Blodpropper

Hovedvæsken i den menneskelige krop, blod, er karakteriseret ved en række egenskaber, der er afgørende for alle organers og systemers funktion. Et af disse parametre er blodkoagulation, som præger kroppens evne til at forhindre store blodtab i strid med blodkarets integritet gennem dannelse af blodpropper eller blodpropper.

Hvordan er blodpropper?

Værdien af ​​blod ligger i sin unikke evne til at levere mad og ilt til alle organer for at sikre deres interaktion for at evakuere affaldsslag og toksiner fra kroppen. Derfor bliver selv et lille blodtab en sundhedsrisiko. Overgangen af ​​blod fra en væske til en geléagtig tilstand, det vil sige hæmokoagulering begynder med en fysisk-kemisk ændring i blodets sammensætning, nemlig med transformationen af ​​fibrinogen opløst i plasma.

Hvilket stof er fremherskende i dannelsen af ​​blodpropper? Skader på blodkarrene er et signal for fibrinogen, som begynder at transformere, omdannelse til uopløseligt fibrin i form af filamenter. Disse tråde, sammenflettet, danner et tæt netværk, hvor cellerne bevarer de dannede elementer i blodet, hvilket skaber et uopløseligt plasmaprotein, som danner en blodprop.

I fremtiden er såret lukket, blodproppen komprimeres på grund af intensivt arbejde med blodplader, sårets kanter strammes og faren neutraliseres. En klar gullig væske, der frigives, når en blodprop komprimeres, hedder et serum.

Blodkoagulationsproces

For mere tydeligt at præsentere denne proces kan vi huske metoden til fremstilling af cottage cheese: koagulering af kaseinmælkeprotein bidrager også til dannelsen af ​​valle. Over tid opløses såret på grund af den gradvise opløsning af fibrinpropper i nærliggende væv.

Blodpropper eller blodpropper dannet under denne proces er opdelt i 3 typer:

• Hvid trombose dannet af blodplader og fibrin. Vises i skader med høj blodhastighed, hovedsagelig i arterier. Det kaldes så, fordi de røde blodlegemer i tromben indeholder et sporstof.
• Dissemineret fibrinaflejring er dannet i meget små kar, kapillærer.
• Rød trombus. Koaguleret blod fremgår kun i mangel af skade på vaskulaturen, med langsom blodgennemstrømning.

Hvad er involveret i koagulationsmekanismen

Den vigtigste rolle i koagulationsmekanismen tilhører enzymer. Det blev først bemærket i 1861, og det blev konkluderet, at processen var umulig i mangel af enzymer, nemlig thrombin. Da koagulation er forbundet med overgangen af ​​plasmaopløst fibrinogen til et uopløseligt fibrinprotein, er dette stof centralt for koagulationsprocesser.

Hver af os har trombin i en lille mængde i en inaktiv tilstand. Hans andet navn er protrombin. Det syntetiseres af leveren, interagerer med thromboplastin og calciumsalte, der omdannes til aktivt thrombin. Calciumioner er til stede i blodplasmaet, og thromboplastin er produktet af ødelæggelsen af ​​blodplader og andre celler.

For at forhindre reaktionen i at bremse eller undlade at udføre den, er tilstedeværelsen af ​​de vigtigste enzymer og proteiner i en bestemt koncentration nødvendig. For eksempel skyldes en kendt genetisk sygdom af hæmofili, hvor en person er udtømt af blødning og kan miste et farligt blodvolumen på grund af en klid, skyldes, at blodglobulinet involveret i processen ikke klare sin opgave på grund af utilstrækkelig koncentration.

Blodkoagulationsmekanisme

Hvorfor koagulerer blod i beskadigede kar?

Processen med blodkoagulering består af tre faser, der går ind i hinanden:

• Den første fase er dannelsen af ​​thromboplastin. Det er han, der modtager signalet fra de beskadigede fartøjer og starter reaktionen. Dette er det sværeste stadium på grund af tromboplastins komplekse struktur.
• Transformation af inaktivt protrombinenzym til aktivt thrombin.
• Afsluttende fase Denne fase slutter med dannelsen af ​​en blodprop. Der er en virkning af thrombin på fibrinogen med deltagelse af calciumioner, hvilket resulterer i fibrin (uopløseligt trådformet protein), som lukker såret. Calciumioner og proteintrombosthenin kondenserer og fixerer blodproppen, hvilket resulterer i tilbagetrækning af blodproppen (fald) med næsten halvdelen om nogle få timer. Efterfølgende erstattes såret med bindevæv.

Kaskadprocessen med dannelse af thrombus er ret kompliceret, da et stort antal forskellige proteiner og enzymer er involveret i koagulation. Disse væsentlige celler involveret i processen (proteiner og enzymer) er blodkoagulationsfaktorer, i alt er 35 af dem kendte, hvoraf 22 er blodpladeceller og 13 er plasmaceller.

Faktorerne indeholdt i plasmaet, som normalt betegnes af romertal, og blodpladefaktorer - arabisk. I den normale tilstand er alle disse faktorer til stede i kroppen i en inaktiv tilstand, og i tilfælde af vaskulære læsioner udløses processen med deres hurtige aktivering med det resultat at hæmostase opstår, dvs. blødningen stopper.

Plasmafaktorer er proteinbaserede og aktiveres, når vaskulær skade opstår. De er opdelt i 2 grupper:

• K-vitamin er afhængig og dannet kun i leveren;
• Uafhængigt af K-vitamin.

Faktorer kan også findes i leukocytter og erythrocytter, som bestemmer den enorme fysiologiske rolle disse celler har i blodkoagulation.

Coagulabilitetsfaktorer eksisterer ikke kun i blodet, men også i andre væv. Tromboplastinfaktoren findes i store mængder i hjernebarken, placenta og lunger.

Blodpladefaktorer udfører følgende opgaver i kroppen:

• Forøg hastigheden af ​​dannelsen af ​​thrombin;
• Fremme omdannelsen af ​​fibrinogen til uopløseligt fibrin;
• Løs blodproppen
• Fremme vasokonstriktion;
• Tag del i neutralisering af antikoagulantia;
• Bidrage til "limning" af blodplader, på grund af hvilken hæmostase forekommer.

Blod koagulation rate tid

En af hovedindikatorerne for blod er coagulogram - en undersøgelse, der bestemmer kvaliteten af ​​koagulering. Lægen vil altid henvise til dette studie, hvis patienten har trombose, autoimmune lidelser, åreknuder, ukjent ætiologi, akut og kronisk blødning. Denne analyse er også nødvendig for de nødvendige tilfælde under operation og under graviditet.

En blodpropreaktion udføres ved at tage blod fra en finger og måle den tid, hvor blødningen stopper. Koaguleringshastigheden er 3-4 minutter. Efter 6 minutter bør det allerede være en gelatinøs blodproppe. Hvis blodet fjernes fra kapillærerne, skal koaguleringen dannes inden for 2 minutter.

Hos børn, hurtigere blodkoagulation end hos voksne: blodet stopper inden for 1,2 minutter, og en blodpropp dannes efter kun 2,5-5 minutter.

Også i blodprøvning er måling vigtig:

• Prothrombin - et protein der er ansvarlig for koagulationsmekanismerne. Dens sats: 77-142%.
• Prothrombinindeks: forholdet mellem standardværdien af ​​denne indikator og værdien af ​​protrombin hos en patient. Norm: 70-100%
• Prothrombintid: den periode, hvor koagulationen udføres. Hos voksne bør det være inden for 11-15 sekunder, hos små børn, 13-17 sekunder. Det er en diagnostisk metode til mistænkt hæmofili, DIC.
• Trombintid: viser trombusdannelsens hastighed. Norm 14-21 sek.
• Fibrinogen - et protein der er ansvarlig for trombose, hvilket indikerer at der er inflammation i kroppen. Normalt bør det være i blodet på 2-4 g / l.
• Antithrombin - et specifikt proteinsubstans, der giver trombosorption.

Under hvilke forhold opretholdes balancen af ​​de to omvendte systemer?

I menneskekroppen arbejder to systemer samtidigt for at sikre koagulationsprocesserne: man organiserer den tidligste indtræden af ​​trombose for at reducere blodtab til nul, den anden på alle måder forhindrer og hjælper med at opretholde blod i væskefasen. Ofte sker der under visse sundhedsmæssige forhold unormal blodkoagulation i de intakte kar, hvilket er en stor fare, der langt overstiger risikoen for blødning. Af denne grund er der blodpropper i hjernen, lungearterien og andre sygdomme.

Det er vigtigt, at begge disse systemer fungerer korrekt og er i en tilstand af intravital ligevægt, hvor blodet kun vil koagulere, hvis der er skader på karrene, og inde i det ubeskadigede forbliver det flydende.

Faktorer, hvor blodpropper hurtigere

• Smerteirritationer.
• Nervøs spænding, stress.
• Intensiv adrenalinproduktion ved binyrerne.
• Forøgede blodniveauer af vitamin K.
• Calciumsalte.
• Høj temperatur Det vides ved hvilken temperatur blodet af en person koagulerer - ved 42 grader C.

Faktorer, som forhindrer blodkoagulering

• Heparin er et særligt stof, som forhindrer dannelsen af ​​thromboplastin, hvorved koaguleringsprocessen afbrydes. Syntetiseret i lungerne og leveren.
• Fibrolizin - et protein der fremmer opløsningen af ​​fibrin.
• Angreb af alvorlig smerte.
• Lav omgivelsestemperatur.
• Virkningerne af hirudin, fibrinolysin.
• Under anvendelse af kalium eller natriumcitrat.

Det er vigtigt i tilfælde af mistanke om dårlig blodkoagulation for at identificere årsagerne til situationen og eliminere risikoen for alvorlige lidelser.

Hvornår skal jeg testes for blodpropper?

Det er nødvendigt at straks passere bloddiagnosen i følgende tilfælde:

• Hvis der er problemer med at stoppe blødningen
• Påvisning på kroppen af ​​forskellige cyanotiske pletter;
• Fremkomsten af ​​omfattende hæmatomer efter en mindre skade;
• Blødende tandkød;
• Høj blødningsfrekvens fra næsen.

Koagulering og koagulering af blod: koncept, indikatorer, test og normer

Blodkoagulation bør være normal, så grunden til hæmostase er afbalancerede processer. Det er umuligt for vores værdifulde biologiske væske at koagulere for hurtigt - det truer med alvorlige dødbringende komplikationer (trombose). Tværtimod kan den langsomme dannelse af en blodprop resultere i ukontrolleret massiv blødning, hvilket også kan føre til død af en person.

De mest komplekse mekanismer og reaktioner, der tiltrækker et antal stoffer på et eller andet tidspunkt, opretholder denne ligevægt og dermed gør det muligt for kroppen at klare sig ret hurtigt selv (uden involvering af nogen udehjælp) og genoprette.

Hastigheden af ​​blodkoagulation kan ikke bestemmes af en enkelt parameter, fordi mange komponenter, som aktiverer hinanden, deltager i denne proces. I denne henseende er test for blodkoagulation anderledes, hvor intervallerne af deres normale værdier hovedsageligt afhænger af metoden til at gennemføre undersøgelsen såvel som i andre tilfælde - på køn af personen og de dage, måneder og år, de lever. Og læseren er usandsynligt at være tilfreds med svaret: "Blodstollingstiden er 5 til 10 minutter." Der er mange spørgsmål tilbage...

Alle vigtige og alle nødvendige.

Stopblødning er afhængig af en ekstremt kompleks mekanisme, herunder en lang række biokemiske reaktioner, hvor der er involveret et stort antal forskellige komponenter, hvor hver af dem spiller sin specifikke rolle.

blodkoagulationsskema

I mellemtiden kan fraværet eller inkonsekvensen af ​​mindst en koagulationsfaktor eller antikoagulationsfaktor forstyrre hele processen. Her er blot nogle få eksempler:

• En utilstrækkelig reaktion fra siden af ​​væggene i karrene forstyrrer blodpladens aggregeringsfunktion, som den primære hemostase "føles";
• Endotelets lave evne til at syntetisere og frigive blodpladeaggregeringsinhibitorer (den primære er prostacyclin) og naturlige antikoagulantia (antithrombin III) tykker blodet, som bevæger sig gennem karrene, hvilket fører til dannelse af krampe, der er absolut unødvendigt for kroppen, der kan sidde stille stenochku ethvert fartøj. Disse blodpropper bliver meget farlige, når de kommer ud og begynder at cirkulere i blodbanen - således skaber de risikoen for en vaskulær katastrofe;
• Fraværet af en sådan plasmafaktor som FVIII på grund af sygdommen, kønsbunden - hæmofili A;
• Hæmofili B findes hos mennesker, hvis der af samme årsager (en recessiv mutation i X-kromosomet, der kun er en hos mænd), er en mangel på Kristman-faktoren (FIX).

Generelt begynder alt på niveauet af den beskadigede vaskulære væg, som udskiller stoffer, der er nødvendige for at sikre blodkoagulering, tiltrækker blodplader, der cirkulerer i blodbanen - blodpladerne. For eksempel bør Willebrand-faktor, der påberåber "blodplader til ulykkesstedet og fremme deres vedhæftning til kollagen - en kraftig stimulator for hæmostase, starte sin aktivitet rettidigt og fungere godt, så du kan stole på dannelsen af ​​en fuldstilet stik.

Hvis blodplader på det rette niveau bruger deres funktionalitet (klæbemiddelaggregationsfunktion), bliver andre komponenter af den primære (blodpladet) hæmostase hurtigt operationelle og danner en blodpladeplugin på kort tid, så for at stoppe blodet, som strømmer fra mikrovaskulatorbeholderen, kan du undvære de andre deltagers særlige indflydelse i blodkoagulationsprocessen. For dannelsen af ​​en fuldkvalificeret kork, der er i stand til at lukke det skadede fartøj, som har en bredere lumen, kan kroppen imidlertid ikke klare uden plasmafaktorer.

Således begynder på hinanden følgende reaktioner i det første trin (umiddelbart efter skaderne i vaskulærvæggen), hvor aktiveringen af ​​en faktor giver en impuls til at bringe resten til en aktiv tilstand. Og hvis noget mangler et eller andet sted, eller faktoren viser sig at være uholdbar, sænkes eller afbrydes processen med blodkoagulation.

Generelt består koagulationsmekanismen af ​​3 faser, som skal give:

• Dannelsen af ​​et kompleks af aktiverede faktorer (protrombinase) og transformationen af ​​proteinet syntetiseret af leveren - protrombin i thrombin (aktiveringsfase);
• Transformationen af ​​protein opløst i blodfaktor I (fibrinogen, FI) i uopløseligt fibrin udføres i koagulationsfasen;
• Afslutning af koagulationsprocessen ved dannelsen af ​​en tæt fibrinprop (tilbagetrækningsfase).

Blodkoagulationstest

En multi-fase kaskade-enzymatisk proces, hvis ultimative mål er dannelsen af ​​en klump, der er i stand til at lukke "kløften" i et fartøj, for læseren vil sikkert virke forvirrende og uforståelig, derfor en påmindelse om, at mekanismen for koagulationsfaktorer, enzymer, Ca 2+ (ioner calcium) og en række andre komponenter. Men i denne henseende er patienter ofte interesserede i spørgsmålet: hvordan man opdager, om der er noget galt med hæmostasen eller at roe sig ned, idet man ved, at systemerne virker normalt? Selvfølgelig er der til sådanne formål test for blodkoagulering.

Den mest almindelige specifikke (lokale) analyse af tilstanden af ​​hæmostase er almindeligt kendt, ofte ordineret af læger, kardiologer og obstetrik-gynækologer, det mest informative koagulogram (hemostasiogram).

Coagulogrammet indeholder flere vigtige (fibrinogenaktiverede partielle tromboplastintider - APTT og nogle af følgende parametre: Internationalt normaliseret forhold - INR, protrombinindeks - PTI, protrombintid - PTV), hvilket afspejler den eksterne vej af blodkoagulation samt yderligere indikatorer for blodkoagulation (antithrombin, D-dimer, PPMK, etc.).

I mellemtiden skal det bemærkes, at et sådant antal tests ikke altid er berettiget. Det afhænger af mange forhold: Hvad lægen søger efter, på hvilket stadium af reaktionskaskaden fokuserer han hans opmærksomhed, hvor meget tid der er til rådighed for læger osv.

Efterligning af den ydre vej til blodkoagulation

Eksempelvis kan den eksterne vej for aktivering af koagulation i laboratoriet efterligne en undersøgelse kaldet læger Kviks protrombin, Kviks nedbrydning, protrombin (PTV) eller tromboplastintid (alle disse er forskellige betegnelser af samme analyse). Grundlaget for denne test, der afhænger af faktor II, V, VII, X, er deltagelse af vævstromboplastin (det tilsluttes citratrekalcificeret plasma i løbet af arbejdet med blodprøven).

Grænserne for normale værdier hos mænd og kvinder i samme alder adskiller sig ikke og er begrænset til intervallet 78 - 142%, dog for kvinder, der venter på et barn, er denne indikator en smule forøget (men lidt!). I børn er tværtimod inden for mindre grænser og stigende, når de nærmer voksenalderen og ud over det:

Refleksionen af ​​den interne mekanisme i laboratoriet

I mellemtiden for at bestemme blødningsforstyrrelsen forårsaget af funktionsfejl i den interne mekanisme, anvendes vævstromboplastin ikke under analysen - det gør det muligt for plasmaet kun at bruge sine egne reserver. I laboratoriet spores den interne mekanisme og venter til blodet taget fra blodbanen i blodet, begrænser sig selv. Begyndelsen af ​​denne komplekse kaskadeaktion falder sammen med aktiveringen af ​​Hagemann-faktoren (faktor XII). Lanceringen af ​​denne aktivering giver forskellige forhold (blodkontakt med den beskadigede karvæg, cellemembraner, som har undergået visse ændringer), derfor kaldes det kontakt.

Kontaktaktivering sker uden for kroppen, for eksempel når blod kommer ind i det fremmede miljø og kommer i kontakt med det (kontakt med glas i et reagensglas, instrumentation). Fjernelse af calciumioner fra blodet påvirker ikke lanceringen af ​​denne mekanisme, men processen kan ikke ende med dannelsen af ​​en blodprop - den stopper ved aktiveringsfasen af ​​faktor IX, hvor ioniseret calcium ikke længere er nødvendigt.

Koaguleringstiden eller den tid, i hvilken den i væsketilstand før den hældes i form af en elastisk blodprop, afhænger af den hastighed, hvormed fibrinogenprotein opløst i plasma omdannes til uopløseligt fibrin. Det (fibrin) danner filamenter, der holder de røde blodlegemer (erythrocytter), hvilket tvinger dem til at danne et bundt, der dækker et hul i det beskadigede blodkar. Blodkoaguleringstid (1 ml, taget fra en ven - Lee-White-metode) i sådanne tilfælde er begrænset i gennemsnit til 4-6 minutter. Hastigheden af ​​blodkoagulation har selvfølgelig et bredere udvalg af digitale (midlertidige) værdier:

1. Blod taget fra en vene bliver til en koagulationsform fra 5 til 10 minutter;
2. Den Lee-Hvide koaguleringstid i et glasrør er 5-7 minutter, i et siliconetestrør forlænges det til 12-25 minutter;
3. For blod taget fra en finger, anses følgende indikatorer som normale: Start - 30 sekunder, blødningens slutning - 2 minutter.

En analyse, der afspejler den interne mekanisme, behandles ved den første mistanke om grove blødningsforstyrrelser. Prøven er meget bekvem: Den udføres hurtigt (så længe blodet strømmer eller koagel dannes i et reagensglas), kræver det ikke særlig træning uden særlige reagenser og komplekse udstyr. Selvfølgelig tyder blødningsforstyrrelser på denne måde på en række væsentlige ændringer i de systemer, der sikrer den normale tilstand af hæmostase, og tvinger os til at foretage yderligere forskning for at identificere de egentlige årsager til patologi.

Ved stigning (forlængelse) af blodkoagulationstid er det muligt at mistanke om:

• Manglende plasmafaktorer designet til at sikre koagulering eller deres medfødte underlegenhed, på trods af at de er i blodet på et tilstrækkeligt niveau;
• En alvorlig leverpatologi, der forårsagede det funktionelle svigt i orgelparenchymen;
• DIC-syndrom (i den fase, hvor blodets evne til at størkne sig)

Blodens koaguleringstid forlænges i tilfælde af brug af heparinbehandling. Derfor skal patienter, der får denne antikoagulant, gennemgå tests, der tyder på tilstanden af ​​hæmostase, ganske ofte.

Det betragtede blodkoaguleringsindeks mindsker dets værdier (forkortes):

• I fasen med høj koagulation (hyperkoagulation) af DIC;
• I andre sygdomme, der forårsagede den patologiske tilstand af hæmostase, det vil sige, når patienten allerede har en blødningsforstyrrelse, og der henvises til en øget risiko for blodpropper (trombose, trombofili osv.);
• Hos kvinder, der bruger orale præventionsmidler, der indeholder hormoner til prævention eller ved langvarig behandling
• Hos kvinder og mænd, der tager kortikosteroider (når der ordineres kortikosteroidlægemidler, er alderen meget vigtig - mange af dem hos børn og ældre kan forårsage signifikante ændringer i hæmostasen og er derfor forbudt til brug i denne gruppe).

Generelt varierer normerne lidt

Blodkoagulationsrater (normal) for kvinder, mænd og børn (som betyder en alder for hver kategori) adskiller sig i princippet ikke meget, selv om individuelle indikatorer for kvinder ændres fysiologisk (før, under og efter menstruation under graviditeten) Derfor tages der stadig hensyn til en voksenes køn i laboratorieundersøgelser. Derudover skal de enkelte parametre endog skifte noget hos kvinder i fertilitetsperioden, fordi kroppen skal standse blødningen efter fødslen, hvorfor koagulationssystemet begynder at forberede sig på forhånd. Undtagelsen for nogle indikatorer for blodkoagulation er kategorien af ​​spædbørn i de tidlige dage af livet, for eksempel hos nyfødte, PTV er et par højere end hos voksne, mænd og kvinder (den voksne norm er 11-15 sekunder), og i premature babyer øges prothrombintiden i 3 - 5 sekunder. Sandt, allerede et eller andet sted på den fjerde dag i livet, er PTV reduceret og svarer til graden af ​​blodkoagulation af voksne.

For at blive bekendt med normen for individuelle blodkoagulationsindikatorer, og måske sammenligne dem med dine egne parametre (hvis testen blev udført relativt for nylig, og du har en formular med resultaterne af undersøgelsen), vil nedenstående tabel hjælpe dig:

Hvordan virker blodkoagulering?

forfatter

redaktør

Enhver, der mindst en gang i sit liv fik en ridser eller et sår og derved opnår en vidunderlig mulighed for at observere omdannelsen af ​​blod fra en væske til en viskøs, ikke-flydende masse, hvilket fører til blødningstab. Denne proces kaldes blodkoagulation og styres af et komplekst system af biokemiske reaktioner.

At have et system til at stoppe blødning er absolut nødvendigt for enhver multicellular organisme, der har et flydende indre miljø. Blodkoagulation er også afgørende for os: mutationer i generne af de store koagulationsproteiner er normalt dødelige. Desværre, blandt de mange systemer i vores krop, hvis forstyrrelser udgør en sundhedsfare, tager blodpropper også det absolutte første sted som den vigtigste umiddelbare dødsårsag: Folk lider af forskellige sygdomme, men dør næsten altid af blodkoagulationsforstyrrelser. Kræft, sepsis, traume, aterosklerose, hjerteanfald, slagtilfælde - for det bredeste udvalg af sygdomme er koagulationssystemets manglende evne til at opretholde en balance mellem væske og fast blodtilstand i kroppen en direkte dødsårsag.

Hvis årsagen er kendt, hvorfor kan den ikke bekæmpes? Det er selvfølgelig muligt og nødvendigt at kæmpe: videnskabsmænd skaber konstant nye metoder til diagnosticering og behandling af koagulationsforstyrrelser. Men problemet er, at koagulationssystemet er meget komplekst. Og videnskaben om reguleringen af ​​komplekse systemer lærer, at du skal administrere sådanne systemer på en særlig måde. Deres reaktion på ekstern indflydelse er ikke-lineær og uforudsigelig, og for at opnå det ønskede resultat skal du vide, hvor du skal sætte indsatsen. Den enkleste analogi er: At lancere et papirfly i luften, det er nok at kaste det i den rigtige retning; Samtidig skal du trykke på de rigtige knapper i cockpitet på det rigtige tidspunkt og i den rigtige rækkefølge for at tage et flyselskab af. Og hvis du forsøger at lancere et flyselskab med et kaste som et papirfly, vil det ende op dårligt. Så med koagulationssystemet: For at kunne behandle, skal du kende "kontrolpunkterne".

Indtil for nylig modtog blodkoagulering succesfuldt forskernes forsøg på at forstå hans arbejde, og kun i de senere år har der været et kvalitativt spring. I denne artikel vil vi tale om dette vidunderlige system: hvordan det virker, hvorfor det er så svært at studere, og - vigtigst af alt - fortælle dig om de seneste opdagelser for at forstå, hvordan det virker.

Hvordan er blodkoagulering

Stop blødning er baseret på den samme ide, som husmødre bruger til at forberede gelé - omdanne en væske til en gel (et kolloid system, hvor et netværk af molekyler dannes, der kan holde en væske i sine celler tusind gange større end dens vægt på grund af hydrogenbindinger med vandmolekyler). Forresten er den samme idé brugt i disponible babybleer, hvor materialet svulmer, når det bliver befugtet. Fra det fysiske synspunkt skal det samme problem løses der som ved koagulering - bekæmpelse af lækager med minimal indsats.

Blodkoagulation er den centrale forbindelse af hæmostase (stop blødning). Det andet link af hæmostase er specielle celler - blodplader - der kan knytte til hinanden og til skadestedet for at skabe en blodstop.

Figur 1. Grundlæggende koagulationsreaktioner. Koagulationssystemet er en kaskade - en række reaktioner, hvor produktet af hver reaktion virker som den næste katalysator. Hovedindgangen til denne kaskade er i sin midterste del, på niveauet med faktorerne IX og X: vævsfaktorproteinet (angivet i diagrammet som TF) binder faktor VIIa, og det resulterende enzymkompleks aktiverer faktor IX og X. Resultatet af kaskaden er fibrin i stand til at polymerisere og danne en koagel (gel). Det overvældende flertal af aktiveringsreaktioner er proteolysereaktioner, dvs. partiel spaltning af proteinet, hvilket øger dets aktivitet. Næsten hver koagulationsfaktor er nødvendigvis hæmmet på en eller anden måde: Feedback er nødvendig for stabil drift af systemet. Tilpasset fra [1].
Legend: Reaktioner af omdannelse af koagulationsfaktorer til aktive former er vist med ensidige tynde sorte pile. På samme tid viser krøllede røde pile, hvilke enzymer der aktiveres. Reaktioner af aktivitetstab som følge af hæmning er vist ved tynde grønne pile (for enkelhed er pilene afbildet som blot "forlader", det vil sige, det er ikke vist med hvilke inhibitorer bindingen forekommer). Reversible kompleksdannelsesreaktioner er angivet ved dobbeltsidede tynde sorte pile. Koagulationsproteinerne betegnes enten med navne eller i romertal, eller ved forkortelser (TF - vævsfaktor, PC-protein C, APC-aktiveret protein C). For at undgå overbelastning viser diagrammet ikke: binding af thrombin til thrombomodulin, aktivering og udskillelse af blodplader, kontaktaktivering af koagulering.

En generel ide om koagulationsbiokemien kan fås fra figur 1, hvor bunden af ​​dem er vist reaktionen ved omdannelsen af ​​opløseligt fibrinogenprotein til fibrin, som derefter polymeriserer til et netværk. Denne reaktion er den eneste del af kaskaden, som har en direkte fysisk betydning og løser et klart fysisk problem. De øvrige reaktions rolle er udelukkende regulerende: at sikre omdannelsen af ​​fibrinogen til fibrin kun på det rigtige sted til det rigtige tidspunkt.

Fibrinogen ligner en stang 50 nm lang og 5 nm tykk (figur 2a). Aktivering gør det muligt for sine molekyler at holde sammen i et fibrinfilament (figur 2b) og derefter til en fiber, der er i stand til at forgrene og danne et tredimensionalt netværk (figur 2c).

Figur 2. Fibrin Gel. A. Skematisk indretning af et molekyle af fibrinogen. Dens grundlag består af tre par a, β og y spejllignende polypeptidkæder. I midten af ​​molekylet kan du se bindingsregionerne, som bliver tilgængelige, når thrombin afskæres af fibrinopeptiderne A og B (FPA og FPB i figuren). B. Fibrinfibermonteringsmekanisme: molekylerne er fastgjort til hinanden "overlappes" i henhold til hoved-til-midtpunktsprincippet, der danner en dobbeltstrenget fiber. B. Gelens elektronmikrografi: Fibrinfibre kan holde sammen og opdele, hvilket danner en kompleks tredimensionel struktur. Billeder fra [2-4].

Figur 3. Den tredimensionale struktur af thrombinmolekylet. Diagrammet viser det aktive sted og de dele af molekylet der er ansvarlige for bindingen af ​​thrombin til substrater og cofaktorer. (Det aktive sted er den del af molekylet, der genkender spaltningsstedet direkte og udfører enzymatisk katalyse.) Højttalerne af molekylet (exosites) tillader "switching" af thrombinmolekylet, hvilket gør det til et multifunktionelt protein, der er i stand til at fungere i forskellige tilstande. For eksempel blokkerer bindingen af ​​thrombomodulin til eksosit I fysisk adgang til thrombin ved hjælp af prokoagulerende substrater (fibrinogen, faktor V) og stimulerer allosterisk aktivitet mod protein C. Reproduceret fra [5].

Fibrinogenaktivatortrombin (figur 3) tilhører familien af ​​serinproteaser - enzymer, der er i stand til at spalte peptidbindinger i proteiner. Det er en slægtning i fordøjelsesenzymerne trypsin og chymotrypsin. Proteinaser syntetiseres i en inaktiv form kaldet en zymogen. For at aktivere dem er det nødvendigt at spalte peptidbindingen, der holder den del af proteinet, der lukker det aktive sted. Så er thrombin syntetiseret som protrombin, som kan aktiveres. Som det fremgår af fig. 1 (hvor protrombin betegnes faktor II) katalyseres dette af faktor Xa.

Generelt kaldes koagulationsproteiner og er nummereret med romertal i rækkefølgen af ​​officiel opdagelse. Indeks "a" betyder den aktive form og dens fravær - en inaktiv forgænger. For langt opdagede proteiner, såsom fibrin og thrombin, bruger de deres egne navne. Nogle tal (III, IV, VI) bruges ikke af historiske årsager.

Aktiveren af ​​koagulation er et protein kaldet vævsfaktor til stede i cellemembraner af alle væv, med undtagelse af endotelet og blodet. Således forbliver blodet kun flydende på grund af det faktum, at det normalt beskyttes af en tynd beskyttelsesmembran i endotelet. For enhver krænkelse af fartøjets integritet binder vævsfaktoren faktor VIIa fra plasma, og deres kompleks - kaldet ekstern tenase (tenase eller Xase, fra ordet ti, dvs. antallet af den aktiverede faktor) aktiverer faktor X.

Trombin aktiverer også faktor V, VIII, XI, som fører til accelerationen af ​​egen produktion: faktor XIa aktiverer faktor IX, og faktor VIIIa og Va forbindelsesfaktorer IXa og Xa henholdsvis øger deres aktivitet ved størrelsesordener (komplekset af faktorerne IXa og VIIIa kaldes intern tenase). Mangel på disse proteiner fører til alvorlige lidelser: for eksempel forårsager fraværet af faktor VIII, IX eller XI den alvorligste hæmofili sygdom (den berømte "kongelige sygdom", som blev ramt af Tsarevich Alexei Romanov); og manglen på faktorerne X, VII, V eller protrombin er uforenelig med livet.

Et sådant system kaldes positiv feedback: Trombin aktiverer proteiner, som fremskynder sin egen produktion. Og her opstår der et interessant spørgsmål, hvorfor har de brug for det? Hvorfor er det umuligt at straks reagere hurtigt, hvorfor gør naturen det i starten langsomt, og så kommer en vej til yderligere at accelerere det? Hvorfor i systemet med koagulering dobbeltarbejde? F.eks. Kan faktor X aktiveres af både komplekse VIIa-TF (ekstern tenase) og kompleks IXa-VIIIa (intern tenase); det ser fuldstændig meningsløst ud.

Blodkoagulationsinhibitorer er også til stede i blodet. De vigtigste er antithrombin III og en inhibitor af vævsfaktorvejen. Derudover er thrombin i stand til at aktivere serinproteinaseprotein C, som nedbryder koagulationsfaktorerne Va og VIIIa, hvilket får dem til fuldstændigt at miste deres aktivitet.

Protein C er en precursor af serinprotease, meget ligner faktor IX, X, VII og prothrombin. Det aktiveres af thrombin, ligesom faktor XI. Men når den aktiveres, bruger den resulterende serinprotease sin enzymatiske aktivitet for ikke at aktivere andre proteiner, men at inaktivere dem. Aktiveret protein C producerer adskillige proteolytiske nedbrydninger i koagulationsfaktorer Va og VIIIa, hvilket får dem til fuldstændigt at miste deres cofaktoraktivitet. Således hæmmer trombin - et produkt fra koagulationskaskaden - sin egen produktion: dette kaldes negativ feedback. Og igen har vi et lovgivningsmæssigt spørgsmål: Hvorfor fremskynder trombin og nedsætter egen aktivering på samme tid?

Evolutionær oprindelse af koagulation

Dannelsen af ​​beskyttende blodsystemer begyndte i multicellulære over en milliard år siden - faktisk netop i forbindelse med udseendet af blod. Selve koagulationssystemet er resultatet af at overvinde en anden historisk milepæl - udseendet af hvirveldyr omkring fem hundrede millioner år siden. Mest sandsynligt opstod dette system fra immunitet. Udseendet af et regulært system af immunreaktioner, som kæmpede bakterier ved at omslutte dem med fibringel, førte til en utilsigtet bivirkning: blødningen begyndte at stoppe hurtigere. Dette tillod at øge trykket og styrken af ​​strømme i kredsløbssystemet, og forbedringen af ​​karsystemet, det vil sige forbedringen af ​​transporten af ​​alle stoffer, åbnet nye horisonter for udvikling. Hvem ved, om udstikkelsen af ​​koagulation ikke var den fordel, der tillod hvirveldyrene at tage deres nuværende sted i jordens biosfære?

I en række leddyr (såsom en hesteskohalskræft) eksisterer koagulering også, men det opstod uafhængigt og forblev i immunologiske roller. Insekter, som andre hvirvelløse dyr, koster normalt en svagere variant af systemet for at standse blødninger, baseret på blodpladeaggregering (mere præcist amoebocytter - fjerne blodplader). Denne mekanisme er ret funktionel, men den pålægger grundlæggende begrænsninger for det vaskulære systems effektivitet, ligesom den trakeale form for vejrtrækning begrænser det maksimale mulige størrelse af et insekt.

Desværre er skabninger med mellemliggende former for koagulationssystemet næsten alle udslettet. Den eneste undtagelse er jawless fisk: genomanalysen af ​​koagulationssystemet i lamprey viste at det indeholder langt færre komponenter (det vil sige det er meget enklere at arbejde) [6]. Fra de maksillære fisk til pattedyrene er koagulationssystemerne meget ens. Cellulære hæmostasesystemer arbejder også på lignende principper, på trods af at små, ikke-nukleare blodplader kun er karakteristiske for pattedyr. I de resterende hvirveldyr er blodplader store celler, som har en kerne.

Sammenfattende er koagulationssystemet blevet undersøgt meget godt. I femten år har den ikke opdaget nye proteiner eller reaktioner, hvilket er en evighed for moderne biokemi. Selvfølgelig kan man ikke helt udelukke muligheden for en sådan opdagelse, men hidtil har der ikke været et enkelt fænomen, som vi ikke kunne forklare ved hjælp af de tilgængelige oplysninger. Tværtimod ser systemet ud meget mere kompliceret end nødvendigt: vi minder om alt dette (temmelig besværligt!) Kaskade, kun en reaktion gør faktisk geleringen, og alle de andre er nødvendige for en uforståelig regulering.

Derfor flytter koagulologiforskrifter, der arbejder på forskellige områder - fra klinisk hæmostasiologi til matematisk biofysik - aktivt fra spørgsmålet "Hvordan er koagulering arrangeret?" På spørgsmålene "Hvorfor er koagulering gjort på den måde?", "Hvordan virker det?" Og Endelig, "Hvordan skal vi arbejde på koagulation for at opnå den ønskede effekt?". Det første, der skal gøres for at svare, er at lære at undersøge koagulationen som helhed og ikke kun individuelle reaktioner.

Hvordan man undersøger koagulation?

Forskellige modeller er skabt til at studere koagulation - eksperimentelle og matematiske. Hvad tillader de at få?

På den ene side ser det ud til, at selve objektet er den bedste tilnærmelse til at studere et objekt. I dette tilfælde, en person eller et dyr. Dette giver dig mulighed for at tage hensyn til alle faktorer, herunder blodgennemstrømning gennem karrene, interaktioner med væggene i blodkar og meget mere. I dette tilfælde overstiger opgavets kompleksitet imidlertid rimelige grænser. Modeller af koagulation gør det muligt at forenkle formålet med undersøgelsen uden at miste dets væsentlige træk.

Lad os forsøge at få en ide om, hvilke krav disse modeller skal opfylde for korrekt at afspejle in vivo koagulationsprocessen.

I den eksperimentelle model skal de samme biokemiske reaktioner være til stede som i kroppen. Ikke kun koagulationssystemproteinerne bør være til stede, men andre deltagere i koagulationsprocessen - blodceller, endotel og subendothelium. Systemet bør tage højde for rumlig inhomogenitet af koagulation in vivo: aktivering fra det beskadigede endotel, proliferationen af ​​aktive faktorer, tilstedeværelsen af ​​blodgennemstrømning.

Overvejelse af koagulationsmodeller er naturligt at begynde med in vivo koagulationsundersøgelser. Grundlaget for næsten alle anvendte fremgangsmåder af denne art er at anvende kontrolleret skade på forsøgsdyret for at forårsage hæmostatisk eller trombotisk respons. Denne reaktion undersøges ved forskellige metoder:

1. overvågning af blødningstid
2. analyse af plasma taget fra et dyr
3. obduktion af det slagtede dyr og histologisk undersøgelse
4. realtids-thrombusovervågning ved anvendelse af mikroskopi eller nuklear magnetisk resonans (figur 4).

Figur 4. In vivo trombusdannelse i en laserinduceret trombosemodel. Dette billede er gengivet fra historisk arbejde, hvor forskere var i stand til at observere for første gang udviklingen af ​​en blodprop "live". For at gøre dette blev mus injiceret med et koncentrat af fluorescensmærkede antistoffer mod koagulationsproteiner og blodplader og placeret dyret under linsen af ​​et konfokalt mikroskop (muliggør tredimensionel scanning), de valgte en arteriol tilgængelig til optisk observation under huden og beskadigede endotelet med en laser. Antistoffer begyndte at slutte sig til den voksende trombose, hvilket gør det muligt at observere det. Reproduceret fra [7].

Den klassiske formulering af in vitro koagulationsforsøg er, at blodplasmaet (eller helblodet) blandes i en vis kapacitet med en aktivator, hvorefter koagulationsprocessen observeres. Ifølge observationsmetoden kan eksperimentelle teknikker opdeles i følgende typer:

1. observation af selve koagulationsprocessen
2. observation af ændringer i koagulationsfaktorkoncentrationer over tid.

Den anden tilgang giver uforligneligt flere oplysninger. Teoretisk set ved at kende koncentrationen af ​​alle faktorer på et vilkårligt tidspunkt, kan du få komplette oplysninger om systemet. I praksis er undersøgelsen af ​​endnu to proteiner på samme tid dyr og er forbundet med store tekniske vanskeligheder.

Endelig er koagulation i kroppen ujævn. Dannelsen af ​​en blodprop udløses på den beskadigede mur, spredes med deltagelse af aktiverede blodplader i plasmavolumenet og stoppes ved hjælp af det vaskulære endotel. Det er umuligt at undersøge disse processer tilstrækkeligt ved hjælp af klassiske metoder. Den anden vigtige faktor er tilstedeværelsen af ​​blodgennemstrømning i karrene.

Bevidstheden om disse problemer førte til fremkomsten, siden 1970'erne, af en række in vitro eksperimentelle eksperimentelle systemer. Det tog lidt mere tid at forstå de rumlige aspekter af problemet. Det var først i 1990'erne, at metoder begyndte at fremstå, der tog hensyn til rumlig heterogenitet og diffusion af koagulationsfaktorer, og kun i det sidste årti blev de aktivt anvendt i videnskabelige laboratorier (figur 5).

Figur 5. Rumlig vækst af en fibrinprop i sundhed og sygdom. Koagulation i et tyndt lag blodplasma blev aktiveret af vævsfaktor immobiliseret på væggen. På billederne er aktivatoren placeret til venstre. Det grå ekspanderende bånd er en voksende fibrinprop.

Sammen med eksperimentelle tilgange bruger hæmostase og trombose undersøgelser også matematiske modeller (denne forskningsmetode kaldes ofte i silico [8]). Matematisk modellering i biologi gør det muligt at etablere dybe og komplekse forhold mellem biologisk teori og erfaring. Forsøget har visse grænser og er forbundet med en række vanskeligheder. Derudover er nogle teoretisk mulige forsøg uopnåelige eller uforholdsmæssigt dyre på grund af begrænsningerne af eksperimentelle teknikker. Simulering forenkler udførelsen af ​​eksperimenter, da det på forhånd er muligt at vælge de nødvendige betingelser for forsøg in vitro og in vivo, under hvilke virkningen af ​​interesse vil blive observeret.

Figur 6. Bidraget fra ekstern og intern tenase til dannelsen af ​​en fibrinprop i rummet. Vi brugte en matematisk model til at undersøge, hvor langt indflydelsen af ​​koagulationsaktivatoren (vævsfaktoren) i rummet kan nå. Til dette beregner vi fordelingen af ​​faktor Xa (som bestemmer fordelingen af ​​thrombin, som bestemmer fordelingen af ​​fibrin). Animationen viser fordelingen af ​​faktor Xa produceret af ekstern tenase (kompleks VIIa - TF) eller intern tenase (kompleks IXa - VIIIa) samt den samlede mængde af faktor Xa (skygget område). (Indsætningen viser det samme på en større koncentrationsskala.) Det kan ses, at faktor Xa, der er produceret på aktivatoren, ikke kan trænge langt væk fra aktivatoren på grund af den høje indholdshastighed i plasmaet. Tværtimod arbejder IXa-VIIIa-komplekset langt fra aktivatoren (da faktor IXa er langsommere hæmmet og derfor har en større effektiv diffusionsafstand fra aktivatoren) og sikrer fordelingen af ​​faktor Xa i rummet. Animation fra [9].

Koagulationssystem regulering

Lad os tage det næste logiske trin og forsøge at besvare spørgsmålet - hvordan fungerer det ovenfor beskrevne system?

Cascade koagulationssystem. Lad os starte med kaskadekæderne af enzymer, som aktiverer hinanden. Et enzym, der opererer med en konstant hastighed, giver en lineær afhængighed af produktets koncentration i tide. For en kaskade af N enzymer vil denne afhængighed have formen tN, hvor t er tid. For den effektive drift af systemet er det vigtigt, at svaret er af en sådan "eksplosiv" karakter, da dette minimerer perioden, hvor fibrinpropen stadig er skrøbelig.

Lanceringen af ​​koagulation og rollen som positive tilbagemeldinger. Som nævnt i første del af artiklen er mange koagulationsreaktioner langsomme. Faktorer IXa og Xa er således meget dårlige enzymer og har brug for cofaktorer for effektiv funktion (faktor VIIIa og Va). Disse cofaktorer aktiveres af thrombin: En sådan anordning, når enzymet aktiverer sin egen produktion, kaldes en positiv tilbagekoblingssløjfe.

Som det blev vist os eksperimentelt og teoretisk, danner den positive tilbagekobling af aktivering af faktor V ved thrombin aktiveringstærsklen - systemets egenskab, der ikke reagerer på lav aktivering, men for hurtigt at reagere, når en stor forekommer. Sådan en evne til at skifte ser ud til at være meget værdifuld for koagulation: dette hjælper med at forhindre en "falsk positiv" af systemet.

Den indre vejs rolle i koagulationens rumlige dynamik. Et af de spændende puslespil, der plaget biokemister i mange år efter opdagelsen af ​​de store koagulationsproteiner, var faktor XIIs rolle i hæmostase. Dens mangel blev fundet i de enkleste koagulationstest, hvilket øgede den tid, der var nødvendig for dannelsen af ​​en koagel, men i modsætning til manglen på faktor XI blev den ikke ledsaget af koagulationsforstyrrelser.

En af de mest plausible måder at ophæve den indre vejs rolle blev foreslået af os ved hjælp af rumligt inhomogene forsøgssystemer. Det blev fundet, at positive feedbacks er af stor betydning netop for udbredelse af koagulation. Effektiv aktivering af faktor X ved ekstern tenase på aktivatoren hjælper ikke med at danne en blodprop langt fra aktivatoren, da faktor Xa hurtigt hæmmes i plasmaet og ikke kan gå langt fra aktivatoren. Men faktor IXa, som er hæmmet en størrelsesorden langsommere, er helt i stand til det (og faktor VIIIa, som aktiveres af thrombin, hjælper det). Og der, hvor det er svært at nå ham, begynder faktor XI at virke, også aktiveret af thrombin. Tilstedeværelsen af ​​positive tilbagekoblingssløjfer hjælper således til at skabe en tredimensionel koagelstruktur.

Stien af ​​protein C som en mulig mekanisme til lokalisering af trombose. Aktivering af protein C ved thrombin er selvsomsomt, men det accelereres kraftigt, når thrombin er bundet til et transmembranprotein, thrombomodulin syntetiseret af endotelceller. Aktiveret protein C er i stand til at ødelægge faktorerne Va og VIIIa, hvilket nedsætter koagulationssystemets arbejde ved størrelsesordener. Nøglen til at forstå denne reaktions rolle blev rumligt inhomogene eksperimentelle tilgange. Vores eksperimenter foreslog, at den stopper den rumlige vækst af en blodprop, hvilket begrænser dens størrelse.

Sammenfatning

I de senere år er kompleksiteten af ​​koagulationssystemet gradvist blevet mindre mystisk. Opdagelsen af ​​alle de væsentlige komponenter i systemet, udviklingen af ​​matematiske modeller og brugen af ​​nye eksperimentelle tilgange tillod os at løfte sløret af hemmeligholdelse. Strukturen af ​​koagulationskaskaden er dechifreret, og nu, som vi så ovenfor, praktisk taget for hver væsentlig del af systemet, er den rolle, den spiller i reguleringen af ​​hele processen, blevet identificeret eller foreslået.

I fig. 7 præsenterer det mest moderne forsøg på at revidere strukturen af ​​koagulationssystemet. Dette er den samme ordning som i fig. 1, hvor flerfarvet skygge fremhæver dele af systemet, der er ansvarlige for forskellige opgaver, som beskrevet ovenfor. Ikke alt i denne ordning er sikkert installeret. For eksempel forbliver vores teoretiske forudsigelse om, at aktiveringen af ​​faktor VII ved faktor Xa tillader koaguleringen at reagere på en tærskelmåde til strømningshastigheden, endnu ikke testet i eksperimentet.

Figur 7. Koagulationssystemets modulære struktur: rollen af ​​individuelle koagulationsreaktioner i systemets funktion. Reproduceret fra [1].

Det er muligt, at dette billede endnu ikke er færdigt. Ikke desto mindre giver fremskridtene på dette område de seneste år os håb om, at de resterende uløste områder i koagulationsordningen i en overskuelig fremtid vil få en meningsfuld fysiologisk funktion. Og så kan vi tale om fødslen af ​​et nyt koncept for blodkoagulation, som erstattede den gamle kaskademodel, som trofast har tjent medicin i mange årtier.

Artiklen blev skrevet med deltagelse af A.N. Balandinoy og F.I. Ataullakhanova blev oprindeligt udgivet i Nature [10].