logo

Strjevanje krvi

Za glavno tekočino človeškega telesa, kri, so značilne številne lastnosti, ki so bistvene za delovanje vseh organov in sistemov. Eden od teh parametrov je strjevanje krvi, kar je značilno za sposobnost telesa, da prepreči velike izgube krvi zaradi kršenja integritete krvnih žil z nastankom strdkov ali krvnih strdkov.

Kako je strjevanje krvi?

Vrednost krvi je v njeni edinstveni sposobnosti, da dostavi hrano in kisik vsem organom, zagotovi njihovo interakcijo, evakuira odpadne žlindre in toksine iz telesa. Zato tudi majhna izguba krvi ogroža zdravje. Prehod krvi iz tekočine v želatinasto stanje, tj. Hemokagulacija se začne s fizikalno-kemijsko spremembo sestave krvi, in sicer s transformacijo fibrinogena, raztopljenega v plazmi.

Katera snov prevladuje pri nastajanju krvnih strdkov? Poškodbe krvnih žil so signal za fibrinogen, ki se začne preoblikovati in se pretvori v netopen fibrin v obliki filamentov. Te niti, ki se prepletajo, tvorijo gosto mrežo, katere celice zadržujejo oblikovane elemente krvi in ​​ustvarijo netopen plazemski protein, ki tvori krvni strdek.

V prihodnosti se rana zapre, strdek strdi zaradi intenzivnega dela trombocitov, robovi rane se zategnejo in nevarnost nevtralizira. Čista rumenkasta tekočina, ki se sprošča, ko se strdi krvni strdek, se imenuje serum.

Proces strjevanja krvi

Za jasnejšo predstavitev tega procesa se lahko spomnimo metode za proizvodnjo skute: koagulacija kazeinskih mlečnih beljakovin prispeva tudi k nastanku sirotke. Sčasoma se rana razpusti zaradi postopnega raztapljanja fibrinskih strdkov v bližnjih tkivih.

Krvni strdki ali strdki, ki nastanejo med tem postopkom, so razdeljeni na 3 vrste:

  • Beli tromb, tvorjen iz trombocitov in fibrina. Pojavi se pri poškodbah z visoko hitrostjo krvnega žleza, predvsem v arterijah. Imenuje se zato, ker rdeče krvne celice v trombu vsebujejo sled.
  • Diseminirano odlaganje fibrina se tvori v zelo majhnih žilah, kapilarah.
  • Rdeči tromb. Koagulirana kri se pojavi le v odsotnosti poškodb žilne stene s počasnim pretokom krvi.

Kaj je vključeno v mehanizem strjevanja krvi

Najpomembnejša vloga mehanizma koagulacije je v encimih. Prvič je bil opažen leta 1861 in ugotovljeno je bilo, da je bil postopek brez encimov, to je trombina, nemogoč. Ker je koagulacija povezana s prehodom plazemsko raztopljenega fibrinogena v netopen fibrinski protein, je ta snov osrednjega pomena za koagulacijske procese.

Vsak od nas ima trombin v majhni količini v neaktivnem stanju. Njegovo drugo ime je protrombin. Sintetizira ga jetra, vzajemno deluje s tromboplastinom in kalcijevimi solmi, spremeni se v aktivni trombin. Kalcijevi ioni so prisotni v krvni plazmi, tromboplastin pa je produkt uničenja trombocitov in drugih celic.

Da bi preprečili upočasnitev reakcije ali njeno neuspeh, je potrebna prisotnost določenih encimov in beljakovin v določeni koncentraciji. Na primer, znana genetska bolezen hemofilije, pri kateri je oseba izčrpana zaradi krvavitve in lahko izgubi nevarno količino krvi zaradi ene praske, je posledica dejstva, da globulin, vključen v proces, ni zadovoljen s svojo nalogo zaradi nezadostne koncentracije.

Mehanizem strjevanja krvi

Zakaj se krv uda v poškodovanih žilah?

Proces strjevanja krvi je sestavljen iz treh faz, ki prehajajo v drug drugega:

  • Prva faza je tvorba tromboplastina. On je tisti, ki sprejme signal iz poškodovanih plovil in začne reakcijo. To je najtežja faza zaradi kompleksne strukture tromboplastina.
  • Transformacija neaktivnega protrombinskega encima v aktivni trombin.
  • Zaključna faza Ta faza se konča z nastankom krvnega strdka. Trombin učinkuje na fibrinogen s sodelovanjem kalcijevih ionov, kar ima za posledico fibrin (netopen filamentozni protein), ki zapre rano. Kalcijevi ioni in beljakovina trombosthenin se kondenzirajo in fiksirajo strdek, kar povzroči umik krvnega strdka (zmanjšanje) za skoraj polovico v nekaj urah. Kasneje se rana nadomesti z vezivnim tkivom.

Postopek nastajanja tromba je precej zapleten, saj v koagulacijo sodeluje veliko število različnih beljakovin in encimov. Te bistvene celice, vključene v proces (beljakovine in encimi), so faktorji strjevanja krvi, skupaj jih je 35 znanih, od tega 22 celic trombocitov in 13 plazemskih celic.

Dejavniki v plazmi, običajno označeni z rimskimi številkami, in dejavniki trombocitov - arabsko. V normalnem stanju so vsi ti dejavniki prisotni v telesu v neaktivnem stanju, v primeru vaskularnih lezij pa se sproži proces njihove hitre aktivacije, zaradi česar nastopi hemostaza, kar pomeni, da se krvavitev ustavi.

Plazemski faktorji temeljijo na beljakovinah in se aktivirajo, ko pride do žilnih poškodb. Razdeljeni so v dve skupini:

  • Vitamin K je odvisen in nastaja le v jetrih;
  • Neodvisno od vitamina K.

Dejavnike lahko najdemo tudi v levkocitih in eritrocitih, kar določa ogromno fiziološko vlogo teh celic pri koagulaciji krvi.

Faktorji koagulacije obstajajo ne samo v krvi, ampak tudi v drugih tkivih. Tromboplastinski faktor najdemo v velikih količinah v možganski skorji, posteljici in pljučih.

Faktorji trombocitov opravljajo naslednje naloge v telesu:

  • Povečajte hitrost tvorbe trombina;
  • Spodbujajo pretvorbo fibrinogena v netopen fibrin;
  • Odpravite krvni strdek;
  • Spodbujanje vazokonstrikcije;
  • Sodelujejo pri nevtralizaciji antikoagulantov;
  • Prispevajo k "lepljenju" trombocitov, zaradi katerih pride do hemostaze.

Hitrost strjevanja krvi

Eden od glavnih kazalcev krvi je koagulogram - študija, ki določa kakovost strjevanja krvi. Zdravnik bo to študijo vedno navedel, če ima bolnik trombozo, avtoimunske bolezni, krčne žile, neznano etiologijo, akutno in kronično krvavitev. Tudi ta analiza je potrebna za potrebne primere med operacijo in med nosečnostjo.

Reakcija krvnega strdka se izvaja z odvzemanjem krvi s prsta in merjenjem časa, v katerem se krvavitev ustavi. Stopnja koagulacije je 3-4 minute. Po 6 minutah mora biti že želatinast strdek. Če je kri odstranjena iz kapilar, je treba strdek oblikovati v 2 minutah.

Pri otrocih hitrejša koagulacija krvi kot pri odraslih: kri preneha v 1,2 minutah, krvni strdek pa se tvori po 2,5 do 5 minutah.

Tudi pri testiranju krvi je pomembno merjenje:

  • Protrombin - protein, odgovoren za mehanizme koagulacije. Njegova stopnja: 77-142%.
  • Indeks protrombina: razmerje med standardno vrednostjo tega indikatorja in vrednostjo protrombina pri bolniku. Norma: 70-100%
  • Protrombinski čas: čas, v katerem se izvaja strjevanje. Pri odraslih mora biti v 11-15 sekundah, pri majhnih otrocih pa 13-17 sekund. To je diagnostična metoda za sum na hemofilijo, DIC.
  • Trombinski čas: kaže stopnjo tvorbe krvnega strdka. Norma 14-21 sek.
  • Fibrinogen - beljakovina, ki je odgovorna za trombozo, kar kaže na vnetje v telesu. Običajno naj bo v krvi 2-4 g / l.
  • Antitrombin - specifična beljakovinska snov, ki zagotavlja resorpcijo tromba.

Pod kakšnimi pogoji se ohranja ravnotežje dveh inverznih sistemov?

V človeškem telesu hkrati delujeta dva sistema, ki zagotavljata proces strjevanja krvi: ena organizira najzgodnejši pojav tromboze, da zmanjša izgubo krvi na nič, druga pa v vsakem primeru preprečuje in pomaga ohranjati kri v tekoči fazi. Pogosto se v določenih zdravstvenih razmerah pojavijo nenormalne krvne strdke v nepoškodovanih posodah, kar je velika nevarnost, ki veliko presega tveganje za krvavitev. Zaradi tega pride do tromboze možganskih žil, pljučne arterije in drugih bolezni.

Pomembno je, da oba sistema delujeta pravilno in da sta v stanju intravitalnega ravnovesja, v katerem se krv strdi le, če pride do poškodb na posodi in v notranjosti nepoškodovane ostane tekočina.

Dejavniki, pri katerih se hitreje strdijo

  • Draženje bolečin.
  • Živčno razburjenje, stres.
  • Intenzivna adrenalinska proizvodnja nadledvičnih žlez.
  • Povečana koncentracija vitamina K. v krvi
  • Kalcijeve soli.
  • Visoka temperatura Znano je, pri kateri temperaturi se oseba krvno koagulira - pri 42 ° C.

Dejavniki, ki preprečujejo strjevanje krvi

  • Heparin je posebna snov, ki preprečuje nastajanje tromboplastina in s tem zaključuje proces koagulacije. Sintetizira se v pljučih in jetrih.
  • Fibrolizin - beljakovina, ki pospešuje raztapljanje fibrina.
  • Napadi hude bolečine.
  • Nizka temperatura okolice.
  • Učinki hirudina, fibrinolizina.
  • Jemanje kalijevega ali natrijevega citrata.

Pomembno je, da se v primerih suma na strjevanje krvi ugotovi vzroke za stanje, odpravi tveganje hudih motenj.

Kdaj naj se testira na strjevanje krvi?

Potrebno je takoj opraviti diagnozo krvi v naslednjih primerih:

  • Če pride do težav pri zaustavitvi krvavitve;
  • Odkrivanje različnih cianotičnih madežev na telesu;
  • Pojav obsežnih hematomov po manjši poškodbi;
  • Krvavci dlesni;
  • Visoka pogostnost krvavitev iz nosu.

Koagulacija in strjevanje krvi: koncept, indikatorji, testi in norme

Zgoščevanje krvi mora biti normalno, zato so osnova hemostaze uravnoteženi procesi. Naše dragocene biološke tekočine se ne morejo prehitro koagulirati - ogrožajo jih resni, smrtonosni zapleti (tromboza). Ravno nasprotno, počasen nastanek krvnega strdka lahko povzroči nenadzorovano množično krvavitev, ki lahko povzroči tudi smrt osebe.

Najbolj zapleteni mehanizmi in reakcije, ki pritegnejo številne snovi v eni ali drugi fazi, ohranjajo to ravnovesje in tako omogočajo telesu, da se zelo hitro spopade (brez vpletanja zunanje pomoči) in se opomore.

Hitrost strjevanja krvi ni mogoče določiti s katerim koli parametrom, ker v tem procesu sodelujejo številne komponente, ki se med seboj aktivirajo. V zvezi s tem so testi za strjevanje krvi različni, kjer so intervali njihovih normalnih vrednosti v glavnem odvisni od načina izvajanja študije, kot tudi od drugih primerov - od spola osebe in dni, mesecev in let, v katerih živijo. Bralec verjetno ne bo zadovoljen z odgovorom: "Čas strjevanja krvi je 5 do 10 minut." Veliko vprašanj ostaja...

Vse pomembno in vse potrebno.

Prenehanje krvavitve temelji na izredno kompleksnem mehanizmu, vključno z množico biokemičnih reakcij, pri katerih sodeluje veliko število različnih komponent, pri čemer vsaka od njih igra svojo posebno vlogo.

sheme strjevanja krvi

Medtem lahko odsotnost ali nedoslednost vsaj enega koagulacijskega faktorja ali antikoagulacijskega faktorja moti celoten proces. Tukaj je le nekaj primerov:

  • Nezadostna reakcija s strani sten plovil moti adhezivno-agregacijsko funkcijo trombocitov, ki jih primarna »hemostaza« čuti;
  • Nizka sposobnost endotelija za sintezo in sproščanje inhibitorjev agregacije trombocitov (glavni je prostaciklin) in naravnih antikoagulantov (antitrombin III) zgosti krvjo, ki se giblje skozi žile, kar vodi do nastanka konvulzij, ki so popolnoma nepotrebne za telo, ki lahko mirno sedi stenochku katero koli plovilo. Ti strdki (trombi) postanejo zelo nevarni, ko pridejo ven in začnejo krožiti v krvnem obtoku - tako ustvarjajo tveganje za vaskularno katastrofo;
  • Odsotnost takšnega faktorja plazme, kot je FVIII, zaradi bolezni, spolno povezane - hemofilije A;
  • Hemofilijo B najdemo pri ljudeh, če iz istih razlogov (recesivna mutacija v kromosomu X, za katero je znano, da je samo ena pri moških), obstaja pomanjkanje faktorja Kristman (FIX).

Na splošno se vse začne na ravni poškodovane žilne stene, ki, izločajoče snovi, potrebne za zagotovitev strjevanja krvi, privlači krvne trombocite, ki krožijo v krvnem obtoku - trombociti. Na primer, Willebrandov faktor, »priklic« trombocitov na mesto nesreče in spodbujanje njihovega spajanja s kolagenom - močan stimulator hemostaze, mora začeti svoje aktivnosti pravočasno in delovati dobro, da se lahko zanesete na oblikovanje polno delujočega čepa.

Če trombociti na pravilni ravni uporabljajo svojo funkcionalnost (adhezivno-agregacijska funkcija), druge komponente primarne (vaskularno-trombocitne) hemostaze hitro začnejo delovati in v kratkem času oblikujejo trombocitno vrečko, nato pa za zaustavitev pretoka krvi iz posode mikrovaskulature., lahko to storite brez posebnega vpliva drugih udeležencev v procesu strjevanja krvi. Toda za oblikovanje polnopravne plute, ki lahko zapre poškodovano posodo, ki ima širši lumen, se telo ne more spopasti brez plazemskih faktorjev.

Tako se na prvi stopnji (takoj po poškodbi žilne stene) začnejo odvijati zaporedne reakcije, kjer aktivacija enega dejavnika daje spodbudo, da ostanejo aktivni. Če pa nekje nekje manjka ali se izkaže, da je dejavnik nevzdržen, se proces strjevanja krvi v celoti upočasni ali zaključi.

Na splošno je mehanizem koagulacije sestavljen iz treh faz, ki morajo zagotavljati:

  • Nastanek kompleksa aktiviranih faktorjev (protrombinaze) in transformacije proteina, sintetiziranega iz jeter - protrombina, v trombin (aktivacijska faza);
  • Preoblikovanje proteina, raztopljenega v krvnem faktorju I (fibrinogen, FI), v netopen fibrin, se izvede v koagulacijski fazi;
  • Zaključek koagulacijskega procesa z tvorbo gostega fibrinskega strdka (faza retrakcije).

Testi strjevanja krvi

Večstopenjski kaskadni encimski proces, katerega končni cilj je tvorba strdka, ki lahko zapre "praznino" v posodi, za bralca pa se bo zagotovo zdel zmeden in nerazumljiv, zato opominja, da mehanizem koagulacijskih faktorjev, encimov, Ca 2+ (ioni) kalcija) in številne druge sestavine. Vendar pa se v zvezi s tem pacienti pogosto zanimajo za vprašanje: kako odkriti, ali je s hemostazo kaj narobe ali se umiriti, vedoč, da sistemi delujejo normalno? Seveda, za te namene obstajajo testi za strjevanje krvi.

Najpogostejša specifična (lokalna) analiza stanja hemostaze je splošno znana, pogosto jo predpišejo zdravniki, kardiologi in porodničarji-ginekologi, najbolj informativni koagulogram (hemostaziogram).

Koagulogram vključuje več večjih (fibrinogen, aktiviran parcialni tromboplastinski čas - APTT in nekatere od naslednjih parametrov: mednarodno normalizirano razmerje - INR, protrombinski indeks - PTI, protrombinski čas - PTV), ki odraža zunanjo pot strjevanja krvi, kot tudi dodatne kazalnike strjevanja krvi (antitrombin, D-dimer, PPMK, itd.).

Medtem je treba opozoriti, da takšno število testov ni vedno upravičeno. To je odvisno od mnogih okoliščin: kaj zdravnik išče, v kateri fazi kaskade reakcij usmerja svojo pozornost, koliko časa je na voljo zdravstvenim delavcem itd.

Imitacija zunanje poti strjevanja krvi

Na primer, zunanja pot aktivacije koagulacije v laboratoriju lahko posnema študijo, ki se imenuje protrombin, zdravnik Kvik, kvikova razgradnja, protrombin (PTV) ali tromboplastinski čas (vse to so različne označbe iste analize). Osnova tega testa, ki je odvisen od faktorjev II, V, VII, X, je udeležba tkivnega tromboplastina (združuje citratno rekalcizirano plazmo med delom na vzorcu krvi).

Meje normalnih vrednosti pri moških in pri ženskah iste starosti se ne razlikujejo in so omejene na razpon od 78 - 142%, pri ženskah, ki čakajo na otroka, pa je ta kazalnik nekoliko povečan (vendar rahlo!). Pri otrocih so norme v manjših mejah in se povečujejo, ko se približujejo odraslosti in kasneje:

Odraz notranjega mehanizma v laboratoriju

Medtem, za določitev krvavitve zaradi motenj v delovanju notranjega mehanizma, se v analizi ne uporablja tkivni tromboplastin, kar plazmi omogoča, da uporablja samo lastne rezerve. V laboratoriju se izsledi notranji mehanizem, ki čaka, da se kri odvzame iz krvnih žil krvnega obtoka. Začetek te kompleksne kaskadne reakcije sovpada z aktivacijo Hagemannovega faktorja (faktor XII). Začetek te aktivacije zagotavlja različne pogoje (stik krvi s poškodovano steno krvnih žil, celične membrane, ki so doživele določene spremembe), zato se imenuje kontakt.

Kontaktna aktivacija se pojavi zunaj telesa, na primer, ko kri vstopi v tuje okolje in pride v stik z njim (stik s steklom v epruveti, instrumentacija). Odstranitev kalcijevih ionov iz krvi ne vpliva na sprožitev tega mehanizma, vendar se postopek ne more končati z nastankom strdka - ustavi se v fazi aktivacije faktorja IX, kjer ionizirani kalcij ni več potreben.

Čas koagulacije ali čas, v katerem je pred tem v tekočem stanju, se vlije v obliko elastičnega strdka, odvisno od hitrosti, pri kateri se fibrinogen protein, raztopljen v plazmi, pretvori v netopni fibrin. To (fibrin) tvori filamente, ki zadržujejo rdeče krvne celice (eritrocite), zaradi česar nastanejo snop, ki pokriva luknjo v poškodovani žili. Čas koagulacije krvi (1 ml, vzet iz vene - Lee-White metoda) je v teh primerih v povprečju omejen na 4-6 minut. Seveda pa ima hitrost strjevanja krvi širši razpon digitalnih (začasnih) vrednosti:

  1. Krv, odvzeta iz vene, se spremeni v obliko strdka od 5 do 10 minut;
  2. Lee-White koagulacijski čas v stekleni epruveti je 5–7 minut, v silikonski epruveti pa se podaljša na 12–25 minut;
  3. Za kri, odvzeto s prstom, veljajo za normalne naslednje indikatorje: začetek - 30 sekund, konec krvavitve - 2 minuti.

Analiza, ki odraža notranji mehanizem, je obravnavana ob prvem sumu na hude krvavitvene motnje. Test je zelo primeren: izvaja se hitro (dokler kri teče ali se strdi v epruveti), ne zahteva posebnega usposabljanja brez posebnih reagentov in kompleksne opreme. Seveda so krvne motnje, ugotovljene na ta način, nakazovale številne pomembne spremembe v sistemih, ki zagotavljajo normalno stanje hemostaze, in nas silijo k nadaljnjim raziskavam, da bi ugotovili prave vzroke patologije.

Pri povečanju (podaljšanju) časa strjevanja krvi je mogoče sumiti:

  • Pomanjkanje plazemskih faktorjev, ki bi zagotovili strjevanje ali njihovo prirojeno manjvrednost, kljub dejstvu, da so v krvi na zadostni ravni;
  • Resna jetrna patologija, ki je povzročila funkcionalno odpoved parenhima organov;
  • Sindrom DIC (v fazi, ko se zmožnost strjevanja krvi zniža);

Koagulacija krvi se podaljša v primeru uporabe heparinske terapije, zato morajo bolniki, ki prejemajo ta antikoagulant, opraviti preiskave, ki pogosto kažejo stanje hemostaze.

Upoštevan indeks krvnega strjevanja zmanjša njegove vrednosti (skrajša):

  • V fazi visoke koagulacije (hipkokoagulacija) DIC;
  • Pri drugih boleznih, ki so povzročile patološko stanje hemostaze, to je, ko ima bolnik že krvavitveno motnjo in se sklicuje na povečano tveganje za nastanek krvnih strdkov (tromboza, trombofilija itd.);
  • Pri ženskah, ki uporabljajo peroralne kontraceptive, ki vsebujejo hormone za kontracepcijo ali za dolgotrajno zdravljenje;
  • Pri ženskah in moških, ki jemljejo kortikosteroidi (pri predpisovanju kortikosteroidnih zdravil je starost zelo pomembna - mnogi med njimi pri otrocih in starejših lahko povzročijo pomembne spremembe v hemostazi, zato so prepovedani za uporabo v tej skupini).

Na splošno se norme zelo razlikujejo

Stopnje strjevanja krvi (normalne) za ženske, moške in otroke (kar pomeni eno starost za vsako kategorijo) se načeloma ne razlikujejo veliko, čeprav se posamezni kazalniki za ženske fiziološko spreminjajo (pred, med in po menstruaciji, med nosečnostjo) zato se spol odrasle osebe še vedno upošteva pri laboratorijskih raziskavah. Poleg tega se morajo pri ženskah v obdobju rodenja posamezni parametri celo nekoliko premakniti, ker mora telo po porodu ustaviti krvavitev, zato se koagulacijski sistem začne pripravljati pred časom. Izjema za nekatere kazalnike strjevanja krvi je kategorija dojenčkov v prvih dneh življenja, na primer pri novorojenčkih je PTV nekaj več kot pri odraslih, moških in ženskah (norma odraslih je 11-15 sekund), pri nedonošenčkih pa se poveča protrombinski čas. 3 - 5 sekund. Res je, da je že nekje do 4. dneva življenja PTV zmanjšana in ustreza stopnji strjevanja krvi pri odraslih.

Če želite seznaniti z normo posameznih kazalcev strjevanja krvi, in jih morda primerjati s svojimi parametri (če je bil test opravljen relativno pred kratkim in imate obliko z rezultati študije), bo naslednja tabela pomagala bralcu:

Kako deluje strjevanje krvi?

Avtor
Urejevalnik

Vsakdo, ki je vsaj enkrat v življenju prejel prasko ali rano, je tako dobil čudovito priložnost, da opazuje preoblikovanje krvi iz tekočine v viskozno ne-tekočo maso, ki vodi do ustavitve krvavitve. Ta proces se imenuje strjevanje krvi in ​​ga nadzoruje kompleksen sistem biokemičnih reakcij.

Vsak sistem za ustavitev krvavitve je nujno potreben za vsak večcelični organizem, ki ima tekoče notranje okolje. Za nas je ključnega pomena tudi strjevanje krvi: mutacije v genih glavnih koagulacijskih proteinov so običajno smrtonosne. Žal, med številnimi sistemi našega telesa, katerih motnje predstavljajo nevarnost za zdravje, je strjevanje krvi absolutno prvo mesto kot glavni neposredni vzrok smrti: ljudje trpijo zaradi različnih bolezni, vendar skoraj vedno umirajo zaradi motenj strjevanja krvi. Rak, sepsa, travma, ateroskleroza, srčni napad, možganska kap - pri najširšem obsegu bolezni je nezmožnost sistema strjevanja krvi, da ohrani ravnovesje med tekočimi in trdnimi krvnimi stanji v telesu, neposreden vzrok smrti.

Če je razlog znan, zakaj se ne bi borili? Seveda se je mogoče in potrebno boriti: znanstveniki nenehno ustvarjajo nove metode za diagnosticiranje in zdravljenje motenj strjevanja krvi. Težava pa je v tem, da je koagulacijski sistem zelo zapleten. Znanost o regulaciji kompleksnih sistemov uči, da morate takšne sisteme upravljati na poseben način. Njihova reakcija na zunanje vplive je nelinearna in nepredvidljiva, zato, da bi dosegli želeni rezultat, morate vedeti, kje vložiti napor. Najpreprostejša analogija je, da se v zrak odpre papirnato letalo, dovolj je, da ga vrgnemo v pravo smer; hkrati, da bi vzleteli letalo, morate ob pravem času in v pravilnem zaporedju pritisniti na desno tipko v kabini. In če poskušate izstreliti letalo z metom kot papirnato letalo, se bo slabo končalo. Torej s sistemom strjevanja krvi: za uspešno zdravljenje morate poznati "kontrolne točke".

Do pred kratkim se je koagulacija krvi uspešno upirala poskusom raziskovalcev, da bi razumeli njegovo delo, in šele v zadnjih letih je prišlo do kvalitativnega preskoka. V tem članku bomo govorili o tem čudovitem sistemu: kako deluje, zakaj je tako težko študirati in - kar je najpomembnejše - vam povem o najnovejših odkritjih pri razumevanju, kako deluje.

Kako je strjevanje krvi

Zaustavitev krvavitve temelji na isti ideji, da gospodinje uporabljajo za pripravo želeja - pretvarjanje tekočine v gel (koloidni sistem, kjer nastane mreža molekul, ki lahko zadržijo tekočino v svojih celicah tisočkrat večjo od njene teže zaradi vodikovih vezi z vodnimi molekulami). Mimogrede, ista ideja se uporablja v otroških plenicah za enkratno uporabo, v katerih se material nabrekne, ko je omočen. S fizičnega vidika je treba tam rešiti isti problem kot pri koagulaciji - boj proti uhajanjem z minimalnim naporom.

Koagulacija krvi je osrednja povezava hemostaze (ustavi krvavitev). Druga povezava hemostaze so posebne celice - trombociti - ki se lahko pritrdijo drug na drugega in na mesto poškodbe, da bi ustvarili čep za zaustavitev krvi.

Slika 1. Osnovne reakcije koagulacije. Koagulacijski sistem je kaskada - zaporedje reakcij, kjer produkt vsake od reakcij deluje kot naslednji katalizator. Glavni "vhod" v to kaskado je v srednjem delu, na ravni faktorjev IX in X: protein tkivnega faktorja (naveden v diagramu kot TF) veže faktor VIIa, dobljeni encimski kompleks pa aktivira faktorje IX in X. Rezultat kaskade je fibrin. polimerizirajo in tvorijo strdek (gel). Velika večina aktivacijskih reakcij je reakcija proteolize, t.j. delno cepitev beljakovine, povečanje njene aktivnosti. Skoraj vsak koagulacijski faktor je na tak ali drugačen način onemogočen: povratne informacije so potrebne za stabilno delovanje sistema. Prilagojeno iz [1].
Legenda: Reakcije pretvorbe koagulacijskih faktorjev v aktivne oblike so prikazane z enostranskimi tankimi črnimi puščicami. Hkrati so kodrasti rdeče puščice pokazale, kateri encimi se aktivirajo. Reakcije izgube aktivnosti zaradi inhibicije so prikazane s tankimi zelenimi puščicami (zaradi enostavnosti so puščice prikazane kot preprosto »zapuščanje«, kar pomeni, da ni prikazano, s katerimi inhibitorji pride do vezave). Reverzibilne reakcije kompleksne tvorbe so označene z dvostranskimi tankimi črnimi puščicami. Koagulacijske beljakovine označujemo z imeni ali z rimskimi številkami ali z okrajšavami (TF - tkivni faktor, PC - protein C, APC - aktivirani protein C). Da bi se izognili zastojem, diagram ne prikazuje: vezave trombina na trombomodulin, aktivacije in izločanja trombocitov, kontaktne aktivacije koagulacije.

Splošno idejo o biokemiji koagulacije lahko dobimo iz slike 1, na dnu katere je prikazana reakcija pretvorbe topnega fibrinogenskega proteina v fibrin, ki se nato polimerizira v mrežo. Ta reakcija je edini del kaskade, ki ima neposreden fizični pomen in rešuje jasen fizični problem. Vloga drugih reakcij je izključno regulativna: za zagotovitev pretvorbe fibrinogena v fibrin le na pravem mestu ob pravem času.

Fibrinogen spominja na palico dolžine 50 nm in debeline 5 nm (slika 2a). Aktivacija omogoča, da se njene molekule držijo skupaj v fibrinskem filamentu (sl. 2b), nato pa v vlakno, ki se lahko razveže in oblikuje tridimenzionalno omrežje (sl. 2c).

Slika 2. Fibrin Gel. A. Shematska naprava molekule fibrinogena. Njena osnova je sestavljena iz treh parov α, β in γ zrcalno podobnih polipeptidnih verig. V središču molekule lahko vidite vezne regije, ki postanejo dostopne, ko se trombin izloči iz fibrinopeptidov A in B (FPA in FPB na sliki). B. Mehanizem za sestavljanje fibrinskih vlaken: molekule so med seboj povezane "prekrite" v skladu z načelom glava-sredina, pri čemer tvorijo dvoverižno vlakno. B. Elektronska mikrografija gela: fibrinska vlakna se lahko držijo skupaj in razcepijo, tako da tvorijo kompleksno tridimenzionalno strukturo. Slike iz [2-4].

Slika 3. Tridimenzionalna struktura molekule trombina. Diagram prikazuje aktivno mesto in dele molekule, ki so odgovorni za vezavo trombina na substrate in kofaktorje. (Aktivno mesto je del molekule, ki neposredno prepozna mesto cepitve in izvaja encimsko katalizo.) Zvočniki molekule (eksoziti) omogočajo "preklapljanje" molekule trombina, tako da je večnamenska beljakovina, ki lahko deluje v različnih načinih. Na primer, vezava trombomodulina na eksozit I fizično blokira dostop do trombina s prokoagulantnimi substrati (fibrinogen, faktor V) in alosterično stimulira aktivnost proti beljakovinam C. Reproducirano iz [5].

Trombin aktivator fibrinogena (sl. 3) spada v družino serinskih proteinaz - encimov, ki so sposobni odcepiti peptidne vezi v beljakovinah. Je sorodnik prebavnih encimov tripsin in kimotripsin. Proteinaze se sintetizirajo v neaktivni obliki, imenovani zimogen. Da bi jih aktivirali, je potrebno razcepiti peptidno vez, ki drži del proteina, ki zapira aktivno mesto. Trombin se sintetizira kot protrombin, ki ga lahko aktiviramo. Kot je razvidno iz sl. 1 (kjer je protrombin označen s faktorjem II), se to katalizira s faktorjem Xa.

Na splošno se koagulacijski proteini imenujejo faktorji in se oštevilčijo z rimskimi številkami po vrstnem redu uradnega odkritja. Indeks "a" pomeni aktivno obliko, njena odsotnost pa je neaktiven predhodnik. Za dolgo najdene beljakovine, kot sta fibrin in trombin, uporabljajo lastna imena. Nekatere številke (III, IV, VI) se ne uporabljajo iz zgodovinskih razlogov.

Aktivator koagulacije je protein, imenovan tkivni faktor, prisoten v celičnih membranah vseh tkiv, razen endotelija in krvi. Torej, kri ostaja tekočina samo zaradi dejstva, da je običajno zaščitena s tanko zaščitno membrano endotelija. Za vsako kršitev celovitosti posode tkivni faktor veže faktor VIIa iz plazme, njihov kompleksni - imenovani zunanji tenaz (tenase ali Xase, od besede deset - tj. Število aktiviranega faktorja) - aktivira faktor X.

Trombin aktivira tudi faktorje V, VIII, XI, kar vodi do pospešitve lastne proizvodnje: faktor XIa aktivira faktor IX, faktorja VIIIa in Va pa povežeta faktorje IXa in Xa, povečata njihovo aktivnost za velikostne razrede (kompleks faktorjev IXa in VIIIa se imenuje notranji faktor) tenazy). Pomanjkanje teh beljakovin vodi do hudih motenj: na primer, odsotnost dejavnikov VIII, IX ali XI povzroča najhujšo bolezen hemofilije (znana "kraljeva bolezen", ki jo je prizadel Tsarevich Alexei Romanov); in pomanjkanje faktorjev X, VII, V ali protrombina je nezdružljivo z življenjem.

Takšen sistem se imenuje pozitivna povratna informacija: trombin aktivira beljakovine, ki pospešujejo lastno proizvodnjo. In tu se pojavi zanimivo vprašanje, zakaj so potrebni? Zakaj je nemogoče takoj reagirati, zakaj narava na začetku počasi upočasni in potem pride do načina, kako jo še pospešiti? Zakaj v sistemu podvajanja koagulacije? Faktor X lahko na primer aktiviramo tako s kompleksnim VIIa - TF (zunanjim tenazom) kot s kompleksom IXa - VIIIa (notranji tenaz); izgleda popolnoma nesmiselno.

V krvi so prisotni tudi zaviralci strjevanja krvi. Najpomembnejši so antitrombin III in zaviralec poti tkivnega faktorja. Poleg tega je trombin sposoben aktivirati serinski proteinazni protein C, ki razgrajuje koagulacijske faktorje Va in VIIIa, kar povzroči, da popolnoma izgubita svojo aktivnost.

Protein C je prekurzor serinske proteaze, zelo podoben dejavnikom IX, X, VII in protrombinu. Aktivira ga trombin, kot je tudi faktor XI. Vendar pa, če je aktivirana, nastala serinska proteaza uporablja svojo encimsko aktivnost, da ne aktivira drugih beljakovin, ampak da jih inaktivira. Aktivirani protein C povzroči več proteolitičnih razgradenj v koagulacijskih faktorjih Va in VIIIa, kar povzroči, da popolnoma izgubijo svojo kofaktorsko aktivnost. Tako trombin - produkt kaskade koagulacije - zavira njegovo lastno proizvodnjo: to se imenuje negativna povratna informacija. In spet imamo regulativno vprašanje: zakaj trombin pospešuje in upočasnjuje lastno aktivacijo ob istem času?

Evolucijski izvor koagulacije

Nastajanje zaščitnih krvnih sistemov se je začelo v večcelični pred več kot milijardo let - pravzaprav prav v povezavi s pojavom krvi. Sam koagulacijski sistem je rezultat premagovanja drugega zgodovinskega mejnika - pojavljanja vretenčarjev pred približno petsto milijoni let. Najverjetneje je ta sistem nastal iz imunitete. Pojav rednega sistema imunskih reakcij, ki se je boril z bakterijami, ki jih je obkrožal s fibrinskim gelom, je povzročil naključni neželeni učinek: krvavitev se je začela hitreje ustavljati. To je omogočilo povečanje pritiska in sile tokov v obtočnem sistemu, izboljšanje žilnega sistema, torej izboljšanje prevoza vseh snovi, je odprlo nova obzorja za razvoj. Kdo ve, če videz koagulacije ni bila prednost, ki je vretenčarjem omogočila, da so zavzeli svoje sedanje mesto v biosferi Zemlje?

V številnih členonožcih (kot je rak podkve) obstaja tudi koagulacija, vendar je nastala neodvisno in ostala v imunoloških vlogah. Insekti, tako kot drugi nevretenčarji, običajno stanejo šibkejšo različico sistema za ustavitev krvavitve, ki temelji na agregaciji trombocitov (natančneje, amoebociti - oddaljeni sorodniki trombocitov). Ta mehanizem je precej funkcionalen, vendar pa postavlja temeljne omejitve učinkovitosti žilnega sistema, prav tako kot trahealna oblika dihanja omejuje največjo možno velikost žuželke.

Žal so bitja z vmesnimi oblikami koagulacijskega sistema skoraj izumrla. Edina izjema so ribe brez čeljusti: analiza genoma koagulacijskega sistema v lampreyju je pokazala, da vsebuje veliko manj komponent (to je veliko enostavnejše za delo) [6]. Od zgornjih rib do sesalcev so koagulacijski sistemi zelo podobni. Sistemi celične hemostaze delujejo tudi na podobnih načelih, čeprav so majhne, ​​nejedrske trombocite značilne samo za sesalce. Pri preostalih vretenčarjih so trombociti velike celice, ki imajo jedro.

Če povzamemo, je bil sistem koagulacije zelo dobro raziskan. Petnajst let ni odkril novih beljakovin ali reakcij, kar je večna sodobna biokemija. Seveda pa ni mogoče popolnoma izključiti možnosti takega odkritja, vendar doslej ni bilo niti enega pojava, ki ga ne bi mogli pojasniti s pomočjo razpoložljivih informacij. Ravno nasprotno, sistem izgleda veliko bolj zapleteno, kot je potrebno: spomnimo se, da od vsega tega (precej okornega!) Cascadea, samo ena reakcija dejansko naredi želiranje, vsi drugi pa so potrebni za neko nerazumljivo ureditev.

Zato se sedaj koagulološki raziskovalci, ki delajo na različnih področjih - od klinične hemostaziologije do matematične biofizike - aktivno premikajo od vprašanja »Kako je urejeno strjevanje«? Na vprašanja »Zakaj je zgoščevanje na tak način?«, »Kako deluje?« Nazadnje, »Kako moramo delati na koagulaciji, da dosežemo želeni učinek?«. Prva stvar, ki jo je treba storiti za odgovor, je, da se naučimo raziskati koagulacijo kot celoto in ne samo posameznih reakcij.

Kako raziskati koagulacijo?

Izdelani so različni modeli za preučevanje koagulacije - eksperimentalno in matematično. Kaj točno omogočajo?

Po eni strani se zdi, da je objekt sam po sebi najboljši približek za proučevanje predmeta. V tem primeru oseba ali žival. To vam omogoča, da upoštevate vse dejavnike, vključno s pretokom krvi skozi žile, interakcije s stenami krvnih žil in še veliko več. Vendar pa v tem primeru zapletenost naloge presega razumne meje. Modeli koagulacije omogočajo poenostavitev predmeta študija, ne da bi pri tem izgubili bistvene značilnosti.

Poskusimo ugotoviti, katere zahteve morajo ti modeli izpolnjevati, da bi pravilno odražali postopek strjevanja in vivo.

V eksperimentalnem modelu morajo biti enake biokemične reakcije kot v telesu. Prisotni morajo biti ne samo proteini koagulacijskega sistema, temveč tudi drugi udeleženci v procesu strjevanja krvi - krvne celice, endotelij in subendotel. Sistem mora upoštevati prostorsko nehomogenost koagulacije in vivo: aktivacijo iz poškodovanega endotelija, proliferacijo aktivnih dejavnikov, prisotnost pretoka krvi.

Obravnava modelov koagulacije je naravna za začetek študij koagulacije in vivo. Podlaga skoraj vseh uporabljenih pristopov te vrste je uporaba nadzorovane poškodbe poskusne živali, da se povzroči hemostatični ali trombotični odziv. Ta reakcija se preiskuje z različnimi metodami:

  1. spremljanje časa krvavitve;
  2. analizo plazme, odvzete živali;
  3. obdukcijo zaklane živali in histološko preiskavo;
  4. spremljanje tromba v realnem času s pomočjo mikroskopije ali jedrske magnetne resonance (slika 4).

Slika 4. In vivo tvorba tromba v modelu tromboze, inducirane z laserjem. Ta slika se reproducira iz zgodovinskega dela, kjer so znanstveniki prvič opazili razvoj krvnega strdka »v živo«. V ta namen so miši injicirali koncentrat fluorescentno označenih protiteles proti koagulacijskim beljakovinam in trombocitom, in postavili žival pod lečo konfokalnega mikroskopa (ki omogoča tridimenzionalno skeniranje), so izbrali arteriolo, ki je dostopna za optično opazovanje pod kožo in poškodovala endotel z laserjem. Protitelesa so se začela povezovati z rastočim trombom, kar je omogočilo opazovanje. Ponatis iz [7].

Klasična formulacija in vitro koagulacijskega eksperimenta je, da se krvna plazma (ali polna kri) v določeni meri zmeša z aktivatorjem, nato pa opazimo koagulacijski proces. Glede na metodo opazovanja lahko eksperimentalne tehnike razdelimo na naslednje vrste:

  1. opazovanje samega procesa strjevanja;
  2. opazovanje sprememb koncentracij koagulacijskega faktorja skozi čas.

Drugi pristop zagotavlja neprimerno več informacij. Teoretično, če poznamo koncentracijo vseh dejavnikov na poljubni točki v času, lahko dobimo popolne informacije o sistemu. V praksi je preučevanje dveh beljakovin hkrati drago in je povezano z velikimi tehničnimi težavami.

Končno, koagulacija v telesu je neenakomerna. Nastanek strdka se sproži na poškodovani steni, se širi s sodelovanjem aktiviranih trombocitov v plazemskem volumnu in se ustavi z uporabo žilnega endotelija. Nemogoče je ustrezno analizirati te procese s klasičnimi metodami. Drugi pomemben dejavnik je prisotnost pretoka krvi v žilah.

Zavedanje teh problemov je od sedemdesetih let prineslo nastanek različnih eksperimentalnih eksperimentalnih sistemov in vitro. Potrebno je bilo nekaj več časa za razumevanje prostorskih vidikov problema. Šele v devetdesetih letih so se začele pojavljati metode, ki so upoštevale prostorsko heterogenost in difuzijo koagulacijskih dejavnikov, šele v zadnjem desetletju pa so se aktivno uporabljale v znanstvenih laboratorijih (slika 5).

Slika 5. Prostorska rast fibrinskega strdka v zdravju in bolezni. Koagulacijo v tanki plasti krvne plazme je aktiviral tkivni faktor, imobiliziran na steni. Na fotografijah se aktivator nahaja na levi strani. Sivi raztezni trak je rastoč fibrinski strdek.

Poleg eksperimentalnih pristopov uporabljajo študije hemostaze in tromboze tudi matematične modele (ta raziskovalna metoda se pogosto imenuje v silico [8]). Matematično modeliranje v biologiji omogoča vzpostavitev globokih in kompleksnih odnosov med biološko teorijo in izkušnjami. Poskus ima določene meje in je povezan s številnimi težavami. Poleg tega so nekateri teoretično možni poskusi neizvedljivi ali pretirano dragi zaradi omejitev eksperimentalnih tehnik. Simulacija poenostavlja izvedbo poskusov, saj je možno vnaprej izbrati potrebne pogoje za poskuse in vitro in in vivo, pod katerimi se bo opazil učinek interesa.

Slika 6. Prispevek zunanje in notranje tenase k nastajanju fibrinskega strdka v prostoru. Uporabili smo matematični model, da bi raziskali, kako daleč lahko doseže vpliv aktivatorja koagulacije (tkivnega faktorja) v prostoru. Za to smo izračunali porazdelitev faktorja Xa (ki določa porazdelitev trombina, ki določa porazdelitev fibrina). Animacija prikazuje porazdelitev faktorja Xa, ki ga proizvaja zunanja tenaza (kompleks VIIa - TF) ali notranja tenaza (kompleks IXa - VIIIa), kot tudi skupna količina faktorja Xa (zasenčeno območje). (Vložek kaže isto stvar na večji koncentracijski lestvici.) Vidimo lahko, da faktor Xa, proizveden na aktivatorju, ne more prodreti daleč od aktivatorja zaradi visoke stopnje inhibicije v plazmi. Nasprotno, kompleks IXa - VIIIa deluje daleč od aktivatorja (ker je faktor IXa počasnejši in zato ima večjo efektivno razdaljo od aktivatorja) in zagotavlja širjenje faktorja Xa v prostoru. Animacija iz [9].

Regulacija koagulacijskega sistema

Vzemimo naslednji logični korak in poskusimo odgovoriti na vprašanje - kako sistem opisuje zgoraj?

Kaskadni koagulacijski sistem. Začnimo s kaskadnimi verigami encimov, ki se medsebojno aktivirajo. En encim, ki deluje s konstantno hitrostjo, daje linearno odvisnost koncentracije produkta v času. Za kaskado N encimov bo ta odvisnost imela obliko t N, kjer je t čas. Za ucinkovito delovanje sistema je pomembno, da je odgovor tako »eksplozivne« narave, saj to zmanjšuje obdobje, ko je fibrinski strdek še vedno krhek.

Začetek koagulacije in vloga pozitivnih povratnih informacij. Kot je omenjeno v prvem delu članka, je veliko reakcij strjevanja počasno. Tako so faktorji IXa in Xa sami po sebi zelo slabi encimi in potrebujejo kofaktorje za učinkovito delovanje (faktorji VIIIa in Va). Ti kofaktorji se aktivirajo s trombinom: taka naprava, ko encim aktivira svojo lastno proizvodnjo, se imenuje pozitivna povratna zanka.

Kot smo pokazali eksperimentalno in teoretično, pozitivna povratna informacija aktivacije faktorja V s trombinom tvori prag aktivacije - lastnost sistema, da se ne odzove na nizko aktivacijo, temveč da se hitro odzove, ko se pojavi velika. Zdi se, da je taka zmožnost zamenjave zelo dragocena za koagulacijo: to pomaga preprečiti »lažno pozitivno« sistema.

Vloga notranje poti v prostorski dinamiki koagulacije. Ena izmed zanimivih ugank, ki so mučila biokemike več let po odkritju glavnih koagulacijskih proteinov, je bila vloga faktorja XII v hemostazi. Njegova pomanjkljivost je bila ugotovljena v najpreprostejših koagulacijskih testih, s čimer se je povečal čas, potreben za tvorbo strdka, vendar pa ga, za razliko od pomanjkanja faktorja XI, niso spremljale motnje strjevanja krvi.

Eden od najbolj verjetnih načinov za razkritje vloge notranje poti smo predlagali s pomočjo prostorsko nehomogenih eksperimentalnih sistemov. Ugotovljeno je bilo, da so pozitivni odzivi zelo pomembni prav za širjenje koagulacije. Učinkovito aktiviranje faktorja X z zunanjo tenazo na aktivatorju ne pomaga pri tvorbi strdka daleč od aktivatorja, ker se faktor Xa hitro zavira v plazmi in ne more daleč od aktivatorja. Toda faktor IXa, ki je na večji stopnji počasnejši, je popolnoma sposoben za to (in pomaga faktor VIIIa, ki ga aktivira trombin). In tam, kjer ga je težko doseči, začne delovati faktor XI, ki ga aktivira tudi trombin. Prisotnost pozitivnih povratnih zank pomaga ustvariti tridimenzionalno strukturo strdkov.

Pot proteina C kot možni mehanizem za lokalizacijo tromboze. Aktivacija proteina C s trombinom je sama po sebi počasna, vendar je močno pospešena, ko je trombin vezan na transmembranski protein, trombomodulin, ki ga sintetizirajo endotelijske celice. Aktivirani protein C lahko uniči faktorje Va in VIIIa, kar upočasni delo koagulacijskega sistema z velikostjo. Ključ do razumevanja vloge te reakcije je postal prostorsko nehomogen eksperimentalni pristop. Naši poskusi so pokazali, da ustavi prostorsko rast krvnega strdka, kar omejuje njegovo velikost.

Skratka

V zadnjih letih je kompleksnost sistema koagulacije postopoma postala manj skrivnostna. Odkritje vseh bistvenih komponent sistema, razvoj matematičnih modelov in uporaba novih eksperimentalnih pristopov so nam omogočili dvigovanje tančice tajnosti. Struktura koagulacijske kaskade je dešifrirana in zdaj, kot smo videli zgoraj, praktično za vsak bistveni del sistema, je bila določena ali predlagana vloga, ki jo ima pri regulaciji celotnega procesa.

Na sl. 7 predstavlja najsodobnejši poskus spremembe strukture koagulacijskega sistema. To je enaka shema kot na sl. 1, kjer večbarvno senčenje izpostavlja dele sistema, ki so odgovorni za različne naloge, kot je opisano zgoraj. Ni vse v tej shemi varno nameščeno. Na primer, naše teoretično predvidevanje, da aktivacija faktorja VII s faktorjem Xa omogoča, da se koagulacija odzove na prag na stopnjo pretoka, še vedno ni preizkušena v poskusu.

Slika 7. Modularna struktura koagulacijskega sistema: vloga posameznih reakcij koagulacije pri delovanju sistema. Reproducirano iz [1].

Možno je, da ta slika še ni dokončana. Kljub temu pa napredek na tem področju v zadnjih letih daje upanje, da bodo v bližnji prihodnosti preostala nerešena področja v shemi koagulacije pridobila pomembno fiziološko funkcijo. In potem lahko govorimo o rojstvu novega koncepta koagulacije krvi, ki je nadomestil stari model kaskade, ki je zvesto služil medicini že več desetletij.

Članek je nastal ob sodelovanju A.N. Balandinoy in F.I. Ataullakhanova je bila prvotno objavljena v Nature [10].