Coagularea sângelui

Fluidul principal al corpului uman, sânge, se caracterizează printr-o serie de proprietăți esențiale pentru funcționarea tuturor organelor și sistemelor. Unul dintre acești parametri este coagularea sângelui, care caracterizează capacitatea organismului de a preveni pierderile mari de sânge, încălcând integritatea vaselor de sânge prin formarea de cheaguri sau cheaguri de sânge.

Cum se coagulează sângele

Valoarea sângelui constă în capacitatea sa unică de a furniza alimente și oxigen tuturor organelor, pentru a asigura interacțiunea lor, pentru a evacua zgurii deșeurilor și toxinele din organism. Prin urmare, chiar și o mică pierdere de sânge devine o amenințare la adresa sănătății. Trecerea sângelui dintr-un lichid într-o stare asemănătoare unui jeleu, adică hemocoagularea, începe cu o schimbare fizico-chimică în compoziția sângelui, și anume prin transformarea fibrinogenului dizolvat în plasmă.

Ce substanță predomină în formarea cheagurilor de sânge? Deteriorarea vaselor de sânge este un semnal pentru fibrinogen, care începe să se transforme, transformându-se în fibrină insolubilă sub formă de filamente. Aceste fire, care se împletesc, formează o rețea densă, ale cărei celule rețin elementele formate ale sângelui, creând o proteină plasmatică insolubilă care formează un cheag de sânge.

În viitor, rana este închisă, cheagul este compactat datorită muncii intensive a trombocitelor, marginile plăgii sunt strânse și pericolul este neutralizat. Un lichid clar gălbui care este eliberat când un cheag de sânge este compactat se numește ser.

Procesul de coagulare a sângelui

Pentru a prezenta mai clar acest proces, putem aminti metoda de producere a brânzei de vaci: coagularea proteinelor din lapte de cazeină contribuie, de asemenea, la formarea zerului. În timp, rana este rezolvată datorită dizolvării graduale a cheagurilor de fibrină în țesuturile din apropiere.

Cheagurile de sânge sau cheagurile formate în timpul acestui proces sunt împărțite în trei tipuri:

• Trombul alb format din trombocite și fibrină. Apare în daune cu o viteză ridicată a canalului de sânge, în principal în artere. Se numește așa deoarece celulele roșii din sângele trombului conțin o cantitate mică.
• Descompunerea fibrină diseminată se formează în vase foarte mici, capilare.
• Trombus roșu. Sângele coagulat apare numai în absența deteriorării peretelui vascular, cu flux sanguin lent.

Ce este implicat în mecanismul de coagulare

Cel mai important rol în mecanismul de coagulabilitate aparține enzimelor. A fost observat pentru prima dată în 1861 și sa ajuns la concluzia că procesul a fost imposibil în absența enzimelor, și anume trombina. Deoarece coagularea este asociată cu trecerea fibrinogenului dizolvat în plasmă într-o proteină fibrină insolubilă, această substanță este esențială pentru procesele de coagulare.

Fiecare dintre noi are trombină într-o cantitate mică într-o stare inactivă. Celălalt nume este protrombina. Este sintetizat de ficat, interacționează cu tromboplastina și sărurile de calciu, transformându-se în trombină activă. Ionii de calciu sunt prezenți în plasma sanguină, iar tromboplastina este produsul distrugerii trombocitelor și a altor celule.

Pentru a preveni încetinirea sau nerealizarea reacției, este necesară prezența anumitor enzime și proteine ​​într-o anumită concentrație. De exemplu, o boală genetică cunoscută a hemofiliei, în care o persoană este epuizată prin sângerare și poate pierde un volum periculos de sânge din cauza unei singure zgârieturi, se datorează faptului că globulina sanguină implicată în proces nu se descurcă cu sarcina datorită concentrației insuficiente.

Mecanism de coagulare a sângelui

De ce coagulează sângele în vasele deteriorate?

Procesul de coagulare a sângelui constă în trecerea a trei faze:

• Prima fază este formarea tromboplastinei. El primește semnalul de la vasele deteriorate și declanșează reacția. Aceasta este etapa cea mai dificilă datorată structurii complexe a tromboplastinei.
• Transformarea enzimei inactive de protrombină în trombină activă.
• Faza finală Această etapă se termină cu formarea unui cheag de sânge. Există un efect al trombinei asupra fibrinogenului cu participarea ionilor de calciu, rezultând în fibrină (proteină filamentoasă insolubilă), care închide rana. Ioniile de calciu și trombosthenina proteică contractează și fixează cheagul, rezultând o retragere a cheagului de sânge (scăderea) cu aproape jumătate în câteva ore. Ulterior, rana este înlocuită cu țesutul conjunctiv.

Procesul de cascadă a formării trombilor este destul de complicat, deoarece un număr mare de proteine ​​și enzime diferite sunt implicate în coagulare. Aceste celule esențiale implicate în proces (proteine ​​și enzime) sunt factori de coagulare a sângelui, în total 35 dintre ei sunt cunoscuți, dintre care 22 sunt celule de plachete și 13 sunt celule plasmatice.

Factorii conținute în plasmă, de obicei marcate cu cifre romane, și factorii plachetare - arabi. În starea normală, toți acești factori sunt prezenți în organism într-o stare inactivă, iar în cazul leziunilor vasculare, se declanșează procesul de activare rapidă, având ca rezultat hemostaza, adică sângerarea se oprește.

Factorii plasmatici sunt bazați pe proteine ​​și sunt activate atunci când apare o leziune vasculară. Ele sunt împărțite în două grupe:

• Vitamina K depinde și se formează numai în ficat;
• Independent de vitamina K.

Factorii pot fi, de asemenea, găsiți în leucocite și eritrocite, care determină rolul fiziologic enorm al acestor celule în coagularea sângelui.

Factorii de coagulabilitate nu există numai în sânge, ci și în alte țesuturi. Factorul tromboplastinei se găsește în cantități mari în cortexul cerebral, placenta și plămânii.

Factorii plachetare îndeplinesc următoarele sarcini în organism:

• Creșterea vitezei de formare a trombinei;
• Promovarea conversiei fibrinogenului la fibrină insolubilă;
• Rezolvați cheagul de sânge;
• Promovarea vasoconstricției;
• Participați la neutralizarea anticoagulantelor;
• Contribuiți la "lipirea" trombocitelor, datorită cărora apare hemostază.

Timpul de coagulare a sângelui

Unul dintre principalii indicatori ai sângelui este coagulograma - un studiu care determină calitatea coagulării. Medicul se va referi întotdeauna la acest studiu dacă pacientul are tromboză, tulburări autoimune, vene varicoase, de etiologie necunoscută, sângerări acute și cronice. De asemenea, această analiză este necesară pentru cazurile necesare în timpul intervenției chirurgicale și în timpul sarcinii.

O reacție a cheagului de sânge se realizează prin luarea sângelui de pe deget și măsurarea timpului în care se oprește sângerarea. Rata de coagulabilitate este de 3-4 minute. După 6 minute, ar trebui să fie deja un cheag de gelatină. Dacă sângele este îndepărtat din capilare, cheagul trebuie format în 2 minute.

La copii, coagularea sângelui mai rapidă decât la adulți: sângele se oprește în 1,2 minute și se formează un cheag de sânge după numai 2,5-5 minute.

De asemenea, în testarea sângelui, măsurarea este importantă:

• Protrombina - o proteina responsabila de mecanismele de coagulare. Rata sa: 77-142%.
• Indicele de protrombină: raportul dintre valoarea standard a acestui indicator și valoarea protrombinei la un pacient. Normă: 70-100%
• Timpul de protrombină: perioada de timp în care se realizează coagularea. La adulți, ar trebui să fie în termen de 11-15 secunde, la copii mici, 13-17 secunde. Este o metodă de diagnostic pentru hemofilia suspectată, DIC.
• Timpul de trombină: arată viteza de formare a trombilor. Norm 14-21 sec.
• Fibrinogenul - o proteină responsabilă de tromboză, indicând faptul că există inflamație în organism. În mod normal, ar trebui să fie în sânge de 2-4 g / l.
• Antitrombina - o substanță proteică specifică care asigură resorbția trombilor.

În ce condiții este menținut echilibrul celor două sisteme inverse?

În organismul uman funcționează simultan două sisteme care asigură procesele de coagulare: se organizează cel mai devreme debut de tromboză pentru a reduce pierderea de sânge până la zero, cealaltă în orice mod previne și ajută la menținerea sângelui în faza lichidă. Adesea, în anumite condiții de sănătate, coagularea anormală a sângelui apare în interiorul vaselor intacte, ceea ce reprezintă un pericol major, depășind cu mult riscul de sângerare. Din acest motiv, există tromboză a vaselor de sânge din creier, artera pulmonară și alte boli.

Este important ca ambele sisteme să funcționeze corect și să se afle într-o stare de echilibru intravital, în care sângele se va coagula numai în cazul în care există vatamări ale vaselor, iar în interiorul unei vase intacte rămân lichide.

Factorii în care sângele se cheagă mai repede

• Dureri de iritare.
• Excitare nervoasă, stres.
• Intensivă producție de adrenalină de către glandele suprarenale.
• Creșterea nivelului sanguin al vitaminei K.
• Săruri de calciu.
• Temperatură ridicată Se știe la ce temperatură sângele unei persoane coagulează - la 42 de grade C

Factorii care previne coagularea sângelui

• Heparina este o substanță specială care împiedică formarea tromboplastinei, terminând astfel procesul de coagulare. Sintetizat în plămâni și ficat.
• Fibrolizin - o proteină care promovează dizolvarea fibrinului.
• Atacuri de durere severă.
• Temperatură ambiantă scăzută.
• Efectele hirudinei, fibrinolizinei.
• Luând citrat de potasiu sau de sodiu.

Este important, în cazurile de suspiciune de coagulare a sângelui, să se identifice cauzele situației, eliminând riscurile de tulburări severe.

Când trebuie să fiu testat pentru coagularea sângelui?

Este necesar să treceți imediat diagnosticul de sânge în următoarele cazuri:

• Dacă există dificultăți în oprirea sângerării;
• Detectarea pe corp a diferitelor pete cianotice;
• Apariția hematoamelor extinse după un prejudiciu minor;
• Sângerarea gingiilor;
• Frecvența ridicată a sângerărilor nazale.

Coagularea și coagulabilitatea sângelui: concept, indicatori, teste și norme

Coagularea sangelui ar trebui să fie normală, astfel încât baza hemostazei să fie procese echilibrate. Este imposibil ca fluidul nostru biologic prețios să coaguleze prea repede - amenință cu complicații grave, mortale (tromboză). Dimpotrivă, formarea lentă a unui cheag de sânge poate duce la sângerări necontrolate masive, care pot duce, de asemenea, la moartea unei persoane.

Mecanismele și reacțiile cele mai complexe, care atrag o serie de substanțe într-o etapă sau alta, mențin acest echilibru și, astfel, permit corpului să se descurce destul de repede (fără implicarea oricărui ajutor din afară) și să-și revină.

Rata de coagulare a sângelui nu poate fi determinată de nici un parametru, deoarece multe componente care se activează reciproc participă la acest proces. În legătură cu acest lucru, testele efectuate asupra coagulării sângelui pot fi diferite, în cazul în care intervalele de valorile normale depind în principal de metoda anchetei, precum și în alte cazuri - de sexul persoanei și au trăit zile, luni, ani. Iar cititorul este puțin probabil să fie mulțumit de răspunsul: "Timpul de coagulare a sângelui este de 5 până la 10 minute." O mulțime de întrebări rămân...

Toate importante și toate necesare.

Oprirea sângerării se bazează pe un mecanism extrem de complex, incluzând o multitudine de reacții biochimice, în care sunt implicate un număr foarte mare de componente diferite, fiecare jucând rolul său specific.

schema de coagulare a sângelui

Între timp, absența sau incoerența cel puțin a unui factor de coagulare sau a factorului de anticoagulare poate supără întregul proces. Iată câteva exemple:

• O reacție inadecvată din partea pereților vaselor distruge funcția de agregare adezivă a trombocitelor, pe care "se simte" hemostaza primară;
• Low Sintetiza capacitatea endoteliale si secreta inhibitori ai agregării plachetare (de bază - prostaciclina) și anticoagulante naturale (antitrombina III) se îngroașă se deplasează de-a lungul vaselor de sânge, ceea ce duce la formarea de circulant fascicule organism absolut inutile, care pentru moment sunt libere să „stea“ atașată stenochku orice navă. Aceste cheaguri (trombi) devin foarte periculoase atunci când decolează și încep să circule în fluxul sanguin - astfel creează riscul unei catastrofe vasculare;
• Absența unui astfel de factor de plasmă ca FVIII, datorită bolii, hemofilie A legată de sex;
• Hemofilie B se găsește la om, în cazul în care pentru aceleași motive (mutația recesivă în cromozomul X, care sunt cunoscute la bărbați numai unul) deține Christman factor de eșec (FIX).

În general, totul începe la nivelul peretelui vascular deteriorat, care secretă substanțe necesare pentru a asigura coagularea sângelui, atrage trombocitele din sânge care circulă în sânge - trombocite. De exemplu, factorul von Willebrand, „Shill“ plachetelor la locul accidentului și contribuind la adeziunea lor la colagen - un stimulator puternic al hemostazei, va începe imediat activitatea, și funcționează bine, astfel încât mai târziu vă puteți aștepta formarea de înaltă calitate plută.

Dacă plachetele sunt până la semn folosind funcționalitatea lor (adeziv și funcția de agregare), încorporate rapid în activitatea altor componente ale (vascular-plachete) hemostazei primare și într-un timp scurt, formează un dop de trombocite, pentru a opri sangele care iese din microvasculature, puteți face fără influența deosebită a celorlalți participanți la procesul de coagulare a sângelui. Cu toate acestea, pentru formarea unei plută plină, capabilă să închidă vasul rănit, care are un lumen mai larg, corpul nu poate face față fără factori de plasmă.

Astfel, în prima etapă (imediat după rănirea peretelui vascular), încep să se producă reacții succesive, în care activarea unui factor dă un impuls pentru a aduce restul într-o stare activă. Și dacă ceva lipsește undeva sau dacă factorul se dovedește a fi incontestabil, procesul de coagulare a sângelui este încetinit sau terminat cu totul.

În general, mecanismul de coagulare constă din 3 faze, care ar trebui să ofere:

• Formarea unui complex de factori activi (protrombinaza) si transformarea proteinei sintetizate de ficat - protrombina, in trombina (faza de activare);
• Transformarea proteinelor dizolvate în factorul sanguin I (fibrinogen, FI) în fibrină insolubilă se efectuează în faza de coagulare;
• Finalizarea procesului de coagulare prin formarea unui cheag fibrin dens (fază de retragere).

Teste de coagulare la nivelul sângelui

Multietajată proces enzimatic în cascadă, obiectivul final este formarea unui cheag capabil de a închide „gaură“ în vasul pentru cititorul cu siguranță par confuze și neclare, cu toate acestea, este suficient memento că acest mecanism oferă diverși factori de coagulare, enzime, Ca2 + (ioni calciu) și o varietate de alte componente. Cu toate acestea, în această privință, pacienții sunt adesea interesați de întrebarea: cum să detectați dacă există ceva în neregulă cu hemostaza sau să vă liniștiți, știind că sistemele funcționează normal? Desigur, pentru astfel de scopuri există teste pentru coagularea sângelui.

Analiza cele mai frecvente specifice (locale) din hemostatic pe larg considerat cunoscute, sunt adesea prescrise de către medici, cardiologi, si obstetricieni de coagulare mai informativ (hemostasiogram).

Coagularea implică o bază câteva (fibrinogenului, timpul tromboplastină parțial activat - aPTT și că oricare dintre următoarele: raport internațional normalizat - INR, indicele de protrombină - PTI, timpul de protrombină - PTV), reflectând calea extrinsecă a coagulării sângelui, precum și a unor indicatori suplimentari de coagulare a sângelui (antitrombină, D-dimer, PPMK etc.).

Între timp, trebuie remarcat faptul că un astfel de număr de teste nu este întotdeauna justificat. Depinde de multe circumstanțe: ceea ce caută medicul, în ce stadiu de reacție îi concentrează atenția, cât timp este disponibil medicilor, etc.

Imitarea căii externe a coagulării sângelui

De exemplu, activarea căii extrinseci de coagulare in laborator poate simula studiu, numit medici protrombinice pentru Rapid, defalcare rapidă, protrombina (PTT), sau timpul de tromboplastină (toate denumirile diferite ale analizei). Baza acestui test, care depinde de factorii II, V, VII, X, este participarea tromboplastinei de țesut (se îmbină cu plasmă citrat recalcifiată în cursul lucrului pe proba de sânge).

Limitele valorilor normale la bărbați și la femei de aceeași vârstă nu diferă și se limitează la intervalul de 78 - 142%, totuși la femeile care așteaptă un copil, acest indicator este ușor crescut (dar ușor!). La copii, dimpotrivă, normele se situează în limite mai mici și cresc pe măsură ce se apropie de maturitate și dincolo de:

Reflecția mecanismului intern în laborator

Între timp, pentru a determina tulburarea de sângerare provocată de funcționarea defectuoasă a mecanismului intern, tromboplastina de țesut nu este utilizată în timpul analizei - aceasta permite plasmei să utilizeze numai propriile sale rezerve. În laborator, mecanismul intern este urmărit, așteptând până când sângele luat de la vasele sanguine ale sângelui, se curbează. Începutul acestei reacții complexe de cascadă coincide cu activarea factorului Hagemann (factorul XII). Lansarea acestei activări oferă diferite condiții (contactul cu sângele cu peretele vasului deteriorat, membranele celulare care au suferit anumite modificări), prin urmare se numește contact.

Activarea contactului are loc în afara corpului, de exemplu, când sângele intră în mediul străin și intră în contact cu acesta (contactul cu sticla într-un tub, instrumentație). Îndepărtarea ionilor de calciu din sânge nu afectează începutul acestui mecanism, dar procesul poate de formare nu este complet cheag - el se rupe la punctul de activare a factorului IX, în care nu se mai face fără calciu ionizat.

timpul de coagulare sau intervalul de timp în care stau mai înainte în formă lichidă, este turnat în forma de cheag elastic, aceasta depinde de rata de conversie a fibrinogenului proteină dizolvată în plasmă, în fibrină insolubilă. Acesta (fibrina) formează filamente care dețin celulele roșii din sânge (eritrocite), forțându-le să formeze un pachet care acoperă o gaură în vasul de sânge deteriorat. Timpul coagulării în sânge (1 ml, luat dintr-o metodă de vena - metoda Lee-White) în astfel de cazuri este limitat în medie la 4-6 minute. Cu toate acestea, rata de coagulare a sângelui, desigur, are o gamă mai largă de valori digitale (temporare):

1. Sângele luat dintr-o venă se transformă într-o formă de cheag de la 5 la 10 minute;
2. Timpul de coagulare Lee-White într-un tub de testare din sticlă este de 5-7 minute, într-un tub de testare din silicon, este extins la 12-25 minute;
3. Pentru sângele luat de pe deget, următorii indicatori sunt considerați normali: start - 30 secunde, sfârșitul sângerării - 2 minute.

O analiză care reflectă mecanismul intern este abordată la prima suspiciune de tulburări de sângerare grave. Testul este foarte convenabil: este efectuat rapid (atâta timp cât sângele curge sau formează cheaguri într-o eprubetă), nu necesită o pregătire specială fără reactivi speciali și echipament complex. Desigur, tulburările de sângerare găsite în acest fel sugerează o serie de schimbări semnificative în sistemele care asigură starea normală a hemostazei și ne obligă să desfășurăm cercetări ulterioare pentru a identifica adevăratele cauze ale patologiei.

La creșterea (prelungirea) timpului de coagulare a sângelui este posibil să se suspecteze:

• Lipsa factorilor de plasmă proiectați pentru a asigura coagularea sau inferioritatea lor înnăscută, în ciuda faptului că sunt în sânge la un nivel suficient;
• O patologie gravă a ficatului care a provocat eșecul funcțional al parenchimului de organe;
• Sindromul DIC (în faza în care capacitatea sângelui de a forma cheaguri);

timpul de coagulare a sângelui este prelungit în cazul tratamentului cu heparină, astfel încât pacienții care iau anticoagulant, testarea, indicând starea de hemostaza, destul de des.

Indicele de coagulare a sângelui considerat scade valorile sale (se scurtează):

• În faza de coagulare înaltă (hipercoagulare) a DIC;
• În alte boli care au cauzat starea patologică a hemostazei, adică atunci când pacientul are deja o tulburare de sângerare și se referă la un risc crescut de formare a cheagurilor de sânge (tromboză, trombofilie etc.);
• La femeile care utilizează contraceptive orale care conțin hormoni pentru contracepție sau pentru tratament de lungă durată;
• La femeile și bărbații care iau corticosteroizi (atunci când prescriu medicamente pentru corticosteroizi, vârsta este foarte importantă - mulți dintre ei la copii și vârstnici pot provoca modificări semnificative ale hemostazei și, prin urmare, sunt interzise în acest grup).

În general, normele diferă puțin

Ratele de coagulare a sângelui (normale) pentru femei, bărbați și copii (ceea ce înseamnă o vârstă pentru fiecare categorie), în principiu, nu diferă foarte mult, deși indicatorii individuali pentru femei se schimbă fiziologic (înainte, în timpul și după menstruație, în timpul sarcinii) prin urmare, sexul unui adult este încă luat în considerare în cercetarea de laborator. În plus, la femeile aflate în perioada de fertilitate, parametrii individuali trebuie chiar să se schimbe într-o oarecare măsură, deoarece organismul trebuie să oprească sângerarea după naștere, prin urmare sistemul de coagulare începe să se pregătească înainte. Scutire pentru unii indici de coagulare a sângelui este o categorie de copii din primele zile de viață, cum ar fi la nou-nascuti PTV pentru un cuplu este mai mare decât la adulți, (rata de adult - 11 - 15 secunde) de sex masculin și feminin, și sugarii prematuri protrombină timp crește timp de 3 - 5 secunde. Este adevărat, deja undeva până în a 4-a zi de viață, PTV este redus și corespunde ratei de coagulare a sângelui la adulți.

Pentru a vă familiariza cu norma indicatorilor individuali de coagulare a sângelui și, probabil, a le compara cu parametrii proprii (dacă testul a fost efectuat relativ recent și aveți un formular cu rezultatele studiului), tabelul următor va ajuta cititorul:

Cum funcționează coagularea sângelui?

autor

editor

Oricine a primit, cel puțin o dată în viață, o zgârietură sau o rană, obținând astfel o ocazie minunată de a observa transformarea sângelui dintr-un lichid într-o masă vâscoasă care nu curge, ducând la oprirea sângerării. Acest proces se numește coagularea sângelui și este controlat de un sistem complex de reacții biochimice.

Având orice sistem de oprire a sângerării este absolut necesar pentru orice organism multicelulare care are un mediu intern lichid. Coagularea sângelui este de asemenea vitală pentru noi: mutațiile din genele proteinelor majore de coagulare sunt de obicei letale. Din păcate, printre numeroasele sisteme ale corpului nostru ale căror perturbări reprezintă un pericol pentru sănătate, coagularea sângelui primește primul loc absolut ca principala cauză imediată a morții: oamenii suferă de diverse boli, dar aproape întotdeauna mor din cauza tulburărilor de coagulare a sângelui. Cancer, sepsis, traumă, ateroscleroză, atac de cord, accident vascular cerebral - pentru cea mai largă gamă de boli, incapacitatea sistemului de coagulare de a menține un echilibru între starea lichidă și cea solidă din organism este o cauză directă a morții.

Dacă motivul este cunoscut, de ce nu se poate lupta? Desigur, este posibil și necesar să luptăm: oamenii de știință creează constant noi metode pentru diagnosticarea și tratarea tulburărilor de coagulare. Dar problema este că sistemul de coagulare este foarte complex. Și știința reglementării sistemelor complexe învață că trebuie să gestionați astfel de sisteme într-un mod special. Răspunsul lor la influența externă este neliniar și imprevizibil, iar pentru a obține rezultatul dorit, trebuie să știți unde să depuneți efortul. Cea mai simplă analogie este: pentru a lansa un avion de hârtie în aer, este suficient să-l aruncați în direcția cea bună; în același timp, pentru a scoate o aeronavă, trebuie să apăsați butoanele din dreapta în cabina de pilotaj la momentul potrivit și în ordinea corectă. Și dacă încerci să lansezi un avion cu o aruncare ca un avion de hârtie, se va termina prost. Deci, cu sistemul de coagulare: pentru a trata cu succes, trebuie să cunoașteți "punctele de control".

Până de curând, coagularea sângelui a rezistat cu succes încercărilor cercetătorilor de a-și înțelege activitatea și numai în ultimii ani a avut loc un salt calitativ. În acest articol vom vorbi despre acest minunat sistem: cum funcționează, de ce este atât de dificil de studiat și, cel mai important, de cele mai recente descoperiri în înțelegerea modului în care funcționează.

Cum este coagularea sângelui

Oprirea sângerării se bazează pe aceeași idee pe care gospodinele o utilizează pentru a prepara jeleu - transformând un lichid într-un gel (un sistem coloidal în care se formează o rețea de molecule care să dețină un lichid în celulele sale de o mie de ori mai mare decât greutatea acestuia datorită legăturilor de hidrogen cu molecule de apă). Apropo, aceeași idee este folosită în scutecele de bebeluși de unică folosință, în care materialul se umflă atunci când este udat. Din punct de vedere fizic, aceeași problemă trebuie rezolvată acolo ca și în coagulare - combaterea scurgerilor cu efort minim.

Coagularea în sânge este legătura centrală a hemostazei (oprirea sângerării). A doua legătură a hemostazei sunt celulele speciale - trombocite - care se pot atașa unul pe celălalt și la locul leziunii pentru a crea o priză de oprire a sângelui.

Figura 1. Reacții de coagulare de bază. Sistemul de coagulare este o cascadă - o secvență de reacții, în care produsul fiecărei reacții acționează ca următorul catalizator. Principala "intrare" a acestei cascade este în partea sa mijlocie, la nivelul factorilor IX și X: proteina factorului tisular (indicată în diagramă ca TF) se leagă de factorul VIIa și complexul enzimatic rezultat activează factorii IX și X. Rezultatul cascadei este fibrina capabile să polimerizeze și să formeze un cheag (gel). Majoritatea covârșitoare a reacțiilor de activare sunt reacțiile de proteoliză, adică scindarea parțială a proteinei, sporindu-și activitatea. Aproape fiecare factor de coagulare este în mod necesar inhibat într-un fel sau altul: feedback-ul este necesar pentru funcționarea stabilă a sistemului. Adaptat de la [1].
Legenda: Reacțiile de conversie a factorilor de coagulare în forme active sunt arătate cu săgeți negre subțiri unilaterale. În același timp, săgețile roșii roșii arată ce enzime activează. Reacțiile pierderii de activitate ca rezultat al inhibării sunt arătate de săgețile verzi subțiri (pentru simplitate, săgețile sunt descrise ca pur și simplu "părăsesc", adică nu se arată cu ce inhibitori apare legătura). Reacțiile reversibile de formare a complexului sunt indicate de săgeți negre subțiri față-verso. Proteinele de coagulare sunt desemnate fie prin nume, fie prin cifre romane sau prin abrevieri (TF - factor de țesut, PC - proteină C, proteină activată APC). Pentru a evita congestia, diagrama nu arată: legarea trombinei la trombomodulină, activarea și secreția trombocitelor, activarea contactului de coagulare.

O idee generală privind biochimia coagulării poate fi obținută din Figura 1, la care se prezintă reacția conversiei proteinei fibrinogene solubile în fibrină, care apoi polimerizează într-o rețea. Această reacție este singura parte a cascadei care are un sens fizic direct și rezolvă o problemă fizică clară. Rolul celorlalte reacții este exclusiv de reglementare: asigurarea conversiei fibrinogenului la fibrină numai în locul potrivit la momentul potrivit.

Fibrinogenul seamănă cu o tijă cu lungimea de 50 nm și cu o grosime de 5 nm (figura 2a). Activarea permite ca moleculele sale să fie lipite împreună într-un filament fibrinic (Figura 2b) și apoi într-o fibră capabilă să ramifică și să formeze o rețea tridimensională (Figura 2c).

Figura 2. Gelul fibrinic. A. Dispozitiv schematic al unei molecule de fibrinogen. Baza sa este compusă din trei perechi de lanțuri polipeptidice de tip α, β și γ. În centrul moleculei, puteți vedea regiunile de legare, care devin disponibile atunci când trombina este întreruptă de fibrinopeptidele A și B (FPA și FPB în figură). B. Mecanismul de asamblare a fibrelor fibrinice: moleculele sunt atașate una de cealaltă "suprapusă" în conformitate cu principiul cap-la-centru, formând o fibră dublă catenară. B. Micrografele electronice ale gelului: fibrele de fibrină se pot lipi și se descompun, formând o structură complexă tridimensională. Imagini de la [2-4].

Figura 3. Structura tridimensională a moleculei de trombină. Diagrama prezintă situsul activ și părțile moleculei responsabile de legarea trombinei la substraturi și cofactori. (Site-ul activ este partea din moleculă care recunoaște direct situl de clivare și efectuează o cataliză enzimatică.) Vorbitorii moleculei (exositi) permit "comutarea" moleculei de trombină, făcându-i o proteină multifuncțională capabilă să funcționeze în moduri diferite. De exemplu, legarea trombomodulinei la exositul I blochează fizic accesul la trombină prin substraturi procoagulante (fibrinogen, factor V) și stimulează alosteric activitatea împotriva proteinei C. Reprodus din [5].

Trombina de activator de fibrinogen (Figura 3) aparține familiei de proteinaze serice - enzime capabile să scindeze legăturile peptidice în proteine. Este o rudă a enzimelor digestive tripsină și chymotrypsin. Proteinazele sunt sintetizate într-o formă inactivă numită zymogen. Pentru a le activa, este necesar să se scindeze legătura peptidică care deține partea proteinei care închide site-ul activ. Astfel, trombina este sintetizată ca protrombină, care poate fi activată. Așa cum se poate vedea din fig. 1 (unde protrombina este desemnată factorul II), aceasta este catalizată de factorul Xa.

În general, proteinele de coagulare sunt numite factori și sunt numerotate cu cifre romane în ordinea descoperirii oficiale. Indexul "a" inseamna forma activa si absenta ei - un predecesor inactiv. Pentru proteinele descoperite de mult timp, cum ar fi fibrina și trombina, ele își folosesc propriile nume. Unele numere (III, IV, VI) nu sunt folosite din motive istorice.

Activatorul de coagulare este o proteină numită factor de țesut prezent în membranele celulare ale tuturor țesuturilor, cu excepția endoteliului și a sângelui. Astfel, sângele rămâne lichid numai datorită faptului că acesta este în mod normal protejat de o membrană subțire de protecție a endoteliului. Pentru orice încălcare a integrității vasului, factorul tisular leagă factorul VIIa din plasmă, iar complexul său - numit tenase extern (tenase sau Xase, din cuvântul zece - zece, adică numărul factorului activat) - activează factorul X.

De asemenea, trombina activează factorii V, VIII, XI, ceea ce duce la accelerarea producției proprii: factorul XIa activează factorul IX, iar factorii VIIIa și Va conectează factorii IXa și respectiv Xa, crescând activitatea lor cu ordine de mărime (complexul de factori IXa și VIIIa se numește intern TENaza). Deficiența acestor proteine ​​conduce la tulburări grave: de exemplu, absența factorilor VIII, IX sau XI provoacă boala hemofilie cea mai severă (faimoasa "boală regală", care a fost afectată de Tsarevich Alexei Romanov); și deficiența factorilor X, VII, V sau protrombina este incompatibilă cu viața.

Un astfel de sistem se numește feedback pozitiv: trombina activează proteinele care accelerează producția proprie. Și aici apare o întrebare interesantă, de ce sunt necesare? De ce este imposibil să faci rapid reacția rapidă, de ce natura o face inițial lentă, și apoi vine cu o modalitate de ao accelera mai mult? De ce în sistemul de duplicare a coagulării? De exemplu, factorul X poate fi activat atât de complexul VIIa - TF (tenase exterioară), cât și de complexul IXa - VIIIa (tenase intern); pare complet inutil.

Inhibitorii de coagulare a sângelui sunt, de asemenea, prezenți în sânge. Cele mai importante sunt antitrombina III și un inhibitor al căii factorului de țesut. În plus, trombina este capabilă să activeze proteina C proteină serică, care descompune factorii de coagulare Va și Vllla, determinându-i să-și piardă complet activitatea.

Proteina C este un precursor al serin proteazei, foarte similar cu factorii IX, X, VII și protrombina. Acesta este activat de trombină, ca și factorul XI. Cu toate acestea, atunci când este activat, proteina serină rezultată își folosește activitatea enzimatică pentru a nu activa alte proteine, ci pentru a le inactiva. Proteina C activată produce mai multe degradări proteolitice în factorii de coagulare Va și Vllla, determinându-i să-și piardă complet activitatea cofactorului. Astfel, trombina - un produs al cascadei de coagulare - inhibă propria sa producție: acest lucru se numește feedback negativ. Și din nou avem o întrebare de reglementare: de ce trombina accelerează și încetinește propria activare în același timp?

Originile evolutive ale coagulării

Formarea sistemelor sanguine de protecție a început în multicelulare cu peste un miliard de ani în urmă - de fapt, tocmai în legătură cu apariția sângelui. Sistemul de coagulare în sine este rezultatul depășirii unei alte etape istorice - aspectul vertebratelor acum cinci sute de milioane de ani. Cel mai probabil, acest sistem a luat naștere din imunitate. Apariția unui sistem regulat de reacții imune, care a luptat împotriva bacteriilor prin învelirea lor cu gel fibrinic, a condus la un efect secundar accidental: sângerarea a început să se oprească mai repede. Acest lucru a permis creșterea presiunii și a forței fluxurilor în sistemul circulator, iar îmbunătățirea sistemului vascular, adică îmbunătățirea transportului tuturor substanțelor, a deschis noi orizonturi pentru dezvoltare. Cine știe dacă apariția coagulării nu a fost avantajul care a permis vertebratelor să își ia locul prezent în biosfera Pământului?

Într-o serie de artropode (cum ar fi un cancer de coada-coada), coagularea există, de asemenea, dar a apărut independent și a rămas în rolurile imunologice. Insectele, ca și alte nevertebrate, costă, de obicei, o varietate mai slabă a sistemului pentru a opri sângerarea, bazată pe agregarea plachetară (mai exact, amoebocitele - rudele îndepărtate ale trombocitelor). Acest mecanism este destul de funcțional, dar impune restricții fundamentale asupra eficienței sistemului vascular, la fel cum forma traheală a respirației limitează dimensiunea maximă posibilă a unei insecte.

Din păcate, creaturile cu forme intermediare ale sistemului de coagulare au dispărut aproape toate. Singura excepție este reprezentată de pește fără jaw: analiza genomică a sistemului de coagulare din lamprey a arătat că conține mai puține componente (adică este mult mai simplu de a lucra) [6]. Pornind de la peștii maxilari la mamifere, sistemele de coagulare sunt foarte asemănătoare. Sistemele de hemostază celulare funcționează, de asemenea, pe principii similare, în ciuda faptului că trombocitele mici, ne-nucleare sunt caracteristice numai mamiferelor. În celelalte vertebrate, trombocitele sunt celule mari care au un nucleu.

Pentru a rezuma, sistemul de coagulare a fost studiat foarte bine. Timp de cincisprezece ani, nu a descoperit noi proteine ​​sau reacții, care este o eternitate pentru biochimia modernă. Desigur, nu se poate exclude complet posibilitatea unei astfel de descoperiri, dar până în prezent nu a existat un singur fenomen pe care nu l-am putea explica cu ajutorul informațiilor disponibile. Dimpotrivă, sistemul pare a fi mult mai complicat decât este necesar: ne amintim că din toate acestea (destul de greoaie!) Cascade, doar o reacție face efectiv gelifierea și toate celelalte sunt necesare pentru o reglementare incomprehensibilă.

De aceea, cercetătorii de coagulologie care lucrează în diverse domenii - de la hemostasia clinică până la biofizica matematică - se mișcă activ de la întrebarea "Cum se coagulează aranjamentul?" La întrebările "De ce se face coagularea în acest fel?" În cele din urmă, "Cum trebuie să lucrăm la coagulare pentru a obține efectul dorit?". Primul lucru care trebuie făcut pentru a răspunde este să înveți să investighezi coagularea în ansamblu și nu doar reacțiile individuale.

Cum să investighezi coagularea?

Diferite modele sunt create pentru a studia coagularea - experimentală și matematică. Ce anume permit să ajungă?

Pe de o parte, se pare că obiectul în sine este cea mai bună aproximare pentru studierea unui obiect. În acest caz, o persoană sau un animal. Acest lucru vă permite să luați în considerare toți factorii, inclusiv fluxul sanguin prin vase, interacțiunile cu pereții vaselor de sânge și multe altele. Cu toate acestea, în acest caz, complexitatea sarcinii depășește limitele rezonabile. Modelele de coagulare permit simplificarea obiectului de studiu, fără a-și pierde caracteristicile esențiale.

Să încercăm să vedem ce cerințe trebuie să îndeplinească aceste modele pentru a reflecta corect procesul de coagulare in vivo.

În modelul experimental, aceleași reacții biochimice ar trebui să fie prezente ca și în organism. Nu numai proteinele din sistemul de coagulare ar trebui să fie prezente, dar și alți participanți la procesul de coagulare - celulele sanguine, endoteliul și subendoteliul. Sistemul trebuie să țină cont de neomogenitatea spațială a coagulării in vivo: activarea de la endoteliul deteriorat, proliferarea factorilor activi, prezența fluxului sanguin.

Luarea în considerare a modelelor de coagulare este naturală pentru a începe cu studiile de coagulare in vivo. Baza aproape a tuturor abordărilor de acest tip este de a aplica daune controlate animalului experimental pentru a provoca un răspuns hemostatic sau trombotic. Această reacție este investigată prin diverse metode:

1. monitorizarea timpului de sângerare;
2. analiza plasmei luate de la un animal;
3. autopsia animalului sacrificat și examinarea histologică;
4. monitorizarea în timp real a trombilor utilizând microscopia sau rezonanța magnetică nucleară (figura 4).

Figura 4. Formarea trombilor in vivo într-un model de tromboză indusă de laser. Această imagine este reprodusă din lucrarea istorică, unde oamenii de știință au putut să observe pentru prima dată dezvoltarea unui cheag de sânge "viu". Pentru a face acest lucru, șoarecii au fost injectați cu un concentrat de anticorpi marcați fluorescent la proteine ​​de coagulare și plachete și plasând animalul sub lentila unui microscop confocal (care permite scanarea tridimensională), au selectat un arteriol accesibil pentru observarea optică sub piele și au deteriorat endoteliul cu un laser. Anticorpii au început să se alăture trombului în creștere, făcând posibilă observarea acestuia. Reprodus din [7].

Formularea clasică a experimentului de coagulare in vitro este aceea că plasmă sanguină (sau sânge integral) este amestecată într-o oarecare măsură cu un activator, după care se observă procesul de coagulare. Conform metodei de observare, tehnicile experimentale pot fi împărțite în următoarele tipuri:

1. observarea procesului de coagulare în sine;
2. observarea modificărilor concentrațiilor factorului de coagulare în timp.

A doua abordare oferă incomparabil mai multe informații. Teoretic, știind concentrarea tuturor factorilor la un moment arbitrar în timp, puteți obține informații complete despre sistem. În practică, studiul a două proteine ​​în același timp este costisitor și este asociat cu mari dificultăți tehnice.

În cele din urmă, coagularea în organism este inegală. Formarea unui cheag este declanșată pe peretele deteriorat, se extinde cu participarea trombocitelor activate în volumul plasmatic și este oprită prin utilizarea endoteliului vascular. Este imposibil să se studieze în mod adecvat aceste procese folosind metode clasice. Al doilea factor important este prezența fluxului sanguin în vase.

Conștientizarea acestor probleme a dus la apariția, încă din anii 1970, a unei varietăți de sisteme experimentale in-vitro experimentale. A durat mai mult timp pentru a înțelege aspectele spațiale ale problemei. Numai în anii '90 au început să apară metode care au luat în considerare eterogenitatea și difuzia spațială a factorilor de coagulare și numai în ultimul deceniu au fost folosiți în mod activ în laboratoarele științifice (Fig.5).

Figura 5. Creșterea spațială a unui cheag de fibrin în sănătate și boală. Coagularea într-un strat subțire de plasmă sanguină a fost activată de factorul de țesut imobilizat pe perete. În fotografii, activatorul este situat în partea stângă. Banda de extindere gri este un cheag de fibrin în creștere.

Împreună cu abordările experimentale, studiile de hemostază și tromboză utilizează de asemenea modele matematice (această metodă de cercetare este adesea numită în silico [8]). Modelarea matematică în biologie face posibilă stabilirea unor relații profunde și complexe între teoria biologică și experiența. Experimentul are anumite limite și este asociat cu o serie de dificultăți. În plus, unele experimente teoretice posibile sunt impracticabile sau prohibitiv scumpe datorită limitărilor tehnicilor experimentale. Simularea simplifică desfășurarea experimentelor, deoarece este posibilă selectarea în prealabil a condițiilor necesare pentru experimentele in vitro și in vivo, în baza cărora se va observa efectul de interes.

Figura 6. Contribuția tensiunii externe și interne la formarea unui cheag de fibrină în spațiu. Am folosit un model matematic pentru a explora cât de departe poate ajunge influența activatorului de coagulare (factor de țesut) în spațiu. Pentru aceasta, am calculat distribuția factorului Xa (care determină distribuția trombinei, care determină distribuția fibrinului). Animația prezintă distribuția factorului Xa produs de tenase externă (complex VIIa - TF) sau tenase internă (complexul IXa - VIIIa), precum și cantitatea totală de factor Xa (zona umbroasă). (Inserția prezintă același lucru pe o scală de concentrație mai mare.) Se poate observa că factorul Xa produs pe activator nu poate pătrunde departe de activator datorită vitezei ridicate de inhibare a plasmei. Dimpotrivă, complexul IXa-VIIIa funcționează departe de activator (deoarece factorul IXa este inhibat mai lent și, prin urmare, are o distanță de difuzie mai eficientă față de activator) și asigură propagarea factorului Xa în spațiu. Animație din [9].

Reglementarea sistemului de coagulare

Să facem următorul pas logic și să încercăm să răspundem la întrebarea - cum funcționează sistemul descris mai sus?

Sistem de coagulare în cascadă. Să începem cu cascada - lanțuri de enzime care se activează reciproc. O enzimă care funcționează la o viteză constantă dă o dependență liniară de concentrația produsului în timp. Pentru o cascadă de enzime N, această dependență va avea forma t N, unde t este timpul. Pentru funcționarea eficientă a sistemului, este important ca răspunsul să fie de așa natură "explozivă", deoarece aceasta minimizează perioada în care cheagul de fibrină este încă fragil.

Lansarea coagulării și rolul reacțiilor pozitive. După cum sa menționat în prima parte a articolului, multe reacții de coagulare sunt lente. Astfel, factorii IXa și Xa înșiși sunt enzime foarte proaste și au nevoie de cofactori pentru funcționarea eficientă (factorii VIIIa și respectiv Va). Acești cofactori sunt activate de trombină: un astfel de dispozitiv, atunci când enzima activează propria sa producție, se numește o buclă de feedback pozitiv.

Așa cum am arătat experimental și teoretic feedback-ul pozitiv al activării factorului V de trombină, formează pragul de activare - proprietatea sistemului de a nu reacționa la activarea scăzută, ci să răspundă repede când apare un număr mare. O astfel de capacitate de a comuta pare a fi foarte valoroasă pentru coagulare: acest lucru ajută la prevenirea unui "fals pozitiv" al sistemului.

Rolul căii interioare în dinamica spațială a coagulării. Unul dintre puzzle-urile intrigante care au afectat biochimii timp de mulți ani după descoperirea proteinelor majore de coagulare a fost rolul factorului XII în hemostază. Deficiența sa sa constatat în cele mai simple teste de coagulare, mărind timpul necesar pentru formarea unui cheag, totuși, spre deosebire de deficiența factorului XI, nu a fost însoțită de tulburări de coagulare.

Una dintre cele mai plauzibile modalități de a descoperi rolul căii interioare a fost propusă de noi cu ajutorul sistemelor experimentale neomogene spațial. Sa constatat că reacțiile pozitive sunt de o mare importanță tocmai pentru propagarea coagulării. Activarea eficientă a factorului X de către tenaza externă asupra activatorului nu ajută la formarea unui cheag de departe de activator, deoarece factorul Xa este inhibat rapid în plasmă și nu poate să meargă departe de activator. Dar factorul IXa, care este inhibat cu un ordin de mărime mai lent, este destul de capabil de acesta (și factorul VIIIa, care este activat de trombină, îl ajută). Și acolo, unde este dificil să-l atingă, factorul XI începe să funcționeze, de asemenea activat de trombină. Astfel, prezența buclelor de feedback pozitiv ajută la crearea unei structuri tridimensionale a cheagurilor.

Calea proteinei C ca un posibil mecanism pentru localizarea trombozei. Activarea proteinei C de către trombină este ea însăși lentă, dar este accelerată brusc când trombina este legată de o proteină transmembranară, trombomodulină, sintetizată de celulele endoteliale. Proteina C activată este capabilă să distrugă factorii Va și VIIIa, încetinind activitatea sistemului de coagulare prin ordine de mărime. Cheia înțelegerii rolului acestei reacții a devenit abordări experimentale neomogene din punct de vedere spațial. Experimentele noastre sugerează că aceasta oprește creșterea spațială a cheagului de sânge, limitând dimensiunea sa.

Rezumă

În ultimii ani, complexitatea sistemului de coagulare a devenit treptat mai puțin misterioasă. Descoperirea tuturor componentelor esențiale ale sistemului, dezvoltarea modelelor matematice și utilizarea noilor abordări experimentale ne-au permis să ridicăm voalul secretului. Structura cascadei de coagulare este descifrată, iar acum, după cum am văzut mai sus, practic, pentru fiecare parte esențială a sistemului, rolul pe care îl joacă în reglementarea întregului proces a fost identificat sau propus.

În fig. 7 prezintă cea mai modernă încercare de a revizui structura sistemului de coagulare. Aceasta este aceeași schemă ca în fig. 1, unde umbrele multicolore evidențiază părți ale sistemului responsabile pentru diferite sarcini, așa cum sa discutat mai sus. Nu totul din această schemă este instalat în siguranță. De exemplu, predicția noastră teoretică conform căreia activarea factorului VII de către factorul Xa permite coagulării să răspundă într-o manieră prag la debitul rămâne încă netestată în experiment.

Figura 7. Structura modulară a sistemului de coagulare: rolul reacțiilor individuale de coagulare în funcționarea sistemului. Reprodus din [1].

Este posibil ca această imagine să nu fie încă finalizată. Cu toate acestea, progresul în acest domeniu în ultimii ani ne dă speranță că, în viitorul apropiat, zonele rămase nerezolvate în schema de coagulare vor dobândi o funcție fiziologică semnificativă. Și apoi putem vorbi despre nașterea unui nou concept de coagulare a sângelui, care a înlocuit vechiul model de cascadă, care a servit cu credință medicamentei timp de mai multe decenii.

Articolul a fost scris cu participarea lui A.N. Balandinoy și F.I. Ataullakhanova a fost publicată inițial în Nature [10].