- •Биологический факультет и факультет фундаментальной медицины мгу имени м.В. Ломоносова с.М.Струкова основы физиологии гемостаза
- •Глава 1 Структурно-функциональные особенности первичного гемостаза
- •Гемостаз – физиологическая реакция организма
- •Краткая история учения о гемостазе
- •Механизмы первичного тромбоцитарно-сосудистого гемостаза
- •Структура и функции тромбоцитов в первичном гемостазе.
- •Морфология тромбоцитов
- •Глава 2. Вторичный гемостаз
- •Факторы свертывания крови.
- •Cтруктурные особенности факторов свертывания крови.
- •Механизмы свертывания крови
- •Глава 3. Механизмы регуляции гемостаза.
- •Компоненты системы протеина с и механизм образования активного протеина с (арс)
- •Глава 4. Свертывание крови и воспаление
- •Список сокращений
- •Глава 1. Структурно-функциональные особенности первичного гемостаза
- •1.1. Гемостаз – физиологическая реакция организма.
- •1.2. Краткая история учения о гемостазе.
- •А.А.Шмидт (1863-1892) – создатель ферментативной теории свертывания крови.
- •Классическая ферментативная теория свертывания крови а.А. Шмидта
- •1.3. Механизмы первичного тромбоцитарно-сосудистого гемостаза
- •1.3.1. Основные этапы и фазы гемостаза.
- •Синтез эндотелием протромботических и антитромботических факторов
- •1.3.3.Фазы первичного тромбоцитарно-сосудистого гемостаза
- •1.3.4. Адгезия тромбоцитов к субэндотелию
- •1.3.4.1. Фактор фон Виллебранда: структура и свойства
- •Структура фактора фон Виллебранда: субъединицы и домены
- •Модель лиганд-рецепторного взаимодействия при повреждении эндотелия сосуда и экспонировании фактора фон Виллебранда
- •1.3.4.2. Гп Ib – рецептор фон Виллебранда фактора и тромбина
- •Структура комплекса гп Ib/IX/V и схема активации рецептора гп Ib фактором фон Виллебранда.
- •1.3.4.3. Активация тромбоцитов фактором фон Виллебранда
- •1.3.4.4. Интегрины – рецепторы адгезивных белков
- •1.4. Структура и функции тромбоцитов в первичном гемостазе.
- •1.4.1. Морфология тромбоцитов
- •Морфологические особенности тромбоцитов
- •1.4.2. Обратимая и необратимая агрегация тромбоцитов
- •1.4.2.1. Индукторы агрегации тромбоцитов
- •1.4.2. 2. Механизмы агрегации тромбоцитов
- •1.4.2.3. Активация тромбоцитов коллагеном
- •1.4.2.4. Активация тромбоцитов тромбином
- •1.4.2.5.Синтез и функции простагландинов в первичном гемостазе
- •1.4.2.5.Активация тромбоцитов адф
- •1.4.4.Ингибирование агрегации тромбоцитов
- •Глава 2. Вторичный гемостаз
- •2.1. Факторы свертывания крови.
- •Факторы свертывания крови и ингибиторы
- •2.2. Cтруктурные особенности факторов свертывания крови.
- •Доменная структура прокоагулянтных факторов и факторов контактной системы свертывания крови.
- •2.2.1. Факторы протромбинового комплекса
- •Структура витаминов к1(филлохинон), витамина к2 (менахинон) и антагонистов витаминов к – кумарина и варфарина.
- •2.2.2. Факторы контактной фазы свертывания
- •2.2.3. Кофакторы факторов свертывания
- •Домены кофакторов факторов свертывания крови- факторы V и VIII.
- •2.2.4. Субстрат свертывания - фибриноген
- •Структура молекулы фибриногена.
- •Механизм свертывания крови.
- •Активация и функции контактной фазы свертывания крови.
- •2.3.2. Внешний путь свертывания крови – основной механизм образования тромбина в кровотоке.
- •2.3.2.1. Тканевой фактор- инициатор активации свертывания крови
- •2.3.2.2. Образование сериновых протеаз гемостаза.
- •Упрощенная схема фаз инициации и распространения свертывания крови
- •2.3.2.3. Ингибирование активности факторов viIa и Xa ингибитором пути тканевого фактора tfpi
- •2.3.2.4. Особенности активации протромбина.
- •2.4. Функции протеиназ системы свертывания крови
- •2.4.1. Тромбин: структурно-функциональные особенности.
- •Изменение функций тромбина при связывании ионов Nа и аллостерическом изменении молекулы фермента
- •2.4.2 Превращение фибриногена в фибрин
- •2.4.3. Полифункциональность тромбина
- •Полифункциональность тромбина.
- •3.4. Рецепторы, активируемые протеиназами (par)
- •Характеристика рецепторов, активируемых протеиназами (par)
- •4. Контактная активация свертывания крови инициируется in vivo при воспалении, in vitro при контакте плазмы с отрицательно заряженной поверхностью.
- •Глава 3. Механизмы регуляции гемостаза
- •3.1. Основные механизмы обеспечения гемостатического баланса
- •3.2. Механизмы инактивации тромбина и других протеиназ гемостаза.
- •3.2.1. Инактивация протеиназ серпинами.
- •3.2.1.1. Инактивация тромбина антитромбином III
- •3.2.1.2. Инактивация тромбина кофактором II гепарина (hcii)
- •3.2.2. Инактивация факторов Xa и viIa ингибитором пути тканевого фактора (tfpi).
- •3.2.3. Инактивация фактора Xa серпином, зависимым от протеина z (zpi).
- •3.3. Антикоагулянтная система протеина с.
- •3.3.1.Ингибитор образования тромбина- протеин с
- •Структурные особенности протеина с
- •Конпоненты системы протеина с и механизм образования активного протеина с (арс)
- •Структура тромбомодулина (тм)
- •Свойства компонентов системы протеина с.
- •3.3.1.3.Функции активированного протеина с
- •Образование и свойства активированного протеина с(арс)
- •Фибринолитическая система
- •Основные компоненты системы фибринолиза
- •Основные компоненты системы фибринолиза
- •3.4.2.Особенности превращения плазминогена в плазмин
- •3.4.3.Основные стадии фибринолиза
- •Основные компоненты и стадии фибринолиза.
- •3.4.4.Различие функций тканевого активатора плазминогена (t-pa) и активатора плазминогена урокиназного типа (u-pa),
- •3.4.5. Протеолиз фибриногена и фибрина плазмином
- •Модель гидролиза фибриногена плазмином.
- •3.4.6. Ингибиторы фибринолиза
- •2) Блокирование образования тромбина системой протеина с;
- •3) Фибринолиз – лизис сгустка фибрина, регуляцию фибринолиза ингибиторами.
- •Глава 4. Свертывание крови и воспаление
- •4.1. Интеграция систем свертывания и воспаления
- •4.2. Механизмы индукции свертывания при воспалении
- •4.4. Роль тромбоцитов и моноцитов в сопряжении свертывания и воспаления
- •4.5. Участие нейтрофильных внеклеточных ловушек (neTs) в сопряжении воспаления и свертывания крови
- •4.6.Интеграция протеолитических систем крови при воспалении.
- •4.4.1. Участие антикоагулянтных и фибринолитической систем в регуляции воспаления
- •4.4.2. Разнонаправленное действие тромбина и активированного протеина с (арс) в реакциях свертывания и воспаления
- •2. Интеграция воспаления и свертывания осуществляется на всех этапах воспаления:
- •3. Ключевые протеиназы системы свертывания – тромбин и активированный протеин с, участвуют в активации или регуляции всех этапов воспаления.
Глава 2. Вторичный гемостаз
2.1. Факторы свертывания крови.
Эволюция представлений о механизме свертывания крови развивается с 60-х годов прошлого столетия, когда была предложена модель организации процесса свертывания как каскада последовательных реакций, идущих с ускорением (см.главу1). Долгое время считали, что начальные стадии свертывания крови происходят по двум разным путям: внутреннему и внешнему. По внутреннему пути каскад свертывания крови запускает механизм активации фактора XII (фактора Хагемана),одного из факторов контактной фазы свертывания крови, а по внешнему пути – активация фактора VII, после его связывания с тканевым фактором, экспонированным на поверхность поврежденных клеток и тканей. Далее следует цепь высокоспецифических реакций активации проферментов, причем каждая следующая реакция усиливает начальный сигнал. Все реакции свертывания протекают на поверхности, на которой формируются комплексы ферментов с их кофакторами не ферментной природы. Внутренний путь свертывания крови активируется при контакте крови с отрицательно заряженной поверхностью, на которой проферменты контактной фазы свертывания крови превращаются в ферменты. Внешний путь - при контакте крови с тканевым фактором, который экспонируется в циркуляцию при повреждении стенки сосуда и служит рецептором фактора VII свертывания крови.
Известны 13 факторов свертывания, шесть из которых являются проферментами сериновых протеиназ( факторы II, VII, IX, X, XI и XII), один (фактор XIII) является проферментом трансглутаминазы, два фактора (V и VIII) не обладают ферментативной активностью и служат кофакторами протеиназ, фактор III (тромбопластин) получил название тканевого фактора, а необходимые для свертывания крови ионы кальция ранее называли фактором IV.
К настоящему времени расшифрована структура генов всех факторов свертывания, ингибиторов протеиназ, участвующих в процессе свертывания крови, определена первичная, вторичная и третичная структура белков системы свертывания и выяснены их основные функции. (табл. 2-4)
Таблица 2- 4
Факторы свертывания крови и ингибиторы
Белок |
Ген Положение на хромосоме/раз-мер (т.п.о)
|
Время полу- жизни (дни) |
Концентрация (нМ) в плазме/ Mr (kDa) |
Функция |
Факторы про- тромбинового комплекса |
|
|
|
|
Протромбин (фактор II) |
11p11-q12/21 |
2.5 |
1400 / 72
|
Профермент |
Фактор VII |
13q34 / 12.8 |
0.25 |
10 / 50 |
Профермент |
Фактор IX
|
Xq26/34 |
1.0 |
90 / 57 |
Профермент |
Фактор X |
13q34 / 27 |
1.25 |
170 / 58,5 |
Профермент |
Протеин С |
2p13-14 / 11 |
0.25 |
65 / 62 |
Профермент |
Протеин S |
3q11.2 / 80 |
1.75 |
320 / 77 |
Кофактор АPС, TFPI |
Протеин Z
|
13q3/ 2,5 |
2.5 |
47 / 62 |
Кофактор ингибитора Xa-ZPI |
Факторы контактной фазы |
|
|
|
|
Фактор XI |
4q35/23 |
2.5-3.3 |
30 / 143 |
Профермент |
Фактор XII |
5q33-qter/12 |
2-3 |
375 / 78 |
Профермент |
Прекалли- креин
|
4q34-q35 / 22 |
1.1 |
450 / 82 |
Профермент |
Кофакторы и рецепторы |
|
|
|
|
Фактор V |
1q23/80 |
0.5 |
20/330 |
Кофактор фактора Xa |
Фактор VIII
|
Xq28/186 |
0.3-0.5 |
0.7/ 285 |
Кофактор фактора IXa |
Высокомо- лекулярный кининоген |
3q26-qter / 27 |
5 |
6000 / 120 |
Кофактор прекалликреина и фактора XI |
Тканевой фактор
|
1p22-p21/12.4 |
|
/47 |
Кофактор и рецептор фактора VII |
Тромбо- модулин
|
20p12-cen / 4 |
|
|
Кофактор и рецептор тромбина |
Субстрат и профермент |
|
|
|
|
Фибриноген |
4q23-q32 / 50 |
3-5 |
8800 /340 |
Cтруктурный белок(фактор I) |
Фактор XIIIa (фибрин- стабилизи- рующий фактор) (плазменный) |
6p24-p25 / 160 |
9-10 |
70 / 320 |
Профермент трансглута- миназы |
Фактор XIIIb (тромбоци- тарный) |
1q31-q32.1./ 28 |
|
|
Профермент
|
Ингибиторы |
|
|
|
|
Антитромбин III
|
1q23-q25 / 13.5 |
2.5-4.0 |
2500 / 58 |
Ингибитор тромбина, фактора Xa и др |
Кофактор II Гепарина
|
22q11 / 16
|
2.5 |
1200 / 66
|
Ингибитор тромбина |
Ингибитор пути тканевого фактора (TFPI) |
2q32 / 85 |
|
2.5 /40 |
Ингибитор фактора Xa и фактора VIIa |
Ингибитор зависимый от протеина Z (ZPI) |
/2.4 |
|
/72 |
Ингибитор фактора Xa
|
Начальный стимул инициирует ограниченный протеолиз профермента - фактора свертывания (расщепление одной или двух пептидных связей) и образование активного фермента, который расщепляет следующий фактор свертывания крови и так далее. Ограниченный протеолиз факторов свертывания- первая особенность процесса свертывания. Последовательность реакций активации факторов свертывания получила название каскада свертывания крови. Реакции свертывания идут с ускорением и, более или менее, в соответствии с концентрацией факторов свертывания в крови. Так, одна молекула первого протеолитического фактора генерирует десять молекул второго, который генерирует сто молекул следующего и т.д.
Необходимым условием для осуществления высокой скорости ограниченного протеолиза проферментов является их связывание (иммобилизация) на специальных участках клеточной поверхности, что обеспечивает локализацию и концентрацию факторов в участке повреждения. Вторая особенность процесса свертывания- локализация процесса на поверхности поврежденного эндотелия и активированных клеток крови. Определенные участки доменной структуры факторов свертывания отвечают за высокоаффинное связывание белков с клеточными мембранами, рецепторами и кофакторами, что существенно ускоряет процесс образования ферментов и процесс свертывания.
Связывание многих факторов происходит при участии фосфолипидов и ионов Са2+ . Благодаря связыванию факторов свертывания с поверхностью клетки и белок-белковым взаимодействиям факторов происходит изменение их конформации, благоприятствующее эффективному течению реакций, и защита ферментов от их ингибиторов. Третья особенность процесса свертывания - необходимость кофакторов свертывания, рецепторов, ингибиторов
и активация механизмов отрицательной и положительной обратной связи, регулирующий образование тромбина.
Итак, свертывание крови происходит на поверхности поврежденного эндотелия и активированных тромбоцитов, на которой происходит сборка комплексов -профермент, фермент, активатор (кофактор), активация проферментов, каскад образования активных протеиназ и реакции положительной и отрицательной обратной связи, регулирующие свертывание крови.