Zgrušavanje krvi

Glavnu tekućinu ljudskog tijela, krv, karakterizira niz svojstava koja su neophodna za funkcioniranje svih organa i sustava. Jedan od tih parametara je zgrušavanje krvi, što karakterizira sposobnost organizma da spriječi velike gubitke krvi zbog narušavanja integriteta krvnih žila stvaranjem ugrušaka ili krvnih ugrušaka.

Kako se zgrušava krv

Vrijednost krvi leži u njezinoj jedinstvenoj sposobnosti da dostavi hranu i kisik svim organima, da osigura njihovu interakciju, da evakuira otpadne troske i toksine iz tijela. Stoga, čak i mali gubitak krvi postaje prijetnja zdravlju. Prijelaz krvi iz tekućine u želatinozno stanje, tj. Hemokagulacija počinje fizikalno-kemijskom promjenom sastava krvi, to jest, transformacijom fibrinogena otopljenog u plazmi.

Koja je tvar dominantna u stvaranju krvnih ugrušaka? Oštećenje krvnih žila je signal za fibrinogen, koji se počinje transformirati, pretvarajući se u netopljivi fibrin u obliku filamenata. Ove niti, koje se isprepliću, tvore gustu mrežu, čije stanice zadržavaju oblikovane elemente krvi, stvarajući netopljivi protein plazme koji tvori krvni ugrušak.

U budućnosti, rana je zatvorena, ugrušak je zbijen zbog intenzivnog rada trombocita, rubovi rane su zategnuti i opasnost neutralizirana. Bistra žućkasta tekućina koja se otpušta kada se zgrušani krvni ugrušak nazove serum.

Proces zgrušavanja krvi

Da bismo jasnije predstavili ovaj proces, možemo se prisjetiti metode za proizvodnju svježeg sira: koagulacija bjelančevina kazeina također doprinosi stvaranju sirutke. Vremenom se rana razrješava postupnim otapanjem fibrinskih ugrušaka u obližnjim tkivima.

Krvni ugrušci ili ugrušci formirani tijekom ovog procesa podijeljeni su u 3 vrste:

• Bijeli tromb nastao iz trombocita i fibrina. Pojavljuje se u oštećenjima s velikom brzinom krvnog žlijeba, uglavnom u arterijama. To se naziva zato što crvene krvne stanice u trombu sadrže količinu u tragovima.
• Diseminirano taloženje fibrina nastaje u vrlo malim žilama, kapilarama.
• Crveni tromb. Koagulirana krv se pojavljuje samo u odsutnosti oštećenja krvožilnog zida, uz spor protok krvi.

Što je uključeno u mehanizam zgrušavanja

Najvažnija uloga u mehanizmu koagulacije pripadaju enzimima. Prvi put je primijećen 1861. godine i zaključeno je da je taj proces bio nemoguć u odsutnosti enzima, odnosno trombina. Budući da je koagulacija povezana s prijelazom fibrinogena otopljenog u plazmi u netopljivi protein fibrin, ta tvar je središnja u procesu koagulacije.

Svatko od nas ima trombin u maloj količini u neaktivnom stanju. Njegovo drugo ime je protrombin. Sintetizira ga jetra, stupa u interakciju s tromboplastinom i kalcijevim solima, pretvara se u aktivni trombin. Kalcijevi ioni su prisutni u krvnoj plazmi, a tromboplastin je proizvod uništenja trombocita i drugih stanica.

Da bi se spriječilo usporavanje ili neuspjeh reakcije, nužna je prisutnost najvažnijih enzima i proteina u određenoj koncentraciji. Na primjer, poznata genetska bolest hemofilije, u kojoj je osoba iscrpljena krvarenjem i može izgubiti opasnu količinu krvi zbog jedne ogrebotine, posljedica je činjenice da se globulin uključen u proces ne nosi sa svojim zadatkom zbog nedovoljne koncentracije.

Mehanizam zgrušavanja krvi

Zašto krv zgrušava u oštećenim žilama?

Proces zgrušavanja krvi sastoji se od tri faze koje prolaze jedna u drugu:

• Prva faza je stvaranje tromboplastina. On je taj koji prima signal od oštećenih plovila i započinje reakciju. To je najteža faza zbog složene strukture tromboplastina.
• Transformacija neaktivnog protrombinskog enzima u aktivni trombin.
• Završna faza Ova faza završava stvaranjem krvnog ugruška. Postoji utjecaj trombina na fibrinogen uz sudjelovanje kalcijevih iona, što rezultira fibrinom (netopljivim nitastim proteinima), koji zatvara ranu. Kalcijevi ioni i protein trombosthenin kondenziraju i fiksiraju ugrušak, što rezultira retrakcijom krvnog ugruška (smanjenje) za gotovo pola u nekoliko sati. Nakon toga se rana zamjenjuje vezivnim tkivom.

Kaskadni proces stvaranja tromba je prilično kompliciran, budući da je u koagulaciju uključen veliki broj različitih proteina i enzima. Ove esencijalne stanice uključene u proces (proteini i enzimi) su faktori zgrušavanja krvi, ukupno ih je 35, od kojih su 22 trombocitne stanice, a 13 su plazma stanice.

Čimbenici sadržani u plazmi, obično označeni rimskim brojevima, i faktori trombocita - arapski. U normalnom stanju, svi ovi faktori su prisutni u tijelu u neaktivnom stanju, au slučaju vaskularnih lezija pokreće se proces njihove brze aktivacije, što rezultira pojavom hemostaze, odnosno krvarenja prestaje.

Faktori plazme su bazirani na proteinima i aktiviraju se kada dođe do oštećenja žila. Podijeljeni su u 2 skupine:

• Vitamin K ovisi i nastaje samo u jetri;
• Nezavisno od vitamina K.

Čimbenici se također mogu naći u leukocitima i eritrocitima, što određuje ogromnu fiziološku ulogu tih stanica u zgrušavanju krvi.

Faktori koagulacije postoje ne samo u krvi, već iu drugim tkivima. Faktor tromboplastina nalazi se u velikim količinama u moždanoj kori, posteljici i plućima.

Čimbenici trombocita obavljaju sljedeće zadatke u tijelu:

• Povećati brzinu stvaranja trombina;
• Promicati konverziju fibrinogena u netopljivi fibrin;
• Razriješite krvni ugrušak;
• Promicati vazokonstrikciju;
• Sudjelujte u neutralizaciji antikoagulansa;
• Doprinijeti "lijepljenju" trombocita, zbog čega dolazi do hemostaze.

Vrijeme zgrušavanja krvi

Jedan od glavnih pokazatelja krvi je koagulogram - studija koja određuje kvalitetu zgrušavanja krvi. Liječnik će se uvijek pozvati na ovo istraživanje ako pacijent ima trombozu, autoimune poremećaje, proširene vene, nepoznatu etiologiju, akutno i kronično krvarenje. Također, ova analiza je potrebna za potrebne slučajeve tijekom operacije i tijekom trudnoće.

Reakcija krvnog ugruška provodi se uzimanjem krvi iz prsta i mjerenjem vremena tijekom kojeg krvarenje prestaje. Stopa koagulacije je 3-4 minute. Nakon 6 minuta već bi trebao biti želatinozni ugrušak. Ako se krv ukloni iz kapilara, ugrušak se treba formirati unutar 2 minute.

Kod djece, brža zgrušavanja krvi nego u odraslih: krv se zaustavlja unutar 1,2 minute, a krvni ugrušak se formira nakon samo 2,5-5 minuta.

I kod testiranja krvi važno je mjerenje:

• Protrombin - protein odgovoran za mehanizme koagulacije. Njegova stopa: 77-142%.
• Indeks protrombina: omjer standardne vrijednosti ovog indikatora prema vrijednosti protrombina kod pacijenta. Norma: 70-100%
• Protrombinsko vrijeme: vremensko razdoblje tijekom kojeg se vrši zgrušavanje. Kod odraslih osoba to treba biti unutar 11-15 sekundi, u male djece 13-17 sekundi. To je dijagnostička metoda za sumnju na hemofiliju, DIC.
• Trombinsko vrijeme: pokazuje brzinu stvaranja krvnog ugruška. Norma 14-21 sek.
• Fibrinogen - protein odgovoran za trombozu, što ukazuje na upalu u tijelu. Normalno, to bi trebalo biti u krvi od 2-4 g / l.
• Antitrombin - specifična proteinska tvar koja osigurava resorpciju tromba.

Pod kojim se uvjetima održava ravnoteža dvaju inverznih sustava?

U ljudskom tijelu, dva sustava istodobno djeluju na osiguravanje procesa zgrušavanja: jedan organizira najraniji početak tromboze kako bi smanjio gubitak krvi na nulu, drugi na svaki način sprječava i pomaže u održavanju krvi u tekućoj fazi. Često se, u određenim zdravstvenim uvjetima, unutar neoštećenih krvnih sudova javlja abnormalno zgrušavanje krvi, što je velika opasnost, daleko iznad rizika od krvarenja. Iz tog razloga dolazi do tromboze krvnih žila mozga, plućne arterije i drugih bolesti.

Važno je da oba ova sustava rade ispravno i da su u stanju intravitalne ravnoteže, u kojoj će se krv zgrušavati samo ako dođe do oštećenja posuda, a unutar neoštećenog ostat će tekućina.

Čimbenici u kojima se krv brže skuplja

• Nadraživanje boli.
• Nervno uzbuđenje, stres.
• Intenzivna proizvodnja adrenalina od strane nadbubrežnih žlijezda.
• Povećana razina vitamina K. u krvi
• Kalcijeve soli.
• Visoka temperatura Poznato je po kojoj se temperaturi krv osobe koagulira - na 42 ° C.

Čimbenici koji sprječavaju zgrušavanje krvi

• Heparin je posebna tvar koja sprječava stvaranje tromboplastina, čime se prekida proces zgrušavanja. Sintetizira se u plućima i jetri.
• Fibrolizin - protein koji potiče otapanje fibrina.
• Napadi jakog bola.
• Niska temperatura okoline.
• Učinci hirudina, fibrinolizina.
• Uzimanje kalija ili natrij citrata.

Važno je u slučajevima sumnje na zgrušavanje krvi utvrditi uzroke situacije, eliminirajući rizike teških poremećaja.

Kada se treba testirati na zgrušavanje krvi?

Potrebno je odmah proći dijagnozu krvi u sljedećim slučajevima:

• Ako postoje poteškoće u zaustavljanju krvarenja;
• Detekcija na tijelu raznih cijanotičnih mjesta;
• Pojava opsežnih hematoma nakon manje ozljede;
• Krvarenje desni;
• Visoka učestalost krvarenja iz nosa.

Koagulacija i zgrušavanje krvi: pojam, pokazatelji, testovi i norme

Krvno zgrušavanje treba biti normalno, tako da su temelji hemostaze uravnoteženi procesi. Nemoguće je da naša vrijedna biološka tekućina prebrzo koagulira - prijeti ozbiljnim, smrtonosnim komplikacijama (tromboza). Naprotiv, sporo stvaranje krvnog ugruška može rezultirati nekontroliranim masovnim krvarenjem, koje također može dovesti do smrti osobe.

Najsloženiji mehanizmi i reakcije, privlačeći brojne tvari u jednoj ili drugoj fazi, održavaju ovu ravnotežu i tako omogućuju tijelu da se vrlo brzo nosi (bez uključivanja vanjske pomoći) i oporavi.

Brzina zgrušavanja krvi ne može se odrediti niti jednim parametrom, jer u tom procesu sudjeluju mnoge komponente koje se međusobno aktiviraju. U tom smislu, testovi za zgrušavanje krvi su različiti, gdje intervali njihovih normalnih vrijednosti uglavnom ovise o načinu provođenja istraživanja, kao iu drugim slučajevima - o spolu osobe i danima, mjesecima i godinama života. Malo je vjerojatno da će čitatelj biti zadovoljan odgovorom: "Vrijeme zgrušavanja krvi je 5 do 10 minuta." Mnoga pitanja ostaju...

Sve važno i sve potrebno.

Zaustavljanje krvarenja oslanja se na iznimno složen mehanizam, uključujući mnoštvo biokemijskih reakcija, u koje je uključen veliki broj različitih komponenti, gdje svaka od njih ima svoju specifičnu ulogu.

sheme zgrušavanja krvi

U međuvremenu, odsutnost ili nedosljednost najmanje jednog faktora koagulacije ili antikoagulacijskog faktora može poremetiti cijeli proces. Evo samo nekoliko primjera:

• Neadekvatna reakcija sa strane zidova krvnih žila narušava adhezivno-agregacijsku funkciju trombocita, koju primarni hemostaza „osjeća“;
• Niska sposobnost endotela da sintetizira i oslobodi inhibitore agregacije trombocita (glavni je prostaciklin) i prirodni antikoagulansi (antitrombin III) zgušnjava krv koja se kreće kroz žile, što dovodi do stvaranja konvulzija apsolutno nepotrebnih za tijelo, koje mogu mirno sjediti na tijelu stenochku bilo koji brod. Ti ugrušci (trombi) postaju vrlo opasni kada se otpuste i počnu cirkulirati u krvotoku - stoga stvaraju rizik od vaskularne katastrofe;
• Izostanak takvog faktora plazme kao što je FVIII, zbog bolesti, spolno povezane - hemofilije A;
• Hemofilija B se nalazi kod ljudi, ako iz istih razloga (recesivna mutacija u X kromosomu, za koju se zna da je samo jedan u muškaraca), postoji nedostatak Kristmanovog faktora (FIX).

Općenito, sve počinje na razini oštećenog krvožilnog zida, koji, izlučujući tvari potrebne za osiguravanje zgrušavanja krvi, privlači krvne pločice koje cirkuliraju u krvotoku - trombociti. Primjerice, Willebrandov faktor, “pozivanje” trombocita na mjesto nesreće i promicanje njihovog prianjanja na kolagen - snažan stimulator hemostaze, treba započeti svoje aktivnosti na vrijeme i dobro raditi tako da se možete osloniti na formiranje punopravnog čepa.

Ako trombociti na odgovarajućoj razini koriste svoju funkcionalnost (adhezivna-agregacijska funkcija), druge komponente primarne (vaskularno-trombocitne) hemostaze brzo postaju operativne i tvore trombocitne čepove u kratkom vremenu, a zatim kako bi zaustavile protok krvi iz mikrovaskularne posude., možete učiniti bez posebnog utjecaja drugih sudionika u procesu zgrušavanja krvi. Međutim, za stvaranje punog pluta, sposobnog da zatvori oštećenu posudu, koja ima širi lumen, tijelo se ne može nositi bez faktora plazme.

Tako u prvoj fazi (odmah nakon ozljede vaskularnog zida) počinju uzastopne reakcije, gdje aktivacija jednog faktora daje poticaj da se ostatak prenese u aktivno stanje. A ako nešto nedostaje negdje ili se ispostavi da je faktor neodrživ, proces zgrušavanja krvi se usporava ili potpuno ukida.

Općenito, mehanizam koagulacije sastoji se od 3 faze, koje trebaju osigurati:

• Stvaranje kompleksa aktiviranih faktora (protrombinaze) i transformacije proteina sintetiziranog jetrom - protrombina u trombin (aktivacijska faza);
• Transformacija proteina otopljenog u krvi - faktor I (fibrinogen, FI) u netopljivi fibrin provodi se u fazi koagulacije;
• Završetak procesa koagulacije stvaranjem gustog fibrinskog ugruška (faza retrakcije).

Testovi zgrušavanja krvi

Višestupanjski kaskadni enzimski proces, čiji je krajnji cilj formiranje ugruška sposobnog za zatvaranje "jaza" u posudi, za čitatelja će se sigurno činiti zbunjujućim i nerazumljivim, dakle podsjetnik da je mehanizam faktora zgrušavanja, enzima, Ca 2+ (ioni) kalcija) i niz drugih komponenti. Međutim, u tom smislu pacijenti su često zainteresirani za pitanje: kako otkriti ako nešto nije u redu s hemostazom ili se smiriti, znajući da sustavi rade normalno? Naravno, u takve svrhe postoje testovi za zgrušavanje krvi.

Najčešća specifična (lokalna) analiza stanja hemostaze široko je poznata, često propisana od strane liječnika, kardiologa i opstetričara-ginekologa, najinformativniji koagulogram (hemostaziogram).

Koagulogram uključuje nekoliko glavnih (fibrinogen, aktivirano parcijalno tromboplastinsko vrijeme - APTT i neke od sljedećih parametara: međunarodni normalizirani omjer - INR, protrombinski indeks - PTI, protrombinsko vrijeme - PTV), odražavajući vanjski put zgrušavanja krvi, kao i dodatne pokazatelje zgrušavanja krvi (antitrombin, D-dimer, PPMK, itd.).

U međuvremenu, treba napomenuti da takav broj testova nije uvijek opravdan. To ovisi o mnogim okolnostima: ono što liječnik traži, u kojoj fazi kaskade reakcija usmjerava svoju pozornost, koliko je vremena na raspolaganju medicinskim radnicima, itd.

Imitacija vanjskog puta zgrušavanja krvi

Primjerice, vanjski put aktivacije koagulacije u laboratoriju može oponašati studiju zvanu Kvikov protrombin, Kvikovu razgradnju, protrombinsko (PTV) ili tromboplastinsko vrijeme (sve su to različite naznake iste analize). Temelj ovog testa, koji ovisi o faktorima II, V, VII, X, je sudjelovanje tkivnog tromboplastina (u tijeku rada na uzorku krvi spaja se citratna rekalcificirana plazma).

Granice normalnih vrijednosti kod muškaraca i žena iste dobi ne razlikuju se i ograničene su na raspon od 78 - 142%, međutim, kod žena koje čekaju dijete, ovaj pokazatelj je neznatno povećan (ali neznatno!). U djece, naprotiv, norme su unutar manjih granica i povećavaju se kako se približavaju odrasloj dobi i dalje:

Odraz internog mehanizma u laboratoriju

U međuvremenu, da bi se odredio poremećaj krvarenja uzrokovan neispravnim funkcioniranjem internog mehanizma, tijekom analize se ne koristi tromboplastin iz tkiva - to omogućuje plazmi da koristi samo vlastite rezerve. U laboratoriju se prati unutarnji mehanizam, čekajući da se krv uzme iz krvnih žila krvotoka, i sam se skrati. Početak ove složene kaskadne reakcije podudara se s aktivacijom Hagemann-ovog faktora (faktor XII). Pokretanje ove aktivacije osigurava različita stanja (kontakt krvi s oštećenim zidom krvnih žila, stanične membrane, koje su doživjele određene promjene), stoga se naziva kontakt.

Kontaktna aktivacija se događa izvan tijela, na primjer, kada krv ulazi u vanjsko okruženje i dolazi u kontakt s njom (kontakt sa staklom u epruveti, instrumentacija). Uklanjanje kalcijevih iona iz krvi ne utječe na lansiranje ovog mehanizma, ali se proces ne može završiti stvaranjem ugruška - zaustavlja se u fazi aktivacije faktora IX, gdje ionizirani kalcij više nije potreban.

Vrijeme koagulacije ili vrijeme tijekom kojega je, prije nego se prije nalazi u tekućem stanju, ulijeva se u oblik elastičnog ugruška, ovisi o brzini kojom se protein fibrinogen, otopljen u plazmi, pretvara u netopivi fibrin. Ona (fibrin) tvori filamente koji drže crvene krvne stanice (eritrocite), prisiljavajući ih da formiraju snop koji pokriva rupu u oštećenoj krvnoj žili. Vrijeme koagulacije krvi (1 ml, uzeto iz vene - Lee-White metoda) u takvim je slučajevima u prosjeku ograničeno na 4-6 minuta. Međutim, stopa zgrušavanja krvi, naravno, ima širi raspon digitalnih (privremenih) vrijednosti:

1. Krv uzeta iz vene pretvara se u oblik ugruška od 5 do 10 minuta;
2. Lee-White koagulacijsko vrijeme u staklenoj epruveti je 5–7 minuta, u silikonskoj epruveti produženo je na 12-25 minuta;
3. Za krv uzeta iz prsta, sljedeći pokazatelji se smatraju normalnim: početak - 30 sekundi, kraj krvarenja - 2 minute.

Analiza koja odražava interni mehanizam bavi se prvom sumnjom na teške poremećaje krvarenja. Test je vrlo prikladan: provodi se brzo (sve dok krv teče ili se formira u epruveti), ne zahtijeva posebnu obuku bez posebnih reagensa i složene opreme. Naravno, poremećaji krvarenja nađeni na ovaj način upućuju na brojne značajne promjene u sustavima koji osiguravaju normalno stanje hemostaze i prisiljavaju nas na daljnja istraživanja kako bismo identificirali prave uzroke patologije.

Na povećanje (produljenje) vremena zgrušavanja krvi moguće je posumnjati:

• Nedostatak faktora plazme koji su dizajnirani da osiguraju zgrušavanje ili njihovu urođenu inferiornost, unatoč činjenici da su u krvi na dovoljnoj razini;
• Ozbiljna patologija jetre koja je uzrokovala funkcionalni neuspjeh parenhima organa;
• DIC sindrom (u fazi kada se smanjuje sposobnost zgrušavanja krvi);

Vrijeme koagulacije krvi se produžuje u slučajevima primjene terapije heparinom, stoga pacijenti koji primaju ovaj antikoagulant moraju biti podvrgnuti testovima koji ukazuju na stanje hemostaze, često.

Smatra se da indeks krvnog zgrušavanja smanjuje njegove vrijednosti (skraćuje se):

• U fazi visoke koagulacije (hiperkoagulacija) DIC;
• Kod drugih bolesti koje su uzrokovale patološko stanje hemostaze, tj. Kada pacijent već ima poremećaj krvarenja i upućuje se na povećani rizik od krvnih ugrušaka (tromboza, trombofilija, itd.);
• Kod žena koje koriste oralne kontraceptive koji sadrže hormone za kontracepciju ili za dugotrajno liječenje;
• Kod žena i muškaraca koji uzimaju kortikosteroidi (pri propisivanju kortikosteroidnih lijekova, dob je vrlo važna - mnogi od njih u djece i starijih osoba mogu uzrokovati značajne promjene u hemostazi, stoga su zabranjene za uporabu u ovoj skupini).

Općenito, norme se malo razlikuju

Stope zgrušavanja krvi (normalne) za žene, muškarce i djecu (što znači jedna dob za svaku kategoriju) u načelu se ne razlikuju mnogo, iako se individualni pokazatelji za žene fiziološki mijenjaju (prije, tijekom i nakon menstruacije, tijekom trudnoće). stoga se spol odrasle osobe još uvijek uzima u obzir u laboratorijskim istraživanjima. Osim toga, kod žena u razdoblju rađanja, pojedinačni parametri se čak moraju pomaknuti, jer tijelo mora prestati krvarenje nakon poroda, stoga se sustav zgrušavanja počinje pripremati unaprijed. Iznimka za neke pokazatelje koagulacije krvi je kategorija dojenčadi u ranim danima života, na primjer, kod novorođenčadi, PTV je par viših nego u odraslih, muškaraca i žena (norma odraslih je 11 - 15 sekundi), a kod prijevremeno rođene djece povećava se protrombinsko vrijeme. 3 - 5 sekundi. Istina, već negdje do 4. dana života, PTV se smanjuje i odgovara stopi zgrušavanja krvi odraslih.

Da biste se upoznali s normom pojedinih pokazatelja zgrušavanja krvi, i možda ih usporedite s vlastitim parametrima (ako je test proveden relativno nedavno i imate obrazac s rezultatima studije), sljedeća tablica će vam pomoći:

Kako djeluje zgrušavanje krvi?

autor

urednik

Svatko tko je barem jednom u životu primio ogrebotinu ili ranu, time dobivši divnu priliku promatrati pretvaranje krvi iz tekućine u viskoznu ne-tekuću masu, što dovodi do zaustavljanja krvarenja. Taj se proces naziva zgrušavanje krvi i kontrolira ga složen sustav biokemijskih reakcija.

Bilo kakav sustav za zaustavljanje krvarenja je apsolutno neophodan za bilo koji višestanični organizam koji ima tekuće unutarnje okruženje. Koagulacija krvi također je od vitalne važnosti za nas: mutacije u genima glavnih koagulacijskih proteina su obično smrtonosne. Jao, među mnogim sustavima našeg tijela čije poremećaje predstavljaju opasnost za zdravlje, zgrušavanje krvi također zauzima prvo mjesto kao glavni neposredni uzrok smrti: ljudi pate od različitih bolesti, ali gotovo uvijek umiru od poremećaja zgrušavanja krvi. Rak, sepsa, trauma, ateroskleroza, srčani udar, moždani udar - za najširi spektar bolesti, nesposobnost sustava za zgrušavanje da održava ravnotežu između tekućih i krutih stanja u tijelu je izravan uzrok smrti.

Ako je razlog poznat, zašto se ne boriti? Naravno, moguće je i potrebno boriti se: znanstvenici stalno stvaraju nove metode za dijagnosticiranje i liječenje poremećaja zgrušavanja. No problem je u tome što je sustav zgrušavanja vrlo složen. A znanost o regulaciji složenih sustava uči da morate upravljati takvim sustavima na poseban način. Njihova reakcija na vanjske utjecaje je nelinearna i nepredvidiva, a da bi se postigao željeni rezultat, morate znati gdje staviti napor. Najjednostavnija analogija je: lansirati papirnati avion u zrak, dovoljno je baciti ga u pravom smjeru; u isto vrijeme, da biste skinuli zrakoplov, morate pritisnuti desnu tipku u kokpitu u pravo vrijeme iu pravom redoslijedu. A ako pokušate lansirati zrakoplov s bacanjem poput papirnog zrakoplova, to će se loše završiti. Dakle, sa sustavom zgrušavanja: za uspješno liječenje, morate znati "kontrolne točke".

Do nedavno, koagulacija krvi uspješno se odupirala pokušajima istraživača da shvate njegov rad, a tek posljednjih godina došlo je do kvalitativnog skoka. U ovom članku ćemo govoriti o ovom divnom sustavu: kako to funkcionira, zašto je tako teško proučavati i - što je najvažnije - pričati o najnovijim otkrićima u razumijevanju kako djeluje.

Kako je zgrušavanje krvi

Zaustavljanje krvarenja temelji se na istoj ideji da kućanice pripremaju žele - pretvarajući tekućinu u gel (koloidni sustav u kojem se formira mreža molekula koje mogu držati tekućinu u svojim stanicama tisuću puta veću od njene težine zbog vodikovih veza s molekulama vode). Usput rečeno, ista ideja se koristi u jednokratnim pelenama za bebe, u kojima se materijal nabrekne kad se navlaži. Sa fizičke točke gledišta, isti problem treba riješiti tamo kao kod koagulacije - borbe protiv curenja uz minimalan napor.

Koagulacija krvi je središnja karika hemostaze (zaustavljanje krvarenja). Druga veza hemostaze jesu posebne stanice - trombociti - koje se mogu pričvrstiti jedna za drugu i na mjesto ozljede kako bi se stvorio čep za zaustavljanje krvi.

Slika 1. Osnovne reakcije koagulacije. Sustav koagulacije je kaskada - slijed reakcija, gdje produkt svake reakcije djeluje kao sljedeći katalizator. Glavni "ulaz" u ovu kaskadu je u njegovom srednjem dijelu, na razini faktora IX i X: protein tkivnog faktora (naveden u dijagramu kao TF) veže faktor VIIa, a rezultirajući enzimski kompleks aktivira faktore IX i X. Rezultat kaskade je fibrin. mogu polimerizirati i oblikovati ugrušak (gel). Velika većina reakcija aktivacije su reakcije proteolize, tj. djelomičnog cijepanja proteina, povećavajući njegovu aktivnost. Gotovo svaki faktor koagulacije nužno je inhibiran na ovaj ili onaj način: povratna veza je potrebna za stabilan rad sustava. Prilagođeno iz [1].
Legenda: Reakcije pretvorbe faktora zgrušavanja u aktivne oblike prikazane su jednostranim tankim crnim strelicama. U isto vrijeme, kovrčave crvene strelice pokazuju što enzimi aktiviraju. Reakcije gubitka aktivnosti kao rezultat inhibicije prikazane su tankim zelenim strelicama (zbog jednostavnosti, strelice su prikazane kao jednostavno "napuštanje", tj. Nije prikazano s kojim inhibitorima nastaje vezanje). Reverzibilne reakcije formiranja kompleksa označene su dvostranim tankim crnim strelicama. Koagulacijski proteini označeni su ili imenima, ili rimskim brojevima, ili kraticama (TF - tkivni faktor, PC - protein C, APC - aktivirani protein C). Da bi se izbjegla kongestija, dijagram ne pokazuje: vezanje trombina na trombomodulin, aktivaciju i izlučivanje trombocita, kontaktnu aktivaciju koagulacije.

Opća ideja biokemije koagulacije može se dobiti iz Slike 1, na dnu koje je prikazano reakciju pretvorbe topljivog proteina fibrinogena u fibrin, koji zatim polimerizira u mrežu. Ova reakcija je jedini dio kaskade koji ima izravno fizičko značenje i rješava jasan fizički problem. Uloga ostalih reakcija je isključivo regulatorna: osigurati pretvorbu fibrinogena u fibrin samo na pravom mjestu u pravo vrijeme.

Fibrinogen nalikuje štapu dugoj 50 nm i debljini od 5 nm (Sl. 2a). Aktivacija omogućuje da se njegove molekule drže zajedno u fibrinskom filamentu (sl. 2b), a zatim u vlakno sposobno za grananje i formiranje trodimenzionalne mreže (sl. 2c).

Slika 2. Fibrin gel. A. Shematski uređaj molekule fibrinogena. Njezina je osnova sastavljena od tri para α, β i γ zrcalnih polipeptidnih lanaca. U središtu molekule možete vidjeti regije vezanja, koje postaju dostupne kada se trombin odsiječe od fibrinopeptida A i B (FPA i FPB na slici). B. Mehanizam sastavljanja vlakana fibrina: molekule su pričvršćene jedna za drugu "preklopljene" u skladu s načelom glave i sredine, tvoreći dvostruko vlakno. B. Elektronska mikrografija gela: vlakna fibrina mogu se držati zajedno i razdvajati, tvoreći složenu trodimenzionalnu strukturu. Slike iz [2-4].

Slika 3. Trodimenzionalna struktura molekule trombina. Dijagram prikazuje aktivno mjesto i dijelove molekule odgovorne za vezanje trombina na supstrate i kofaktore. (Aktivno mjesto je dio molekule koja izravno prepoznaje mjesto cijepanja i izvodi enzimatsku katalizu.) Govornici molekule (egzoziti) dopuštaju "prebacivanje" molekule trombina, što ga čini multifunkcionalnim proteinom sposobnim za rad u različitim načinima. Na primjer, vezanje trombomodulina na egzosit I fizički blokira pristup trombinu prokoagulantnim supstratima (fibrinogen, faktor V) i alosterički stimulira aktivnost protiv proteina C. Reproducirano iz [5].

Trombin aktivator fibrinogena (slika 3) pripada obitelji serinskih proteinaza - enzima sposobnih za cijepanje peptidnih veza u proteinima. To je srodnik probavnih enzima tripsin i kimotripsin. Proteinaze se sintetiziraju u neaktivnom obliku nazvanom zimogen. Da bi ih se aktiviralo, potrebno je cijepati peptidnu vezu koja drži dio proteina koji zatvara aktivno mjesto. Dakle, trombin se sintetizira kao protrombin, koji se može aktivirati. Kao što se može vidjeti na sl. 1 (gdje je protrombin označen kao faktor II), to se katalizira pomoću faktora Xa.

Općenito, koagulacijski proteini nazivaju se faktorima i numeriraju se rimskim brojevima redoslijedom službenog otkrića. Indeks "a" znači aktivni oblik, a njegovo odsustvo - neaktivni prethodnik. Za dugo otkrivene proteine, kao što su fibrin i trombin, oni koriste svoja vlastita imena. Neki brojevi (III, IV, VI) se ne koriste iz povijesnih razloga.

Aktivator koagulacije je protein koji se naziva tkivni faktor prisutan u staničnim membranama svih tkiva, s izuzetkom endotela i krvi. Dakle, krv ostaje tekuća samo zbog činjenice da je normalno zaštićena tankom zaštitnom membranom endotela. Za svaku povredu integriteta posude tkivni faktor veže faktor VIIa iz plazme, a njihovo kompleksno - nazvano vanjsko tenase (tenase, ili Xase, od riječi deset - tj. Broj aktiviranog faktora) - aktivira faktor X.

Trombin također aktivira faktore V, VIII, XI, što dovodi do ubrzanja vlastite proizvodnje: faktor XIa aktivira faktor IX, a faktori VIIIa i Va povezuju faktore IXa i Xa, povećavajući njihovu aktivnost za red veličine (kompleks faktora IXa i VIIIa naziva se interni) TENaza). Nedostatak ovih proteina dovodi do teških poremećaja: na primjer, odsutnost faktora VIII, IX ili XI uzrokuje najtežu bolest hemofilije (poznata "kraljevska bolest" koju je pogodio Tsarevich Alexei Romanov); i nedostatak faktora X, VII, V ili protrombina je nekompatibilan sa životom.

Takav se sustav naziva pozitivna povratna sprega: trombin aktivira proteine ​​koji ubrzavaju vlastitu proizvodnju. I ovdje se pojavljuje zanimljivo pitanje, zašto su oni potrebni? Zašto je nemoguće brzo reagirati, zašto ga priroda u početku usporava, a onda dolazi do načina da je dodatno ubrza? Zašto u sustavu umnožavanja koagulacije? Na primjer, faktor X može se aktivirati i kompleksnim VIIa - TF (vanjskim tenazom) i kompleksom IXa - VIIIa (interna tenaza); izgleda potpuno besmisleno.

Inhibitori zgrušavanja krvi također su prisutni u krvi. Glavni su antitrombin III i inhibitor puteva tkivnog faktora. Osim toga, trombin je sposoban aktivirati protein protein serina C, koji razgrađuje faktore zgrušavanja Va i VIIIa, uzrokujući da potpuno izgube svoju aktivnost.

Protein C je prekursor serinske proteaze, vrlo sličan faktorima IX, X, VII i protrombinu. Aktivira se trombinom, kao i faktor XI. Međutim, kada se aktivira, rezultirajuća serinska proteaza koristi svoju enzimsku aktivnost da ne aktivira druge proteine, već da ih inaktivira. Aktivirani protein C proizvodi nekoliko proteolitičkih degradacija u faktorima zgrušavanja Va i VIIIa, uzrokujući da potpuno izgube aktivnost kofaktora. Dakle, trombin - produkt kaskade koagulacije - inhibira vlastitu proizvodnju: to se naziva negativna povratna sprega. I opet imamo regulatorno pitanje: zašto trombin ubrzava i usporava vlastitu aktivaciju u isto vrijeme?

Evolucijski izvori koagulacije

Formiranje zaštitnih krvnih sustava započelo je prije više od milijardu godina - zapravo, upravo u vezi s pojavom krvi. Sustav koagulacije sam je rezultat prevladavanja druge povijesne prekretnice - pojave kralježnjaka prije otprilike pet stotina milijuna godina. Najvjerojatnije je ovaj sustav nastao iz imuniteta. Pojava redovitog sustava imunoloških reakcija, koja se borila protiv bakterija tako da ih je obgrlila fibrin gel, dovela je do slučajnog popratnog učinka: krvarenje se počelo brže zaustavljati. To je omogućilo povećanje pritiska i sile protoka u cirkulacijskom sustavu, a poboljšanje vaskularnog sustava, odnosno poboljšanje transporta svih tvari, otvorilo je nove horizonte razvoja. Tko zna da li pojava koagulacije nije bila prednost koja je omogućila kralježnjacima da zauzmu svoje sadašnje mjesto u biosferi Zemlje?

U velikom broju artropoda (kao što je rak potkovice), također postoji koagulacija, ali je nastala neovisno i ostala u imunološkim ulogama. Insekti, kao i drugi beskralježnjaci, obično koštaju slabiju raznolikost sustava da zaustave krvarenje, na temelju agregacije trombocita (točnije, amoebocita - udaljenih rođaka trombocita). Taj je mehanizam vrlo funkcionalan, ali postavlja temeljna ograničenja na učinkovitost vaskularnog sustava, kao što trahealni oblik disanja ograničava maksimalnu moguću veličinu insekta.

Nažalost, stvorenja sa srednjim oblicima koagulacijskog sustava gotovo su izumrla. Jedina iznimka je riba bez čeljusti: analiza genoma koagulacijskog sustava u ličinke pokazala je da sadrži mnogo manje komponenata (to jest, mnogo je jednostavnije raditi) [6]. Počevši od maksilarnih riba do sisavaca, sustavi zgrušavanja vrlo su slični. Sustavi stanične hemostaze također rade na sličnim principima, unatoč činjenici da su male, ne-nuklearne trombocite karakteristične samo za sisavce. U preostalim kralježnjacima, trombociti su velike stanice koje imaju jezgru.

Da sumiramo, sustav koagulacije je vrlo dobro proučavan. Petnaest godina nije otkrio nove proteine ​​ili reakcije, što je vječnost moderne biokemije. Naravno, ne može se potpuno isključiti mogućnost takvog otkrića, ali do sada nije postojala niti jedna pojava koju nismo mogli objasniti uz pomoć dostupnih informacija. Upravo suprotno, sustav izgleda mnogo kompliciranije nego što je potrebno: podsjećamo da od svega toga (prilično glomaznog!) Kaskade, samo jedna reakcija zapravo čini geliranje, a svi ostali su potrebni za neku nerazumljivu regulaciju.

Zato se sada istraživači koagulologije koji rade na različitim područjima - od kliničke hemostaziologije do matematičke biofizike - aktivno kreću od pitanja "Kako je ugrađeno zgrušavanje?" Na pitanja "Zašto je zgrušavanje napravljeno na taj način?", "Kako to radi?" Konačno, “Kako trebamo raditi na koagulaciji kako bismo postigli željeni učinak?”. Prvo što treba učiniti da bi se odgovorilo jest naučiti istraživati ​​koagulaciju u cjelini, a ne samo pojedinačne reakcije.

Kako istražiti koagulaciju?

Razvijeni su različiti modeli za proučavanje koagulacije - eksperimentalno i matematički. Što točno dopuštaju dobiti?

S jedne strane, čini se da je sam objekt najbolja aproksimacija za proučavanje objekta. U ovom slučaju, osoba ili životinja. To vam omogućuje da uzmete u obzir sve čimbenike, uključujući protok krvi kroz žile, interakcije sa zidovima krvnih žila i još mnogo toga. Međutim, u ovom slučaju, složenost zadatka premašuje razumne granice. Modeli koagulacije omogućuju pojednostavljenje predmeta istraživanja, bez gubitka njegovih bitnih značajki.

Pokušajmo dobiti predodžbu o tome koje zahtjeve ovi modeli moraju zadovoljiti kako bi ispravno odražavali proces koagulacije in vivo.

U eksperimentalnom modelu, iste biokemijske reakcije trebaju biti prisutne kao u tijelu. Trebali bi biti prisutni ne samo proteini koagulacijskog sustava, već i drugi sudionici u procesu koagulacije - krvne stanice, endotel i subendotel. Sustav treba uzeti u obzir prostornu nehomogenost koagulacije in vivo: aktivaciju iz oštećenog endotela, proliferaciju aktivnih čimbenika, prisutnost protoka krvi.

Razmatranje modela koagulacije prirodno je započeti s in vivo studijama koagulacije. Temelj gotovo svih korištenih pristupa ove vrste je primjena kontroliranog oštećenja na pokusnoj životinji kako bi se izazvao hemostatski ili trombotski odgovor. Ova se reakcija istražuje različitim metodama:

1. praćenje vremena krvarenja;
2. analizu plazme uzete od životinje;
3. obdukciju zaklane životinje i histološki pregled;
4. praćenje tromba u stvarnom vremenu pomoću mikroskopije ili nuklearne magnetske rezonancije (slika 4).

Slika 4. In vivo stvaranje tromba u modelu tromboze inducirane laserom. Ta se slika reproducira iz povijesnog rada, gdje su znanstvenici prvi put mogli promatrati razvoj krvnog ugruška "živog". Da bi se to postiglo, miševima je injiciran koncentrat fluorescentno obilježenih antitijela na koagulacijske proteine ​​i trombocite, i stavljanje životinje pod leću konfokalnog mikroskopa (što omogućuje trodimenzionalno skeniranje), odabrali su arteriole dostupne za optičko promatranje ispod kože i oštetili endotel laserom. Antitijela su se počela spajati s rastućim trombom, omogućujući promatranje. Reproducirano iz [7].

Klasična formulacija in vitro eksperimenta koagulacije je da se krvna plazma (ili cijela krv) miješa u nekom svojstvu s aktivatorom, nakon čega se uočava proces koagulacije. Prema metodi promatranja, eksperimentalne tehnike mogu se podijeliti u sljedeće vrste:

1. promatranje samog procesa zgrušavanja;
2. promatranja promjena koncentracija faktora zgrušavanja tijekom vremena.

Drugi pristup pruža neuporedivo više informacija. Teoretski, znajući koncentraciju svih čimbenika u proizvoljnom trenutku u vremenu, možete dobiti potpune informacije o sustavu. U praksi, istraživanje čak dvaju proteina u isto vrijeme je skupo i povezano je s velikim tehničkim poteškoćama.

Konačno, koagulacija u tijelu je neujednačena. Stvaranje ugruška pokreće se na oštećenom zidu, širi se uz sudjelovanje aktiviranih trombocita u volumenu plazme, te se zaustavlja upotrebom vaskularnog endotela. Te procese je nemoguće adekvatno proučiti klasičnim metodama. Drugi važan čimbenik je prisutnost protoka krvi u krvnim žilama.

Svijest o tim problemima dovela je do pojave, od 1970-ih, raznih in vitro eksperimentalnih eksperimentalnih sustava. Trebalo je malo više vremena za razumijevanje prostornih aspekata problema. Tek su se devedesetih godina počele pojavljivati ​​metode koje su uzele u obzir prostornu heterogenost i difuziju faktora zgrušavanja, a tek su se u posljednjem desetljeću aktivno koristile u znanstvenim laboratorijima (sl. 5).

Slika 5. Prostorni rast fibrinskog ugruška u zdravlju i bolesti. Koagulacija u tankom sloju krvne plazme aktivirana je tkivnim faktorom imobiliziranim na zidu. Na fotografijama se aktivator nalazi s lijeve strane. Sivi ekspandirajući pojas je rastući fibrinski ugrušak.

Uz eksperimentalne pristupe, studije hemostaze i tromboze koriste i matematičke modele (ova se metoda često naziva silico [8]). Matematičko modeliranje u biologiji omogućuje uspostavljanje dubokih i složenih odnosa između biološke teorije i iskustva. Eksperiment ima određena ograničenja i povezan je s nizom poteškoća. Osim toga, neki teoretski mogući eksperimenti su nepraktični ili pretjerano skupi zbog ograničenja eksperimentalnih tehnika. Simulacija pojednostavljuje provođenje pokusa, budući da je moguće unaprijed odabrati potrebne uvjete za pokuse in vitro i in vivo, pod kojima će se promatrati učinak interesa.

Slika 6. Doprinos vanjske i unutarnje točke stvaranju fibrinskog ugruška u prostoru. Koristili smo matematički model kako bismo istražili koliko daleko može doći do utjecaja aktivatora koagulacije (faktor tkiva) u prostoru. Za to smo izračunali raspodjelu faktora Xa (koja određuje raspodjelu trombina, koji određuje distribuciju fibrina). Animacija prikazuje raspodjelu faktora Xa proizvedenog vanjskom fazom (kompleks VIIa - TF) ili unutarnju fazu (kompleks IXa - VIIIa), kao i ukupnu količinu faktora Xa (zasjenjeno područje). (Umetak pokazuje istu stvar na većoj koncentracijskoj skali.) Može se vidjeti da faktor Xa proizveden na aktivatoru ne može prodrijeti daleko od aktivatora zbog visoke stope inhibicije u plazmi. Naprotiv, kompleks IXa-VIIIa djeluje daleko od aktivatora (budući da je faktor IXa sporije inhibiran i stoga ima veću efektivnu udaljenost difuzije od aktivatora) i osigurava širenje faktora Xa u prostoru. Animacija iz [9].

Regulacija sustava koagulacije

Uzmimo sljedeći logičan korak i pokušamo odgovoriti na pitanje - kako gore opisani sustav funkcionira?

Kaskadni koagulacijski sustav. Počnimo s kaskadama - lancima enzima koji se međusobno aktiviraju. Jedan enzim koji radi konstantnom brzinom daje linearnu ovisnost koncentracije produkta na vrijeme. Za kaskadu N enzima, ova ovisnost će imati oblik t N, gdje je t vrijeme. Za djelotvoran rad sustava važno je da odgovor bude takve vrste "eksplozivne" prirode, jer to minimalizira razdoblje kada je fibrinski ugrušak još uvijek krhak.

Pokretanje koagulacije i uloga pozitivnih povratnih informacija. Kao što je spomenuto u prvom dijelu članka, mnoge reakcije zgrušavanja su spore. Stoga su faktori IXa i Xa sami po sebi vrlo loši enzimi i potrebni su kofaktori za učinkovito djelovanje (faktori VIIIa i Va). Ovi kofaktori se aktiviraju trombinom: takav uređaj, kada enzim aktivira vlastitu proizvodnju, naziva se pozitivna povratna sprega.

Kao što smo pokazali eksperimentalno i teoretski, pozitivna povratna sprega aktivacije faktora V trombinom formira prag aktivacije - svojstvo sustava da ne reagira na nisku aktivaciju, već da brzo reagira kada se pojavi velika. Takva sposobnost mijenjanja čini se vrlo vrijednom za koagulaciju: to pomaže spriječiti "lažno pozitivno" djelovanje sustava.

Uloga unutarnjeg puta u prostornoj dinamici koagulacije. Jedna od intrigantnih zagonetki koja je mučila biokemičare mnogo godina nakon otkrića glavnih proteina koagulacije bila je uloga faktora XII u hemostazi. Njegov je nedostatak pronađen u najjednostavnijim koagulacijskim testovima, povećavajući vrijeme potrebno za stvaranje ugruška, međutim, za razliku od nedostatka faktora XI, nije bio praćen poremećajima koagulacije.

Jedan od najvjerojatnijih načina otkrivanja uloge unutarnjeg puta predložen je pomoću prostorno nehomogenih eksperimentalnih sustava. Utvrđeno je da su pozitivne povratne veze od velike važnosti upravo za širenje koagulacije. Učinkovita aktivacija faktora X vanjskom fazom na aktivatoru ne pomaže stvaranju ugruška daleko od aktivatora, budući da se faktor Xa brzo inhibira u plazmi i ne može daleko od aktivatora. Ali faktor IXa, koji je inhibiran redom sporije, sasvim je sposoban za to (i faktor VIIIa, koji se aktivira pomoću trombina, pomaže). A tamo gdje je teško doći do njega, faktor XI počinje raditi, također aktiviran trombinom. Dakle, prisutnost petlje pozitivne povratne sprege pomaže u stvaranju trodimenzionalne strukture ugrušaka.

Put proteina C kao mogući mehanizam za lokalizaciju tromboze. Aktivacija proteina C trombinom je sama po sebi spora, ali je naglo ubrzana kada se trombin veže na transmembranski protein, trombomodulin, sintetiziran endotelnim stanicama. Aktivirani protein C može uništiti faktore Va i VIIIa, usporavajući rad koagulacijskog sustava za red veličine. Ključ za razumijevanje uloge ove reakcije postao je prostorno nehomogen eksperimentalni pristup. Naši su pokusi sugerirali da on zaustavlja prostorni rast krvnog ugruška, ograničavajući njegovu veličinu.

Ukratko

Posljednjih godina složenost sustava koagulacije postupno postaje manje tajanstvena. Otkriće svih bitnih komponenti sustava, razvoj matematičkih modela i korištenje novih eksperimentalnih pristupa omogućilo nam je da podignemo veo tajnovitosti. Struktura kaskade koagulacije se dešifrira, a sada, kao što smo vidjeli gore, praktički za svaki bitan dio sustava, uloga koju ona ima u regulaciji cijelog procesa je identificirana ili predložena.

Na sl. 7 predstavlja najmoderniji pokušaj revizije strukture sustava koagulacije. To je ista shema kao na sl. 1, gdje višebojno sjenčanje ističe dijelove sustava koji su odgovorni za različite zadatke, kao što je gore razmotreno. Nije sve u ovoj shemi sigurno instalirano. Na primjer, naša teoretska predviđanja da aktiviranje faktora VII faktorom Xa omogućuje da koagulacija reagira na prag na brzinu protoka ostaje još neprovjerena u eksperimentu.

Slika 7. Modularna struktura koagulacijskog sustava: uloga pojedinačnih reakcija zgrušavanja u funkcioniranju sustava. Reproducirano iz [1].

Moguće je da ova slika još nije dovršena. Ipak, napredak u ovom području posljednjih godina daje nam nadu da će u doglednoj budućnosti preostala neriješena područja u shemi zgrušavanja dobiti značajnu fiziološku funkciju. I onda možemo govoriti o rađanju novog koncepta zgrušavanja krvi, koji je zamijenio stari model kaskade, koji je vjerno služio medicinu već desetljećima.

Članak je napisan uz sudjelovanje A.N. Balandinoy i F.I. Ataullakhanova je izvorno objavljena u Nature [10].