Содержание:
282-283
Ткани и органы. Кровь
При нарушении целостности кровеносной системы уменьшение кровопотери обеспечивает система гемостаза. Гемостаз поддерживается двумя путями: остановкой кровотечения с помощью тромбоцитов и свертыванием крови . В данном разделе основное внимание уделено ферментативным реакциям свертывания крови. Повторное растворение сгустков крови, фибринолиз , рассмотрен на с. 284.
Номенклатура факторов свертывания крови несколько запутана. Факторы нумеруются римскими цифрами, при этом активированная форма фактора в наименовании содержит дополнительно букву «а» после римской цифры. Многие факторы являются протеиназами. На схеме неактивные предшественники протеиназ представлены в виде окружностей, а активные ферменты — окрашенными кружочками с вырезанным сектором. Вспомогательные факторы показаны в виде прямоугольников.
При свертывании крови происходит ферментативное превращение растворимого белка плазмы фибриногена (фактора I, см. рис. 71) в фибриновый полимер, сеть волокон нерастворимого белка. В этой реакции принимает участие фермент тромбин (фактор IIа), который протеолитически отщепляет от молекулы фибриногена небольшой пептидный фрагмент, в результате чего освобождаются участки связывания, что позволяет молекуле фибрина агрегировать в полимер . Затем с помощью глутамин-трансферазы (фактора XIII) образуются изопептидные связи боковых цепей аминокислот фибрина, что приводит к формированию нерастворимого фибринового сгустка (тромба).
Свертывание крови может запускаться двумя различными путями: вследствие нарушения целостности ткани ( внесосудистый путь, на схеме справа) или процессами, которые начинаются на внутренней поверхности сосуда ( внутрисосудистый путь , на схеме слева). В обоих случаях запускается каскад протеолитических реакций: из неактивных предшественников ферментов (зимогенов, условно обозначаемых на схеме окружностями) путем отщепления пептидов образуются активные сериновые протеиназы (обозначаемые на схеме окрашенными кружочками с вырезанным сектором), которые в свою очередь действуют на другие белки. Оба реакционных пути нуждаются в ионах Са 2+ и фосфолипидах [ФЛ (PL)] и оба завершаются активацией фактором Ха протромбина (фактора II) с образованием тромбина (IIа).
Внутрисосудистый путь инициируется коллагеном, который в норме не экспонирован на внутренней поверхности кровеносных сосудов; его контакт с кровью приводит к активации фактора XII. Внесосудистый путь активации начинается с освобождения фактора III (тканевого тромбопластина) из поврежденных клеток ткани. В течение нескольких секунд этот фактор приводит к свертыванию крови в области раны.
Факторы свертывания II, VII, IX и X содержат необычную аминокислоту, γ-карбоксиглутаминовую (Gla). Остатки Gla, которые образуются в результате посттрансляционного карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты, группируются в особых белковых доменах. Они присоединяют ионы Са 2+ и вследствие этого связывают соответствующие регуляторные факторы с фосфолипидами на поверхности плазматической мембраны. На рисунке это схематически представлено на примере протромбинового комплекса (Va, Ха и II). Вещества, способные связывать свободные ионы Са 2+ в виде комплекса, например цитрат, предотвращают это взаимодействие с фосфолипидами и тормозят свертывание. Для синтеза остатков Gla необходим в качестве кофактора витамин К (см. с. 342). Антагонисты витамина К, такие, как дикумарин, подавляют синтез активных факторов коагуляции и действуют поэтому также как ингибиторы свертывания.
Генетически обусловленный дефицит отдельных факторов свертывания приводит к кровоточивости (гемофилия).
Контроль за свертыванием крови (не показан на схеме). Процесс свертывания крови находится в постоянном равновесии между активацией и торможением. Для торможения в плазме имеются очень эффективные ингибиторы протеиназ. Сериновые протеиназы системы свертывания инактивируются антитромбином. Его действие усиливается сульфатированным глюкозаминогликаном — гепарином (см. с. 336). Тромбомодулин, расположенный на внутренней стенке кровеносных сосудов, инактивирует тромбин, образуя с ним стехиометрический комплекс. За протеолитическое разрушение факторов V и VIII в плазме отвечает белок с. Этот белок в свою очередь активируется тромбином и, тем самым, реализуется самотормозящийся механизм свертывания крови.
Как хорошо, когда такая неприятность, как порез или укол, заживают быстро и без проблем. Мы не придаем значения тому, сколько энергии, веществ и систем задействовано в том, чтоб обеспечить целостность нашего организма.
Что такое свертывающая система крови?
Эта система уникальна, так как находится в жидкой крови на протяжении всех сосудов. Как только сосуд нарушился, сразу же в работу вступают различные вещества и механизмы, закрывающие отверстие в сосуде. Эта система не только сворачивает кровь, но и препятствует этому с помощью отдельных веществ. В норме все процессы сбалансированы, за счет чего полноценно осуществляется задача крови даже при поврежденных сосудах.
Антикоагуляция крови
На физиологическом уровне гепарин, антитромбин, протеины, ингибиторы разных факторов (антикоагулянты этой системы) угнетают образование фибрина, ингибируют агрегацию эритроцитов, тромбоцитов и сдерживают продуцирование организмом тромбопластина. Но все же, как называется фермент свертывания крови, и в чем заключается его действие?
Зачем нужно растворение тромбов в свертывающей системе?
Третьей составляющей всего масштабного процесса работы системы свертывания крови является фибринолитическая система. Ее функция заключается в том, чтобы растворять уже существующие тромбы. Этот процесс необходим тогда, когда основная задача выполнена, и поверхность сосуда восстановлена. Гемостаз благополучно завершается, если эти три составляющие системы свертывания крови действуют сбаланстировано. В противном случае происходит нарушение в этом процессе — может возникнуть кровоточивость или чрезмерное тромбообразование. Такой "перекос" в работе наблюдается при заболеваниях печени, легких, новообразованиях, ИБС, ревматизме и других патологиях.
С чего начинается свертывание крови?
Сворачивание крови происходит благодаря специальной системе, под которой понимают ингибиторы свертывания, утилизирующие факторы. Фермент, который вызывает свертывание крови, образуется постоянно. Ингибиторы работают в непрерывном режиме по фазам:
- 1 фаза. Начинает действовать гепарин и антипротромбиназа.
- 2 фаза. В работу вступают ингибиторы тромбина (фибриноген, фибрин, претромбин I и II, гидролитические продукты тромбина).
Во время многих болезней в организме образуются дополнительные ингибиторы. Для многих остается загадкой то, какой фермент вызывает свертываемость крови. Ведь в этом процессе задействовано столько микроэлементов и веществ. Но все они выполняют строго свои функции, если этот фермент потеряет свои кровеостанавливающие способности, то даже малейшее повреждение сосуда приведет к смертельному кровотечению.
Фермент, вызывающий свертываемость крови
Мы разобрались в том, для чего нам нужна свертывающая система, теперь немного вникнем в ее физиологические механизмы. Как называется фермент, вызывающий свертывание крови? Главным в этом процессе является тромбин из семейства трипсина. В ходе химических реакций он действует на фибриноген и образует его в фибрин. Фермент, вызывающий свертывание крови, интенсивно регулирует фибринолиз и тромбообразование, сосудистый тонус. Образование фермента происходит при воспалительных процессах.
Из протромбина возникает тромбин на последнем этапе свертывания. Тромбин способствует активации V, VIII, XIII факторов свертывания. Он обладает гормональными свойствами, проявляющимися при контакте с тромбоцитами и эндотелиальными клетками. Во время соединения с тромбомодулином этот фермент перестает сворачивать кровь.
Фазы гемостаза: какую роль играет фермент свертывания крови
- Фаза возникновения протромбиназы. На этом этапе образуются тканевой и кровяной ферменты, процесс их возникновения протекает с различной скоростью. Образование кровяной протромбиназы напрямую зависит от тканевой протромбиназы (тканевой фермент активирует факторы образования кровяного фермента). В этой же фазе происходит внешний и внутренний механизм гемокоагуляции.
- Фаза образования тромбина. На этой фазе мы получаем ответ на вопрос о том, какой фермент вызывает свертывание крови. Протромбин расщепляется на части и образуется тромбинактивирующее вещество, которое стимулирует следующие фазы и реализует акцелерин.
- Фаза возникновения фибрина. Тромбин (фермент, вызывающий свертывание крови) воздействует на фибриноген, происходит отщепление аминокислот.
- Эта фаза особенна тем, что происходит полимеризация фибрина и образование сгустка.
- Фибринолиз. На этой фазе гемокоагуляция завершается.
"Внешнее" свертывание
Этот механизм происходит очень сложно и поэтапно. Сначала поврежденные участки контактируют с кровью, активируя III фактор тромбопластин. После чего он преобразует VII (проконвертин) в VII-А (конвертин). В результате этой реакции возникает комплекс Ca++ + III + VIIIa, активирующий Х-фактор, а тот преобразуется в Ха. Вследствие всех процессов возникает другой комплекс, обладающий всеми функциями тканевой протромбиназы. Присутствие Va показывает нахождение тромбина, активирующего V-фактор. Именно тканевая протромбиназа превращает протромбин в тромбин. Этот фермент вызывает свертывание крови, активизируя факторы V и VIII, которые нужны при появлении кровяной протромбиназы.
"Внутреннее" свертывание крови
Вместе с внешним запускается внутреннее свертывание. Контактируя с неровной частью сосуда, активизируется XII фактор (XII — XIIa). В этот же момент образуется гемостатический гвоздь. Активный XII фактор активирует XI, впоследствии возникает XIIa + Ca++ + XIa + III, который влияет на IX и образует видоизмененный комплекс. Он активизирует Х, и после этого появляется Xa + Va + Ca ++ + III, являющийся кровяной протромбиназой. Здесь другой фермент вызывает свертывание крови. Разделение на "внешнее" и "внутреннее" очень условно и используется только в научных кругах для удобства, так как эти процессы очень тесно связаны между собой.
Роль факторов свертывания в этом процессе
- Фибрин и фибриноген. Фибриноген сворачивается при действии тромбина.
- Тромбин и протромбин. Протромбин является гликопротеидом, его вполне достаточно в крови, чтобы преобразовать фибриноген в фибрин. Тромбин – это фермент, вызывающий свертываемость крови, в ней видны только его следы.
- Тромбопластин. Обладает фосфолипидной структурой, в начале неактивен. Является основным участником начальной фазы.
- Кальций ионизированный Са++. Принимает активное участие в механизме гомеостаза.
- Проакцелерин и акцелерин (АС-глобулин). Задействованы в двух фазах свертывания. Ускоряют множество ферментных процессов.
- Проконвертин и конвертин. Это белок бета-глобулиновой фракции. Активизирует тканевую протомбиназу.
- Антигемофилический глобулин А (АГГ-А). Участник кровяной протромбиназы. Если нет этого белка, то развивается гемофилия. Его небольшое количество в крови, но он жизненно важен для человека.
- Антигемофилический глобулин В (АГГ-В, Кристмас-фактор). Катализатор и активатор Х-фактора.
- Фактор Коллера, Стьюард-Прауэр-фактор. Участники протромбиназы.
- Фактор Розенталя, плазменный предшественник тромбопластина (ППТ). Ускоряет процесс возникновения протромбиназы.
- Фактор контакта, Хагеман-фактор. Являются толчком механизма свертывания. Задействованы в активации других факторов.
- Фибринстабилизатор Лаки-Лоранда. Нужен при получении нерастворимого фибрина.
Все перечисленные факторы нужны для правильного свертывания, когда этот процесс происходит быстро и качественно, не приводя организм человека к чрезмерной потере крови.
Механизм образования тромбов
Когда сосуд повреждается, то из него выделяются вещества, способствующие торможению процессов свертывания. Тромбоциты изменяются и разрушаются, вследствие чего уходят в кровь прокоагулянты: тромбопластин и тромбин, фермент, вызывающий свертывание крови. Под его действием фибриноген становится фибрином, который имеет вид сетки и является основой тромба. Эта сеточка в течение некоторого времени становится плотной. На этом этапе образование тромбов заканчивается, кровь остановлена.
Время свертывания как показатель работы фермента
Участие нервной системы в этом процессе
Когда возникает повреждение, то организм посылает болевой сигнал в мозг. Боль изменяет процессы. Такой вид раздражителя помогает ускорить свертывание. К болевым факторам прибавляется страх, который еще больше увеличивает свертываемость и действие тромбина. Если боль действует короткое время, фермент свертывания крови тромбин работает так, что возвращение к норме происходит намного быстрее, при этом участвует только рефлекторный механизм. Продолжительная боль подключает гуморальный механизм и свертывание крови, заживление тканей происходят намного медленнее.
При воздействии на симпатические нервы или после укола адреналина свертываемость увеличивается. Тогда как действие на парасимпатические нервы замедляет эти процессы. Отделы работают вместе и поддерживают друг друга. После остановки крови, повышается деятельность парасимпатической системы, что способствует активности противосвертывания.
Эндокринная система в помощь гемостазу
Все органы, входящие в эндокринную систему, очень важны по своим функциям. Гормоны очень сильно действуют на системы организма. Ускоряют процесс свертывания крови такие гормоны, как АКТГ, СТГ, адреналин, кортизон, тестостерон, прогестерон. Замедляющее действие на гемостаз оказывают: тиреотропный гормон, тироксин и эстрогены. При нарушении функционирования гормонов возможны изменения в этом процессе и могут быть серьезные осложнения, которые необходимо обсуждать со специалистом.
Способность крови свертываться с образованием сгустка в просвете кровеносных сосудов при их повреждении была известна с незапамятных времен. Создание первой научной теории свертывания крови в 1872 г. принадлежит А.А. Шмидту. Первоначально она сводилась к следующему: свертывание крови – ферментативный процесс; для свертывания крови необходимо присутствие трех веществ: фибриногена, фибринопластического вещества и тромбина.
В ходе реакции, катализируемой тромбином, первые два вещества, соединяясь между собой, образуют фибрин. Циркулирующая в сосудах кровь не свертывается по причине отсутствия в ней тромбина.
В результате дальнейших исследований А.А. Шмидта и его школы, а также Моравица, Гаммарстена, Спиро и др. было установлено, что образование фибрина происходит за счет одного предшественника – фибриногена.
Проферментом тромбина является протромбин, для процесса свертывания необходимы тромбокиназа тромбоцитов и ионы кальция.
Таким образом, через 20 лет после открытия тромбина была сформулирована классическая ферментативная теория свертывания крови, которая в литературе получила название теории Шмидта–Моравица.
Схематически теория Шмидта–Моравица может быть представлена в следующем виде:
Протромбин переходит в активный фермент тромбин под влиянием тромбокиназы, содержащейся в тромбоцитах и освобождающейся из них при разрушении кровяных пластинок, и ионов кальция (I фаза). Затем под влиянием образовавшегося тромбина фибриноген превращается в фибрин (II фаза). Сравнительно простая по своей сути теория Шмидта–Моравица в дальнейшем необычайно усложнилась, обросла новыми сведениями, «превратив» свертывание крови в сложнейший ферментативный процесс.