Hemostase betyr blodstansning

Hemostase betyr blodstansning

Begrepet omfatter en lang rekke koordinerte cellulære og enzymatiske reaksjoner som settes i gang når blodet kommer i kontakt med subendoteliale strukturer (kollagen, fibroblaster, glatte muskelceller). Forenklet kan man si at hemostase består av følgende elementer som respons på karskade:

Det skadede kar trekker seg sammen (noe som begrenser strømning og dermed blødning) Blodplater bindes til skadestedet (blodplate-adhesjon) og til hverandre (blodplate-aggregasjon) og danner en blodplateplugg som stanser blødningen.	Primær hemostase
Koagulasjonsfaktorer i plasma binder seg til blodplatepluggens overflate, aktiveres og danner enzymet trombin. Trombin omdanner fibrinogen til et trådaktig, klebrig nettverk som forsterker blodplatepluggen..	Sekundær hemostase
Den skadede karvegg repareres og endotelet regenererer. Det hemostatiske koagel brytes ned av enzymet plasmin som dannes på skadestedet	Fibrinolyse

Legg merke til at fase 1 og 2 består av cellulære reaksjoner, mens fase 3 og 4 karakteriseres av biokjemiske kaskadereaksjoner som foregår på aktiverte blodplaters overflate eller på fibrin-nettverket i det hemostatiske koagel.

Strømningsforhold i blodåren

Figuren viser fordelingen av de cellulære elementer ved laminær strømning (som er den dominerende type av strømning i blodkar). Legg merke til at røde og hvite blodlegemer strømmer i midten av karet, Dette presser blodplatene ut mot karveggen. Blodplatene får derved en optimal posisjon for å adherere til skader i karveggen. Ved anemi (færre røde blodlegemer) blir trykket av blodplatene mot karveggen mindre og resultatet blir økt blødningstendens. Antall røde blodlegemer har altså relevans til hemostase og dette fenomen kalles for erytrocyttenes tromboplastiske effekt. Pasienter med lav Hb (<7 g/dl) bør derfor transfunderes før operative inngrep for å redusere blødning

Adhesjon/Aggregasjon/Release/Translokering

Denne overskriften betegner de viktigste oppgaver som blodplater har i hemostasen. Husk at blodplaten mangler kjerne og dermed evne til proteinsyntese. Blodplatens reaksjoner må skje i løpet av millisekunder og grunnlaget for alle reaksjoner den skal delta i, må derfor være lagt ned på forhånd (syntese ville ta for lang tid.. Vi kan derfor betrakte dem som sirkulerende ”dynamittpatroner” med svært kort lunte!

Figuren viser at von Willebrands faktor (vWF) er viktig for hemostasen. Dette proteinet syntetiseres i endotel og i megakaryocytter og består av en subenhet som bindes sammen av –S-S- broer til ulike lengder. Det minste vWF molekylet består av to slike subenheter (= en dimer, ca 500 kDa), mens de lengste vWF molekylene veier >20 000 kDa og er 2-3 m lange multimerer og er de største molekylene som sirkulerer i blodet (en blodplate har til sammenligning en diameter på ca 0.5-1 m, et rødt blodlegeme ca 7 m, et hvitt blodlegeme fra 8-20 m). De blå og røde pilene angir synteseveiene for vWF dannet i endotel; noe skilles ut i plasma (blå piler), mens noe settes ned i subendotelet (røde piler).

Figur 3 viser vWF som sendes ut i blodet, plukker opp koagulasjons- faktor FVIII i leveren og fungerer som obligat transportør for FVIII i blodet. Uten vWF kan ikke FVIII komme ut i sirkulasjonen. Pasienter med von Willebrands sykdom har nedsatt mengde vWF i blodet og får - som en konsekvens av dette - en nedsatt mengde FVIII i blodet. Ved hemofili A er det få ”passasjerer” (syntesen av FVIII er lav), men normal mengde ”dampbåter".

Figur 4 viser at vWF som settes ned i subendotelet, har en annen oppgave. Når endotelet skades, vil blodplater komme i kontakt med subendotelialt kollagen som får reseptoren for vWF (glykoprotein Ib/IX = GPIb/IX) til å eksponeres og blodplater adhererer til såret i karveggen. Samtidig aktiveres reseptoren for fibrinogen (glykoprotein IIb/IIIa = GPIIb/IIIa) som ved arterielle strømningsforhold også kan bruke vWF som ligand og får blodplater til å klumpe seg sammen (aggregere).

Fig.5. Scanning elektronmikroskopisk bilde som viser ikke aktiverte blodplater med diskoid (rund) form. Når de aktiveres ved kontakt med fx kollagen, ADP eller trombin, endrer de form og får pseudo- podier som er med å feste dem via GPIb/IX reseptoren til vWF i subendo- telet, og til hverandre via interaksjon mellom GPIIb/IIIa reseptoren og ligandene fibrinogen/vWF.

Fig. 6 er et elektronmikroskopisk scan-bilde av den primære hemostase. I sentrum sees en erytrocytt og rundt denne blodplater som har festet seg til underlaget (adhesjon) og til hverandre (aggregasjon). Blodplatene bygger opp en primær plateplugg i forkant av erytrocytten. Legg merke til at blodplatene som i ikke-aktivert tilstand er diskoide, har fått utløpere eller pseudopodier

Når blodplater og endotel stimuleres, aktiveres fosfolipase A2 på innersiden av plasmamembranen og arachidonsyre frigjøres fra lipidlaget i membran- en. Cyclooksygenase omdanner arachidonsyren til intermediære prostanoider (PGG2, PGH2) som blir til TxA2 (sterkt kar-kontraherende og plate- aggregerende) i blodplater, og til prostacyclin i endotelceller (kar-utvidende og hindrer aktivering av blodplater). Acetylsalicylsyre (ASA) ødelegger blodplatens cyclo -oksygenase, og hemmer derved blodplate- aktivering. ASA brukes i profylakse ved hjerte/karsykdom fordi ASA nedsetter blodplatens evne til å initiere koagulasjon. Blodplater inneholder to typer korn eller granula: -granula inneholder blant annet vWF, fibrinogen, FVa og FXa; -granula inneholder ADP/ATP/Serotonin. Når blodplaten aktiveres, blir innholdet i disse granula tømt ut på overflaten av blodplaten. Vi kaller dette release-reaksjonen, også på norsk. I alfa-granula-materialet gjenkjenner vi viktige elementer i adhesjons/aggregasjons/koagulasjons-prosessene. I alfa-granula materialet er ADP viktig for rekruttering av nabo-blodplater i de samme prosessene, mens serotonin fasiliterer samtlige av blodplatens funksjoner/reaksjoner samt får det skadede blodkar til å trekke seg sammen. Translokering av negativt ladet fosfolipid fra det indre blad plasmamembran til det ytre blad av blodplatens plasmamembran starter plasmakoagulasjonssystemet I dette stadium translokeres negativt ladet fosfolipid (fosfatidyl serin, blå farge) fra det indre blad til det ytre blad (rød farge) av blodplatenes plasmamembran. Blodplatenes plasmamembran blir derved en katalytisk overflate, en ”lipid-madrass”, hvor koagulasjonsfaktorene kan slå seg ned og danne trombin. Trombinet omdanner fibrinogen til fibrin som forsterker den primære plateplugg og hemostasen sikres. Det skadede endotel under det hemostatiske koagelet vil raskt repareres, samtidig som fibrinolysesystemet gradvis sørger for å bryte ned koagelet og reetablere normal sirkulasjon (se senere).

FII, FVII, FIX, FX er zymogen- er og avhengig av K-vitamin for sin syntese. FV og FVIII er kofaktorer og syntesen er uavhengig av K-vitamin. Aktivering av koagulasjons- faktorer skjer ved proteolyse. Når faktoren er aktivert, føyer man til en liten ”a ” til betegn- elsen. Eksempelvis:

FV = Koagulasjonsfaktor V

FVa = Aktivert koagulasjonsfaktor V

Figuren over fremstiller plasmakoagulasjonen og dens avhengighet av negativt ladet fosfolipid (fosfatidyl serin) for å komme i gang.

Figur i rød ramme fremstiller det indre koagulasjonssystem. Navnet ”indre” henspeiler på at alle komponenter finnes i blodet, dog i ikke-aktivert form (heldigvis!).

Figur i blå ramme fremstiller det ytre koagulasjonssystem. Navnet ”ytre” er gitt fordi systemet er avhengig av en koagulasjonsfaktor (FIII, TF eller vevstromboplastin) som finnes som en integral del av cellemembranen til bl.a. glatte muskelceller og fibroblaster subendotelialt i kraveggen. TF består av et transmembrant apoprotein med tilhørende membranlipider (bl.a. fosfatidyl serin).
Figur i grønn ramme i figur 8 fremstiller den felles reaksjonsvei (”The final common path”) hvor til slutt trombin blir dannet.

Legg merke til hvor like de tre bildene i figur 8 er:

1) kofaktorer er tilstede i både indre, ytre og felles reaksjonsvei, henholdsvis FVIIIa, TF og FVa og tjener som ”støttepunkter” for enzymer og proenzymer
2) Proenzymer og enzymer (II,VII,IX,X) har ”ben” (gamma carboxyglutaminsyregrupper) som er satt på ved hjelp av vitamin K og som binder dem til den katalytiske ”lipidmadrassen” (aktivert blodplate eller TF) ved hjelp av Ca++-ioner. Når blod tappes i nærvær av natriumcitrat eller EDTA uteblir koagulasjonen pga at Ca++-ionene chelateres. Når pasienten medisineres med en vitamin K antagonist (fx warfarin =Marevan), blir faktorene syntetisert, men uten ”ben” (benløse fugler) og kan derfor ikke feste seg i lipidmadrassene. Slike ”benløse” koagulasjonsfaktorer kaller i PIVKA-faktorer (Protein Induced in Vitamin K Abscence). Konsentrasjonen av de normale faktorene fortynnes og pasienten antikoaguleres (men får ikke tynnere blod, jfr den folkelige betegnelsen: blodfortynnende midler).
3) Det er mange koagulasjonsfaktorer, men i praksis behøver man stort sett å forholde seg til kun tre av dem, FVII, FVIII og FIX, siden det er disse som oftest er gjenstand for hereditær faktormangel. Se mer om dette i forelesningen om blødning.

Fig.10 viser hvordan plasmakoagulasjonen starter med aktivering av det ytre koagulasjonsssystem med dannelse av en liten mengde trombin. Denne fyrstikken tenner lunten til flertrinnsrakett- en i det indre system og vi får en kaskade- effekt hvor en liten ”investering” av trombin gir et svært utbytte. Aktiviteten i det eksterne system skrus av, inhiberes, ved at en protein ”TFPI” (Tissue Factor Pathway Inhibitor) i kompleks med FXa hemmer TF-FVIIa komplekset. Jfr mekanismen ved antitrombininhibering av trombin/FXa. Mer om dette senere. Det eksterne system er fyrstikken Det interne system er raketten

Fibrinogen består av 3 par av polypeptidkjeder. Polypeptidkjedene er nøstet sammen slik at de danner tre tette knuter. Den sentrale, N-terminale knuten kalles E-domenet, mens de to perifere C-terminale knutene kalles D- domener. Trombin spalter av 4 små peptider fra E-domenet og det kommer til syne 4 polymerisasjonssoner eller ”horn” Fibrinogenet er nå blitt en fibrin monomer. Hornene brukes til å stikkes inn i siden på sidemolekylenes D-domener og dermed lenkes monomerene sammen til lange tråder. De lange fibrinpolymertrådene kan ikke lenger holdes i løsning og faller ut som et klebrig, trådet nettverk på overflaten av blodplatepluggen og forsterker denne. FXIII induserer peptidbindinger mellom nabomolekylers D-domener og forsterker dermed fibrinnettverket. Dette hemostatiske koagel dekker nå karskaden. Endotelet repareres under dette og det hemostatiske koagel fjernes av det fibrinolytiske system. Se senere.

Figur 12 er et elektronmikroskopisk bilde av fibrin-nettverk (blodcellene er vasket bort på forhånd). Det er lett å forstå at dette klebrige, sterke nettverket kan forsterke en blodplateplugg, og være tett nok til å stanse blodets celler og dermed sirkulasjonen på skadestedet

.

Figur 13 er et elektromikroskopisk scan som viser hvordan fibrin-nettverket binder blodcellene til koagelet og hindrer sirkulasjon

Fysiologiske koagulasjonsinhibitorer

For at koagulasjonssystemet ikke skal løpe løpsk og forårsake tromboser, må det være under kontroll av koagulasjonsfaktor-inhibitorer eller -hemmere. De viktigste er

1) TFPI (Tissue Factor Pathway Inhibitor)

2) Antitrombin

3) Protein C/S systemet

1) TFPI-systemet

Figuren til venstre viser : TFPI er et protein som syntetiseres i lever og i endotel. En del av TFPI - poolen sitter adsorbert til endotelets luminale utside. Det har evnen til å danne et kompleks med FXa og kan inhiberer TF-FVIIa-komplekset ved å danne et nytt, ternært, inaktivt kompleks. Altså en effekt som passer godt til navnet ”Tissue Factor Pathway Inhibitor” (”Ternært” betyr at det inngår fiRe komponenter).

2) Anti-trombin-systemet

I figuren til venstre (1) ser man at trombin og antitrombin er inkongruente og passer dårlig til hverandre. I nærvær av heparin eller heparansulfat (grønne piler) (2)(det siste fins på utsiden av endotel) blir imidlertid antitrombin molekylet konformasjonsendret slik at det passer som nøkkel til lås med trombinet. Trombin og antitrombin danner nå et kovalent kompleks (3) hvor trombinet er inaktivt. FXa, FIXa, VIIa inhiberes også av antitrombin på samme måte. Heparin/heparansulfat øker hastigheten i kompleksdannelsen mellom antitrombin og de aktiverte koagulasjonsfaktorene 2-3000x. En av 5000 har hereditær antitrombinmangel. Disse har uttalt venøs trombosetendens. Jfr. behandling av trombose med heparin

3) Protein C/Protein S systemet

Figur 14 viser Protein C/Protein S –systemet av inhibitorer. Som overskriften antyder, har trombin både evnen til koagulasjon og antikoagulasjon. Trombinet dannes som et resultat av aktivering av ytre og indre system og kan omdanne fibrinogen til fibrin. Men trombin kan også bindes til endotelets overflate via et membranprotein som kalles thrombomodulin. Det mister da evnen til å danne fibrin, men får evnen til å aktivere Protein C (et K-vitamin-avhengig zymogen) til aktivert protein C (APC), Sammen med det K-vitamin-avhengige Protein S som kofaktor vil APC proteolysere og dermed inaktivere FVa og FVIIIa; trombinet får altså en antikoagulant effekt. Jfr negativ tilbakekobling (feedback) i andre systemer.

Ca 7% av den norske befolkning har en FV som er annerledes enn resten av befolkningen. Den skyldes en punktmutasjon (Q506A) som vanskeligere lar seg inaktivere; dette fører til at de som har denne punkt-mutante formen av FV har en øket trombosetendens. Denne er særlig uttalt hvis man er homozygot bærer av punktmutasjonen (ca 0.3% av befolkningen)

Fibrinolyse

Karskade induserer dannelsen av et hemo- statisk koagel. Dette stimulerer endotelet i skadeområdet til å skille ut et enzym: ” Tissue Plasminogen Activator ” forkortet ”t-PA”. t-PA har affinitet for fibrinet i koagelet og omdanner zymogenet plasminogen til enzymet plasmin. Plasmin bryter ned fibrinet i koagelet og dermed reetableres normale forhold. Fibrinolyseprosessen er avstemt i tid mot de reparative prosesser som fornyer endotel-barrieren i skadeområdet

I figuren til venstre ser vi hvordan plasmin lyserer en fibrinpolymer eller fibrintråd ved å klippe (proteolysere) polypeptidkjedene mellom E og D domener. Som analogi kan man forestille seg D og E domenene som garnnøster forbundet med garntråder. Hvis man har en saks (= plasmin) ville man adskille nøstene ved å klippe mellom dem og ikke gjennom dem. Legg merke til fragment D-dimer. Det er et viktig signalmolekyl og det er utviklet enkel metodikk for spesifikt påvisning av økte mengder i blodet, noe man ofte vil finne hos pasienter med blodpropp (trombose) eller lungeembolisme.

Figur 15-18 er elektronmikroskopiske scan-bilder av et hemostatisk koagel ( eller en patologisk trombe, som ville sett likedan ut) som gradvis blir fjernet ved at aktivert plasmin lyserer fibrinnettverket. Fibrintråder i alle tykkelser danner et maskeverk som stopper blødningen. Hvis koagelet er stort nok, vil det ikke bare stoppe til en evt defekt i karveggen, men også totalt obstruere blodstrømmen i karet. Legg merke til hvordan fibrintrådene blir redusert i tykkelse, for til slutt å bli nesten helt borte. De fangede blodlegemer frigis, og blodet strømmer igjen uhindret gjennom karet. t-PA kan i dag fremstilles ved rekombinant teknikk (registrert i Norge under navnet ”Actilyse” og brukes for å løse opp både venøse og arterielle tromber.z

.