凝血的局限与调节

血管受损后启动的凝血直到止血终产物-纤维蛋白、血小板凝血块的形成,全过程必需严格局限于受损血管局部。

锚钉蛋白及血小板表面的膜掩盖作用

TF是一种膜蛋白,在止血过程中血液循环中不存在可溶式。大组织损伤时的细胞膜残屑含TF,被“扫”入循环即可诱发弥散性血管内凝血(DIC)。目前认为TF是凝血通路的血管启动因子而血管壁内胶原和其他黏附糖蛋白则是血小板活化的启动因子。损伤部位的血浆FⅦ和TF接触,同样血小板与血管壁组成相互反应,凝血酶的生成促使这一对反应相互影响并正反馈地扩大。正常静止血小板脂质双层的外片层中无足够的阴性磷脂。血小板活化过程升高胞质内Ca2+水平的同时,阴性磷脂(主要的是磷脂酰丝氨酸)自内层转移到外片层。血小板激动剂包括钙离子载体A23187都能引起这一反应。相似的Ca2+依赖性膜磷脂转移系统也存在于红细胞,故活化的血小板不仅形成止血栓,活化血小板本身提供一种与凝血反应相联系的、并导致凝血酶生成的阴性离子表面。此外,活化血小板提供与FⅤa、FⅧa的结合场所。膜掩盖作用作为血小板重要生理功能在凝血反应中的重要性见相关章节。

凝血的正反馈机制

凝血正反馈是凝血系重要的组成部分,至少包括六步。凝血系生成的酶(主要是FⅩa和凝血酶)和活性辅因子、能经正反馈机制,加速自我活化。

血小板的正反馈活化

凝血酶无疑是止血过程中血小板的活化剂,活化的血小板至少在两个方面满足凝血(包括辅因子)的需要,并构成凝血与血小板活化相互作用的正反馈机制:①活化血小板阴性磷脂表面(以磷脂酰丝氨酸为主)是FⅩ和凝血酶原活化的基本成分;②FⅤa、Ⅷa与活化血小板表面相结合。必须指出血小板聚集反应能通过自身释出血小板激动剂(ADP、TXA2)形成血小板的正反馈活化。

FⅦ的正反馈活化

FⅦ的活化剂主要是Ⅹa。Ⅶa虽然是一种有蛋白溶解活性的丝氨酸蛋白酶,但是其自身单独不能提供这一自我催化反应。若合并存在TF,Ⅶ才能通过FⅦa- TF复合物正反馈地自我活化,但反应速率慢。在凝血过程中的TF有两种不同的辅因子功能:①增强FⅦa对Ⅸ和Ⅹ的作用;②加速Ⅶ被Ⅹa的激活(正反馈机制)。FⅦ被凝血酶和Ⅸa活化亦参与正反馈机制。

辅因子的正反馈活化

两种血浆辅因子FⅧ及FⅤ在反馈圈中被激活(见FⅩ活化及凝血酶原活化节):凝血酶是两者的激活剂。Ⅷ及Ⅴ在阴性磷脂表面被Ⅹa激活,前者组成正反馈、Ⅴ被Ⅹa活化不参与正反馈机制。辅因子活化动力学参数提示在激活的正反馈圈中凝血酶和Ⅹa同等重要,但是凝血过程中Ⅹa产量低于凝血酶,故对Ⅹa活化Ⅷ的生理意义尚不完全明确,推测在凝血酶生成前的早期凝血上可能起作用。

FⅧ和FⅤ的结构、功能有十分相似处,但是两者都能有两方面不同:①血小板相关的FⅤ(不是血浆的FⅤ)是Ⅹa在血小板膜表面的受体,并且是一种有重要生理功能的辅因子(APC辅因子Ⅱ)。在血小板活化过程中,Ⅴa和阴性磷脂同时出现;②FⅧa活性迅速自发递减而Ⅴa活性稳定;但是伴随Ⅴa的酶(Ⅹa)却不同,因为Ⅹa能被多种血浆抑制剂所抑制(如ATⅢ、α1-抗胰蛋白酶)需由正反馈机制来不断补充和加强。

凝血酶活化的纤溶抑制物(TAFI)

凝血酶活化的纤溶抑制物(thrombin- activable fibrinolysis inhibitor,TAFI)是一种血浆羧肽酶原。TAFI能被凝血酶-凝血酶调节蛋白复合物所活化。已经部分降解的纤维蛋白羧基末端所暴露的赖氨酸残基被TAFIa裂解,使无赖氨酸的纤维蛋白不能和tPA或纤溶酶原相结合,从而阻遏纤溶酶的生成,在凝血机制启动过程中控制纤溶活性。这种被控制的纤溶活性有利于局部止血块的形成。

TAFI是凝血系和纤溶系之间的联系。凝血因子缺乏性疾病由于凝血酶生成反应下降,继之TAFIa释放水平减低、纤溶活性增强,可引起出血倾向。相反,血栓性疾病由于凝血酶生成反应增强,使TAFIa水平增加。这一后果引起纤溶活性减弱,将进一步增加血栓形成。TAFI也调节炎症反应,并在促进伤口愈合中起作用。急性创伤性凝血病患者则因凝血酶生成不足、TAFIa生成減少,而使凝血块易溶解,加重出血。

值得注意的是凝血酶-凝血酶调节蛋白(T- TM)复合物,一方面既能活化TAFI,使纤溶酶生成被阻遏,局部可以形成止血块。另一方面,该复合物也能激活蛋白C。活化蛋白C(APC)灭活凝血系的辅因子(FⅧa、Ⅴa),下调凝血酶的生成反应,起着凝血的负反馈调控作用并能通过中和PAI- 1,刺激纤溶活性。因此,TAFI和APC两者的作用途径不同,两者的功能是独立的。

正反馈机制在凝血中的作用

FⅦ- TF和Ⅷ能被正反馈机制激活,已经较为明确。例如酶原或Ⅶ在肝脏内合成,TF出现将使FⅦa-TF复合物持续出现以及Ⅸa和Ⅹa持续生成。但是,随着凝血的进行,FⅦ- TF复合物的产量明显递减而不能满足正反馈的需要,必须通过Ⅷ的正反馈激活来持续供应止血所需的Ⅹa。但是,在各种病理状态下的正反馈机制尚有待于进一步阐明。近年来发现正常血浆中存在有微量的Ⅶa及惰性系统的凝血酶、Ⅷa和Ⅴa。对这一惰性系统的生理意义尚不明确。

抑制物存在下的正反馈机制

凝血酶和FⅩa是催化正反馈机制的主要酶,也是血浆抑制物ATⅢ的中和对象。血管壁的类肝素库(HSPG)则加强血浆ATⅢ对凝血酶的中和。因此ATⅢ对正反馈机制起调节作用。近年来的研究工作表明正反馈机制存在临界阈。低于临界阈则不发生凝血应答反应,超过临界阈即接近最大应答反应。理论分析上推测,由酶和抑制物的生成动力学决定调控机制自低至高反应的转化。ATⅢ和PC参与的血浆蛋白和内皮细胞的相互反应、组成依赖内皮的负调控机制,下调凝血酶的生成反应,使血管受损局部生成的凝血块不至蔓延到全身。下图显示正常止血中凝血块的生成和溶解,以及凝血酶的促凝和抗凝的双重作用。血管壁依赖途径生成的启动性凝血酶,必须经血小板依赖的正反馈机制扩增。足量的凝血酶生成才能使纤维蛋白原转化成纤维蛋白、FXⅢa加固纤维蛋白单体以及TAFIa使凝血块抗纤溶。

伤口部位的凝血酶顺流到达内皮细胞相结合的凝血酶调节蛋白(TM),在辅因子和Ca2+参与下,将PC活化成APC。T- TM复合物中的凝血酶失活,并将使受损区凝血酶改变方向。凝血酶从强的促凝酶转变为一个抗凝启动酶。APC下调凝血酶的生成反应,在内皮细胞表面被辅因子PS加强、通过调控FⅩa生成而阻断血小板、纤维蛋白的沉积,使产生的凝血活性只发生在损伤局部。狒狒的实验模型显示APC是一种有效的抗栓药、PC能预防或限制血小板在动脉损伤部位的沉着,以剂量依赖的模式减少纤维蛋白在移植物中的形成。某些功效是由于APC的抗炎作用,但确切机制尚不明了。

 正常止血中凝血块的生成反应和溶解

正常止血中凝血块的生成反应和溶解

惰性系统

20年前Nossel教授研究组已经证明体内有纤维蛋白肽的持续生成,其半衰期十分短,故推论正常血浆存在有惰性系统的凝血酶。近年来采用凝血酶原活化肽片(F1+2)和FⅩa测定,已经证明人体内存在惰性水平的凝血酶和Ⅹ的活化作用。最近又证明血浆中存在惰性水平的Ⅶa,更支持凝血系的促凝非零起点的活化,有惰性系统遮盖。后者指低水平的活化因子、不产生凝血应答反应。推理上认为,这一惰性系统的存在,是为了使机体能抵御临界值以下的刺激。惰性系统的形成可能与受严格调控的正反馈机制有关。

凝血系负反馈机制

负反馈机制能通过抑制促凝酶来下调凝血酶的生成反应。凝血系的负反馈机制有两种作用方式:①广谱慢速、但速率渐增性抑制物:a.血浆内持续存在的ATⅢ、α2-巨球蛋白(α2-MG),能以持续、并扩大的方式形成蛋白酶抑制物而下调凝血酶活性;b.肝素辅因子Ⅱ(HCⅡ)和α1-蛋白酶抑制物(α1- PI或名α1-抗胰蛋白酶,α1- AT)虽然也能抑制某些促凝酶的活性(如FⅩa、Ⅺa、凝血酶、纤溶酶),但抑制速率缓慢。HCⅡ或α1- AT这两种酶缺乏者不发生血栓病;c. Cl酯酶抑制物,抑制FⅪa、Ⅻa、Ⅻa片段、PK、纤溶酶。②组织因子途径抑制物(TFPI)在组织因子促凝途径被启动时,这一负反馈调节机制才起作用。

抗凝血酶Ⅲ(ATⅢ)

ATⅢ是一种α2-球蛋白,又名肝素辅因子- 1。血浆中抗凝血酶活性的90%来自ATⅢ,故它是重要的生理抗凝物。ATⅢ和凝血酶(T)形成1:1抑制复合物(TAT)而阻断酶的活化中心。反应虽可逆,离解速率过慢而无临床意义。ATⅢ尚可抑制FⅩa、Ⅻa、Ⅺa、Ⅸa、PS、PK、纤溶酶,并是Ⅷa和Ⅴa的间接抑制剂。

动力学资料显示ATⅢ对靶酶的抑制速率与浓度呈函数关系。血浆ATⅢ水平80~300mg/L,超过凝血系所有酶原蛋白量的总和(<2nm)。估计在正常情况下血浆ATⅢ有足够的抑制浓度,甚至ATⅢ缺乏者(血浆ATⅢ<50%)已可提供过量的抑制物。但是ATⅢ缺乏者存在动力学中和速率缺陷,而不是量值上的缺陷。ATⅢ缺乏者常发生静脉血栓高危,故推测ATⅢ对凝血系低浓度、低速率的抑制可以引起血栓病;而高速率抑制可引起出血病,两个间接证据支持动力学速率抑制的重要性:①α1-抗胰蛋白酶Pillsburgh变异者常有致命出血。这一有名的病例是由于α1- PI活化中心(Met→Arg)变异,使后者对FⅩa和凝血酶的抑制活性自弱转为增强。②肝素的治疗作用:ATⅢ以极缓慢但渐强的速率中和FⅩa和凝血酶。肝素作为催化酶(不是丝氨酸蛋白酶),能和ATⅢ赖氨酸基团结合而使ATⅢ对酶(FⅨ、Ⅹa、Ⅱa)中和速率2000倍以上(自103~104升到106~103M-1S-1动力学参数范围)增速。体外试验中,ATⅢ对单独的FⅦa无抑制作用,但若给以10U/ml肝素(比抗凝治疗量高10倍),能使ATⅢ对TF-Ⅶa复合物中的Ⅶa出现抑制速率(104M-1S-1)增速。

α2巨球蛋白

α2巨球蛋白(α2macroglobin,α2MG)是一种非常弱的非特异性抑制物,一种大分子糖蛋白。α2 MG严重缺乏者未有报道,故尚不能判断其在凝血调控中的生理意义。但是,体外实验显示在缺乏肝素的血浆中α2MG有很弱蛋白酶抑制活性(FⅩa抑制<10%,凝血酶抑制25%),故推测在血管床中可能有一定生理意义。

肝素辅因子Ⅱ

肝素辅因子Ⅱ(HC-Ⅱ)是一种依赖肝素的单键糖蛋白。但与ATⅢ不同,HC-Ⅱ主要抑制凝血酶、糜蛋白酶而不抑制FⅩa,HC-Ⅱ对凝血酶的抑制作用被硫酸化程度小的黏多糖(如硫酸皮素)加速。HC-Ⅱ缺乏状态尚未有报道,故对HC-Ⅱ在止血调控中的作用尚未十分明确。

组织因子途径抑制物(TFPI)

Thomas(1947)等的早期研究已报道血清中存在TF- FⅦ抑制物。之后,从血浆中分离到这一蛋白并证实TFPI为Ⅹa抑制物,一旦与Ⅹa结合又能抑制TF-Ⅶa复合物(外源Ⅹ酶)的形成。最初曾将此外源途径抑制物称为脂质相关的凝血抑制物,因为血浆TFPI主要与脂蛋白(LDL,HDL)结合。目前统一命名为TFPI。

TFPI的两重功能:TFPI是凝血系唯一的有两重功能的抑制物。①作为二价蛋白,其一分子能抑制或结合两种蛋白酶,即FⅩa和TF-Ⅶa复合物;②需要FⅩa构成负反馈:TFPI与FⅩa结合既能抑制FⅩa,又能进一步抑制TF-Ⅶ复合物。由于FⅩa是TF- FⅦa复合物活化的产物,TFPI独特之处为其与FⅩa结合并不只形成使FⅩa灭活的复合物,而是生成具有抑制作用的酶复合物,进一步灭活TF-Ⅶa故引起反馈调节作用。凝血系的其他负反馈调节如APC与底物的结合,均以生成灭活性的酶性复合物而告终。

TFPI结构与功能:血浆TFPI是单一多肽链糖蛋白的异源群体,Mr 34~40kDa,肝、肾、膀胱、肺、胎盘、内皮等细胞的体外培养都能分泌TFPI。但内皮细胞合成是血浆TFPI的主要来源。部分TFPI储存于血小板α颗粒及溶酶体中。血浆中不同分子量的TFPI是由于细胞内的蛋白溶解作用(C端几对碱性氨基酸在高尔基体内裂解)产生C端消除的TFPI。血浆中只有全长的TFPI才有调节血液凝固的活性,C端删除对FⅩa的抑制即减弱。分子的C端是具正电荷、能和内皮表面阴性的硫酸多糖相互反应,使TFPI能通过类肝素(蛋白聚糖)而结合在内皮细胞表面。输注肝素(更富有阴电荷的硫酸多糖)可使内皮表面物质中释出TFPI。

以点突变法研究基因重组γ- TFPI(蛋白全长42kD),已阐明其3个Kanits(蛋白酶抑制区)的不同功能。第二区能和FⅩa结合(TFPI-Ⅹa复合物)并使FⅩa灭活。第一区强烈抑制TF-Ⅶa复合物。第三区不显示抑制作用,但C端是形成TFPI-Ⅹa复合物最佳动力学所必需。

血浆TFPI水平2. 5nM,有极大个体差异性。在此血浆水平下TFPI对FⅩa的抑制速率与血浆ATⅢ相似,使血浆FⅩa水平不会超过最低血浆TFPI水平。某些刺激下内皮可释出大量TFPI使产生相当高的TFPI水平。目前尚未有TFPI缺乏状态的报道。

TFPI的临床意义:人体内TFPI的重要性尚未完全明了。免疫消耗诱发兔DIC实验中,TFPI起有效保护作用。迄今未报道人体TFPI缺乏者。TFPI需被凝血系活化才能成为抑制物,其靶标为TF-Ⅶa复合物是它的独特处。正常血浆中测不到TFPI-Ⅹa复合物;TFPI不能抑制FⅦa活性。血浆中低水平的惰性FⅦa不能被TFPI所抑制,使FⅦa血浆半衰期(T1/2)延长达1~2小时,成为活化的凝血因子中半衰期最长者。相比之下,FⅩa、Ⅱa血浆半衰期<1分钟。

其他负调控机制

FⅧa蜕变:FⅧ被凝血酶及Ⅹa结合。Ⅷa能自发蜕变(非蛋白水解)为其独特之处,但在止血中这一自发蜕变的意义尚不清楚。体外高浓度或低pH下的Ⅷa相当稳定,但在体内情况下极不稳定。存在Ca2+、阴性磷脂和vWF下,人体FⅧa的T1/2= 3~4分钟。缺乏vWF则FⅧa的T1/2= 10分钟。此外,高浓度Ⅹa(3~5nM)、阴性磷脂都减慢Ⅷa蜕变。Ⅷa被APC灭活。

蛋白C系统:蛋白C系统包括凝血酶调节蛋白(TM)、蛋白C(PC)、蛋白S(PS)、PCI。APC对凝血系辅因子(FⅧa、FⅤa)的灭活、下调凝血反应,起着负反馈调控作用。但是,PC活化为APC,需要凝血酶作为启动酶。

APC在PS(APC辅因子Ⅰ)辅助下,在细胞或血小板表面使凝血瀑布中两个高效的酶性复合物(Ⅹ酶和凝血酶原酶)的辅因子Ⅷa和Ⅴa灭活,能使凝血局限化,防止血栓的发生和蔓延,维持血流通畅。APC灭活FⅧa尚需FⅤ(APC辅因子Ⅱ)增强PS的辅因子功能。

(潘家绮)

系统医学科普站点:天山医学院, 转载请注明出处:https://www.tsu.tw/edu/12252.html

小程序

内容拓展

中华皮肤病30年研究成果

心电图学一学就会

认识人体心脏,从解剖开始!

诱发心血管疾病的综合征

近视屈光激光手术矫正

适用于口腔科

做一个健康强健的男人!

智齿为萌出受阻的牙齿

内分泌与机体代谢医学