logo

Srážení krve

Hlavní tekutina lidského těla, krev, se vyznačuje řadou vlastností, které jsou nezbytné pro fungování všech orgánů a systémů. Jedním z těchto parametrů je srážení krve, které charakterizuje schopnost těla zabránit velkým ztrátám krve při porušení integrity krevních cév tvorbou sraženin nebo krevních sraženin.

Jak je srážení krve

Hodnota krve spočívá v její jedinečné schopnosti dodávat potravu a kyslík do všech orgánů, zajistit jejich interakci, evakuovat odpadní strusky a toxiny z těla. Proto i malá ztráta krve se stává hrozbou pro zdraví. Přechod krve z tekutiny do stavu podobného želé, tj. Hemokoagulace, začíná fyzikálně-chemickou změnou složení krve, a to transformací fibrinogenu rozpuštěného v plazmě.

Jaká látka převládá při tvorbě krevních sraženin? Poškození krevních cév je signál pro fibrinogen, který se začíná transformovat a transformuje do nerozpustného fibrinu ve formě filamentů. Tyto nitě, propletené, tvoří hustou síť, jejíž buňky zadržují vytvořené elementy krve a vytvářejí nerozpustný plazmatický protein, který tvoří krevní sraženinu.

V budoucnu je rána uzavřena, sraženina je zhutněna díky intenzivní práci destiček, okraje ran jsou utaženy a nebezpečí je neutralizováno. Čirá nažloutlá kapalina, která se uvolní při zhutnění krevní sraženiny, se nazývá sérum.

Proces srážení krve

Pro jasnější představení tohoto procesu můžeme připomenout způsob výroby tvarohu: koagulace bílkovin kaseinového mléka také přispívá k tvorbě syrovátky. V průběhu času je rána vyřešena v důsledku postupného rozpouštění fibrinových sraženin v okolních tkáních.

Krevní sraženiny nebo sraženiny vzniklé během tohoto procesu jsou rozděleny do 3 typů:

  • Bílý trombus vytvořený z destiček a fibrinu. Objevuje se při poškození vysokou rychlostí krevní rýhy, zejména v tepnách. Nazývá se to proto, že červené krvinky v trombu obsahují stopové množství.
  • Usazování diseminovaného fibrinu se vytváří ve velmi malých cévách, kapilárách.
  • Červený trombus. Koagulovaná krev se objevuje pouze v nepřítomnosti poškození cévní stěny s pomalým průtokem krve.

Co je zapojeno do mechanismu srážení

Nejdůležitější úloha v mechanismu koagulability patří enzymům. To bylo nejprve si všiml v 1861, a to bylo usuzoval, že proces byl nemožný v nepřítomnosti enzymů, jmenovitě thrombin. Vzhledem k tomu, že koagulace je spojena s přechodem plazmaticky rozpuštěného fibrinogenu na nerozpustný fibrinový protein, je tato látka ústředním faktorem procesu koagulace.

Každý z nás má trombin v malém množství v neaktivním stavu. Jeho druhé jméno je protrombin. Je syntetizován v játrech, interaguje s tromboplastinem a vápenatými solemi a mění se na aktivní trombin. Ionty vápníku jsou přítomny v krevní plazmě a tromboplastin je výsledkem destrukce destiček a dalších buněk.

Aby se zabránilo zpomalení reakce nebo jejímu selhání, je nezbytná přítomnost určitých enzymů a proteinů v určité koncentraci. Například, známé genetické onemocnění hemofilie, ve kterém je člověk vyčerpán krvácením a může ztratit nebezpečný objem krve v důsledku jednoho poškrábání, je způsobeno skutečností, že krevní globulín zapojený do procesu se s nedostatkem koncentrace vyrovná se svým úkolem.

Mechanismus srážení krve

Proč krev koaguluje v poškozených cévách?

Proces srážení krve se skládá ze tří fází:

  • První fází je tvorba tromboplastinu. Je to on, kdo dostává signál z poškozených cév a začíná reakci. Toto je nejtěžší stadium vzhledem ke složité struktuře tromboplastinu.
  • Transformace inaktivního protrombinového enzymu na aktivní trombin.
  • Závěrečná fáze Tato fáze končí tvorbou krevní sraženiny. Účinek thrombinu na fibrinogen s účinkem vápenatých iontů vede k fibrinu (nerozpustnému vláknitému proteinu), který ránu uzavře. Vápníkové ionty a proteinový trombosthenin kondenzují a fixují sraženinu, což vede k retrakci krevní sraženiny (snížení) téměř o polovinu během několika hodin. Následně je rána nahrazena pojivovou tkání.

Kaskádový proces tvorby trombů je poměrně komplikovaný, protože na koagulaci se podílí velké množství různých proteinů a enzymů. Tyto esenciální buňky zapojené do procesu (proteiny a enzymy) jsou faktory srážení krve, celkem je známo 35 z nich, z nichž 22 jsou buňky destiček a 13 jsou plazmatické buňky.

Faktory obsažené v plazmě, obvykle označované římskými číslicemi, a faktory krevních destiček - arabština. V normálním stavu jsou všechny tyto faktory přítomny v těle v neaktivním stavu a v případě vaskulárních lézí se spouští proces jejich rychlé aktivace, což vede k tomu, že dochází k hemostáze, tj. Krvácení se zastaví.

Plazmatické faktory jsou založeny na proteinech a jsou aktivovány, když dojde k poškození cév. Jsou rozděleny do dvou skupin:

  • Závislý na vitamínu K a tvořený pouze v játrech;
  • Nezávislé na vitamínu K.

Faktory lze nalézt také v leukocytech a erytrocytech, které určují enormní fyziologickou úlohu těchto buněk v krevní koagulaci.

Koagulační faktory existují nejen v krvi, ale iv jiných tkáních. Tromboplastinový faktor se nachází ve velkém množství v mozkové kůře, placentě a plicích.

Faktory destiček vykonávají v těle následující úkoly:

  • Zvýšit rychlost tvorby trombinu;
  • Podporovat přeměnu fibrinogenu na nerozpustný fibrin;
  • Vyřeďte krevní sraženinu;
  • Podporovat vazokonstrikci;
  • Podílet se na neutralizaci antikoagulancií;
  • Přispět k "lepení" destiček, v důsledku čehož dochází k hemostáze.

Rychlost srážení krve

Jedním z hlavních ukazatelů krve je koagulogram - studie, která určuje kvalitu srážení. Lékař bude vždy odkazovat na tuto studii, pokud má pacient trombózu, autoimunitní poruchy, křečové žíly, neznámou etiologii, akutní a chronické krvácení. Tato analýza je také nezbytná pro nezbytné případy během operace a během těhotenství.

Reakce krevní sraženiny se provádí odebráním krve z prstu a měřením doby, po kterou se krvácení zastaví. Rychlost srážení je 3 až 4 minuty. Po 6 minutách by už měla být želatinová sraženina. Pokud je krev odebrána z kapilár, sraženina by měla být vytvořena během 2 minut.

U dětí rychlejší srážení krve než u dospělých: krev se zastaví během 1,2 minuty a krevní sraženina se vytvoří po pouhých 2,5-5 minutách.

Měření je také důležité při měření krve:

  • Protrombin - protein zodpovědný za koagulační mechanismy. Jeho míra: 77-142%.
  • Index protrombinu: poměr standardní hodnoty tohoto indikátoru k hodnotě protrombinu u pacienta. Norma: 70-100%
  • Protrombinový čas: doba, po kterou se srážení provádí. U dospělých by mělo být do 11-15 sekund, u malých dětí, 13-17 sekund. Jedná se o diagnostickou metodu pro podezření na hemofilii, DIC.
  • Trombinový čas: ukazuje rychlost tvorby krevní sraženiny. Norma 14-21 sec.
  • Fibrinogen - protein zodpovědný za trombózu, což naznačuje, že v těle existuje zánět. Normálně by měl být v krvi 2-4 g / l.
  • Antitrombin - specifická proteinová látka, která zajišťuje resorpci trombu.

Za jakých podmínek se udržuje rovnováha obou inverzních systémů?

V lidském těle pracují současně dva systémy, které zajišťují procesy srážení: jeden organizuje nejčasnější nástup trombózy, aby se snížila krevní ztráta na nulu, druhý v každém případě zabraňuje a pomáhá udržovat krev v kapalné fázi. Často se za určitých zdravotních podmínek vyskytují abnormální srážení krve uvnitř neporušených cév, což je velké nebezpečí, které daleko převyšuje riziko krvácení. Z tohoto důvodu dochází k trombóze cév mozku, plicní tepně a dalším onemocněním.

Je důležité, aby oba tyto systémy fungovaly správně a byly ve stavu intravitální rovnováhy, ve které bude krev srážet pouze v případě poškození cév a uvnitř nepoškozených zůstane kapalina.

Faktory, při kterých se krev sráží rychleji

  • Podráždění bolesti.
  • Nervové vzrušení, stres.
  • Intenzivní produkce adrenalinu nadledvinkami.
  • Zvýšené hladiny vitaminu K. v krvi
  • Soli vápníku.
  • Vysoká teplota Je známo, při jaké teplotě koaguluje krev člověka - při 42 ° C.

Faktory zabraňující srážení krve

  • Heparin je speciální látka, která zabraňuje tvorbě tromboplastinu, čímž ukončuje proces koagulace. Syntetizován v plicích a játrech.
  • Fibrolizin - protein, který podporuje rozpouštění fibrinu.
  • Útoky silné bolesti.
  • Nízká teplota okolí.
  • Účinky hirudinu, fibrinolysinu.
  • Užívání citrátu draselného nebo sodného.

V případech podezření na špatnou srážlivost krve je důležité identifikovat příčiny situace a eliminovat rizika závažných poruch.

Kdy bych měl být testován na srážení krve?

Je nutné neprodleně předat diagnózu krve v následujících případech:

  • Jsou-li potíže s ukončením krvácení;
  • Detekce různých cyanotických skvrn na těle;
  • Vznik rozsáhlých hematomů po menším poranění;
  • Krvácející gumy;
  • Vysoká frekvence krvácení z nosu.

Koagulace a srážlivost krve: koncept, indikátory, testy a normy

Srážení krve by mělo být normální, takže základem hemostázy jsou vyvážené procesy. Je nemožné, aby naše cenná biologická tekutina koagulovala příliš rychle - hrozí vážnými smrtelnými komplikacemi (trombóza). Naopak pomalá tvorba krevní sraženiny může vést k nekontrolovanému masivnímu krvácení, které může také vést ke smrti osoby.

Nejsložitější mechanismy a reakce, které přitahují řadu látek v jedné nebo druhé fázi, zachovávají tuto rovnováhu a umožňují tělu, aby se rychle vyrovnal (bez zapojení jakékoli vnější pomoci) a zotavil se.

Rychlost srážení krve nemůže být určena žádným parametrem, protože mnoho komponent, které se aktivují, se účastní tohoto procesu. V tomto ohledu jsou testy na srážení krve odlišné, kde intervaly jejich normálních hodnot závisí hlavně na způsobu provádění studie, stejně jako v jiných případech - na pohlaví osoby a dnech, měsících a letech, kdy žijí. Je nepravděpodobné, že by se čtenář spokojil s odpovědí: „Doba srážení krve je 5 až 10 minut.“ Zbývá mnoho otázek...

Vše důležité a vše potřebné.

Zastavení krvácení se opírá o extrémně složitý mechanismus, včetně velkého množství biochemických reakcí, ve kterých je zapojeno velké množství různých složek, kde každá z nich hraje svou specifickou úlohu.

schéma srážení krve

Mezitím nepřítomnost nebo nekonzistence alespoň jednoho koagulačního faktoru nebo antikoagulačního faktoru může celý proces narušit. Zde je jen několik příkladů:

  • Nedostatečná reakce ze strany stěn cév narušuje adhezivní agregační funkci krevních destiček, které primární hemostáza „pociťuje“;
  • Nízká schopnost endotelu syntetizovat a uvolňovat inhibitory agregace krevních destiček (hlavní je prostacyklin) a přírodní antikoagulancia (antitrombin III) ztlušťuje krev pohybující se v cévách, což vede k tvorbě křečí naprosto zbytečných pro organismus, který může klidně sedět na těle. stenochku jakékoli plavidlo. Tyto sraženiny (tromby) se stávají velmi nebezpečnými, když odcházejí a začnou cirkulovat v krevním řečišti - a tak vytvářejí riziko cévní katastrofy;
  • Absence takového plazmatického faktoru jako FVIII v důsledku nemoci, hemofilie A spojené s pohlavím;
  • Hemofilie B se vyskytuje u lidí, jestliže ze stejných důvodů (recesivní mutace v chromozomu X, o které je známo, že je pouze u mužů), existuje nedostatek faktoru Kristman (FIX).

Obecně platí, že vše začíná na úrovni poškozené cévní stěny, která vylučuje látky nezbytné pro zajištění srážení krve, přitahuje krevní destičky cirkulující v krevním řečišti - krevní destičky. Například Willebrandův faktor, „vyvolání“ krevních destiček na místo nehody a podpora jejich adheze k kolagenu - silný stimulátor hemostázy, by měl včas zahájit svou činnost a dobře fungovat tak, abyste se mohli spolehnout na vytvoření plnohodnotného konektoru.

Pokud destičky na správné úrovni využívají svou funkčnost (funkce adhezivní agregace), další složky primární (vaskulárně-destičkové) hemostázy se rychle stanou funkčními a v krátké době vytvoří zátku destičky, aby se zastavila krev tekoucí z cévy mikrovaskulatury, můžete dělat bez zvláštního vlivu ostatních účastníků procesu srážení krve. Nicméně, pro vytvoření plnohodnotného korku, schopného uzavřít zraněnou nádobu, která má širší lumen, tělo nemůže zvládnout bez plazmatických faktorů.

V první fázi (bezprostředně po poranění cévní stěny) se tedy začínají uskutečňovat následné reakce, kdy aktivace jednoho faktoru dává podnět k tomu, aby se zbytek dostal do aktivního stavu. A pokud někde něco chybí nebo se ukáže, že faktor je neudržitelný, proces srážení krve je zpomalen nebo úplně ukončen.

Obecně se mechanismus srážení skládá ze tří fází, které by měly poskytovat:

  • Tvorba komplexu aktivovaných faktorů (protrombinázy) a transformace proteinu syntetizovaného játry - protrombin, na trombin (aktivační fáze);
  • Transformace proteinu rozpuštěného v krevním faktoru I (fibrinogen, FI) na nerozpustný fibrin se provádí ve fázi koagulace;
  • Dokončení procesu srážení tvorbou husté fibrinové sraženiny (retrakční fáze).

Testy srážení krve

Vícestupňový kaskádový enzymatický proces, jehož konečným cílem je tvorba sraženiny schopné uzavřít „mezeru“ v nádobě, pro čtenáře se jistě bude jevit jako matoucí a nepochopitelný, a proto připomíná, že mechanismus koagulačních faktorů, enzymů, Ca2 + (iontů) vápníku) a různé další složky. V tomto ohledu se však pacienti často zajímají o otázku: jak zjistit, zda je s hemostází něco špatného nebo zda se uklidnit, s vědomím, že systémy fungují normálně? Samozřejmě, pro takové účely existují testy na srážení krve.

Nejběžnější specifická (lokální) analýza stavu hemostázy je široce známa, často předepisovaná lékaři, kardiology a porodnicko-gynekologickými pracovníky, nejvíce informativní koagulogram (hemostasiogram).

Koagulogram obsahuje několik hlavních (fibrinogen, aktivovaný parciální tromboplastinový čas - APTT a některé z následujících parametrů: mezinárodní normalizovaný poměr - INR, protrombinový index - PTI, protrombinový čas - PTV), odrážející vnější cestu srážení krve, jakož i další ukazatele srážlivosti krve (antitrombin, D-dimer, PPMK, atd.).

Mezitím je třeba poznamenat, že takový počet testů není vždy oprávněný. Záleží na mnoha okolnostech: co lékař hledá, v jaké fázi kaskády reakcí se zaměřuje na svou pozornost, kolik času mají zdravotníci k dispozici atd.

Imitace vnější cesty srážení krve

Například, vnější cesta aktivace koagulace v laboratoři může napodobit studii nazvanou protikbinové kvikovy léky, Kvikův rozpad, protrombinový (PTV) nebo tromboplastinový čas (to jsou různá označení stejné analýzy). Základem tohoto testu, který závisí na faktorech II, V, VII, X, je účast tkáňového tromboplastinu (v průběhu práce na vzorku krve se připojí k citrátově recalcifikované plazmě).

Limity normálních hodnot u mužů a žen ve stejném věku se neliší a jsou omezeny na rozmezí 78 - 142%, u žen čekajících na dítě se však tento indikátor mírně zvyšuje (ale mírně!). Naopak u dětí jsou normy v menších mezích a zvyšují se, jak se přibližují dospělosti a dále:

Odraz vnitřního mechanismu v laboratoři

Mezitím, k určení poruchy krvácení způsobené selháním vnitřního mechanismu, se tkáňový tromboplastin během analýzy nepoužívá - to umožňuje plazmě používat pouze vlastní rezervy. V laboratoři je vysledován vnitřní mechanismus, čekající, až se krev odebraná z krevních cév krevního oběhu zkrátí. Začátek této komplexní kaskádové reakce se shoduje s aktivací faktoru Hagemann (faktor XII). Spuštění této aktivace poskytuje různé podmínky (krevní kontakt s poškozenou stěnou cévy, buněčné membrány, které prošly určitými změnami), proto se nazývá kontakt.

K aktivaci kontaktu dochází mimo tělo, například když krev vstupuje do cizího prostředí a přichází do styku s ním (kontakt se sklem v zkumavce, přístrojové vybavení). Odstranění iontů vápníku z krve neovlivňuje spuštění tohoto mechanismu, ale proces nemůže skončit tvorbou sraženiny - zastaví se ve fázi aktivace faktoru IX, kde již není nutný ionizovaný vápník.

Doba koagulace nebo doba, během které je v kapalném stavu před tím, se nalije do formy elastické sraženiny, závisí na rychlosti, kterou se protein fibrinogenu, rozpuštěný v plazmě, přemění na nerozpustný fibrin. To (fibrin) tvoří vlákna, která drží červené krvinky (erytrocyty), nutit je tvořit svazek pokrývat díru v poškozené krevní cévě. Doba srážení krve (1 ml, odebraná ze žíly - metoda Lee-White) je v takových případech omezena v průměru na 4-6 minut. Nicméně rychlost srážení krve má samozřejmě širší rozsah digitálních (dočasných) hodnot:

  1. Krev odebraná ze žíly se mění na 5 až 10 minut;
  2. Doba koagulace Lee-White ve skleněné zkumavce je 5–7 minut, v silikonové zkumavce se prodlužuje na 12–25 minut;
  3. U krve odebrané z prstu se za normální považují následující indikátory: start - 30 sekund, konec krvácení - 2 minuty.

Analýza, která odráží vnitřní mechanismus, je řešena při prvním podezření na závažné poruchy krvácení. Test je velmi pohodlný: provádí se rychle (pokud krev proudí nebo se tvoří sraženina ve zkumavce), nevyžaduje speciální trénink bez speciálních reagencií a komplexního vybavení. Poruchy krvácení nalezené tímto způsobem samozřejmě naznačují řadu významných změn v systémech, které zajišťují normální stav hemostázy, a nutí nás k dalšímu výzkumu, abychom identifikovali skutečné příčiny patologie.

Při zvýšení (prodloužení) doby srážení krve je možné podezření:

  • Nedostatek plazmatických faktorů určených k zajištění srážení nebo jejich vrozené méněcennosti, navzdory skutečnosti, že jsou v krvi na dostatečné úrovni;
  • Závažná patologie jater, která způsobila funkční selhání parenchymu orgánů;
  • Syndrom DIC (ve fázi, kdy schopnost krve srážet krev);

Koagulační doba krve se prodlužuje v případech použití heparinové terapie, proto pacienti, kteří dostávají tento antikoagulant, musí podstoupit testy, které často indikují stav hemostázy.

Uvažovaný index srážlivosti krve snižuje jeho hodnoty (zkracuje):

  • Ve fázi vysoké koagulace (hyperkoagulace) DIC;
  • U jiných onemocnění, která způsobila patologický stav hemostázy, to znamená, když pacient již trpí poruchou krvácení a je označován jako zvýšené riziko krevních sraženin (trombóza, trombofilie atd.);
  • U žen užívajících perorální antikoncepci obsahující hormony pro antikoncepci nebo pro dlouhodobou léčbu;
  • U žen a mužů, kteří užívají kortikosteroidy (při předepisování kortikosteroidních léků, je věk velmi důležitý - mnoho z nich u dětí a starších může způsobit významné změny v hemostáze, proto je v této skupině zakázáno používat).

Obecně se normy liší jen málo

Míra srážení krve (normální) u žen, mužů a dětí (tj. Jeden věk pro každou kategorii) se v zásadě neliší, i když se jednotlivé ukazatele pro ženy fyziologicky mění (před, během a po menstruaci, během těhotenství) proto je v laboratorním výzkumu stále zohledněn pohlaví dospělého. Navíc u žen v období porodu se musí jednotlivé parametry poněkud přesouvat, protože tělo musí po porodu zastavit krvácení, a proto se koagulační systém připravuje včas. Výjimkou u některých ukazatelů srážení krve je kategorie kojenců v prvních dnech života, například u novorozenců, PTV je o pár vyšší než u dospělých, mužů a žen (dospělá norma je 11 - 15 sekund) a u předčasně narozených dětí se protrombinový čas zvyšuje. po dobu 3 - 5 sekund. Je pravda, že již někde do 4. dne života je PTV snížena a odpovídá rychlosti srážení krve dospělých.

Chcete-li se seznámit s normou jednotlivých ukazatelů srážlivosti krve a případně je porovnat s vlastními parametry (pokud byl test proveden relativně nedávno a máte formu s výsledky studie), následující tabulka pomůže čtenáři:

Jak funguje srážení krve?

Autor
Editor

Každý, kdo alespoň jednou v životě obdržel škrábnutí nebo ránu, čímž získal úžasnou příležitost pozorovat přeměnu krve z kapaliny na viskózní netékající hmotu, což vedlo k zastavení krvácení. Tento proces se nazývá koagulace krve a je řízen komplexním systémem biochemických reakcí.

Jakýkoliv systém pro zastavení krvácení je naprosto nezbytný pro všechny mnohobuněčné organismy, které mají kapalné vnitřní prostředí. Koagulace krve je pro nás také životně důležitá: mutace v genech hlavních koagulačních proteinů jsou obvykle smrtelné. Bohužel, mezi mnoha systémy našeho těla, jejichž narušení představuje zdravotní riziko, má srážení krve také absolutní první místo jako hlavní bezprostřední příčinu smrti: lidé trpí různými chorobami, ale téměř vždy umírají na poruchy srážení krve. Rakovina, sepse, trauma, ateroskleróza, srdeční infarkt, mrtvice - pro nejširší spektrum nemocí, neschopnost koagulačního systému udržet rovnováhu mezi tekutým a pevným stavem krve v těle je přímou příčinou smrti.

Pokud je důvod znám, proč to nemůže být vybojováno? Je samozřejmě možné a nutné bojovat: vědci neustále vytvářejí nové metody pro diagnostiku a léčbu poruch srážlivosti. Problém je ale v tom, že koagulační systém je velmi složitý. A věda o regulaci složitých systémů učí, že tyto systémy musíte spravovat zvláštním způsobem. Jejich reakce na vnější vliv je nelineární a nepředvídatelná a pro dosažení žádoucího výsledku potřebujete vědět, kam toto úsilí dát. Nejjednodušší analogií je: spustit papírové letadlo do vzduchu, stačí ho hodit správným směrem; zároveň, aby se vzlétlo z letadla, musíte stisknout pravá tlačítka v kokpitu ve správný čas a ve správném pořadí. A pokud se pokusíte spustit letadlo s hodem jako papírové letadlo, bude to špatně. Takže s koagulačním systémem: pro úspěšnou léčbu potřebujete znát „kontrolní body“.

Až donedávna se krevní srážení úspěšně bránilo pokusům výzkumníků pochopit jeho práci a pouze v posledních letech došlo ke kvalitativnímu skoku. V tomto článku budeme hovořit o tomto úžasném systému: jak to funguje, proč je to tak těžké studovat, a - co je nejdůležitější - vám říct o nejnovějších objevech v chápání toho, jak to funguje.

Jak je krevní srážení

Zastavení krvácení je založeno na stejné myšlence, že ženy v domácnosti používají k přípravě želé - přeměnu kapaliny na gel (koloidní systém, ve kterém je tvořena síť molekul, která může zadržet kapalinu v buňkách tisíckrát větší než jeho hmotnost vzhledem k vodíkovým vazbám s molekulami vody). Mimochodem, stejný nápad se používá v jednorázových dětských plenkách, ve kterých materiál bobtná při navlhčení. Z fyzického hlediska je třeba řešit stejný problém jako u koagulace - boj s úniky s minimálním úsilím.

Koagulace krve je ústředním spojením hemostázy (zastavení krvácení). Druhým článkem hemostázy jsou speciální buňky - krevní destičky - které se mohou navzájem a na místě poranění připojit, aby se vytvořila zátka pro zastavení krve.

Obrázek 1. Základní koagulační reakce. Koagulační systém je kaskáda - sled reakcí, kde produkt každé reakce působí jako další katalyzátor. Hlavní „vstup“ do této kaskády je v její střední části, na úrovni faktorů IX a X: protein tkáňového faktoru (uvedený v diagramu jako TF) váže faktor Vila a výsledný enzymový komplex aktivuje faktory IX a X. Výsledkem kaskády je fibrin schopny polymerovat a tvořit sraženinu (gel). Převážná většina aktivačních reakcí jsou proteolytické reakce, tj. částečné štěpení proteinu, což zvyšuje jeho aktivitu. Téměř každý koagulační faktor je nutně inhibován tak či onak: zpětná vazba je nezbytná pro stabilní provoz systému. Upraveno z [1].
Legenda: Reakce konverze koagulačních faktorů na aktivní formy jsou znázorněny jednostrannými tenkými černými šipkami. Současně, kudrnaté červené šipky ukazují, co enzymy aktivují. Reakce ztráty aktivity v důsledku inhibice jsou ukázány tenkými zelenými šipkami (pro jednoduchost, šipky jsou zobrazeny jak jednoduše “opouštět”, to je, to není ukazováno s který inhibitory se vyskytuje vazba). Reverzibilní reakce tvorby komplexu jsou indikovány oboustrannými tenkými černými šipkami. Koagulační proteiny jsou označeny buď názvy, nebo římskými číslicemi, nebo zkratkami (TF - tkáňový faktor, PC - protein C, APC - aktivovaný protein C). Aby se zabránilo zahlcení, diagram neuvádí: vazbu thrombinu na trombomodulin, aktivaci a sekreci krevních destiček, kontaktní aktivaci koagulace.

Obecná představa o biochemii koagulace může být získána z obr. 1, na jehož spodní straně je znázorněna reakce konverze rozpustného proteinu fibrinogenu na fibrin, který pak polymeruje do sítě. Tato reakce je jedinou částí kaskády, která má přímý fyzický význam a řeší jasný fyzický problém. Úloha ostatních reakcí je výhradně regulační: zajistit konverzi fibrinogenu na fibrin pouze na správném místě ve správný čas.

Fibrinogen připomíná tyč 50 nm dlouhou a 5 nm tlustou (obr. 2a). Aktivace umožňuje, aby se její molekuly slepily do fibrinového vlákna (obr. 2b) a poté do vlákna schopného rozvětvení a vytvoření trojrozměrné sítě (obr. 2c).

Obrázek 2. Fibrinový gel. A. Schematické zařízení molekuly fibrinogenu. Jeho základ se skládá ze tří párů a, β a γ zrcadlově podobných polypeptidových řetězců. Ve středu molekuly můžete vidět vazebné oblasti, které se stanou dostupnými, když je trombin odříznut od fibrinopeptidů A a B (FPA a FPB na obrázku). B. Mechanismus sestavení vláknitých vláken: molekuly jsou připojeny k sobě navzájem "překryté" podle principu head-to-midpoint, čímž se vytvoří dvouvláknové vlákno. B. Elektronový mikroskop gelu: fibrinová vlákna se mohou slepit a rozdělit, čímž se vytvoří komplexní trojrozměrná struktura. Obrázky z [2-4].

Obrázek 3. Trojrozměrná struktura molekuly trombinu. Diagram ukazuje aktivní místo a části molekuly zodpovědné za vazbu trombinu na substráty a kofaktory. (Aktivní místo je část molekuly, která přímo rozpoznává místo štěpení a provádí enzymatickou katalýzu.) Reproduktory molekuly (exosity) umožňují „přepínání“ molekuly thrombinu, což z něj činí multifunkční protein schopný provozu v různých režimech. Například vazba thrombomodulinu na exosit I fyzicky blokuje přístup k trombinu prokoagulačními substráty (fibrinogen, faktor V) a alostericky stimuluje aktivitu proti proteinu C. Reprodukováno z [5].

Trombin aktivátoru fibrinogenu (obr. 3) patří do rodiny serinových proteináz - enzymů schopných štěpit peptidové vazby v proteinech. Jedná se o příbuzný trávicí enzymy trypsin a chymotrypsin. Proteinázy jsou syntetizovány v inaktivní formě zvané zymogen. Pro jejich aktivaci je nutné štěpit peptidovou vazbu, která drží část proteinu, která uzavírá aktivní místo. Trombin je tedy syntetizován jako protrombin, který může být aktivován. Jak je vidět z obr. 1 (kde protrombin je označen faktorem II), toto je katalyzováno faktorem Xa.

Obecně, bílkoviny koagulace jsou volány faktory a být očíslován římskými číslicemi v pořadí oficiálního objevu. Index "a" znamená aktivní formu a její nepřítomnost - neaktivní předchůdce. Pro dlouho-objevil bílkoviny, takový jako fibrin a trombin, oni používají jejich vlastní jména. Některá čísla (III, IV, VI) se nepoužívají z historických důvodů.

Aktivátorem koagulace je protein nazývaný tkáňový faktor přítomný v buněčných membránách všech tkání, s výjimkou endotelu a krve. Tudíž krev zůstává kapalná pouze proto, že je normálně chráněna tenkou ochrannou membránou endotelu. Pro jakékoli porušení integrity cévy se tkáňový faktor váže na faktor VIIa z plazmy a jejich komplexně zvané externí tenasy (tenase nebo Xase ze slova deset - deset, tj. Počet aktivovaných faktorů) - aktivuje faktor X.

Trombin také aktivuje faktory V, VIII, XI, což vede ke zrychlení vlastní produkce: faktor XIa aktivuje faktor IX a faktory VIIIa a Va spojují faktory IXa a Xa, což zvyšuje jejich aktivitu řádově (komplex faktorů IXa a VIIIa se nazývá vnitřní tenazy). Nedostatek těchto proteinů vede k těžkým poruchám: například absence faktorů VIII, IX nebo XI způsobuje nejzávažnější onemocnění hemofilie (slavné „královské onemocnění“, které postihl Tsarevich Alexej Romanov); a nedostatek faktorů X, VII, V nebo protrombinu je neslučitelný se životem.

Takový systém se nazývá pozitivní zpětná vazba: trombin aktivuje proteiny, které urychlují vlastní produkci. A zde vyvstává zajímavá otázka, proč jsou potřeba? Proč je nemožné okamžitě provést rychlou reakci, proč je příroda zpočátku pomalá a pak přichází se způsobem, jak ji dále urychlit? Proč v systému duplikace koagulace? Například faktor X může být aktivován jak komplexem VIIa - TF (externí tenáza), tak komplexem IXa - VIIIa (vnitřní tenáza); vypadá to naprosto zbytečně.

Inhibitory srážení krve jsou také přítomny v krvi. Hlavní jsou antitrombin III a inhibitor dráhy tkáňového faktoru. Kromě toho je thrombin schopen aktivovat protein C serinové proteinázy, který štěpí koagulační faktory Va a VIIIa, což způsobuje, že zcela ztrácejí svou aktivitu.

Protein C je prekurzor serinové proteázy, velmi podobný faktorům IX, X, VII a protrombinu. Je aktivován trombinem, stejně jako faktorem XI. Když je však aktivována, výsledná serinová proteáza využívá svou enzymatickou aktivitu k aktivaci jiných proteinů, ale k jejich inaktivaci. Aktivovaný protein C produkuje několik proteolytických degradací v koagulačních faktorech Va a VIIIa, což způsobuje, že zcela ztrácejí svou kofaktorovou aktivitu. Trombin - produkt koagulační kaskády - inhibuje vlastní produkci, což se nazývá negativní zpětná vazba. A opět máme regulační otázku: proč trombin urychluje a současně zpomaluje vlastní aktivaci?

Evoluční původy koagulace

Tvorba ochranných krevních systémů začala v mnohobuněčném prostředí před více než miliardou let - ve skutečnosti přesně v souvislosti s výskytem krve. Samotný koagulační systém je výsledkem překonání dalšího historického milníku - vzhledu obratlovců asi před pěti sty miliony let. S největší pravděpodobností tento systém vznikl z imunity. Vzhled pravidelného systému imunitních reakcí, který bojoval s bakteriemi tím, že je obalil fibrinovým gelem, vedl k náhodnému vedlejšímu účinku: krvácení se začalo rychleji zastavovat. To umožnilo zvýšit tlak a sílu toků v oběhové soustavě a zlepšení cévního systému, tj. Zlepšení dopravy všech látek, otevřelo nové horizonty pro rozvoj. Kdo ví, jestli vzhled koagulace nebyl výhodou, která umožnila obratlovcům vzít své současné místo v biosféře Země?

V řadě členovců (jako je například podkovovitá rakovina) existuje také koagulace, která však vznikla nezávisle a zůstala v imunologických rolích. Hmyz, stejně jako ostatní bezobratlí, obvykle stojí slabší odrůdu systému, aby zastavil krvácení, na základě agregace destiček (přesněji řečeno, amoebocytů - vzdálených příbuzných destiček). Tento mechanismus je zcela funkční, ale představuje zásadní omezení účinnosti cévního systému, stejně jako tracheální forma dýchání omezuje maximální možnou velikost hmyzu.

Bohužel tvory s mezilehlými formami koagulačního systému téměř zanikly. Výjimkou je ryba bez čelistí: analýza genomu koagulačního systému v lamprey ukázala, že obsahuje mnohem méně komponent (to znamená, že je mnohem jednodušší pracovat) [6]. Počínaje maxilárními rybami až po savce jsou koagulační systémy velmi podobné. Systémy buněčné hemostázy také pracují na podobných principech, a to i přesto, že malé, nejaderné destičky jsou charakteristické pouze pro savce. Ve zbývajících obratlovcích jsou destičky velké buňky, které mají jádro.

Stručně řečeno, koagulační systém byl studován velmi dobře. Po patnáct let neobjevila nové proteiny nebo reakce, což je věčnost pro moderní biochemii. Samozřejmě, není možné zcela vyloučit možnost takového objevu, ale zatím nedošlo k jedinému jevu, který bychom nemohli vysvětlit pomocí dostupných informací. Naopak, systém vypadá mnohem komplikovaněji, než je nutné: připomínáme, že z toho všeho (poněkud těžkopádného!) Kaskády, jen jedna reakce vlastně dělá gelovatění, a všechny ostatní jsou potřebné pro nějakou nesrozumitelnou regulaci.

Proto se nyní vědci z koagulologie, kteří pracují v různých oblastech - od klinické hemostasiologie až po matematickou biofyziku - aktivně pohybují od otázky „Jak je uspořádána srážlivost?“ K otázkám „Proč to sraženina probíhá?“, „Jak funguje? Konečně: „Jak musíme pracovat na koagulaci, abychom dosáhli požadovaného účinku?“. První věc, kterou je třeba udělat, je naučit se vyšetřovat koagulaci jako celek, a ne pouze jednotlivé reakce.

Jak vyšetřovat koagulaci?

Jsou vytvořeny různé modely pro studium koagulace - experimentální a matematické. Co přesně dovolí dostat?

Na jedné straně se zdá, že objekt sám je nejlepším přiblížením pro studium objektu. V tomto případě se jedná o osobu nebo zvíře. To vám umožní vzít v úvahu všechny faktory, včetně průtoku krve cév, interakce se stěnami cév a mnohem více. V tomto případě však složitost úkolu přesahuje rozumné meze. Modely koagulace umožňují zjednodušit předmět studia, aniž by ztratily jeho podstatné rysy.

Pokusme se získat představu o tom, jaké požadavky musí tyto modely splňovat, aby správně odrážely proces koagulace in vivo.

V experimentálním modelu by měly být stejné biochemické reakce přítomny jako v těle. Měly by být přítomny nejen proteiny koagulačního systému, ale i další účastníci procesu koagulace - krevní buňky, endotel a subendothelium. Systém by měl brát v úvahu prostorovou nehomogenitu koagulace in vivo: aktivaci z poškozeného endotelu, proliferaci aktivních faktorů, přítomnost krevního oběhu.

Zvážení koagulačních modelů je přirozené začít in vivo studiemi koagulace. Základem téměř všech použitých přístupů tohoto druhu je aplikovat řízené poškození pokusného zvířete, aby byla vyvolána hemostatická nebo trombotická odezva. Tato reakce je zkoumána různými metodami:

  1. monitorování doby krvácení;
  2. analýza plazmy odebrané ze zvířete;
  3. pitva poraženého zvířete a histologické vyšetření;
  4. monitorování v reálném čase pomocí mikroskopu nebo nukleární magnetické rezonance (obr. 4).

Obrázek 4. Tvorba trombu in vivo v modelu trombózy vyvolaném laserem. Tento obraz je reprodukován z historické práce, kde vědci mohli poprvé pozorovat vývoj krevní sraženiny „živě“. Za tímto účelem bylo myším injikováno koncentrát fluorescenčně značených protilátek proti koagulačním proteinům a destičkám a umístění zvířete pod čočku konfokálního mikroskopu (umožňující trojrozměrné skenování), vybralo arteriolu dostupnou pro optické pozorování pod kůží a poškodilo endothel laserem. Protilátky se začaly spojovat s rostoucím trombem, což umožňuje jeho pozorování. Reprodukováno z [7].

Klasická formulace in vitro koagulačního experimentu spočívá v tom, že krevní plazma (nebo plná krev) je v určité kapacitě smíchána s aktivátorem, po kterém je pozorován proces koagulace. Podle metody pozorování lze experimentální techniky rozdělit do následujících typů:

  1. pozorování samotného procesu srážení;
  2. pozorování změn koncentrací koagulačního faktoru v čase.

Druhý přístup poskytuje nesrovnatelně více informací. Teoreticky, s vědomím koncentrace všech faktorů v libovolném čase, můžete získat úplné informace o systému. V praxi je studium dvou proteinů zároveň drahé a je spojeno s velkými technickými obtížemi.

Konečně koagulace v těle je nerovnoměrná. Tvorba sraženiny se spouští na poškozené stěně, šíří se účastí aktivovaných krevních destiček v objemu plazmy a je zastavena s použitím vaskulárního endotelu. Tyto procesy nelze dostatečně studovat klasickými metodami. Druhým důležitým faktorem je přítomnost krevního oběhu v cévách.

Povědomí o těchto problémech vedlo od 70. let ke vzniku řady experimentálních experimentálních systémů in vitro. Pochopení prostorových aspektů problému trvalo trochu více času. Teprve v 90. letech se začaly objevovat metody, které zohledňovaly prostorovou heterogenitu a difúzi koagulačních faktorů a teprve v posledním desetiletí se aktivně využívaly ve vědeckých laboratořích (obr. 5).

Obrázek 5. Prostorový růst fibrinové sraženiny ve zdraví a nemoci. Koagulace v tenké vrstvě krevní plazmy byla aktivována tkáňovým faktorem imobilizovaným na stěně. Na fotografiích je aktivátor umístěn vlevo. Šedý rozpínavý pás je rostoucí fibrinová sraženina.

Spolu s experimentálními přístupy, hemostáza a studie trombózy také používají matematické modely (tato výzkumná metoda je často nazývána in silico [8]). Matematické modelování v biologii umožňuje navázat hluboké a komplexní vztahy mezi biologickou teorií a zkušeností. Experiment má určité limity a je spojen s řadou obtíží. Kromě toho jsou některé teoreticky možné experimenty neproveditelné nebo neúměrně drahé v důsledku omezení experimentálních technik. Simulace zjednodušuje provádění experimentů, protože je možné předem zvolit nezbytné podmínky pro experimenty in vitro a in vivo, za kterých bude pozorován účinek, který je předmětem zájmu.

Obrázek 6. Příspěvek vnější a vnitřní tenasy k tvorbě fibrinové sraženiny v prostoru. Použili jsme matematický model, abychom zjistili, jak daleko může dosahovat koagulačního aktivátoru (tkáňového faktoru) v prostoru. Pro tento účel jsme vypočítali distribuci faktoru Xa (který určuje distribuci trombinu, který určuje distribuci fibrinu). Animace ukazuje distribuci faktoru Xa produkovaného externí tenázou (komplex VIIa - TF) nebo vnitřní tenázou (komplex IXa - VIIIa), jakož i celkové množství faktoru Xa (stínovaná oblast). (Vložka ukazuje to samé ve větším koncentračním měřítku.) Je vidět, že faktor Xa produkovaný na aktivátoru nemůže proniknout daleko od aktivátoru v důsledku vysoké rychlosti inhibice v plazmě. Naopak komplex IXa - VIIIa funguje daleko od aktivátoru (protože faktor IXa je pomaleji inhibován, a proto má větší účinnou difúzní vzdálenost od aktivátoru) a zajišťuje distribuci faktoru Xa v prostoru. Animace z [9].

Regulace koagulačního systému

Udělejme další logický krok a pokusíme se odpovědět na otázku - jak systém popsal výše práci?

Kaskádní koagulační systém. Začněme s kaskádou - řetězci enzymů, které se aktivují. Jeden enzym pracující při konstantní rychlosti dává lineární závislost koncentrace produktu na čase. Pro kaskádu N enzymů bude mít tato závislost formu t N, kde t je čas. Pro efektivní fungování systému je důležité, aby odpověď měla takovou „výbušnou“ povahu, protože to minimalizuje dobu, kdy je fibrinová sraženina stále křehká.

Zahájení koagulace a role pozitivních zpětných vazeb. Jak bylo zmíněno v první části článku, mnoho reakcí srážení je pomalé. Faktory IXa a Xa jsou tedy velmi špatnými enzymy a potřebují kofaktory pro efektivní fungování (faktory VIIIa a Va, resp.). Tyto kofaktory jsou aktivovány trombinem: takové zařízení, když enzym aktivuje svou vlastní produkci, se nazývá pozitivní zpětnovazební smyčka.

Jak jsme ukázali my experimentálně a teoreticky, pozitivní zpětná vazba aktivace faktoru V trombinem tvoří aktivační práh - vlastnost systému nereagovat na nízkou aktivaci, ale rychle reagovat, když se objeví velká. Tato schopnost přepínání se jeví jako velmi cenná pro koagulaci: to pomáhá zabránit „falešně pozitivnímu“ systému.

Úloha vnitřní cesty v prostorové dynamice koagulace. Jedním ze zajímavých hádanek, které sužovaly biochemiky po mnoho let po objevení hlavních koagulačních proteinů, byla úloha faktoru XII v hemostáze. Jeho nedostatek byl zjištěn v nejjednodušších koagulačních testech, což prodlužuje dobu potřebnou pro tvorbu sraženiny, avšak na rozdíl od deficitu faktoru XI nebyl doprovázen poruchami koagulace.

Jeden z nejuznatelnějších způsobů, jak rozložit roli vnitřní cesty, jsme navrhli s pomocí prostorově nehomogenních experimentálních systémů. Bylo zjištěno, že pozitivní zpětné vazby mají velký význam právě pro propagaci koagulace. Účinná aktivace faktoru X pomocí externí tenasy na aktivátoru nepomáhá vytvořit sraženinu daleko od aktivátoru, protože faktor Xa je rychle inhibován v plazmě a nemůže jít daleko od aktivátoru. Faktor IXa, který je inhibován řádově pomaleji, je však schopen (a faktor VIIIa, který je aktivován trombinem, pomáhá). A tam, kde je těžké ho dosáhnout, faktor XI začíná pracovat, také aktivovaný trombinem. Přítomnost smyček s pozitivní zpětnou vazbou tak pomáhá vytvořit trojrozměrnou strukturu sraženiny.

Cesta proteinu C jako možného mechanismu pro lokalizaci trombózy. Aktivace proteinu C trombinem je sama o sobě pomalá, ale je prudce urychlována, když je trombin vázán na transmembránový protein, trombomodulin, syntetizovaný endotelovými buňkami. Aktivovaný protein C je schopen zničit faktory Va a VIIIa a zpomalit práci koagulačního systému řádově. Klíčem k pochopení role této reakce se staly prostorově nehomogenní experimentální přístupy. Naše experimenty naznačují, že zastavuje prostorový růst krevní sraženiny, což omezuje její velikost.

Shrnutí

V posledních letech se složitost koagulačního systému postupně stala méně tajemnou. Objev všech základních složek systému, vývoj matematických modelů a využití nových experimentálních přístupů nám umožnily zvednout závoj tajemství. Struktura koagulační kaskády je dešifrována a nyní, jak jsme viděli výše, byla pro každou podstatnou část systému identifikována nebo navržena úloha, kterou hraje v regulaci celého procesu.

Na Obr. 7 představuje nejmodernější pokus o úpravu struktury koagulačního systému. Toto je stejné schéma jako na Obr. 1, kde vícebarevné stínování zvýrazňuje části systému zodpovědné za různé úkoly, jak bylo popsáno výše. Ne vše v tomto systému je bezpečně instalováno. Například naše teoretická predikce, že aktivace faktoru VII faktorem Xa umožňuje, aby koagulace reagovala prahovým způsobem na rychlost průtoku, která dosud nebyla v experimentu ověřena.

Obrázek 7. Modulární struktura koagulačního systému: úloha jednotlivých koagulačních reakcí ve fungování systému. Reprodukováno z [1].

Je možné, že tento obrázek ještě není úplný. Pokrok v této oblasti nám však v posledních letech dává naději, že v dohledné době zbývající nevyřešené oblasti koagulačního systému získají smysluplnou fyziologickou funkci. A pak můžeme mluvit o zrození nové koncepce srážení krve, která nahradila starý kaskádový model, který věrně sloužil medicíně po mnoho desetiletí.

Článek byl napsán za účasti A.N. Balandinoy a F.I. Ataullakhanova byla původně publikována v Nature [10].