Гемостаз в норме

Для успешной диагностики и лечения больных с кровотечением или тром­бозом необходимо знать патофизиологию гемостаза. Этот процесс можно подраз­делить на первичный и вторичный компоненты, а его развитие связано с травмой, хирургическим вмешательством или деструкцией выстилки сосудистого эндотелия, в результате чего кровь соприкасается с субэндотелиальной соединительной тканью. Первичный гемостаз заключается в быстром (в течение не­скольких минут) формировании тромбоцитарных сгустков в месте повреждения сосуда, что имеет первоочередное значение для прекращения кровотечения из капилляров, мелких артериол и венул (см. рис. 54-1). Вторичный гемо­стаз, или образование фибрина, обусловлен реакциями системы'коагуляции плазмы, для завершения которых требуется более продолжительное время. В про­цессе этих реакций фибриновые нити скрепляют агрегаты тромбоцитов, образо­вавшиеся при первичном гемостазе. Это имеет особое значение для предотвра­щения вторичного кровотечения из крупных сосудов, наступающего через не­сколько часов или дней после травмы. Несмотря на различие этих процессов, первичный и вторичный компоненты гемостаза тесно связаны. Например, акти­вированные тромбоциты, ускоренные реакции коагуляции и продукты коагуляции, такие как тромбин, стимулируют агрегацию тромбоцитов.

Эффективный первичный гемостаз представлен тремя основными этапами: 1) адгезия тромбоцитов; 2) высвобождение гранул; 3) агрегация тромбоцитов. В течение нескольких секунд тромбоциты адгезируют на нитях коллагена в со­судистом субэндотелии. Это взаимодействие опосредуется фактором Виллебранда, адгезивный гликопротеин которого позволяет тромбоцитам оставаться при­крепленными к сосудистой стенке, несмотря на значительные изменения в про­свете кровеносного сосуда (рис. 54-2). Именно фактор Виллебранда выполняет задачу образования связи между рецептором тромбоцита и субэндотелиальными фибриллами коллагена. Процесс адгезии тромбоцитов с последующей продук­цией и секрецией медиаторов представлен на рис. 54-1.

Активация и секреция тромбоцитов, как и других клеток, регулируются из­менением уровня циклических нуклеотидов, притока ионов кальция, гидролиза мембранных фосфолипидов и фосфорилированием определенных внутриклеточ­ных белков. Соответствующие пути представлены на рис. 54-3 и 54-4. Связыва­ние агонистов, таких как адреналин, коллаген или тромбин, поверхностными рецепторами тромбоцитов активирует два мембранных фермента: фосфолипазы С и az. Эти ферменты катализируют высвобождение арахидоновой кислоты из двух основных мембранных фосфолипидов: фосфатидилинозитола и фосфатидил-холина. Первоначально небольшое количество высвобождаемой арахидоновой кислоты превращается в тромбоксан А.» (ТХАз), который в свою очередь может активизировать фосфолипазу С. Синтез ТХАа из арахидоновой кислоты опосре­дован ферментом циклоксигеназой (см. рис. 54-3). Активность этого фермента ингибируется ацетилсалициловой кислотой и нестероидными противовоспалительными средствами. Подавление синтеза ТХАа служит в целом причиной кровоте­чения, а также основой для действия некоторых препаратов, обладающих тромболитическими свойствами.

Рис. 54-1. Схематическое изображе­ние основных этапов первичного гемостаза. Вначале происходят адгезия тромбоцитов, их взаимодейст­вие с сосудистым субэндотелием, в дальнейшем — их -активация и секреция (показаны некоторые про­дукты секреции) и наконец связы­вание активированных тромбоцитов в процессе их агрегации на адгезивном монослое. АДФ — аденозиндифосфат, ФР — фак­тор роста (производное тромбоцитов).

Рис. 54-2. Молекулярные основы адгезии и агрегации тромбоцитов. Адгезии тромбоцитов на сосудистом субэндотелии способствует фактор Вилленбранда, который образует мос­тик между нитями коллагена сосудис­той стенки и рецепторами гликопротеина Ib (ГПIb) на тромбоцитах. Ана­логичным образом агрегация тромбо­цитов опосредуется фибриногеном, ко­торый связывает конъюгированные тромбоциты через рецепторный комп­лекс гликопротеина IIb и IlIa (ГПIIb— IlIa).

Рис. 54-3. Синтез тромбоксана a2 в тромбоцитах и простациклина (PGI2) в клетках эндотелия.

Рис. 54-4. Биохимические основы активации и секреции тромбоцитов. Связы­вание агонистов, таких как тромбин, адреналин или коллаген, с последующим запуском серии механизмов гидролиза мембранных фосфолипидов, ингибирование аденилатциклазы усиления внутриклеточного транспорта кальция и фосфорилирования жизненно важных внутриклеточных белков. В результате гранулы деформируются, движутся в направлении системы транспортных каналов, про­дуцируются медиаторы, подобные тромбоксану А2, и секретируются гранулы. PGI2 — простациклин, АС — аденилатциклаза, G — гуаниннуклеотидсвязывающий бе­лок; PIP2 — фосфатидилинозитол 4,5-бифосфат, PLC—фосфолипаза С, ТХА2—тром­боксан А2, DAG — диацидглицерол, PLA2 — фосфолипаза A2, PC — фосфатидилхолин, АА — арахидоновая кислота, СО — циклоксигеназа, ip3 — инозитолтрифосфат, сАМР — циклический аденозинмонофосфат, Са-СМ — комплекс Са — модулин Са, MLCK — киназа легкой цепи миозина.

Гидролиз мембранного фосфолипида фосфатидилинозитола 4,5-бифосфата приводит к образованию диацилглицерола и инозитола трифосфата, играющего решающую роль в метаболизме тромбоцитов. Инознтола трифосфат опосредует поступление кальция в цитозол и тромбоцитов и стимулирует фосфорилирование легких цепей миозина. Последний взаимодействует с актином и тем самым спо­собствует высвобождению гранул и изменению формы тромбоцитов. Диацилглицерол активирует протеинкиназу С, которая в свою очередь фосфорилирует протеин с относительной молекулярной массой 47000, контролирующий секрецию гранул тромбоцитов.

Известен четко сбалансированный механизм контроля за скоростью и сте­пенью активации тромбоцитов (см. рис. 54-3). Тромбоксан А2, продукт арахидоновой кислоты тромбоцитов, усиливает активность фосфолипазы С, стимули­рующей активацию и секрецию тромбоцитов. В противоположность этому простациклин (PGI2), продукт арахидоновой кислоты эндотелиальной клетки, по­давляет активность фосфолипазы С путем повышения уровня внутриклеточного цАМФ, ингибирующего активацию тромбоцитов. Подобные механизмы регуляции активности и секреции происходят и в других клетках.

Вслед за активацией тромбоциты секретируют в плазму содержимое своих гранул. Эндогликозидазы и ферменты, расщепляющие гепарин, высвобождаются из лизосом, кальций, серотонин и аденозина дифосфат (АДФ) — из плотных гранул, а ряд белков, включая фактор Виллебранда, фибронектин, тромбоспондин и гепариннейтрализующий протеин (фактор IV тромбоцитов) — из -гранул. Секретируемый АДФ модифицирует поверхность тромбоцитов таким образом, что фибриноген может прикрепляться к комплексу, состоящему из мем­бранных гликопротеинов II b и Ilia, и связывать соседние тромбоциты с закры­вающей дефект гемостатической пробкой (см. рис. 54-2). Активное участие в восстановительном процессе принимает производный тромбоцитов фактор роста, еще один протеин, синтезируемый -гранулами и стимулирующий рост и миграцию фибробластов, а также клеток гладкой мускулатуры сосудистой стенки.

В процессе формирования тромбоцитарной пробки при первичном гемостазе коагуляционные белки плазмы активируются, инициируя вторичный гемостаз. Общая схема коагуляции, включая роль разнообразных ингибиторов, представ­лена на рис. 54-5. Процесс коагуляции можно представить фрагментарно в виде серии реакций (рис. 54-6), заканчивающихся продукцией количества тромбина, достаточного для превращения небольшой части фибриногена плазмы в фибрин. Каждая реакция требует образования поверхностного комплекса, превращения неактивных белков-предшественников в активные протеазы путем ограниченного протеолиза и регулируется кофакторами плазмы и клеток и ионами кальция.

В процессе реакции 1, внутренней или контактной фазы коагуляции, три белка плазмы, а именно фактор Хагемана (фактор XII), высокомолекуляр­ный кининоген и прекалликреин, образуют комплекс с коллагеном сосудистого субэндотелия. После связывания с кининогеном фактор XII медленно превращает­ся в активную протеазу (XII а), превращающую в свою очередь прекалликреин в калликреин, а фактор XI в его активную форму XI а. Калликреин ускоряет превращение фактора XII в XII а, в то время как XI а участвует в последующей реакции коагуляции.

Реакция 2 обеспечивает второй путь коагуляции путем превращения фактора VII в активную протеазу. В этом внешнем, или зависимом от тканевого фактора, процессе образуется комплекс, между фактором VII, ионами кальция и тканевым фактором, а распределенный по всей клеточной поверхности липопротеин подвергается воздействию вслед за повреждением клетки. Фактор VII и три других белка коагуляции, а именно факторы II (протромбин), IX и X, для проявления биологической активности нуждаются в присутствии кальция и вита­мина К. Эти белки синтезируются в печени, в которой витамин К-зависимая карбоксилаза катализирует особую посттрансляционную модификацию путем до­полнительного присоединения второй карбоксильной группы к определенным остаткам глутаминовой кислоты. Пары этих остатков ди--карбоксиглутаминовой кислоты (Gla) связывают кальций, который прикрепляет эти белки к отрицатель­но заряженным поверхностным фосфолипидам. Подавление этой посттрансля­ционной модификации синтеза белка с помощью антагонистов витамина К (на­пример, варфарина) составляет основу большинства видов антикоагулянтной терапии.

Рис. 54-5. Диаграмма клинически важных реакций коагуляции крови. Неактивированные, или белки-предшественники обозначены римскими цифрами, а актив­ная форма — римскими цифрами с добавлением общепринятого символа «а». Пред­ставлено два независимых пути активации: контактная и опосредованная тканевым фактором, или внешняя, системы. Обе реакции приводят к активации фактора Х и про­дукции тромбина, далее следует превращение фибриногена в фибрин. Регуляция этих реакций осуществляется антитромбином, образующим комплекс со всеми, относимыми к серинпротеазам, факторами, за исключением фактора VII, и системой белок С — белок S, инактивирующей факторы V и VIII.

HMWK — высокомолекулярный кининоген, РК — прекалликреин, PL — фосфолипид, ТМ — тромбомодулин.

Рис. 54-6. Основные реакции коагуляции. Они реализуются через образование комплексов поверхностных ферментов, кофакторов. РК — прекалликреин, К — калликреин, HMWK — высокомолекулярный кининоген, TF — тканевой фактор, РТ—протромбин, Т—тромбин, ломаная линия Gla (ди--карбоксиглутаминовая кислота), содержащая домены факторов VII, IX, X, Ха и РТ, которые связывают Ca²⁺ и фосфолипиды, штриховая линия — белки, адгезирующие на поверх­ности путем гидрофобного взаимодействия.

В реакции 3 фактор Х активируется протеазами, синтезированными в процессе двух предыдущих реакций. При этом образуется кальций- и липидзависимый комплекс между факторами VIII, IX и X. Внутри этого комплекса фак­тор IX первым превращается в IX а с помощью фактора XI а, образующегося в процессе реакции 1. Затем фактор Х активируется с -помощью фактора IX а при содействии фактора VIII. С другой стороны, фактор Х может быть активирован непосредственно фактором VII а, появляющимся в результате реакции 2. Акти­вация фактора Х обеспечивает важную связь между внутренним и внешним механизмами коагуляции (см. рис. 54-5).

Реакция 4, завершающая процесс, заключается в превращении протромбина в тромбин в присутствии фактора V, кальция и фосфолипида. Несмот­ря на то что превращение протромбина может происходить на разных поверх­ностях, богатых фосфолипидами, оно в несколько тысяч раз усиливается на по­верхности активированных тромбоцитов. Тромбин как продукт этой реакции обладает многочисленными функциями в гемостазе. Несмотря на то что его основ­ная роль в гемостазе сводится к превращению фибриногена в фибрин, он акти­вирует также факторы V, VIII и XIII и стимулирует агрегацию и секрецию тром­боцитов. Вслед за высвобождением фибринопептидов А и В из a- и b-це­пей фибриногена модифицированная молекула, называемая мономером фибрина, полимеризуется в нерастворимый гель. Полимер фибрина при этом стабилизи­руется с помощью перекрестие связанных отдельных цепей фактора XIII а (плаз­менная трансглутаминаза).

Процесс восстановления сосудов начинается непосредственно после образо­вания гемостатической пробки. Тканевой плазминоген-активатор (ТПА) диф­фундирует из эндотелиальных клеток и превращает плазминоген, адсорбирован­ный на фибриновом сгустке, в плазмин (рис. 54-7). Затем плазмин способствует разрушению фибринового полимера на небольшие фрагменты, которые фагоцитируются и элиминируются клетками моноцитарно-макрофагальной системы. Не­смотря на то что плазмин также может разрушать фибриноген, реакция остается локальной в связи с тем, что: 1) ТПА более эффективно активирует плазминоген, адсорбированный на фибриновом сгустке; 2) некоторое количество плазми­на, поступающее в кровоток, быстро связывается и нейтрализуется a₁-плазминовым ингибитором. Значение этого ингибитора подтверждается тем, что при его отсутствии у больного отмечается тенденция к неконтролируемым фибринолизу и кровотечениям.

Рис. 54-7. Схематическое изображение фибринолиза.

ТРА (тканевой активатор плазминогена), отделяю­щийся от клеток эндотелия, представляет собой часть фибринового сгустка и ак­тивирует плазминоген в плазмин. Некоторое количе­ство свободного плазмина образует комплекс с ₂PI (ингибитор ₂-плазмина). Фибрин распадается на низ­комолекулярные фрагменты (FDP).

Как уже было упомянуто, система коагуляции плазмы четко регулируется таким образом, что только небольшое количество каждого фермента коагуляции превращается в активную форму, а гемостатическая пробка ограничивается локализацией дефекта. Значение регуляции велико, поскольку 1 мл крови обла­дает достаточным потенциалом, чтобы коагулировать весь фибриноген в орга­низме в течение 10—15 с. Жидкое состояние крови поддерживается кровотоком как таковым, в связи с чем уменьшается концентрация реактантов, адсорбцией факторов коагуляции на поверхности клеток и активностью многочисленных ингибиторов плазмы. Антитромбин, а также белки С и S — основные ингибиторы, помогающие регулировать реакции коагуляции.

Эти ингибиторы обладают разными механизмами действия. Антитромбин формирует комплексы со всеми, относимыми к серин-протеазам, факторами коа­гуляции, за исключением фактора VII (см. рис. 54-5). Скорость образования комплекса увеличивается под влиянием гепарина и гепаринподобных молекул на поверхности эндотелиальных клеток. Способность гепарина усиливать актив­ность антитромбина служит основой его антикоагулянтного действия. Белок С превращается в активную протеазу с помощью тромбина после его связывания на эндотелиальной клетке с белком, называемым тромбомодулином. Затем акти­вированная форма белка С инактивирует два плазменных кофактора V и VIII, тем самым замедляя две основные реакции коагуляции. Белок С может также стимулировать высвобождение тканевого активатора плазминогена из эндоте­лиальных клеток. Ингибиторная функция белка С усиливается под влиянием белка S. Таким образом можно предположить, что снижение уровня антитром­бина или белков С и S либо нефункционирующие молекулы приводят к состоянию гиперкоагуляции или претромбоза.

Эти биохимические механизмы коагуляции крови принято рассматривать как унифицированный процесс. В действительности же механизм свертывания крови варьирует в зависимости от локализации дефекта. Кроме того, отмечаются не­которые различия между гемостатическими пробками, образующимися в резуль­тате либо физиологической реакции на повреждение, либо патологического тром­боза. Чтобы подчеркнуть сходство, тромбоз часто описывают как коагуляцию без учета конкретного места и времени. Гемостатическая пробка или тромбы, которые образуются в венах с медленным кровотоком, богаты фибрином и эрит­роцитами, но содержат относительно мало тромбоцитов. Их часто называют красными тромбами, в связи с тем, что они образуются во время операций и в патологических участках. Рыхлые хвосты этих тромбов, которые обычно форми­руются в венах ног, могут отрываться и вызывать эмболию сосудов малого круга кровообращения. С другой стороны, сгустки, образованные в артериях в усло­виях ускоренного кровотока, состоят преимущественно из тромбоцитов и неболь­шого количества фибрина. Эти белые тромбы легко отделяются от артериальной стенки, поэтому могут вызвать эмболию в отдаленном участке и служить причи­ной временной или устойчивой ишемии. Это особенно типично для сосудов мозга и сетчатой оболочки и может привести к временной неврологической дисфункции (преходящее нарушение мозгового кровообращения), включая временную одно­стороннюю слепоту (преходящая слепота), или к инсульту. Наконец, накапли­ваются данные о том, что инфаркт миокарда в большинстве случаев обусловлен тромбами, образующимися в атеросклеротически измененных коронарных ар­териях.