Схема процесу згортання крові. Згортання крові. Схема зсідання крові. Роль внутрішнього шляху у просторовій динаміці згортання

Згортання крові має бути нормальною, тому в основі гемостазу лежать рівноважні процеси. Не можна, щоб наша цінна біологічна рідина згорталася – це загрожує серйозними, смертельно небезпечними ускладненнями. Навпаки, може обернутися неконтрольованою масивною кровотечею, що також може спричинити загибель людини.

Найскладніші механізми та реакції, залучаючи ряд речовин на тому чи іншому етапі, підтримують цю рівновагу і таким чином дають можливість організму досить швидко справлятися самому (без залучення будь-якої сторонньої допомоги) та відновлюватись.

Норма згортання крові не може бути визначена якимось одним параметром, адже в цьому процесі беруть участь багато компонентів, що активують один одного. У зв'язку з цим, аналізи на згортання крові бувають різні, де інтервали їх нормальних значень переважно залежать від методу проведення дослідження, а також в інших випадках – від статі людини та прожитих ним днів, місяців, років. І навряд чи читача задовольнить відповідь: « Час зсідання крові становить 5 – 10 хвилин». Залишається безліч питань.

Усі важливі та всі потрібні

Зупинка кровотечі спирається на архисложный механізм, до складу якого безліч біохімічних реакцій, до участі у якому залучається дуже багато різних компонентів, де кожен із новачків відіграє свою певну роль.

схема згортання крові

Тим часом, відсутність чи неспроможність хоч якогось одного чинника згортання чи протизгортання може засмутити весь процес. Ось лише кілька прикладів:

• Неадекватна реакція з боку стінок судин порушує кров'яні пластинки - , Що «відчує» первинний гемостаз;
• Низька здатність ендотелію синтезувати і виділяти інгібітори агрегації тромбоцитів (основний - простациклін) і природні антикоагулянти () згущує кров, що рухається по судинах, що призводить до формування в кровотоці абсолютно непотрібних організму згортків, які до певного часу можуть бути спокійними. -або судини. Ці стають дуже небезпечними, коли відриваються і починають циркулювати у кровоносному руслі – цим вони створюють ризик судинної катастрофи;
• Відсутністю такого плазмового фактора, як FVIII, зумовлена ​​хвороба, зчеплена зі статтю – А;
• Гемофілія В виявляється у людини, якщо з тих же причин (рецесивна мутація в Х-хромосомі, яка, як відомо, у чоловіків тільки одна), має місце недостатність фактора Крістмана (FIX).

Взагалі, все починається ще на рівні пошкодженої судинної стінки, яка, секретуючи речовини, необхідні для забезпечення згортання крові, приваблює кров'яні пластинки, що циркулюють у кровотоку, – тромбоцити. Наприклад, «зазивний» тромбоцити до місця аварії та сприяючий їх адгезії до колагену – потужному стимулятору гемостазу, має своєчасно розпочати свою діяльність і добре працювати, щоб надалі можна було розраховувати на формування повноцінної пробки.

Якщо тромбоцити на належному рівні використовують свої функціональні можливості (адгезивно-агрегаційна функція), швидко включаються в роботу інші компоненти первинного (судинно-тромбоцитарного) гемостазу і в короткі терміни формують тромбоцитарну пробку, то для того, щоб зупинити кров, що витікає з русла , можна обійтися без особливого впливу інших учасників процесу згортання крові. Однак для утворення повноцінної пробки, здатної закрити травмовану судину, яка має ширший просвіт, без плазмових факторів організму не впоратися.

Таким чином, на першому етапі (відразу після отримання травми судинної стінки) починають йти послідовні реакції, де активація одного фактора дає поштовх до приведення в активний стан інших. І якщо десь чогось не вистачає або фактор виявляється неспроможним, процес згортання крові загальмовується або обривається зовсім.

Загалом механізм згортання складається з 3 фаз, які повинні забезпечувати:

• Утворення складного комплексу активованих факторів (протромбінази) та перетворення білка, що синтезується печінкою – , на тромбін ( фаза активації);
• Трансформація розчиненого в крові білка – фактора I ( , FI) у нерозчинний фібрин здійснюється в фазі коагуляції;
• Завершення процесу згортання формуванням щільного фібринового згустку ( фаза ретракції).

Аналізи на згортання крові

Багатоетапний каскадний ферментативний процес, кінцевою метою якого є утворення згустку, здатного закрити «пролом» у посудині, для читача, напевно, здасться заплутаним і незрозумілим, тому достатнім буде нагадування, що даний механізм забезпечують різні фактори згортання, ферменти, Са 2+ (іони кальцію) та різноманіття інших компонентів. Однак у зв'язку з цим пацієнтів досить часто цікавить питання: як виявити, якщо з гемостазом щось гаразд чи заспокоїтися, знаючи, що системи працюють нормально? Звичайно, для таких цілей існують аналізи на згортання крові.

Найпоширенішим специфічним (локальним) аналізом стану гемостазу вважається широко відома, що нерідко призначається терапевтами, кардіологами, а також акушерами-гінекологами, найбільш інформативна.

Тим часом слід зауважити, що проведення такої кількості тестів не завжди виправдане. Це від багатьох обставин: що шукає лікар, якому етапі каскаду реакцій він зосереджує свою увагу, скільки часу у розпорядженні медичних працівників тощо.

Імітація зовнішнього шляху згортання крові

Наприклад, зовнішній шлях активації згортання в лабораторних умовах може імітувати дослідження, яке називають медиками протромбіном за Квіком, пробою Квіка, протромбіновим (ПТВ) або тромбопластиновим часом (все це різні позначення одного аналізу). В основі зазначеного тесту, який залежить від факторів II, V, VII, X, лежить участь тканинного тромбопластину (він у ході роботи над зразком крові приєднується до цитратної рекальцинованої плазми).

Межі нормальних значень у чоловіків і у жінок одного віку не відрізняються і обмежуються діапазоном 78 – 142%, однак у жінок, які чекають на дитину, цей показник злегка підвищений (але злегка!). У дітей, навпаки, норми перебувають у межах менших значень і зростають у міру наближення до повноліття і далі:

Відображення внутрішнього механізму за умов лабораторії

Тим часом, щоб визначити порушення зсідання крові, зумовлене збоєм роботи внутрішнього механізму, тканинний тромбопластин при проведенні аналізу не застосовують – це дозволяє плазмі використовувати виключно власні резерви. У разі лабораторії внутрішній механізм простежують, чекаючи поки кров, взята з судин кровоносного русла, згорнеться сама. Початок цієї складної каскадної реакції збігається з активацією фактора Хагемана (фактор XII). Запуск цієї активації забезпечують різні умови (контакт крові з пошкодженою стінкою судин, клітинними мембранами, які зазнали певних змін), тому її називають контактною.

Контактна активація виникає і поза організмом, наприклад, коли кров потрапляє в чужорідне середовище і стикається з нею (контакт зі склом у пробірці, інструментарієм). Видалення з крові іонів кальцію ніяк не відбивається на запуску цього механізму, проте процес не може завершитись утворенням згустку – він обривається на етапі активації фактора IX, де без іонізованого кальцію вже не обійтися.

Час зсідання крові або час, протягом якого вона, перебуваючи до того в рідкому стані, виливається у форму еластичного згустку, залежить від швидкості перетворення білка фібриногену, розчиненого в плазмі, на нерозчинний фібрин. Він (фібрин) утворює нитки, які утримують червоні кров'яні тільця (еритроцити), змушуючи їх формувати згорток, що закриває собою отвір у пошкодженій судині. Час зсідання крові (1 мл, взятий з вени – метод Лі-Уайта) у таких випадках у середньому обмежується 4 – 6 хвилинами. Однак норма згортання крові, безумовно, має ширший діапазон цифрових (тимчасових) величин:

1. Кров, взята з вени, перетворюється на форму згустку від 5 до 10 хвилин;
2. Час згортання Лі-Уайтом у скляній пробірці становить 5 – 7 хвилин, у пробірці з силікону воно подовжується до 12-25 хвилин;
3. Для крові, взятої з пальця, нормальними є показники: початок – 30 секунд, закінчення кровотечі – 2 хвилини.

До аналізу, що відбиває внутрішній механізм, звертаються за перших підозр на грубі порушення згортання крові. Тест дуже зручний: проводиться швидко (поки кров тече або згусток у пробірці утворює), обходиться без особливих реактивів та складного обладнання, спеціальної підготовки пацієнт не потребує. Зрозуміло, порушення згортання крові, виявлені подібним чином, дають підстави припускати ряд істотних змін у системах, що забезпечують нормальний стан гемостазу, і змушують проводити подальші дослідження з метою виявлення справжніх причин патології.

При збільшенні (подовженні) часу згортання крові можна підозрювати:

• Дефіцит плазмових факторів, призначених для забезпечення згортання, або вроджену їх неповноцінність, незважаючи на те, що в крові вони перебувають на достатньому рівні;
• Серйозну патологію печінки, що спричинила функціональну неспроможність паренхіми органу;
• (У фазі, коли здатність крові згортатися йде на спад);

Час згортання крові подовжується у випадках використання гепаринотерапії, тому пацієнтам, які отримують даний, здавати аналізи, що свідчать про стан гемостазу, доводиться досить часто.

Розглянутий показник згортання крові зменшує свої значення (укорочується):

• У фазі високої коагуляції () ДВЗ-синдрому;
• При інших захворюваннях, що спричинили патологічний стан гемостазу, тобто коли пацієнт вже має порушення згортання крові і віднесений до групи підвищеного ризику утворення тромбів (тромбоз, тощо);
• У жінок, які використовують для контрацепції або з метою лікування протягом тривалого часу оральні засоби, що містять гормони;
• У жінок і чоловіків, які приймають кортикостероїди (при призначенні кортикостероїдних препаратів вік має дуже важливе значення – багато з них у дітей та людей похилого віку здатні викликати суттєві зміни з боку гемостазу, тому заборонені до застосування в цій групі).

Загалом норми мало відрізняються.

Показники згортання крові (норма) у жінок, чоловіків та дітей (мається на увазі один вік для кожної категорії), в принципі, мало відрізняються, хоча окремі показники у жінок змінюються фізіологічно (до, під час та після місячних, у період вагітності), тому стать дорослої людини все ж таки враховується під час проведення лабораторних досліджень. Крім цього, у жінок у період виношування дитини окремі параметри навіть повинні дещо зрушуватися, адже організму належить зупинити кровотечу після пологів, тому система згортання починає готуватися заздалегідь. Виняток щодо деяких показників згортання крові становить категорія дітей перших днів життя, наприклад, у новонароджених ПТВ на пару-трійку вище, ніж у дорослих осіб чоловічої та жіночої статі (норма дорослих – 11 – 15 секунд), а у недоношених дітей протромбіновий час збільшується на 3-5 секунд. Щоправда, вже десь до 4 дня життя ПТВ знижується і відповідає нормі згортання крові дорослих людей.

Познайомитися з нормою окремих показників згортання крові, а, можливо, і порівняти їх із власними параметрами (якщо тест був проведений порівняно недавно і на руках є бланк із записом результатів дослідження), читачеві допоможе наведена нижче таблиця:

Насамкінець хочеться звернути увагу наших постійних (і нових, звичайно) читачів: можливо, прочитання оглядової статті повною мірою не зможе задовольнити інтерес пацієнтів, яких торкнулася патологія гемостазу. Люди, які вперше зіткнулися з подібною проблемою, як правило, хочуть отримати якомога більше відомостей про системи, які забезпечують зупинку кровотечі в потрібний момент, і запобігання утворенню небезпечних згустків, тому починають шукати інформацію на просторах інтернету. Що ж, не слід поспішати – в інших розділах нашого сайту дано докладну (і, головне, коректну) характеристику кожному з показників стану гемостазу, вказано діапазон нормальних значень, а також описано показання та підготовку до аналізу.

Відео: просто про згортання крові

Відео: репортаж про аналізи на згортання крові

Згортання крові - вкрай складний і багато в чому ще загадковий біохімічний процес, який запускається при пошкодженні кровоносної системи і веде до перетворення плазми крові в драглистий потік, що затикає рану і кровотеча, що зупиняє. Порушення цієї системи вкрай небезпечні і можуть призвести до кровотечі, тромбозу або інших патологій, які відповідають за левову частку смертності та інвалідності в сучасному світі. Тут ми розглянемо пристрій цієї системи та розповімо про найсучасніші досягнення у її вивченні.

Кожен, хто хоч раз у житті отримував подряпину або рану, набував тим самим чудової можливості спостерігати перетворення крові з рідини на в'язку нетекучу масу, що призводить до зупинки кровотечі. Цей процес називається зсіданням крові і управляється складною системою біохімічних реакцій.

Мати якусь систему зупинки кровотечі - абсолютно необхідно для будь-якого багатоклітинного організму, що має рідке внутрішнє середовище. Згортання крові є життєво необхідним і для нас: мутації в генах основних білків згортання, як правило, летальні. На жаль, серед багатьох систем нашого організму, порушення в роботі яких становлять небезпеку для здоров'я, згортання крові також займає абсолютне перше місце як головна безпосередня причина смерті: люди хворіють на різні хвороби, але вмирають майже завжди від порушень згортання крові. Рак, сепсис, травма, атеросклероз, інфаркт, інсульт - для найширшого кола захворювань безпосередньою причиною смерті є нездатність системи згортання підтримувати баланс між рідким та твердим станом крові в організмі.

Якщо причина відома, чому з нею не можна боротися? Зрозуміло, боротися можна і потрібно: вчені постійно створюють нові методи діагностики та терапії порушень згортання. Але проблема в тому, що система згортання дуже складна. А наука про регулювання складних систем вчить, що керувати такими системами потрібно особливим чином. Їхня реакція на зовнішній вплив нелінійна і непередбачувана, і для того, щоб досягти потрібного результату, потрібно знати, куди докласти зусилля. Найпростіша аналогія: щоб запустити в повітря паперовий літачок, його достатньо кинути у потрібний бік; в той же час для зльоту авіалайнера потрібно натиснути в кабіні пілота на правильні кнопки в потрібний час та в потрібній послідовності. А якщо спробувати авіалайнер запустити кидком, як паперовий літачок, то це закінчиться погано. Так і із системою згортання: щоб успішно лікувати, потрібно знати «керівні точки».

Аж до останнього часу згортання крові успішно чинило опір спробам дослідників зрозуміти його роботу, і лише останніми роками тут стався якісний стрибок. У цій статті ми розповімо про цю чудову систему: як вона влаштована, чому її так складно вивчати, і – найголовніше – розповімо про останні відкриття у розумінні того, як вона працює.

Як влаштовано згортання крові

Зупинка кровотечі заснована на тій самій ідеї, що використовують домогосподарки для приготування холодця - перетворення рідини на гель (колоїдну систему, де формується мережа молекул, здатна утримати у своїх осередках тисячоразово переважає її за вагою рідина за рахунок водневих зв'язків з молекулами води). До речі, та ж ідея використовується в одноразових дитячих підгузках, в які міститься матеріал, що розбухає при змочуванні. З фізичної точки зору, там потрібно вирішувати те саме завдання, що і в згортанні - боротьбу з протіканнями при мінімальному додатку зусиль.

Згортання крові є центральною ланкою гемостазу(Зупинки кровотечі). Другою ланкою гемостазу є спеціальні клітини - тромбоцити, - здатні прикріплюватися один до одного і до місця пошкодження, щоб створити зупиняючу кров пробку.

Загальне уявлення про біохімію згортання можна отримати з малюнка 1, внизу якого показано реакцію перетворення розчинного білка фібриногенув фібрин, який потім полімеризується у сітку. Ця реакція є єдиною частиною каскаду, що має безпосередній фізичний зміст і вирішальну чітку фізичну задачу. Роль інших реакцій - виключно регуляторна: забезпечити перетворення фібриногену на фібрин лише у потрібному місці та у потрібний час.

Рисунок 1. Основні реакції зсідання крові.Система згортання є каскад - послідовність реакцій, де продукт кожної реакції виступає каталізатором наступної. Головний «вхід» у цей каскад знаходиться у його середній частині, на рівні факторів IX та X: білок тканинний фактор(позначений на схемі як TF) пов'язує фактор VIIa, і ферментативний комплекс, що вийшов, активує фактори IX і X. Результатом роботи каскаду є білок фібрин, здатний полімеризуватися і утворювати згусток (гель). Переважна більшість реакцій активації - реакції протеолізу, тобто. часткового розщеплення білка, що збільшує його активність. Майже кожен фактор згортання обов'язково тим чи іншим чином пригнічується: зворотний зв'язок необхідний стабільної роботи системи.

Позначення:Реакції перетворення факторів згортання на активні форми показані односторонніми тонкими чорними стрілками. При цьому фігурні червоні стрілкипоказують, під впливом яких саме ферментів відбувається активація. Реакції втрати активності внаслідок інгібування показані тонкими зеленими стрілками(Для простоти стрілки зображені як просто «догляд», тобто не показано, з якими саме інгібіторами відбувається зв'язування). Оборотні реакції формування комплексів показані двосторонніми тонкими чорними стрілками. Білки згортання позначені або назвами, або римськими цифрами, або абревіатурами ( TF- Тканинний фактор, PC- Протеїн С, APC- Активований протеїн С). Щоб уникнути перевантаженості, на схемі не показано: зв'язування тромбіну з тромбомодуліном, активація та секреція тромбоцитів, контактна активація згортання.

Фібриноген нагадує стрижень довжиною 50 нм та товщиною 5 нм (рис. 2). а). Активація дозволяє його молекулам склеюватись у фібринову нитку (рис 2 б), а потім у волокно, здатне розгалужуватися і утворювати тривимірну мережу (рис. 2). в).

Малюнок 2. Фібриновий гель. а - Схематичний устрій молекули фібриногену. Основу її складено з трьох пар дзеркально розташованих поліпептидних ланцюгів α, β, γ. У центрі молекули можна бачити області зв'язування, які стають доступними при відрізанні тромбіном фібринопептидів А та Б (FPA та FPB на малюнку). б - Механізм складання фібринового волокна: молекули кріпляться один до одного «внахлест» за принципом головка-до-серединки, утворюючи дволанцюгове волокно. в - Електронна мікрофотографія гелю: фібринові волокна можуть склеюватися та розщеплюватися, утворюючи складну тривимірну структуру.

Малюнок 3. Тривимірна структура молекули тромбіну.На схемі показано активний сайт та частини молекули, відповідальні за зв'язування тромбіну з субстратами та кофакторами. (Активний сайт - частина молекули, що безпосередньо розпізнає місце розщеплення і здійснює ферментативний каталіз.) Частини молекули, що виступають (екзосайти) дозволяють здійснювати «перемикання» молекули тромбіну, роблячи його мультифункціональним білком, здатним працювати в різних режимах. Наприклад, зв'язування тромбомодуліну з екзосайтом I фізично перекриває доступ до тромбіну прокоагулянтним субстратам (фібриноген, фактор V) і алостерично стимулює активність по відношенню до протеїну C.

Активатор фібриногену тромбін (рис. 3) належить до сімейства серинових протеїназ – ферментів, здатних здійснювати розщеплення пептидних зв'язків у білках. Він є родичем травних ферментів трипсину та хімотрипсину. Протеїнази синтезуються в неактивній формі, яка називається зимогеном. Щоб їх активувати, необхідно розщепити пептидний зв'язок, який утримує частину білка, яка закриває активний сайт. Так, тромбін синтезується у вигляді протромбіну, який можна активувати. Як видно із рис. 1 (де протромбін позначений як фактор II), що каталізується фактором Xa.

Взагалі, білки згортання називають факторами та нумерують римськими цифрами у порядку офіційного відкриття. Індекс «а» означає активну форму, яке відсутність - неактивний попередник. Для давно відкритих білків, таких як фібрин та тромбін, використовують і власні імена. Деякі номери (III, IV, VI) з історичних причин не використовуються.

Активатором згортання є білок, званий тканинним фактором, присутній у мембранах клітин всіх тканин, крім ендотелію і крові. Таким чином, кров залишається рідкою тільки тому, що в нормі вона захищена тонкою захисною оболонкою ендотелію. За будь-якого порушення цілісності судини тканинний фактор пов'язує з плазми фактор VIIa, а їх комплекс - званий зовнішньою теназою(Tenase, або Xase, від слова ten- Десять, тобто. номер активованого фактора) – активує фактор X.

Тромбін також активує фактори V, VIII, XI, що веде до прискорення його власного виробництва: фактор XIa активує фактор IX, а фактори VIIIa та Va пов'язують фактори IXa та Xa, відповідно, збільшуючи їх активність на порядки (комплекс факторів IXa та VIIIa називається внутрішньою теназою). Дефіцит цих білків веде до тяжких порушень: так, відсутність факторів VIII, IX або XI викликає тяжку хворобу гемофілію(знамениту «царську хворобу», на яку хворів царевич Олексій Романов); а дефіцит факторів X, VII, V або протромбіну несумісний із життям.

Такий пристрій системи називається позитивним зворотним зв'язком: тромбін активує білки, які прискорюють його власне виробництво І тут постає цікаве питання, а навіщо вони потрібні? Чому не можна одразу зробити реакцію швидкою, чому природа робить її вихідно повільною, а потім вигадує спосіб її додаткового прискорення? Навіщо у системі згортання дублювання? Наприклад, фактор X може активуватись як комплексом VIIa-TF (зовнішня теназа), так і комплексом IXa-VIIIa (внутрішня теназа); це виглядає абсолютно безглуздим.

У крові також є інгібітори протеїназ згортання. Основними є антитромбін III та інгібітор шляху тканинного фактора. Крім цього, тромбін здатний активувати серинову протеїназу. протеїн Сщо розщеплює фактори згортання Va і VIIIa, змушуючи їх повністю втрачати свою активність.

Протеїн С – попередник серинової протеїнази, дуже схожої на фактори IX, X, VII та протромбін. Він активується тромбіном, як і фактор ХІ. Однак при активації серинова протеїназа, що вийшла, використовує свою ферментативну активність не для того, щоб активувати інші білки, а для того, щоб їх інактивувати. Активований протеїн С виробляє кілька протеолітичних розщеплень у факторах зсідання Va і VIIIa, змушуючи їх повністю втрачати свою кофакторну активність. Таким чином, тромбін – продукт каскаду згортання – інгібує своє власне виробництво: це називається негативним зворотним зв'язком.І знову у нас регуляторне питання: навіщо тромбін одночасно прискорює та уповільнює власну активацію?

Еволюційні витоки згортання

Формування захисних систем крові почалося у багатоклітинних понад мільярд років тому - власне, саме у зв'язку з появою крові. Сама система згортання є результатом подолання іншої історичної віхи – виникнення хребетних близько п'ятисот мільйонів років тому. Найімовірніше, ця система виникла з імунітету. Поява чергової системи імунних реакцій, яка боролася з бактеріями шляхом обволікання їх фібриновим гелем, призвела до випадкового побічного результату: кровотеча стала припинятися швидше. Це дозволило збільшувати тиск і силу потоків у кровоносній системі, а покращення судинної системи, тобто покращення транспорту всіх речовин, відкрило нові горизонти розвитку. Хто знає, чи не була поява згортання тією перевагою, яка дозволила хребетним зайняти своє нинішнє місце у біосфері Землі?

У ряду членистогих (таких як рак-мечехвіст) згортання також існує, але воно виникло незалежно і залишилося на імунологічних ролях. Комахи, як і інші безхребетні, зазвичай обходяться слабшим різновидом системи зупинки кровотечі, заснованої на агрегації тромбоцитів (точніше, амебоцитів – далеких родичів тромбоцитів). Цей механізм цілком функціональний, але накладає важливі обмеження ефективність судинної системи, - як і, як трахейна форма дихання обмежує максимально можливий розмір комахи.

На жаль, істоти з проміжними формами системи згортання майже всі вимерли. Єдиним винятком є ​​безщелепні риби: геномний аналіз системи згортання у міноги показав, що вона містить набагато менше компонентів (тобто влаштована помітно простіше). Починаючи з щелепних риб і до ссавців системи згортання дуже схожі. Системи клітинного гемостазу також працюють за подібними принципами, незважаючи на те, що дрібні, без'ядерні тромбоцити характерні тільки для ссавців. В інших хребетних тромбоцити – великі клітини, що мають ядро.

Підсумовуючи, система згортання вивчена дуже добре. У ній вже п'ятнадцять років не відкривали нових білків чи реакцій, що з сучасної біохімії становить вічність. Звичайно, не можна виключити ймовірність такого відкриття, але поки що не існує жодного явища, яке ми не могли б пояснити за допомогою наявних відомостей. Швидше навпаки, система виглядає набагато складніше, ніж потрібно: ми нагадаємо, що з усього цього (досить громіздкого!) каскаду власне желювання займається лише одна реакція, а всі інші потрібні для якоїсь незрозумілої регуляції.

Саме тому зараз дослідники-коагулологи, які працюють у різних областях - від клінічної гемостазіології до математичної біофізики, - активно переходять від питання «Як влаштовано згортання?»до питань «Чому згортання влаштовано саме так?», "Як воно працює?"і наостанок, «Як нам потрібно впливати на згортання, щоб досягти бажаного ефекту?». Перше, що необхідно зробити для відповіді – навчитися досліджувати згортання цілком, а не лише окремі реакції.

Як дослідити згортання?

Для вивчення згортання створюються різні моделі - експериментальні та математичні. Що саме вони дають змогу отримати?

З одного боку, здається, що найкращим наближенням вивчення об'єкта є сам об'єкт. В даному випадку – людина чи тварина. Це дозволяє враховувати всі фактори, включаючи струм крові судинами, взаємодії зі стінками судин та багато іншого. Однак у разі складність завдання перевищує розумні кордону. Моделі згортання дозволяють спростити об'єкт дослідження, не упускаючи його суттєвих особливостей.

Спробуємо скласти уявлення про те, яким вимогам повинні відповідати ці моделі, щоб коректно відображати процес згортання in vivo.

В експериментальній моделі повинні бути ті ж біохімічні реакції, що і в організмі. Повинні бути присутніми не тільки білки системи згортання, а й інші учасники процесу згортання – клітини крові, ендотелію та субендотелію. Система має враховувати просторову неоднорідність згортання in vivo: активація від пошкодженої ділянки ендотелію, поширення активних факторів, наявність струму крові.

Розгляд моделей згортання природно розпочати з методів дослідження згортання in vivo. Основа практично всіх підходів такого роду полягає в нанесенні піддослідній тварині контрольованого пошкодження з тим, щоб викликати гемостатичну або тромботичну реакцію. Ця реакція досліджується різними методами:

• спостереження за часом кровотечі;
• аналіз плазми, взятої у тварини;
• розтин умертвленої тварини та гістологічне дослідження;
• спостереження за тромбом у реальному часі з використанням мікроскопії чи ядерного магнітного резонансу (рис. 4).

Малюнок 4. Формування тромбу in vivoу моделі тромбозу, індукованого лазером.Ця картинка відтворена з історичної роботи, де вчені вперше змогли спостерігати розвиток тромбу «наживо». Для цього в кров миші впорснули концентрат флуоресцентно мічених антитіл до білків згортання та тромбоцитів, і, помістивши тварину під об'єктив конфокального мікроскопа (що дозволяє здійснювати тривимірне сканування), вибрали доступну для оптичного спостереження артеріолу під шкірою і пошкодили енд. Антитіла почали приєднуватися до тромбу, що зростає, уможлививши його спостереження.

Класична постановка експерименту зі згортання in vitroполягає в тому, що плазма крові (або цільна кров) поєднується в деякій ємності з активатором, після чого проводиться спостереження за процесом згортання. За методом спостереження експериментальні методики можна розділити такі типи:

• спостереження за самим процесом згортання;
• спостереження зміною концентрацій чинників згортання від часу.

Другий підхід дає незрівнянно більше інформації. Теоретично, знаючи концентрацію всіх факторів у довільний момент часу, можна отримати повну інформацію про систему. Насправді дослідження навіть двох білків одночасно дорого пов'язані з великими технічними труднощами.

Зрештою, згортання в організмі протікає неоднорідно. Формування згустку запускається на пошкодженій стінці, поширюється за участю активованих тромбоцитів обсягом плазми, зупиняється за допомогою ендотелію судин. Адекватно вивчити ці процеси з допомогою класичних методів неможливо. Другим важливим фактором є наявність потоку крові у судинах.

Усвідомлення цих проблем призвело до появи, починаючи з 1970-х років, різноманітних проточних експериментальних систем in vitro. Дещо більше часу знадобилося на усвідомлення просторових аспектів проблеми. Лише у 1990-ті роки почали з'являтися методи, що враховують просторову неоднорідність та дифузію факторів згортання, і лише в останнє десятиліття вони почали активно використовуватись у наукових лабораторіях (рис. 5).

Малюнок 5. Просторове зростання фібринового згустку в нормі та патології.Згортання в тонкому шарі плазми активувалося іммобілізованим на стінці тканинним фактором. На фотографіях активатор розташований зліва. Сіра смуга, що розширюється- Зростання фібриновий потік.

Поряд з експериментальними підходами для досліджень гемостазу та тромбозу також використовуються математичні моделі (цей метод досліджень часто називається in silico). Математичне моделювання в біології дозволяє встановлювати глибокі та складні взаємозв'язки між біологічною теорією та досвідом. Проведення експерименту має певні межі та пов'язане з низкою труднощів. Крім того, деякі теоретично можливі експерименти нездійсненні або занадто дорогі внаслідок обмежень експериментальної техніки. Моделювання спрощує проведення експериментів, тому що можна заздалегідь підібрати необхідні умови для експериментів in vitroі in vivo, при яких цікавий ефект буде спостерігатися.

Регулювання системи згортання

Рисунок 6. Внесок зовнішньої та внутрішньої тенази у формування фібринового згустку у просторі.Ми використовували математичну модель, щоб дослідити, як далеко може сягати вплив активатора згортання (тканинного фактора) у просторі. Для цього ми вважали розподіл фактора Xa (який визначає розподіл тромбіну, який визначає розподіл фібрину). На анімації показано розподіл фактора Xa, виробленого зовнішньою теназою(комплексом VIIa-TF) або внутрішньою теназою(комплексом IXa-VIIIa), а також загальна кількість фактора Xa (заштрихована область). (Вставка показує те саме на більшій шкалі концентрацій.) Можна бачити, що вироблений на активаторі фактор Xa не може проникнути далеко від активатора через високу швидкість інгібування в плазмі. Навпаки, комплекс IXa–VIIIa працює далеко від активатора (оскільки фактор IXa повільніше інгібується і тому має більшу відстань ефективної дифузії від активатора), і забезпечує поширення фактора Xa у просторі.

Зробимо наступний логічний крок та спробуємо відповісти на запитання – а як описана вище система працює?

Каскадний пристрій системи згортання

Почнемо з каскаду - ланцюжки ферментів, що активують один одного. Один фермент, що працює з постійною швидкістю, дає лінійну залежність концентрації препарату від часу. У каскаду з Nферментів ця залежність матиме вигляд t N, де t- Час. Для ефективної роботи системи важливо, щоб відповідь мала саме такий, «вибуховий» характер, оскільки це зводить до мінімуму той період, коли потік фібрину ще неміцний.

Запуск згортання та роль позитивних зворотних зв'язків

Як згадувалося в першій частині статті, багато реакцій згортання повільні. Так, фактори IXa і Xa самі по собі є дуже поганими ферментами і для ефективного функціонування потребують кофакторів (факторів VIIIa і Va, відповідно). Ці кофактори активуються тромбіном: такий пристрій, коли фермент активує власне виробництво, називається петлею позитивного зворотного зв'язку.

Як було показано нами експериментально і теоретично, позитивний зворотний зв'язок активації фактора V тромбіном формує поріг активації - властивість системи не реагувати на малу активацію, але швидко спрацьовувати при появі великої. Подібне вміння перемикатися є дуже цінним для згортання: це дозволяє запобігти «хибному спрацьовуванню» системи.

Роль внутрішнього шляху у просторовій динаміці згортання

Однією з загадок, що інтригували, переслідували біохіміків протягом багатьох років після відкриття основних білків згортання, була роль фактора XII в гемостазі. Його дефіцит виявлявся у найпростіших тестах згортання, збільшуючи час, необхідний освіти згустку, проте, на відміну дефіциту чинника XI, не супроводжувався порушеннями згортання.

Один із найбільш правдоподібних варіантів розгадки ролі внутрішнього шляху був запропонований нами за допомогою просторово неоднорідних експериментальних систем. Було виявлено, що позитивні зворотні зв'язки мають велике значення для поширення згортання. Ефективна активація фактора X зовнішньою теназою на активаторі не допоможе сформувати потік далеко від активатора, оскільки фактор Xa швидко пригнічується в плазмі і не може далеко відійти від активатора. Проте фактор IXa, який інгібується на порядок повільніше, цілком на це здатний (і йому допомагає фактор VIIIa, який активується тромбіном). А там, куди складно дійти і йому, починає працювати фактор XI, який також активується тромбіном. Таким чином, наявність петель позитивних зворотних зв'язків допомагає створити тривимірну структуру згустку.

Шлях протеїну С як можливий механізм локалізації тромбоутворення

Активація протеїну З тромбіном повільна сама по собі, але різко прискорюється при зв'язуванні тромбіну з трансмембранним білком тромбомодуліном, синтезованим клітинами ендотелію. Активований протеїн С здатний руйнувати фактори Va і VIIIa, на порядок уповільнюючи роботу системи згортання. Ключем до розуміння ролі цієї реакції стали просторово-неоднорідні експериментальні підходи. Наші експерименти дозволили припустити, що вона зупиняє просторове зростання тромбу, обмежуючи його розмір.

Підбиття підсумків

В останні роки складність системи згортання поступово стає менш загадковою. Відкриття всіх істотних компонентів системи, розробка математичних моделей та використання нових експериментальних підходів дозволили відкрити завісу таємниці. Структура каскаду згортання розшифровується, і тепер, як ми бачили вище, практично кожної істотної частини системи виявлено чи запропоновано роль, що вона грає у регуляції всього процесу.

На малюнку 7 представлено найсучаснішу спробу переглянути структуру системи згортання. Це та сама схема, що й на рис. 1, де різнобарвним затіненням виділено частини системи, відповідальні за різні завдання, як було обговорено вище. Не все у цій схемі є надійно встановленим. Наприклад, наше теоретичне передбачення, що активація фактора VII фактором Xa дозволяє згортання граничним чином відповідати на швидкість потоку, залишається поки що неперевіреним в експерименті.

Конспект із книги «Основи клінічної гірудотерапії» Н.І. Сулім

Під терміном "гемостаз" розуміють комплекс реакцій, спрямований на зупинку кровотечі при травмі судин. Насправді значення систем гемостазу набагато складніше і далеко виходить за рамки боротьби з кровотечами. Основними завданнями системи гемостазу є збереження рідкого стану циркулюючої та депонованої крові, регуляція транскапілярного обміну, резистентності судинної стінки, вплив на інтенсивність репаративних процесів.

Прийнято розрізняти: судинно-тромбоцитарний гемостаз та процес згортання крові. У першому випадку йдеться про зупинку кровотечі з дрібних кровоносних судин з низьким кров'яним тиском, діаметр яких не перевищує 100 мкм, у другому - про боротьбу з втратою крові при пошкодженні артерій і вен. Такий поділ має умовний характер, бо як при пошкодженні дрібних, так і великих кровоносних судин завжди поряд з утворенням тромбоцитарної пробки здійснюється згортання крові.

Разом з тим, подібний поділ є надзвичайно зручним для клініцистів, бо при порушеннях судинно-тромбоцитарного гемостазу прокол шкіри пальця або мочки вуха супроводжується тривалою кровотечею, тоді як час згортання крові залишається в нормі. При патології системи згортання крові час кровотечі значно не змінюється, хоча утворення фібринового згустку може не наступати годинами, що, зокрема, спостерігається при гемофіліях А і В.

Судинно-тромбоцитарний гемостаз

Судинно-тромбоцитарний гемостаз зводиться до утворення тромбоцитарної пробки або тромбоцитарного тромбу.

Три стадії судинно-тромбоцитарного гемостазу

1. тимчасовий (первинний та вторинний) спазм судин;
2. утворення тромбоцитарної пробки за рахунок адгезії (прикріплення до пошкодженої поверхні) та агрегації (склеювання між собою) кров'яних пластинок;
3. ретракція (скорочення та ущільнення) тромбоцитарної пробки.

Тимчасовий спазм судин

Буквально через частки секунди після травми спостерігається первинний спазм дорівеносних судин, завдяки чому кровотеча в перший момент може не виникнути або носить обмежений характер. Первинний спазм судин обумовлений викидом у кров у відповідь больове подразнення адреналіну і норадреналіну і триває трохи більше 10-15 сек. Надалі настає вторинний спазм,обумовлений активацією тромбоцитів і віддачею в кров судинозвужувальних агентів - серотоніну, ТхА 2 адреналіну та ін.

Первинна (оборотна) агрегація тромбоцитів

Пошкодження судин супроводжується негайною активацією тромбоцитів, що пов'язано з появою високих концентрацій АДФ (з еритроцитів, що руйнуються, і травмованих судин), а також оголенням субендотелію, колагенових і фібрилярних структур. Починається адгезія тромбоцитів до колагену та інших адгезивних білків субендотелію.

При пошкодженні великих артерій та вен тромбоцити адгезують безпосередньо до оголених волокон колагену через колагенові рецептори - GP-Ib-IIa.

При травмі дрібних артерій і артеріол, прилипання тромбоцитів обумовлено наявністю в плазмі та кров'яних пластинках, а також вивільненням з ендотелію особливого білка - фактора фон Віллебранда (vWF), що має 3 активні центри, два з яких зв'язуються з рецепторами тромбоцитів - з субендотелієм чи колагеновими волокнами. Таким чином, тромбоцит за допомогою vWF виявляється підвішеним до травмованої поверхні судини.

З адгезуючих тромбоцитів, як і пошкодженого ендотелію, вивільняється АДФ, що є найважливішим індуктором агрегації. Під впливом АДФ тромбоцити прилипають до кров'яних пластинок, що приєдналися до ендотелію, а також склеюються між собою, утворюючи агрегати, що є основою тромбоцитарної пробки. Посилення агрегації сприяють фактор активації тромбоцитів (PAF), а також тромбін, який завжди з'являється в результаті згортання крові в зоні травми.

Під впливом слабких агоністів (АДФ, PAF, адреналін, серотонін, вітронектин, фібронектин та ін.) на мембрані тромбоцитів починається експресія рецепторів до фібриногену (GPIIb-IIIa). Завдяки їм у присутності іонів Са 2+ фібриноген зв'язує між собою 2 прилеглі кров'яні пластинки.

На цьому етапі агрегація носить оборотний характер, бо за агрегацією може наступити частковий чи повний розпад агрегатів - дезагрегація. Більше того, оскільки зв'язок між тромбоцитами неміцний, то частина агрегатів може відриватися і нестися струмом крові. Така агрегація носить найменування первинною, чи оборотною. Зрозуміло, первинна агрегація неспроможна зупинити кровотечу навіть із дуже дрібних кровоносних судин (капілярів, венул, артеріол).

Ретракція згустку

Більш складний механізм вторинної агрегації, що супроводжується тромбоцитарною секрецією. Для завершення гемостазу потрібне приєднання ряду додаткових механізмів активації із включенням зворотних зв'язків (зворотної аферентації в межах тромбоциту). Слабкі агоністи призводять до надходження сигналу всередину кров'яних пластинок, в результаті чого в них збільшується вміст цитоплазматичного Са 2+ і активація настає фосфоліпази А2. Остання призводить до звільнення з мембрани тромбоциту арахідонової кислоти, яка в результаті циклу послідовних реакцій перетворюється на надзвичайно активні сполуки PgG 2 , PgH 2 і тромбоксан А 2 (ТхА 2), які є одночасно сильним агоністом агрегації та вазоконстри.

Виділяючись з тромбоцитів, PgG 2 , PgH 2 і особливо ТхА 2 здійснюють так званий перший позитивний зв'язок, що полягає у посиленні експресії фібриногенових рецепторів, а також посилюють сигнал, що передається всередину тромбоциту. При цьому ТхА 2 викликає виділення іонів Са 2+ з щільної тубулярної системи в цитоплазму, що сприяє розвитку фінальних ферментних реакцій систем гемостазу в самому тромбоциті. До таких реакцій насамперед належить активація актоміозинової системи, а також фосфорилювання білків. Цей шлях, що почався з активізації фосфоліпази, завершується активацією протеїнкінази з утворенням інозилтрифосфату, здатного, як і ТхА 2 , підвищувати рівень Са 2+ .

Комплекс перерахованих реакцій веде, зрештою, до скорочення актоміозину (тромбостеніну) тромбоцитів, що супроводжується підвищенням внутрішньоклітинного тиску, що призводить до секреторних реакцій (реакція вивільнення) та скорочення тромбоцитарної пробки. У цьому кров'яні пластинки підтягуються друг до друга, тромбоцитарна пробка як скорочується, а й ущільнюється, тобто. настає її ретракція.

З тромбоцитів, що зазнали адгезії та агрегації, посилено секретуються гранули і біологічно активні продукти, що містяться в них - АДФ, PAF, адреналін, норадреналін, фактор Р4, ТхА 2 , фібриноген, vWF, тромбоспондин, фібронектин, ві. Усе це значно укріплює тромбоцитарний тромб (рис. 1).

Мал. 1.Склад гранул тромбоцитів та їх вивільнення під впливом стимуляторів агрегації.

Слід звернути увагу на те, що з кров'яних пластинок у процесі реакції вивільнення виділяється фактор росту, або інакше мітогенний фактор, що відіграє важливу роль у процесі репарації пошкоджених стінок судин, а в умовах патології сприяє розвитку атеросклерозу. Реканалізації (відновленню прохідності) судини сприяють лізосомальні ензими, що виділяються з g-rpaнул (лізосом) (рис. 2).

Мал. 2.Продукти тромбоцитарної секреції у фізіологічних та патологічних реакціях організму (за О.С. Шитиковою)

Одночасно з вивільненням тромбоцитарних факторів відбувається утворення тромбіну, що різко посилює агрегацію і призводить до появи мережі фібрину в якій застрягають окремі еритроцити та лейкоцити.

Важливо!В умовах норми зупинка кровотечі із дрібних судин займає від 2-х до 4-х хвилин.

Загальна схема судинно-тромбоцитарного гемостазу

Мал. 3.Схема судинно-тромбоцитарного гемостазу. Умовні позначення: АДФ – аденозиндифосфат, ДП – глікопротеїни, КА – катехоламіни vWF – фактор Віллібранда

Роль простагландинів у судинно-тромбоцитарному гемостазі

Надзвичайно важливу роль у регуляції судинно-тромбоцитарного гемостазу відіграють похідні арахідонової кислоти - простагландин I 2 (PgI 2), або простациклін та ТхА 2 .

PgI 2 утворюється ендотеліальними клітинами під впливом ферменту простациклінсинтетази. У фізіологічних умовах дія PgI 2 переважає над ТхА 2 - потужним агрегуючим агентом тромбоцитів. Ось чому в циркуляції у здорової людини агрегація тромбоцитів має обмежений характер.

При пошкодженні ендотелію у місці травми утворення PgI 2 порушується, внаслідок чого починає переважати дію ТхА 2 та створюються сприятливі умови для агрегації тромбоцитів.

Аналогічна картина спостерігається при захворюваннях, що супроводжуються ушкодженням судинної стінки (ендотеліоз). У цих випадках у місцях ушкодження судин утворюються так звані білі тромби, що складаються з тромбоцитів. Наявність локальних пошкоджень коронарних судин є однією з провідних причин виникнення стенокардії, інфаркту міокарда внаслідок оборотної (стенокардія) та незворотної (інфаркт) агрегації тромбоцитів з подальшим цементуванням тромбоцитарної пробки нитками фібрину.

Мал. 4.Схема, що відбиває участь простагландинів у регуляції функції тромбоцитів

Процес згортання крові

При пошкодженні великих кровоносних судин (артерій, вен) також відбувається утворення тромбоцитарної пробки, але вона не здатна зупинити кровотечу, тому що легко вимивається кров. Основне значення в цьому процесі належить згортанню крові, що супроводжується зрештою утворенням щільного фібринового згустку.

На даний час встановлено, що згортання крові є ферментативним процесом. Слід зазначити, що основоположником ферментативної теорії згортання крові є вітчизняний учений, професор Дерптського університету А. А. Шмідт, який опублікував з 1861 по 1895 рік низку робіт, присвячених механізмам формування фібринового згустку. Ця теорія лише на початку XX століття була підтримана німецьким ученим Р. Моравітцем та отримала загальне визнання.

У зсіданні крові бере участь комплекс білків, що знаходяться в плазмі (плазмові фактори гемокоагуляції), більшість з яких є проферментами. На відміну від тромбоцитарних факторів вони позначаються римськими цифрами (фактор I, II і т.д.).

Активація плазмових факторів відбувається головним чином за рахунок протеолізу та супроводжується відщепленням пептидних інгібіторів. Для позначення цього процесу до номера фактора приєднується літера "а" (фактор IIа, Va, VIIa і т.д.).

Плазмові фактори поділяються на дві групи: вітамін-К-залежні, які утворюються переважно в печінці за участю вітаміну К, та вітамін-К-незалежні, для синтезу яких вітамін К не потрібний. Такий поділ є надзвичайно зручним для клініки, бо при загрозах внутрішньосудинного тромбоутворення лікар може за допомогою лікарських препаратів порушити синтез вітамін-К-залежних факторів та значно знизити ризик тромбозу (табл. 1).

Таблиця 1.Плазмові фактори згортання крові

Еритроцитарні фактори зсідання крові

В еритроцитах виявлено низку сполук, аналогічних тромбоцитарним факторам. Найважливішим із них є частковий тромбопластин, або фосфоліпідний фактор (нагадує фактор Р3), який входить до складу мембрани. Крім того, еритроцити містять антигепариновий фактор, велику кількість АДФ, фібриназу та інші сполуки, що мають відношення до гемостазу. При травмі судини близько 1% найменш стійких еритроцитів крові, що витікає, руйнується, що сприяє утворенню тромбоцитарної пробки і фібринового згустку.

Особливо велика роль еритроцитів у згортанні крові при їх масовому руйнуванні, що спостерігається при переливанні несумісної крові, резус-конфлікті матері та плода та гемолітичних анеміях.

Лейкоцитарні фактори згортання крові

Лейкоцити містять фактори згортання, які отримали найменування лейкоцитарних. Зокрема, моноцити та макрофаги при стимуляції Аг синтезують білкову частину тромбопластину – апопротеїн III (тканинний фактор), що значно прискорює згортання крові. Ці ж клітини є продуцентами вітамін-К-залежних факторів згортання - IX, VII та X. Наведені факти є однією з основних причин виникнення дисемінованого (поширеного) внутрішньосудинного згортання крові (або ДВС-синдрому) при багатьох запальних та інфекційних захворюваннях, що значно обтяжує перебіг патологічного процесу, а іноді спричиняє смерть хворих.

Тканинні фактори згортання крові

Важлива роль процесі згортання крові відводиться тканинним чинникам, яких у першу чергу належить тромбопластин (фактор III, тканинний чинник - TF). TF складається з білкової частини - апопротеїну III і комплексу фосфоліпідів - і нерідко є уламком клітинних мембран. Більшість TF експонована назовні і включає 2 структурні домени. При руйнуванні тканин або стимуляції ендотелію ендотоксином та прозапальними цитокінами TF здатний надходити в кровотік та викликати розвиток ДВС-синдрому.

Механізм згортання крові

Процес згортання крові є ферментний каскад, в якому проферменти, переходячи в активний стан (серинові протеїнази), здатні активувати інші фактори згортання крові. Подібна активація може мати послідовний і ретроградний характер. При цьому активація факторів згортання здійснюється за рахунок протеолізу, що призводить до перебудови молекул і відщеплення пептидів, що мають слабку антикоагулянтну дію.

Процес зсідання крові може бути розділений на 3 фази

1. комплекс послідовних реакцій, що призводять до утворення протромбінази;
2. перехід протромбіну в тромбін (фактора II фактор IIа);
3. з фібриногену утворюється фібриновий потік.

Освіта протромбінази

Утворення протромбінази може здійснюватися за зовнішнім та внутрішнім механізмом. Зовнішній механізм передбачає обов'язкову присутність тромбопластину (TF, або F-III), внутрішній пов'язаний з участю тромбоцитів (парціальний тромбопластин, або фактор Р 3). Разом з тим, внутрішній і зовнішній шляхи утворення протромбінази мають багато спільного, тому що активуються одними і тими ж факторами (фактор ХIIа, калікреїн, ВМК та ін), а також призводять до появи одного й того ж активного ферменту - фактора Ха , що виконує в комплексі з фактором Va функції протромбінази. При цьому як повний, так і парціальний тромбопластин є матрицями, на яких розгортається цикл ферментативних реакцій.

Важлива роль у процесі згортання крові відводиться гліцерофосфоліпідам і, зокрема, фосфатидилсерину та фосфатидилетаноламіну в бислое мембрани. Однією з особливостей бислоя є його асиметрія. У зовнішньому листку бислойной мембрани, яка контрактує з кров'ю, переважають в основному фосфатидилхолін і сфінгомієлін. Як відомо, ці фосфоліпіди містять фосфохолін, що забезпечує атромбогенність мембран. Молекула цих фосфоліпідів електронейтральна – у ній немає переважання одного із зарядів.

Фосфатидилсерин і фосфатидилетаноламін розташовані переважно у внутрішньому шарі мембрани. Головка зазначених фосфоліпідів несе два негативні заряди та один позитивний, тобто. у ньому переважає негативний заряд. Ініціація зсідання крові може наступити лише тоді, коли ці фосфоліпіди з'являться на зовнішній поверхні мембрани.

Зі сказаного випливає, що для ініціації згортання крові необхідно порушити вихідну асиметрію фосфоліпідів мембрани, що може статися тільки за рахунок обміну фосфоліпідів між шарами, або, інакше, фліп-флопу. Як це відбувається при пошкодженні кровоносної судини?

Ми вже зазначали, що з обох боків мембрани існує іонна асиметрія. Для процесу згортання крові дуже важлива асиметрія у вмісті іонів Са2+, концентрація якого в плазмі та інтерстиціальній рідині в десять тисяч разів більша, ніж у цитоплазмі клітини та тромбоциті. Як тільки травмується стінка судини, в цитоплазму з позаклітинної рідини або внутрішньоклітинного депо переходить значна кількість іонів Са 2+ . Надходження Са 2+ у тромбоцит або клітини (травмований ендотелій тощо) розпушує мембрану та включає механізми підтримки асиметрії фосфоліпідного бислоя. При цьому молекули фосфатидилсерину і фосфатидилетаноламіну, що несуть сумарні негативні заряди, переходять на поверхню мембрани.

Чому ж порушується асиметрія у змісті окремих фосфоліпідів у зовнішньому та внутрішньому шарах мембрани? Нещодавно з'явився ряд повідомлень про те, що залежний від енергії процес концентрації амінофосфоліпідів переважно у внутрішньому листку мембрани пов'язаний з функціонуванням специфічних трансмембранних білків-переносників, що синергічно діють, — транслоказ.

Амінофосфоліпідні транслокази здійснюють односпрямоване пересування фосфатидилсерину і фосфатиднлетаноламіну у внутрішній листок мембрани. При активації клітин, у тому числі кров'яних пластинок, при підвищенні рівня цитоплазматичного Са 2+ при зменшенні концентрації АТФ і при інших зрушень відбувається інгібіція транслоказ. При цьому настає двонаправлене трансмембранне переміщення всіх мембранних фосфоліпідів, що призводить до значного вирівнювання їхньої концентрації в обох листках мембрани.

Але як тільки на поверхні клітинної мембрани збільшується концентрація негативно заряджених фосфоліпідів і вони входять у зіткнення з кров'ю, що містить величезну концентрацію іонів Са 2 , утворюються кластери - активні зони, до яких прикріплюються фактори згортання. При цьому іони Са 2+ виконують такі функції:

1. Вони необхідні конформації чинників згортання, після чого останні здатні брати участь у ферментативних реакціях гемостазу.

2. Вони є сполучними містками між білковими компонентами та клітинними мембранами. Ці реакції здійснюються наступним чином: іони Са 2+ , з одного боку, приєднуються до головок фосфатидилсерину, а з іншого - з'єднуються з залишками g-карбоксиглутамінової кислоти, яка входить до складу ряду факторів згортання крові (V, VIII, IX та ін.) . За рахунок таких кальцієвих містків відбувається початкове орієнтування на фосфоліпідній поверхні факторів згортання крові, і в результаті конформації молекул відкриваються активні центри.

Без іонів Са 2+ неспроможна відбуватися утворення кластерів і здійснюється взаємодія друг з одним ферментів, що у згортанні крові.

Формування протромбінази зовнішнім шляхом починається з активації фактора VII при його взаємодії з тромбопластином, а також з факторами XIIа, IXа, Ха та калікреїном. У свою чергу, фактор VIIa активує не лише фактор Х, а й IX. У процесі утворення протромбінази за зовнішнім механізмом можуть також брати участь фактори IХа та VIIIa, що утворюють активний комплекс на фосфоліпідній матриці. Однак ця реакція протікає відносно повільно.

Формування протромбінази по зовнішньому шляху відбувається надзвичайно швидко (займає секунди) і веде до появи фактора Ха і невеликих порцій тромбіну (IIa), який сприяє незворотній агрегації тромбоцитів, активації факторів VIII і V і значно прискорює утворення протромбінази по внутрішньому та зовнішньому.

Ініціатором внутрішнього шляху утворення протромбінази є фактор XII, який активується травмованою поверхнею, шкірою, колагеном, адреналіном, після чого переводить фактор XI до XIа.

У цій реакції бере участь калікреїн (активується фактором ХIIа) та ВМК (активується калікреїном).

Фактор ХIа безпосередньо впливає на фактор IX, переводячи його в фактор IXa. Специфічна діяльність останнього спрямована на протеоліз фактора X (переведення його в фактор Ха) і протікає на поверхні тромбоцитів фосфоліпідів за обов'язкової участі фактора VIII (або VIIIa). Комплекс факторів IXa, VIIIa на фосфоліпідній поверхні тромбоцитів отримав назву тенази, або теназного комплексу.

Як зазначалося, у процесі згортання крові беруть участь прекалликреин і ВМК, завдяки яким (як і фактору XII) відбувається об'єднання зовнішнього та внутрішнього шляхів згортання крові. В даний час встановлено, що при травмі судини завжди відбувається звільнення металопротеїдів, які переводять прекалікреїн на калікреїн. Під впливом калікреїну ВМК перетворюється на ВМКа. Крім того, калікреїн сприяє активації факторів VII та XII, що також супроводжується запуском каскадного механізму зсідання крові.

Перехід протромбіну в тромбін

Друга фаза процесу згортання крові (перехід фактора II в фактор IIа) здійснюється під впливом протромбінази (комплексу Xa+Va+Са 2+) і зводиться до протеолітичного розщеплення протромбіну, завдяки чому з'являється фермент тромбін, що володіє активністю, що згортає.

Перехід фібриногену до фібрину

Третя стадія процесу згортання крові - перехід фібриногену до фібрину - включає 3 етапи. На першому з них під впливом фактора IIа від фібриногену відщеплюються 2 фібринпептиду А і 2 фібринпептиду, в результаті чого утворюються фібрин-мономери. На другому етапі, завдяки процесу полімеризації, формуються спочатку димери та олігомери фібрину, що трансформуються надалі в волокна фібрину - протофібрили легкорозчинного фібрину, або фібрину s (soluble), що швидко лізується під впливом протеаз (плазміна, трипсину). У процес утворення фібрину втручається фактор XIII (фібриназа, фібринстабілізуючий фактор), який після активації тромбіном у присутності Са 2+ прошиває фібринполімери додатковими перехресними зв'язками, завдяки чому з'являється фібрин, що важко розчиняється, або фібрин i (insoluble). В результаті цієї реакції згусток стає резистентним до сечовини та фібринолітичних (протеолітичних) агентів і погано піддається руйнуванню.

Мал. 5.Схема зсідання крові. Умовні позначення: тонкі стрілки – активація, товсті стрілки – перехід фактора в активний стан, ВМК – високомолекулярний кініноген, I – фібриноген, Im – фібринмономер, Is – легкорозчинний фібрин, Ii – важкорозчинний фібрин.

Фібриновий згусток, що утворився, завдяки тромбоцитам, що входять до його структури, скорочується і ущільнюється (настає ретракція) і міцно закупорює пошкоджену судину.

Природні антикоагулянти

Незважаючи на те, що в циркуляції є всі фактори, необхідні для утворення тромбу, в природних умовах за наявності цілих судин кров залишається рідкою. Це зумовлено наявністю в кровотоку протизгортальних речовин, що отримали назву природні антикоагулянти, та фібринолітичної ланки системи гемостазу.

Природні антикоагулянти діляться на первинні та вторинні. Первинні антикоагулянти завжди присутні в циркуляції, вторинні - утворюються в результаті протеолітичного розщеплення факторів згортання крові у процесі формування та розчинення фібринового згустку.

Первинні антикоагулянти можна розділити на 3 основні групи: 1) які мають антитромбопластичну та антипротромбіназну дію (антитромбопластини); 2) зв'язуючі тромбін (антитромбіни); 3) запобіжні перехід фібриногену в фібрин (інгібітори самоскладання фібрину).

До антитромбопластин, насамперед, відноситься інгібітор зовнішнього шляху згортання (TFPI). Встановлено, що він здатний блокувати комплекс факторів III+VII+Ха, завдяки чому запобігає утворенню протромбінази по зовнішньому манізму. Нещодавно виявлений ще один ингибятФ зовнішнього шляху утворення протромбінази, який отримав найменування TFPI-2 (анексину V), проте він має меншу активність, ніж TFPI.
До інгібіторів, що блокують утворення протромбінази, відносяться вітамін-К-залежні протеїни С, S (РrС, PrS) та особливий білок, що синтезується ендотелією, – тромбомодулін. Під впливом тромбомодуліну і пов'язаного з ним тромбіну РrС переходить в активний стан (Рrа), чому сприяє кофактор PrS, РrСа розрізає навпіл фактори V і VIII і тим самим перешкоджає утворенню протромбінази внутрішньому шляху та переходу протромбіну в тромбін.

Нещодавно з'явилися повідомлення, що PrS здатний пов'язувати фактор Ха. Ця реакція не залежить від фосфоліпідної поверхні та посилюється в присутності РrС.

Одним із провідних антикоагулянтів є білок антитромбін III (A-III), що має молекулярну масу (ММ) 58 кД. Самостійно А-III має слабку антикоагулянтну дію. У той же час він здатний утворювати комплекс із сульфатованим полісахаридом глікозамінгліканом гепарином (Г) - А-III+Г. Цей комплекс пов'язує фактори IIа, IXa, Ха, ХIа, ХIIа, калікреїн та плазмін. Існує високомолекулярний гепарин (нефракдіонований) з ММ від 25 до 35 кД та низькомолекулярний гепарин з ММ менше 5 кД. Останній меншою мірою потребує взаємодії з А-III і нейтралізує переважно фактор Ха, бо його ланцюжок малий і «не дотягується» до тромбіну. Низькомолекулярний Г більшою мірою, ніж високомолекулярний, сприяє вивільненню з ендотелію TFPI, завдяки чому його антикоагулянтна активність зростає. Слід також зауважити, що низькомолекулярні гепарини пригнічують прокоагулянтну активність пошкодженого ендотелію та деяких протеаз, що виділяються гранулоцитами та макрофагами (рис. 6).

Останнім часом з'явилися повідомлення про наявність ще одного антикоагулянту – білка антитромбіну ІІ, проте його активність поступається А-ІІІ. Важливим інгібітором зсідання є кофактор гепарину II, що зв'язує тромбін. Його дія посилюється у багато разів при взаємодії з гепарином.

Інгібітором тромбіну, факторів IXa, XIa, ХIIа та плазміну є a1-антитрипсин. Слабким інгібітором тромбіну, калікреїну та плазміну служить а2-макроглобулін.

До первинних антикоагулянтів слід також віднести аутоантитіла до активних факторів згортання крові (IIа, Ха та ін.), які завжди присутні в кровотоку, а також рецептори, що залишили клітину (так звані «плаваючі» рецептори), до активованих факторів згортання крові. Однак їхня роль в умовах норми та патології поки що далека від остаточного з'ясування.

Слід зауважити, що при зниженні концентрації первинних природних антикоагулянтів створюються сприятливі умови для розвитку тромбофілій та дисемінованого внутрішньосудинного згортання крові – ДВС-синдрому.

Таблиця 2.Основні природні антикоагулянти (первинні)

До вторинних антикоагулянтів відносяться «відпрацьовані» фактори згортання крові (що взяли участь у згортанні) і продукти деградації фібриногену та фібрину (ПДФ), що мають антиагрегаційну та протизгортальну дію, а також стимулюють фібриноліз. Роль вторинних антикоагулянтів зводиться до обмеження внутрішньосудинного зсідання крові та поширення тромбу по судинах.

Фібриноліз

Фібриноліз є невід'ємною частиною системи гемостазу, завжди супроводжує процес згортання крові і навіть активується тими самими факторами (ХIIа, калікреїном, ВМК та ін.). Як важлива захисна реакція, фібриноліз запобігає закупорці кровоносних судин фібриновими згустками, а також призводить до реканалізації судин після зупинки кровотечі. Компоненти фібринолізу відіграють важливу роль у видаленні позаклітинного матриксу і, крім того, регулюють ріст та поділ клітин, загоєння ран, регенерацію м'язів, ріст та метастазування пухлин тощо.

Ферментом, що руйнує фібрин, є плазмін (іноді його називають фібринолізин), який у циркуляції знаходиться у неактивному стані у вигляді проферменту плазміногену. Під впливом його активаторів відбувається розщеплення пептидного зв'язку Arg561-Val562 плазміногену, внаслідок чого утворюється плазмін. Активний центр плазміну знаходиться в легкому ланцюзі, що становить малоспецифічну протеазу, здатну розщеплювати практично всі білки плазми.

У кровотоці плазміноген зустрічається у двох основних формах: у вигляді нативного проферменту з NH2-термінальною глутаміновою кислотою - глу-плазміногену, і у вигляді протеолізу, що частково зазнав, - ліз-плазміногену. Останній приблизно в 20 разів швидше трансформується фізіологічними активаторами на плазмін, а також має більшу спорідненість до фібрину.

Фібриноліз, як і процес згортання крові, може протікати по зовнішньому та внутрішньому шляхах.

Зовнішній шлях активації плазміногену

Зовнішній шлях активації плазміногену здійснюється за участю тканинних активаторів, які синтезуються головним чином ендотелії. До них, насамперед, відноситься тканинний активатор плазміногену (TPА).

Крім того, активатором плазміногену є урокіназа, що утворюється в нирках (в юкстагломерулярному апараті), а також фібробластами, епітеліальними клітинами, пневмоцитами, децедуальними клітинами плаценти та ендотеліоцитами. Багато клітин містять рецептори до урокінази, що стало підставою вважати її основним активатором фібринолізу в міжклітинному просторі, що забезпечує протеоліз в процесі клітинного росту, поділу і міграції клітин.

На думку З.С. Баркагана, у зовнішньому шляху активації фібринолізу беруть участь активатори формених елементів крові - лейкоцитів, тромбоцитів і еритроцитів.

Внутрішній шлях активації фібринолізу

Внутрішній шлях активації фібринолізу, здійснюваний плазмовими активаторами, поділяється на Хагеманзалежний та Хагеманезалежний.

Хагеманзалежний фібринолізздійснюється найшвидше і носить терміновий характер. Його основне призначення зводиться до очищення судинного русла від фібринових згустків, що утворюються у процесі внутрішньосудинного згортання крові. Хагеманзалежний фібриноліз протікає під впливом факторів ХIIа, калікреїну та ВМК, які переводять плазміноген у плазмін.

Хагеманазалежний фібринолізможе здійснюватися під впливом протеїнів С та S (рис. 7).

Мал. 7.Схема фібринолізу.

Плазмін, що утворився в результаті активації, викликає розщеплення фібрину. При цьому з'являються ранні (великомолекулярні) і пізні (низькомолекулярні) продукти деградації фібрину, або ПДФ.

Інгібітори фібринолізу

До 90% усієї антифібринолітичної активності зосереджено в а-гранулах тромбоцитів, які викидаються в кровотік при їхній активації. У плазмі знаходяться й інгібітори фібринолізу. В даний час виявлено 4 типи інгібітора активатора плазміногену та урокінази.

Найважливішим із них є інгібітор першого типу (PAI-1), який нерідко називають ендотеліальним. Разом з тим, він синтезується не тільки ендотелієм, а й гепатоцитами, моноцитами, макрофагами, фібробластами та м'язовими клітинами. Нагромаджуючись у місцях ушкодження ендотелію, тромбоцити також вивільняють PAI-1. PAI-1 є інгібітором серинових протеаз. Його особливість полягає в тому, що перехід з неактивної в активну форму здійснюється без часткового протеолізу (за рахунок кон-формації молекули) і є оборотним процесом. Хоча концентрація PAI-1 приблизно 1000 разів нижче, ніж інших інгібіторів протеаз, йому належить основна роль регуляції початкових стадій фібринолізу.

Найважливішим інгібітором фібринолізу є а2-антиплазмін, що зв'язує не тільки плазмін, а й трипсин, калікреїн, урокіназу, ТАР і, отже, що втручається як на ранніх, так і на пізніх стадіях фібринолізу.

Сильним інгібітором плазміну є a1-протеазний інгібітор (a1-антитрипсин).

Крім того, фібриноліз гальмується а2-макроглобуліном, C1-естеразним інгібітором, а також цілим рядом інгібіторів активатора плазміногену, що синтезуються ендотелією, макрофагами, моноцитами та фібробластами.

Фібринолітична активність крові багато в чому визначається співвідношенням активаторів та інгібіторів фібринолізу.

При прискоренні зсідання крові та одночасному гальмуванні фібринолізу створюються сприятливі умови для розвитку тромбозів, емболії та ДВС-синдрому.

Поряд із ферментативним фібринолізом, на думку професора Б.А. Кудряшова та його учнів існує так званий неферментативний фібриноліз, який обумовлений комплексними сполуками природного антикоагулянту гепарину з ферментами та гормонами. Неферментативний фібриноліз призводить до розщеплення нестабілізованого фібрину, очищаючи судинне русло від фібринмономерів та фібрину s.

Чотири рівні регуляції судинно-тромбоцитарного гемостазу, згортання крові та фібринолізу

Згортання крові, яка контактує зі склом, травмованою поверхнею або шкірою, здійснюється за 5-10 хвилин. Основний час у цьому процесі йде на утворення протромбіназ, тоді як перехід протромбіну в тромбін і фібриногену в фібрин здійснюється досить швидко. У природних умовах час згортання крові може зменшуватись (розвивається гіперкоагуляція) або подовжуватись (виникає гіпокоагуляція).

Тим часом утворення тромбоцитарної пробки та зупинка кровотечі із дрібних судин здійснюється протягом 2-4 хвилин.

Млекулярний рівень регуляції

Молекулярний – передбачає підтримку гомеостатичного балансу окремих факторів, що впливають на судинно-тромбоцитарний гемостаз, згортання крові та фібриноліз. При цьому надлишок фактора, що виникає з тієї чи іншої причини в організмі, має бути в найкоротший термін ліквідований. Такий баланс постійно підтримується між простацикліном (Pgl2) та ТхА2, прокоагулянтами та антикоагулянтами, активаторами та інгібіторами плазміногену.

Наявність клітинних рецепторів до багатьох факторів згортання крові та фібринолізу є основою гомеостатичного балансу у системі гемостазу на молекулярному рівні. Рецептори, що відриваються від клітини, до факторів згортання і фібринолізу («плаваючі» рецептори) набувають нових властивостей, стаючи природними антикоагулянтами, інгібіторами плазміну та активатора плазміногену.

Молекулярний рівень регуляції може здійснювати імунна система за допомогою утворення Ат до активованих факторів зсідання крові та фібринолізу - IIа, Ха, ТАП та іншим.

Необхідно також пам'ятати, що існує генетичний контроль за продукцією факторів, що забезпечують утворення та розчинення кров'яного згустку.

Клітинний рівень регуляції

У кровотоку відбувається постійне споживання факторів згортання та фібринолізу, що неминуче має призводити до відновлення їхньої концентрації. Цей процес має бути обумовлений або активованими факторами, або (що більш імовірно) продуктами їхнього розпаду. Якщо це так, то клітини, які продукують фактори згортання та фібринолізу, повинні нести на собі рецептори до зазначених сполук або їх депозитів. Такі рецептори виявлені на багатьох клітинах до тромбіну, калікреїну, активатору плазміногену, плазміну, стрептокіназі, ПДФ та багато іншого. Клітинна регуляція повинна здійснюватися за механізмом зворотного зв'язку (зворотної аферентації). Клітинний рівень регуляції систем гемостазу частково забезпечується за рахунок пристінкового фібринолізу, що виникає при відкладенні фібрину на ендотелії судинної стінки.

Органний рівень регулювання

Органний рівень регуляції – забезпечує оптимальні умови функціонування системи гемостазу у різних ділянках судинного русла. Завдяки цьому рівню проявляється мозаїчність судинно-тромбоцитарного гемостазу, згортання крові та фібринолізу.

Нервово-гуморальне регулювання

Нервово-гуморальна регуляція контролює стан системи гемостазу від молекулярного до органного рівня, забезпечуючи цілісність реакції на рівні організму, головним чином, через симпатичний та парасимпатичний відділи вегетативної нервової системи, а також гормони та різні біологічно активні сполуки.

Встановлено, що при гострій крововтраті, гіпоксії, інтенсивній м'язовій роботі, больовому подразненні, стресі згортання крові значно прискорюється, що може призвести до появи фібрин-мономерів і навіть фібрину s в судинному руслі. Однак, завдяки одночасної активації фібринолізу, що носить захисний характер, згустки фібрину, що з'являються, швидко розчиняються і не завдають шкоди здоровому організму.

Прискорення згортання крові та посилення фібринолізу при всіх перерахованих станах пов'язане з підвищенням тонусу симпатичного відділу вегетативної нервової системи та надходженням у кровотік адреналіну та норадреналіну. При цьому активується фактор Хагемана, що призводить до запуску зовнішнього та внутрішнього механізму утворення протромбінази, а також стимуляції Хагеман-залежного фібринолізу. Крім того, під впливом адреналіну посилюється утворення апопротеїну III - складової частини тромбопластину - і спостерігається відрив від ендотелію клітинних мембран, що мають властивості тромбопластину, що сприяє різкому прискоренню згортання крові. З ендотелію також виділяються ТАР та урокіназа, що призводять до стимуляції фібринолізу.

При підвищенні тонусу парасимпатичного відділу вегетативної нервової систем (подразнення блукаючого нерва, введення ацетилхоліну, пілокарпіну) також спостерігається прискорення згортання крові та стимуляція фібринолізу. Як це не здасться на перший погляд дивним, але і в цих умовах відбувається викид тромбопластину та активаторів плазміногену з ендотелію серця та судин.

Виявилося, що як судинозвужувальні, так і судинорозширювальні впливи викликають з боку згортання крові та фібринолізу однотипний ефект - звільнення тканинного фактора та ТАР. Отже, основним еферентним регулятором згортання крові та фібринолізу є судинна стінка. Нагадаємо також, що в ендотелії судин синтезується Pgl2, що перешкоджає кровотоку адгезії та агрегації тромбоцитів.

Разом з тим, гіперкоагуляція, що розвивається, може змінитися гіпокоагуляцією, яка носить в природних умовах вторинний характер і обумовлена ​​витратою (споживанням) тромбоцитів і плазмових факторів згортання крові, утворенням вторинних антикоагулянтів, а також рефлекторним викидом у судинне русло гепарину та А-III тромбіну.

Важливо!Слід зазначити, що існує коркове регулювання системи гемостазу, що було блискуче доведено школами професора Є.С. Іваницького-Василенка та академіка О.О. Маркосяна. У цих лабораторіях було вироблено умовні рефлекси як у прискорення, і уповільнення згортання крові.

Зупиняє остаточно кровотечуіз пошкоджених судин освіта фібринових тромбів, що закривають їх просвіт. У плазмі крові містяться фактори згортання у вигляді неактивних форм ферментів, що позначаються римськими цифрами: I, II, VIII, IX, X, XI, XII, XIII (табл. 7.2). Ушкодження тканин, ендотелію судини або клітин крові викликає каскадну реакцію активації цих ферментів, що призводить до утворення фібринових ниток, формують мережу тромбу.

Початок каскадної реакції пов'язаний з контактом неактивних форм факторів згортання з пошкодженими тканинами, що оточують судини ( зовнішній шлях активації згортання крові), а також при контакті крові з пошкодженими тканинами судинної стінки або з пошкодженими клітинами крові (внутрішній шлях активації згортання крові).

Зовнішній шлях. Мембрани пошкоджених клітин тканин виділяють у плазму крові. трансмембранний білок. Тканинний факторз активованим ним фактором згортання крові VII активують фактор X. Фактор Ха (а-активований) у присутності іонів кальцію негайно з'єднується з тканинними фосфоліпідами і фактором V. Утворений комплекс через кілька секунд після його формування перетворює частину протромбіну на тромбін. Тромбінпочинає діяти як протеолітичний фермент на фібриноген, а також активувати фактор V, тим самим додатково прискорюючи перетворення протромбіну на тромбін.

У зовнішньому шляху згортання кровіберуть участь тромбопластин (тканинний фактор, фактор III), проконвертин (фактор VII), фактор Стюарта (фактор X), проакцелерин (фактор V), а також Са 2+ та фосфоліпіди мембранних поверхонь, на яких утворюється тромб (рис. 32). Гомогенати багатьох тканин прискорюють згортання крові: цю дію називають тромбопластиновою активністю. Ймовірно, вона пов'язана з наявністю у тканинах якогось спеціального білка. Фактори VII та X - проферменти. Вони активуються шляхом часткового протеолізу, перетворюючись на протеолітичні ферменти – фактори VIIа та Xа відповідно. Фактор V – це білок, який при дії тромбіну перетворюється на фактор V", який не є ферментом, але активує фермент Xа за алостеричним механізмом; активація посилюється в присутності фосфоліпідів та Са 2+ .

Мал. 32. Схема згортання крові

У плазмі постійно містяться слідові кількості фактора VIIа. При пошкодженні тканин та стінок судини звільняється фактор ІІІ – потужний активатор фактора VIIа; активність останнього збільшується більш ніж 15000 разів. Фактор VIIа відщеплює частину пептидного ланцюга фактора X, перетворюючи його на фермент - фактор Xа. Подібним чином Xа активує протромбін; Тромбін, що утворився, каталізує перетворення фібриногену на фібрин, а також перетворення попередника трансглутамінази в активний фермент (фактор XIIIа). Під впливом тромбіну від фібриногену відщеплюються 2 пептиди А і 2 пептиди В. Фібриноген перетворюється на добре розчинний фібрин-мономер, який швидко полімеризується в нерозчинний фібрин-полімер за участю фібринстабілізуючого фактора XIII (трансглутам3) і трансглутаміназа. . Цей каскад реакцій має позитивні зворотні зв'язки, що посилюють кінцевий результат. Фактор Xа і тромбін каталізують перетворення неактивного фактора VII фермент VIIа; тромбін перетворює фактор V на фактор V", який разом з фосфоліпідами і Са 2+ в 10 4 -10 5 разів підвищує активність фактора Xа. Завдяки позитивним зворотним зв'язкам швидкість утворення самого тромбіну і, отже, перетворення фібриногену на фібрин наростають в лавину, протягом 10-12 з кров згортається.

Фібриновий тромб прикріплюється до матрикса в ділянці пошкодження судини за участю білка фібронектину. Слідом за утворенням ниток фібрину відбувається їх скорочення, для чого потрібна енергія АТФ і фактор 8 тромбоцитів (тромбостенін).

Згортання крові по внутрішньому механізмувідбувається значно повільніше і потребує 10-15 хв. Цей механізм називають внутрішнім, тому що для нього не потрібний тромбопластин (тканинний фактор) і всі необхідні фактори містяться в крові (рис. 32). Внутрішній механізм згортання також є каскадом послідовних активацій проферментів. Починаючи зі стадії перетворення фактора X в Xа, зовнішній та внутрішній шляхи однакові. Як і зовнішній шлях, внутрішній шлях згортання має позитивні зворотні зв'язки: тромбін каталізує перетворення попередників V і VIII активатори V" і VIII", які в кінцевому підсумку збільшують швидкість утворення самого тромбіну.

Зовнішній та внутрішній механізми згортання крові взаємодіють між собою. Фактор VII, специфічний для зовнішнього згортання, може бути активований фактором XIIа, який бере участь у внутрішньому шляху згортання. Це перетворює обидва шляхи на єдину систему згортання крові.

Кровотеча з капілярів та дрібних судин зупиняється вже при утворенні тромбоцитної пробки. Для зупинки кровотечі з великих судин необхідно швидке утворення міцного тромбу, щоб звести до мінімуму втрату крові. Це досягається каскадом ферментних реакцій з механізмами посилення на багатьох щаблях.

Розрізняють три механізми активації ферментів каскаду:

1. Частковий протеоліз.

2. Взаємодія із білками-активаторами.

3. Взаємодія із клітинними мембранами.

Ферменти прокоагулянтного шляху (фактори II, VII, IX та X) містять
γ-карбоксиглутамінову кислоту. Ця амінокислота утворюється з глутамінової кислоти в результаті модифікації посттрансляційної зазначених білків. Перетворення глутамільного залишку на залишок
γ-карбоксиглутамінової кислоти каталізується ферментом, коферментом якого є вітамін До.

Реакції, в яких беруть участь фактори II, VII, IX та X, активуються іонами Са 2+ та фосфоліпідами: радикали γ-карбоксиглутамінової кислоти утворюють центри зв'язування Са 2+ на цих білках. Перелічені фактори, а також фактори V" і VIII" прикріплюють до бислойным фосфоліпідних мембран і один до одного за участю іонів Са 2+ , і в таких комплексах відбувається активація факторів II, VII, IX і X. Іон Са 2+ активує також і деякі інші реакції згортання: декальцинована кров не згортається.

У відсутність вітаміну До утворюються фактори II, VII, IX, і X, що не містять γ-карбоксиглутамінових залишків. Такі проферменти не можуть перетворюватися на активні ферменти. Недостатність вітаміну К проявляється підвищеною кровоточивістю, підшкірними та внутрішніми крововиливами.

Люди зі спадковими дефектами трансглутаміназикров згортається так само, як у здорових, проте тромб виходить тендітний, тому легко виникають вторинні кровотечі.

При підвищеної згортання кровіможуть утворитися внутрішньосудинні тромби, що закупорюють непошкоджені судини (тромботичні стани, тромбофілії).

Спадкові дефекти білків, що беруть участь у згортанні крові, виявляються підвищенням кровоточивості.

Гемофілії– захворювання із групи спадкових коагулопатій, зумовлені дефіцитом факторів згортання плазми крові та які характеризуються підвищеною схильністю до геморагій.

Гемофілія Аспричинена відсутністю фактора VIII. Вона становить переважну більшість (близько 85%) випадків синдрому. Ген фактора VIII локалізований у X-хромосомі; пошкодження цього гена проявляється як рецесивна ознака, тому захворювання успадковується за рецесивною ознакою жіночої лінії. У чоловіків, які мають одну X-хромосому, успадкування дефектного гена призводить до гемофілії. Ознаки хвороби зазвичай виявляються у ранньому віці: найменші ушкодження призводять до кровотеч. Спостерігаються також спонтанні носові кровотечі, внутрішньосуглобові крововиливи. Зважаючи на постійні та тривалі кровотечі у дітей з гемофілією спостерігається анемія різного ступеня вираженості.

Гемофілія В. Гемофілія обумовлена ​​мутаціями гена фактора IX, який, як і ген фактора VIII, локалізований в статевій хромосомі. Мутації рецесивні, отже, на гемофілію В хворіють в основному чоловіки. Цей вид гемофілії становить близько 13% випадків захворювання.

Основний метод лікування – замісна терапія. Для зупинки кровотечі при гемофілії А вводять свіжу донорську кров, яка містить фактор VIII, або препарати фактора VIII, при гемофілії - препарати фактора IX.

Фібриноліз.Протягом кількох днів після утворення тромбу відбувається його розсмоктування. У цьому процесі бере участь ферментна система, що розщеплює фібриновий потік на дрібні розчинні фрагменти. Основним компонентом цієї системи є протеолітичний фермент плазмін. Плазмін гідролізує у фібрині пептидні зв'язки, утворені залишками аргініну та триптофану, внаслідок чого утворюються розчинні пептиди. У циркулюючій крові плазмін знаходиться у вигляді попередника – плазміногену. Пламіноген може активуватися комплексом фактора XIIа з калікреїном, наявним у тромбі, а також білковим активатором тканинного типу, що синтезується в ендотелії судин, та ферментом урокіназою, що утворюється в юкстогломерулярному комплексі нирок. Плазмін може активуватися і в крові, що циркулює, без пошкодження судин. Там плазмін швидко інактивується білковим інгібітором α 2 - антиплазміном, тоді як усередині тромбу він захищений від дії інгібітору.

Урокіназа знаходить застосування для розчинення тромбів або запобігання їх утворенню при тромбофлебітах, тромбоемболії легеневих судин, інфаркті міокарда, хірургічних втручаннях. Відомі дві молекулярні форми активатора.

Протизгортаюча системапредставлена ​​набором білків плазми, що інгібують протеолітичні ферменти. Її основна функція – зберігати кров у рідкому стані у непошкоджених судинах та обмежувати процес тромбоутворення.

Білок плазми антитромбін IIIстворює 75% усієї антикоагулянтної активності плазми крові. Він пригнічує всі протеїнази, що беруть участь у згортанні крові, крім фактора VIIа. Антитромбін III не діє на фактори, що перебувають у складі комплексів з фосфоліпідами, а лише на ті, що знаходяться у плазмі у розчиненому стані. Таким чином, він усуває ферменти, що потрапляють у кровотік з місця утворення тромбу, і запобігає поширенню зсідання крові на непошкоджені ділянки кровоносного русла.

Відомий генетичний дефект, при якому концентрація антитромбіну III у крові вдвічі менша, ніж у нормі; у таких людей часто спостерігаються тромбози.

Гепарин- сульфатований полісахарид, що посилює інгібуючу дію антитромбіну III: він індукує конформаційні зміни в молекулі антитромбіну III, які підвищують спорідненість інгібітора до тромбіну та інших факторів. Після з'єднання цього комплексу з тромбіном гепарин звільняється і може приєднуватися до інших антитромбінових молекул III. Таким чином, дія гепарину подібна до дії каталізаторів.

Гепарин застосовують як антикоагулянт при лікуванні тромботичних станів.

У плазмі є й інші білки – інгібітори протеїназ, які також можуть зменшувати ймовірність внутрішньосудинного згортання крові. Таким білком є ​​α 2 - макроглобулін, який пригнічує багато протеїнази, і не тільки ті, які беруть участь у згортанні крові.
α 2 -Макроглобулін містить ділянки пептидного ланцюга, які є субстратами багатьох протеїназ; протеїнази приєднуються до цих ділянок, гідролізують у них деякі пептидні зв'язки, внаслідок чого змінюється конформація α 2 -макроглобуліну, і він захоплює фермент, подібно до капкана. Фермент при цьому не ушкоджується: у комплексі з інгібітором він здатний гідролізувати низькомолекулярні пептиди, але для великих молекул активний центр ферменту недоступний. Комплекс α 2 -макроглобуліну з ферментом швидко видаляється з крові: час його напівжиття у крові близько 10 хв. При масивному надходженні в кровотік активованих факторів згортання крові потужність системи згортання може виявитися недостатньою, і з'являється небезпека тромбозів.

Контрольні питання

1. Перерахуйте функції білків плазми.

2. Як може змінитись рівень альбумінів плазми при ураженні печінки? Чому?

3. За яким принципом класифікують ферменти плазми? Які мають важливе діагностичне значення?

4. Розгляньте механізм транспорту кисню та вуглекислого газу кров'ю.

5. Назвіть найважливіші буферні системи крові.

6. Які захворювання призводять до розвитку метаболічного ацидозу?

7. Викладіть сучасні уявлення про згортання крові.

8. Яке значення має вітамін К у синтезі факторів зсідання крові?

9. Які механізми призводять до активації ферментів каскаду згортання крові?

10. Що таке антикоагулянтний шлях?

11. Охарактеризуйте функціонування системи системи згортання крові.

12. Які причини розвитку гемофілій А та В? У чому їх відмінності?