ПЛАЗМЕННЫЕ БЕЛКИ ГЕМОСТАЗА

Плазменные белки гемостаза образуют 2 фер­ментативные системы крови, имеющие своей целью поддержание гемостатического баланса (рис. 31):

1. Система свертывания плазмы. Система со­
стоит из ферментов, неферментативных бел­
ковых катализаторов (кофакторов) и инги­
биторов свертывания. Конечной целью этой
системы является образование важнейшего
фермента тромбина, а в конечном итоге -
фибринового сгустка, составляющего осно­
ву гемостатического тромба.

2. Система фибринолиза. Конечной целью этой
системы является образование главного фер­
мента фибринолиза плазмина и лизис фибри­
нового сгустка. Эту систему составляют плаз-
миноген и его активаторы и ингибиторы.
Обе эти системы имеют сходные черты:

• В обеих системах происходит много­этапный ферментативный процесс актива-

ции, в котором участвует ряд белков - про-теаз.

• По крайней мере, in vitro имеется несколько
путей запуска каждого процесса, а в итоге об­
разуется один конечный продукт.

• Многие реакции нуждаются в наличии спе­
цифической поверхности и ионов кальция.
In vivo твердой фазой для фиксации реаги­
рующих белков служат кислые фосфолипи-
ды клеточных мембран, в частности мемб­
ран тромбоцитов, фибробластов, возможно
лейкоцитов.

Кроме каскадных систем свертывания плаз­мы и фибринолиза, к плазменным белкам гемо­стаза относятся многочисленные ингибиторы и активаторы, эффекты которых проявляются как действие антикоагулянтов или прокоагулянтов и соответственно ингибиторов или активаторов фибринолиза.

Рис. 31. Система свертывания крови и система фибринолиза- каскадные протеолитические ферментативные си­стемы, обеспечивающие гемостатический баланс крови

Плазменные белки гемостаза

Система свертывания плазмы

Система свертывания плазмы - фермента­тивная система, осуществляющая каскад протео-литических реакций, в результате которых про­исходит образование фибриновой пробки в мес­те повреждения сосуда. Система свертывания тесно связана с другими протеолитическими си­стемами плазмы, в том числе с системой фибри-нолиза. Белки свертывания плазмы, входящие в каскад свертывания крови, принято называть термином «фактор». В соответствии с международ­ной номенклатурой факторы свертывания плазмы обозначаются римскими цифрами (табл. 6). Актив­ные формы факторов обозначаются теми же римскими цифрами, но с добавлением аббреви­атуры «а».

Практически все факторы системы сверты­вания крови циркулируют в кровотоке в форме неактивных проэнзимов или в форме неактив­ных кофакторов. Исключение составляет фак-

тор VII, примерно 1-2% которого в норме цир­кулируют в активной форме. При запуске свер­тывания крови происходит каскадная актива­ция проэнзимов и кофакторов (рис. 32). Про­цесс активации представляет собой ограничен­ный протеолиз неактивных предшественников до активных энзимов и кофакторов. Активиро­ванные энзимы являются сериновыми протеа-зами (за исключением фактора XIII). Активи­рованные кофакторы, не обладая самостоятель­ной ферментативной активностью, играют роль коферментов.

Сериновыми протеазами являются активиро­ванные факторы II, VII, IX, X, XI, XII, ПК.

Трансглютаминаза - фактор XIII.

Кофакторы - факторы V, VIII, ВМК.

Содержание компонентов гемостаза, в том чис­ле плазменных факторов свертывания, в системе циркуляции существенно больше, чем необходимо

При разработке первой номенклатуры были использованы римские символы факторов от Iдо XIII.Для обо­значения участия в свертывании плазмы тканевого фактора и ионов кальция им были приданы символы соот­ветственно IIIи IV. Однако в настоящее время римская нумерация для них не используется, так как они не относятся к плазменным факторам свертывания (тканевой фактор - это тканевой компонент вне сосудистой системы, ионы Са не являются белком). Фактор VI в классификации не употребляется, так этим символом ошибочно был назван фактор Va.

Плазменные белки гемостаза

Рис. 32. Протеолитическая активация факторов гемо­стаза.Путем ограниченного протеолиза из неактивного предшественника образуются активный пептид и активиро­ванный фермент

для формирования фибринового сгустка. Процесс свертывания происходит в условиях насыщения субстратами (рис. 33). Вследствие этого образова­ние гемостатического тромба может быть достиг­нуто при значительном диапазоне концентрации и активности конкретного фактора свертывания. Клинические проявления недостаточности компо­нентов свертывания возникают при их существен­ном уменьшении, если обратиться к рис. 33 - то это начальный диапазон, при котором скорость реак­ции зависит от концентрации фактора.

Для эффективного взаимодействия и акти­вации белков свертывания крови необходимо об­разование комплексов этих белков, их кофакто­ров и субстрата (рис. 34). Эти условия не могут возникнуть в жидкой фазе. Поэтому большин­ство процессов активации промежуточных фак­торов свертывания протекают на фосфолипидах клеточных мембран. В месте сборки комплексов происходит концентрация факторов свертыва­ния. Здесь же присутствуют кофакторы, которые существенно ускоряют процесс формирования сгу­стка. В создании активного комплекса участвуют:

• Фермент (активный плазменный фактор -
протеолитический фермент).

• Субстрат (профермент).

• Активированный кофактор.

• Ионы Са (Са²⁺).

• Кислые фосфолипиды и специфические ре­
цепторы на поверхности клеток.

Все белки системы свертывания крови мож­но разделить на две группы. Одни белки для пол­ноценного формирования требуют наличия ви­тамина К (витамин-К-зависимые белки), а дру­гие - нет.

Рис. 33. Соотношение между концентрацией факторов и скоростью процесса свертывания.В норме скорость коагуляции практически не определяется концентрацией факторов, так как они присутствуют в избытке и процесс идет в состоянии насыщения. Только после значительного истощения фактора его концентрация будет влиять на ско­рость реакции и соответственно на скорость свертывания плазмы

Рис. 34. Модель сборки комплекса факторов сверты­вания крови.На поверхность твердой фазы (фосфолипи­ды фибробластов, макрофагов, активированных тромбо­цитов либо, в патологических ситуациях, мембраны повреж­денных клеток, бактерий и др,) прикрепляется (интернали-зуется) крупный кофакторный белок, который организует место контакта факторов свертывания, те в свою очередь взаимодействуют друг с другом по принципу комплемен­тарности

Плазменные белки гемостаза

Витамин-К-зависимые белки

Витамин-К-зависимыми белками являются ф.II, -VII, -IX, -X, протеины С и S. Эти белки син­тезируются в печени и имеют сходную структуру молекулы (рис. 35). Характерной их особенностью является наличие уникальной аминокислоты -у-карбоксиглутамина. Эта аминокислота образу­ется во время синтеза витамин-К-зависимых бел­ков в печени путем у-карбоксилирования глута-мина ферментом у-карбоксиглутаминпептидазой, в работе которого принимают участие активиро­ванные формы витамина К (рис. 142). у-карбок-сиглутамин дает возможность витамин-К-зависи-мым белкам с помощью ионов Са²⁺ образовывать комплексы с кислыми фосфолипидами.

Рис. 35. Структурная организация некоторых плазмен­ных белков системы гемостаза.Стрелками показаны места протеолитического гидролиза, в результате которо­го происходит переход неактивных проферментов в актив­ные ферменты - сериновые протеазы каскада коагуляции. Двузубцем обозначены витамин-К-зависимые факторы, имеющие в своей структуре карбоксилированную глюта-миновую кислоту

Неферментные активаторы свертывания крови

К неферментным активаторам свертывания крови (коферментам) относятся факторы V и VIII. Оба - высокомолекулярные белки, имеющие сход­ную структуру. Они циркулируют в плазме в неак­тивной форме и активируются тромбином. ф.VIII в плазме связан с фактором Виллебранда (vWF), ко­торый защищает его от преждевременной инакти­вации. Диссоциация фVIII из комплекса с vWF про­исходит под воздействием тромбина (рис. 25).

ф.Va и -Villa образуют на фосфолипидных мембранах комплексы с ф.Ха и -IХа соответствен­но. Специфическая активность ф.Ха и -IХа в ком­плексах с кофакторами в десятки тысяч раз боль­ше, чем изолированных. Основным ингибитором ф.Va и -VIIIa является комплекс протеин С - про­теин S.

Классический коагуляционный каскад активации тромбина

Изучение процесса свертывания крови до на­стоящего времени происходит в основном in vitro в смоделированных условиях. Исследование вза­имодействия плазменных белков гемостаза в от­рыве от других компонентов привело к созданию так называемой «классической» теории коагуля-ционного каскада активации тромбина. В насто-

ящее время эта теория пересмотрена с учетом вновь полученной информации о взаимодействии различных компонентов гемостаза. Однако базо­вые принципы изложенной ниже классической каскадной теории считаются верными до настоя­щего времени. Кроме того, знание классического каскада свертывания крови необходимо для пра-

Плазменные белки гемостаза

вильнои интерпретации результатов коагулоло-гических тестов.

Активация протромбина - многостадийный процесс, который происходит по механизму про-ферментно-ферментного преобразования. С одной стороны, это обеспечивает нарастание сигнала: активация одной молекулы предшествующего уровня в системе свертывания приводит к акти­вации от нескольких десятков до нескольких со­тен тысяч последующих молекул (рис. 36). С дру­гой стороны, многостадийность позволяет бо­лее гибко регулировать процесс.

В классическом каскаде свертывания крови выделяют 2 пути активации процесса:

• Активация тканевым фактором (ТФ). Так как
ТФ не относится к плазменным факторам и
контактирует с кровью только при повреж­
дении сосуда, то активация с его участием
обозначается как внешний путьсвертывания.

• Активация ф.ХII при контакте с отрицатель­
но заряженной поверхностью твердого тела,
или контактная активация. Поскольку фак­
тор XII в норме присутствует в плазме, акти­
вация с его участием обозначается как внут-

ренний путьсвертывания (все факторы при­сутствуют в плазме в норме). Внешний и внутренний пути взаимодействуют между собой, а их разделение достаточно условно. Внешний и внутренний пути сходятся на факто­ре X. Последний со своим кофактором ф.Vа обра­зует протромбиназу- ферментативный комплекс, который активирует протромбин с образованием тромбина. Образовавшийся тромбин поступает в ток крови и активирует фибриноген до фибрин-мо­номеров. Последние спонтанно соединяются, обра­зуя полимеры фибрина. Условно свертывание плаз­мы (крови) делится на 2 основные фазы:

1) многоступенчатый этап, приводящий к акти­
вации протромбина и превращению его в ак­
тивный фермент - тромбин;

2) конечный этап, в котором под влиянием тром­
бина из фибриногена образуется фибрин.
Схема коагуляционного каскада плазменно­
го гемостаза представлена на рис. 37.

Внешний путь образования протромбиназы

Внешний путь образования протромбиназы короткий, что ведет к быстрому образованию тромбина.

При контакте ТФ и ф.VIIа формируется комп­лекс, который активирует ф.Х. Фактор Ха при уча­стии фактора Va, в присутствии ионов Са²⁺, на от­рицательно заряженной фосфолипидной поверхно-

сти формирует протромбиназу. В настоящее время полагают, что внешний путь - основной физиоло­гический путь запуска процесса свертывания кро­ви. Подробно его значение будет описано в разделе «Современная теория свертывания крови».

Активность внешнего пути поддерживается за счет механизма положительной обратной свя-

Плазменные белки гемостаза

зи (рис. 38). Положительная обратная связь вклю­чается на нескольких этапах каскада свертывания. Наиболее существенными являются активация тромбином факторов VII и V.

Рис. 38. Внешний каскад свертывания крови.Начина­ется с контакта крови с тканевым фактором (ТФ), который, взаимодействуя с ф.VIIа, образует комплекс, активирую­щий ф,Х, Усиление активности внешнего каскада сверты­вания крови обеспечивается 2 механизмами положитель­ной обратной связи

Внутренний путь образования протромбиназы. Факторы контактной активации

Внутренний путь активации свертывания на­чинается с активации контактных факторов коа-гуляционного каскада: ф.ХII, прекалликреина и высокомолекулярного кининогена.

Факторы контактной активации - ф.ХII, пре-калликреин, высокомолекулярный кининоген, С1-ингибитор - синтезируются в печени. In vitro эти белки участвуют в активации внутреннего каскада свертывания.

В лабораторных условиях активация проис­ходит на некоторых небиологических отрицатель­но заряженных поверхностях, например на стек­ле, каолине, кремнии, сульфате декстрана, а так­же в присутствии эллаговой кислоты. Имеются данные, что важным механизмом активации кон­тактных факторов является их взаимодействие с поверхностью, характеризующейся свойствами твердой фазы. В патологических условиях кон­тактная активация, вероятно, происходит на мем­бранах клеток крови и эндотелия, а также при контакте с коллагеном субэндотелия.

Схематично взаимодействие белков при контактной активации показано на рис. 39. Ви­димо, в «подходящих условиях» происходит аутоактивация и взаимоактивация ф.ХII, ПК до активных ферментов. In vitro активация контакт­ной системы приводит к активации ф.ХI, кото­рый в свою очередь активирует ф.IХ, образую­щий с ф.VIII теназный комплекс. Теназный ком­плекс (название комплекса происходит от анг­лийского слова ten - десять) активирует ф.Х, а далее процесс свертывания идет по уже описан-

ному пути. Поскольку сборка теназного комп­лекса происходит на фосфолипидной поверхно­сти, для нее необходимо присутствие ионов каль­ция. Контактная фаза активации поддерживает­ся положительной обратной связью. Тромбин активирует ф.VIII и -XI.

Физиологическое значение контактной акти­вации, роль факторов контактной активации в процессе свертывания крови, физиологические активаторы и условия активации этих факторов в организме требуют дальнейшего изучения.

Рис. 39. Контактная фаза активации плазменных фак­торов.Контакт с поверхностью твердого тела вызывает ак­тивацию фактора XII, который запускает каскад свертыва­ния плазмы, каскад активации фибринолиза, активацию калликреин-кининовой системы (положительная обратная связь) и активацию системы комплемента (отрицательная обратная связь)

Плазменные белки гемостаза

Классическая теория свертывания крови ос­тавляла слишком много вопросов и противоре­чила клиническим данным. Например, с одной стороны, было неясно, какая поверхность в фи­зиологических условиях является активатором, с другой стороны, почему дефицит факторов внутреннего пути (ф.VIII, -IX, -XI) приводит к выраженной кровоточивости при нормальной активности факторов внешнего пути, а глубокий дефицит факторов контактной активации, как правило, не сопровождается геморрагическим синдромом. В современной каскадно-матричной теории гемостазаэти противоречия разрешены.

С современной точки зрения, контактная ак­тивация играет большую роль во взаимодействии системы свертывания крови с другими протеоли-тическими системами крови (фибринолитичес-кой, ангиотензин-рениновой, калликреин-кини-новой, системой комплемента и др.).

В настоящее время изучены следующие функ­ции белков контактной активации:

1. Брадикинин стимулирует повышение внутри­
клеточной концентрации цАМФ и приводит к:

• Вазодилатации и снижению артериально­
го давления.

• Активации системы фибринолиза путем
стимуляции секреции тканевого актива­
тора плазминогена.

• Ингибированию активации тромбоцитов.

• Стимуляции репарации и росту гладкомы-
шечной ткани в поврежденных сосудах.

2. Прямое ингибирование тромбин-индуциро-
ванной активации тромбоцитов.

3. Активация фибринолиза.

• Непосредственная активация плазмино­
гена калликреином и ф.ХIIа. Однако оба
этих белка значительно менее активны,
чем тканевой активатор и урокиназа.

• Активация калликреином проурокиназы
до активной сериновой протеазы - двух-
цепочечной урокиназы.

4. Блокада клеточной адгезии.

5. Антиангиогенное действие.

6. По-видимому, контактная активация играет
важную роль в активации свертывания кро­
ви при взаимодействии крови с нефизиоло­
гическими поверхностями, в частности при
установке искусственных протезов или искус­
ственных клапанов сердца.

Внутренний путь образования протромбиназы (рис. 40) включает активирующее действие ф.ХПа на ф.Х1, который в свою очередь активирует ф.1Х. Поскольку значение контактной активации в про­цессе свертывания крови переосмыслено, физиоло­гическая роль ф.Х1 изучается. Видимо, в физиоло­гических условиях ф.Х1 в основном активируется тромбином. ф.Х1 довольно устойчив к инактива­ции ингибиторами и имеет длительный период по­лувыведения. Образовавшись в достаточном коли­честве, ф.Х1 увеличивает количество активного ф.1Х, за счет чего соответственно значительно воз­растает концентрация тромбина, который в свою очередь активирует по механизму положительной обратной связи ф.1Х, -VIII и -V. В то же время из­быток тромбина тормозит начало процесса фибри-

Рис. 40. Внутренний каскад активации плазменного ге­мостаза.Начинается с взаимной активации контактных факторов системы гемостаза, Фактор XIIа переводит фак­тор XI в ХIа. Фактор ХIа активирует фактор IX. Все после­дующие этапы активации свертывания по внутреннему пути требуют ионов Са²⁺ и зависят от присутствия фосфоли-пидов. Фактор IХа активирует фактор X, но эта реакция не очень эффективная. Однако появившийся тромбин ак­тивирует фактор VIII. Активный фактор Villa вместе с фак­тором IХа, ионами Са²⁺ и фосфолипидами очень эффек­тивно активирует фактор Ха, Обратная связь поддержи­вает развитие процесса за счет активации тромбином ф.VIII, -IX и -V

Плазменные белки гемостаза

нолиза за счет активируемого тромбином ингиби­тора фибринолиза (TAFI).

Ингибитор С1-компонента комплемента (С1-ингибитор) является элементом системы контактной активации. Помимо комплемента, он ингибирует ф.ХIIа (см. раздел «Ингибито­ры системы свертывания крови»).

Другим ингибитором процесса контактной активации в физиологических условиях является апротинин.

Рис. 41. Теназный и протромбиназный комплексы.Об­разование этих комплексов сопровождается резким уве­личением активации соответственно фактора X и протром­бина (фактор II)