введение в биохимию крови

Введение в биохимию свертывания
крови и фибринолиза
Определения
 Кровь – это биологическая жидкость, состоящая примерно
пополам из плазмы и взвешенных в ней клеток:
эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
 Плазма крови – это водный раствор белков, солей и
низкомолекулярных органических соединений.
 Сыворотка крови – это жидкость, которая остается после
образования сгустка, т.е. «плазма, лишенная фибриногена».
Определения
 Свертывание крови, или гемокоагуляция, является
главным
механизмом
гемостаза,
т.
е.
остановки
кровотечения (от греческих слов haema – кровь и stasis –
остановка).
 Сгусток крови - желеобразная пробка, препятствующая
истечению крови, которую свернувшаяся кровь образует в
месте повреждения сосуда.
Тромб – патологический сгусток крови, который
образуется внутри артерии или вены, перекрывает ее
просвет и останавливает кровоток.
Тромбоз – процесс формирования тромба.
Ретракция сгустка крови
Если кровь свернется в пробирке, то вскоре после образования сгусток
начнет уменьшаться в объеме, сжиматься. Это процесс называется
ретракцией кровяного сгустка. Ретракция происходит, благодаря
тромбоцитам. В процессе ретракции сгустка из него «отжимается»
прозрачная желтоватая жидкость – сыворотка крови.
Компоненты гемостаза
 Сосудистый
- спазм
- выброс и экспрессия прокоагулянтов
- адгезивная поверхность субэндотелия
 Тромбоцитарный
- адгезия
- агрегация
- секреция
- прокоагулянтная активность
Плазменный
 Плазменный
- свертывание крови (гемокоагуляция)
Тромбоцитарный
ГЕМОСТАЗ
Сосудистый
Свертывающая система крови
 Присутствующие
в плазме компоненты свертывающей
системы называются факторами свертывания крови.
 Большинство
факторов свертывания крови обозначается
римскими цифрами, причем для активной формы белка
добавляется буква ‘a’ (например, фактор XII – не активный
профермент, а фактор XIIa – активный фермент).
Факторы свертывания крови
I - Фибриноген
II - Протромбин
III - Тканевой фактор
IV - Ионы Са2+
V - Проакцелерин
VI - изъят из классификации
VII - Проконвертин
VIII - Антигемофильный глобулин
IX - фактор Кристмаса
X - фактор Стюарта-Прауэра
XI - фактор Розенталя
XII - фактор Хагемана
XIII - Фибрин-стабилизирующий фактор
Красным выделены факторы, которые обычно не называют по номерам
Классификация факторов
свертывания крови
 Контактные факторы
 Факторы протромбинового комплекса
 Субстраты тромбина
Контактные факторы
 XII, XI, высокомолекулярный кининоген (ВМК),
прекалликреин (ПК)
 Синтезируются в печени
 Активируются при контакте с отрицательно заряженной
поверхностью
Коллаген
in vivo
Стекло, каолин
in vitro
 Большая мол. масса (80-173 кДа)
 Не потребляются в ходе свертывания, присутствуют в
сыворотке крови
 Функция: активация свертывания крови по внутреннему
пути
Факторы протромбинового
комплекса
 II, VII, IX, X
 [Протеин C, протеин S, протеин Z]
 Синтезируются в печени
 Малая мол. масса (50-100 кДа)
 Витамин К-зависимые
 Содержат участки связывания Ca2+
 Ингибируются антагонистами витамина К
 Функции: проферменты (II, VII, IX, X, протеин С) и
кофакторы (протеин S, протеин Z)
Немного о витамине К
 Источник
Зеленый листья, рыба, печень
Грам-негативная микрофлора кишечника
Филлохинон
 Биохимическая роль
Кофермент
g-карбоксилазы
глутамила.
Две
gкарбоксильные группы дают возможность факторам
свертывания связываться с фосфолипидной матрицей
через Ca++.
 Антагонисты
витамина К вызвают синтез неактивных
факторов свертывания (PIVKA), которые не могут
функционировать.
Субстраты тромбина
 I, V, VIII, XIII
 Расщепляются тромбином
 В основном синтезируются в печени
 Исключение: фактор VIII образуется в эндотелии и
мегакариоцитах
 Большая мол. масса (250 кДа)
 ВСЕ потребляются в процессе свертывания
 Функции: структурная (I, XIII), кофакторы
(V, VIII)
Классическая теория свертывания крови
Протромбин
Тромбопластин
Тромбин
Ca ++
Фибриноген
Тромбин
Фибрин
Сформулирована в 1905 году.
В приниципе верна и не утратила своего значения!
Современная схема свертывания крови
(коагуляционный каскад)
Пути гемокоагуляции
 Инициация свертывания идет двумя путями:
 Внутренний путь
 Использует только ферменты и кофакторы, присутствующие
в плазме крови
 Внешний путь
 Использует ферменты и кофакторы, присутствующие в
плазме крови + тканевой фактор (ТФ), которого нет в
нормальной крови
 Общий путь
 Образование фибрина и его стабилизация
Участие факторов в разных путях
гемокоагуляции
Внутренний путь
Внешний путь
Общий путь
Прекалликреин (ПК)
VII
X
Высокомолекулярный
Кининоген (ВМК)
Тканевой фактор
(фактор III)
V
XII
II
XI
I
IX
VIII
Сборка факторов на фосфолипидах
Внешняя теназа
Внутренняя теназа
Протромбиназа
Источник фосфолипидов – мембрана активированных тромбоцитов и
микровезикулы.
Фибрин - структурная основа сгустка крови
Начальные стадии превращение
фибриногена в фибрин
Схема
Кристаллическая структура
Превращение фибриногена в фибрин катализирует фермент тромбин.
Он отщепляет от фибриногена короткие фибринопептиды А и B,
после чего инертный фибриноген превращается в реактивный фибринмономер, вступающий в реакцию спонтанной самосборки с
образованием олигомеров и полимеров фибрина.
Процесс полимеризации фибрина
Самосборка
фибриновых
мономеров
и
олигомеров
ведет
к
формированию нерастворимого полимера, называемого фибрином.
Фибрин построен из трехмерной сети волокон, которые образуют
структурную основу, или скелет, сгустков крови и тромбов.
Структура фибриновых сгустков
В бестромбоцитной плазме
В тромбоцитной плазме
В токе жидкости
В коронарной артерии
Стабилизация фибрина фактором XIIIa
Фибрин подвергается ковалентной сшивке фактором XIIIa, который по
механизму действия является трансглутаминазой и которая катализирует
образование ковалентной связи между ε-аминогруппой лизина (Лиз) и gацильной группой глутамина (Глн). Эта связь образуется между
соседними молекулами мономеров фибрина через остатки Лиз и Глн,
принадлежащие разным полипептидным g и a цепям, которые образуют
ковалентные g-g-димеры и a-полимеры.
Кинетика образования фибрина
Поскольку образование фибрина сопровождается помутнением плазмы
крови, т.е. ростом оптической плотности, динамическая турбидиметрия
(изменения мутности во времени) отражает кинетику формирования
сгустка, а форма турбидиметрической кривой соответствует фазам
полимеризации фибрина.
Первичный и вторичный гемостаз
Первичный гемостаз осуществляется
преимущественно за счет
образования тромбоцитарной пробки
Вторичный гемостаз осуществляется
за
счет
образования
фибринотромбоцитарного сгустка
Тромбоциты
 Безъядерные клетки крови диаметров 2-3 мкм
 Образуются
в
костном
мозге
путем
мегакариоцитов (1000-5000 на клетку)
фрагментации
 Номальное соедержание в крови – 150 000-400000 в 1 мкл
 Продолжительность жизни 9-12 дней
 Выводятся
из
циркуляции
преимущественно селезенкой
системой
макрофагов,
 Главный стимулятор продуции тромбоцитов – тромбопоэтин,
который
усиливает
созревание
и
пролиферацию
мегакариоцитов
Функциональные свойства тромбоцитов
Мембрана тромбоцитов содержит:
 Рецепторы, которые вызывают прилипание клеток к
внеклеточному матриксу и друг к другу
 Фосфолипиды, которые выполняют роль матрицы для
сборки факторов свертывания крови
Функциональные свойства тромбоцитов
Цитоплазма тромбоцитов содержит:
 Контрактильные белки (актин и миозин)
 Плотные гранулы, содержащие вещества, которые
секретируются в ответ на активацию тромбоцитов
разными стимулами (например, АДФ)
 a-Гранулы, в которых хранятся серетируемые белки,
такие как фактор роста, фактор XIII и другие
 В цитоплазме тромбоцитов содержится много Ca++
Образование тромбоцитарной пробки


Адгезия тромбоцитов:
В местах поверждения
сосудистой стенки тромбоциты прилипают к фактору
Виллебранда через адгезивные рецепторы
Активация тромбоцитов: Под действием активаторов
тромбоциты серетируют содержимое гранул, включая
АДФ и TxA2 – сильные индукторы агрегации
тромбоцитов, что приводит к их накоплению и
образованию тромбоцитарнойпробки
Тромбоциты в мазке крови
Тромбоциты в разной степени активации
Физиологические антикоагулянты
Антитромбин III (тромбин, Xa)
Ингибитор пути тканевого фактора (VIIa)
Протеин С (Va, VIIIa)
Тромбомодулин (+тромбин) – кофактор протеина С
Протеин S (кофактор протеина С)
Протеин Z (кофактор ингибитора фактора Xa)
a2-макроглобулин (универсальный ингибитор протеаз)
a1-антитрипсин (серпин)
Ингибитор С1-эстеразы (калликреин, XIIa, XIa)
Кофактор гепарина II (+гепарин) - тромбин
Тромбофилия - предрасположенность к тромбозу из-за
недостатка физиологических антикоагулянтов
Полная схема свертывания крови
Фибринолитическая система
Фибринолиз – это процесс протеолитического расщепления
фибрина, направленный на восстановление нарушенного
кровотока.
Плазмин - основной фермент в процессе лизиса фибрина,
образующийся
из
неактивного
предшественника,
плазминогена.
Превращение плазминогена в плазмин
действием активаторов плазминогена.
происходит
под
Продукты деградации фибрина – продукты расщепления
фибрина плазмином.
Доменная структура фибринолитиков
Глу-Плазминоген
Лиз-Плазминоген
Тканевой
активатор
плазминогена
Активатор
плазминогена
урокиназного типа
Упрощенная схема фибринолиза
Активация и регуляция фибринолиза
Стрелками показаны биохимические превращения, основанные на протеолизе. Т-образные
символы указывают на ингибиторные эффекты. Plg – плазминоген, Pn – плазмин, α2-AP - α2антиплазмин, PAI-1 – ингибитор активатора плазминогена, t-PA – тканевой активатор
плазминогена, TAFI – активируемый тромбином ингибитор фибринолиза, scu-PA – неактивный
одноцепочечный активатор плазминогена урокиназного типа (u-PA), tcu-PA – активный
двухцепочечный u-PA, FDP – продукты деградации фибрина, Lys-фибрин – С-концевые остатки
лизина на фибрине, к которым избирательно прикрепляются молекулы Plg и Pn.
Взаимосвязь свертывания крови с
системой комлемента и фибринолизом
Гемостатический баланс
Прямые антикоагулянты (гепарин)
XII
XI
IX
VII
VIII
X
V
II
Нефракционированный
гепарин
I
Фибрин
Индуцированная гепарином
тромбоцитопения
Антикоагулянтные эффекты
гепаринов
XII
XI
IX
VII
VIII
X
Нефракционированный
гепарин
V
II
I
Фибрин
Низкомолекулярный
гепарин
Антикоагулянтные эффекты антивитаминов К
XII
XI
IX
VII
VIII
X
V
II
I
Фибрин
Варфарин
Кумарин
Суммарные эффекты антикоагулянтов
Нарушения свертывания крови
(коагулопатии)
 Нарушения
количества и
кровотечение, или тромбоз)
качества
тромбоцитов
(или
 Дефицит одного или нескольких факторов (кровотечение)
 Поступление прокоагулянтов в кровоток (тромбоз)
Гематома при гемофилии
Основные лабораторные тесты
 Плазменные факторы
 Тромбиновое время
 Протромбиновое время
 Активированное
частичное
тромбопластиновое время
(АЧТВ)
 Активность отдельных
факторов
 Тромбоциты
 Подсчет тробоцитов
 Функциональные тесты
 Целостность сосудов
 Время кровотечения
 Другие
 ПДФ, D-димер
 Антитромбин III
 Протеины C и S
 Лейденская мутация
фактора V
Тромбиновое время
Протромбиновое время
Активированное частичное
тромбопластиновое время (АЧТВ)
Сгусток крови после ретракции