i plasma og kan ikke gå langt fra aktivatoren. Men faktor IXa, som hemmer en størrelsesorden langsommere, er ganske i stand til det (og faktor VIIIa, som aktiveres av trombin, hjelper det). Og der, hvor det er vanskelig å nå ham, begynner faktor XI å fungere, også aktivert av trombin. Dermed bidrar tilstedeværelsen av positive tilbakemeldingsløkker til å skape en tredimensjonal koagulasjonsstruktur.

Banen til protein C som en mulig mekanisme for lokalisering av trombose. Aktivering av protein C ved trombin er seg sakte, men det akselereres skarpt når trombin er bundet til et transmembranprotein, trombomodulin, syntetisert av endotelceller. Aktivert protein C er i stand til å ødelegge faktorene Va og VIIIa, og reduserer arbeidet i koagulasjonssystemet ved størrelsesordener. Nøkkelen til å forstå rollen for denne reaksjonen ble romlig inhomogene eksperimentelle tilnærminger. Våre eksperimenter foreslo at den stopper den romlige veksten av blodpropp, noe som begrenser størrelsen.

Oppsummering

I de siste årene har kompleksiteten i koaguleringssystemet gradvis blitt mindre mystisk. Oppdagelsen av alle de essensielle komponentene i systemet, utviklingen av matematiske modeller og bruken av nye eksperimentelle tilnærminger tillot oss å løfte sløret av hemmelighold. Konstruksjonen av koagulasjonskaskaden er dechifrert, og nå, som vi så over, praktisk talt for hver vesentlig del av systemet, har rollen det spiller i reguleringen av hele prosessen blitt identifisert eller foreslått.

På fig. 7 presenterer det mest moderne forsøket på å revidere strukturen av koaguleringssystemet. Dette er samme skjema som i fig. 1, hvor flerfarget skygge fremhever deler av systemet som er ansvarlig for forskjellige oppgaver, som beskrevet ovenfor. Ikke alt i denne ordningen er sikkert installert. For eksempel, vår teoretiske prediksjon om at aktiveringen av faktor VII ved faktor Xa tillater koagulasjonen å reagere i en terskel-måte til strømningshastigheten forblir foreløpig ikke testet i forsøket.

Figur 7. Modulær struktur av koaguleringssystemet: Rollen av individuelle koagulasjonsreaksjoner i systemets funksjon. Gjengitt fra [1].

Det er mulig at dette bildet ikke er fullført ennå. Likevel har fremskrittet på dette området de siste årene gitt oss håp om at de resterende uløste områdene i koagulasjonsordningen i en overskuelig fremtid vil få en meningsfylt fysiologisk funksjon. Og så kan vi snakke om fødsel av et nytt konsept av blodkoagulasjon, som erstattet den gamle kaskademodellen, som trofast har betjent medisin i mange tiår.

Artikkelen ble skrevet med deltagelse av A.N. Balandinoy og F.I. Ataullakhanova ble opprinnelig publisert i Nature [10].