Úvod a obecný přehled

1. Úvod

Hemostáza je vybalancovaná rovnováha umožňující lokalizovat proces krevního srážení do místa poškození cévní stěny a zároveň udržet průtok tekuté krve v ostatních částech krevního řečiště.

Hlavní funkce hemostázy

Hemostatický systém je součástí obranných mechanizmů organizmu nezbytných pro život.

Okamžitě reaguje na krevní ztráty a změny krevního proudění. Umožňuje obnovu poškozených  cév a tkání vytvořením dočasné krevní zátky, aby krevní ztráty byly co nejmenší a aby se obnovil normální průtok krve i poškozeným místem. Během procesu krevního srážení se současně spouští i tvorba pojivové tkáně (zajizvení) a posléze dojde ke kompletní revaskularizaci čili obnovení krevního průtoku.  

Hlavní roli v procesu hemostázy mají

• trombocyty a ostatní krevní buňky

• cévní stěna (zejména endotel a subendotel)

• koagulační faktory a jejich inhibitory

• fibrinolýza a její inhibitory

• ostatní plazmatické proteiny (vonWillebrandův faktor, adhezívní proteiny, proteiny akutní fáze, imunoglobuliny)

• kalciové ionty

• fosfolipidy

• cytokiny, hormony

Interakce vyjmenovaných reaktantů jsou vysoce organizované procesy spouštěcích a inhibičních  reakcí s několikastupňovou kontrolou a koordinací,  s aktivací a inhibicí kontrolních zpětnovazebných mechanizmů, které zodpovídají za neporušený průtok nepoškozeným cévním systémem tepen, vlásečnic a žil. Cévní systém pak uzavírá srdce jako pumpa umožňující pohyb krve v uzavřeném cévním systému. Tyto interakce jsou vystupňovány v okamžiku poškození cévní stěny, kdy je potřeba lokalizovat hemostázu pouze do místa poškození a zachovat neporušený průtok krve ve zbylém krevním řečišti.

Vychýlení rovnovážného stavu na stranu hypokoagulační se projeví krvácivými komplikacemi, zatímco vychýlení na stranu hyperkoagulační trombózami jak v tepenné, tak i v žilní části krevního řečiště a mikrocirkulaci.

2. Proteiny hemostázy

Proteiny zúčastněné v procesu hemostázy můžeme rozdělit na

• plazmatické proteiny (enzymy, kofaktory, inhibitory, adhezívní molekuly)

• cytokiny a hormony s regulační úlohou

• membránové (glykoproteinové receptory destiček) a intracelulární proteiny (vonWillebrandův faktor)

Většina koagulačních faktorů a proteiny fibrinolýzy vyžaduje ke své aktivaci proteolytické štěpení (obvykle v místě, kde je přítomen serin, proto synonymum serinové proteázy) a tyto faktory mají po své aktivaci buď enzymatickou nebo kofaktorovou aktivitu. Zatímco enzymy se v reakci spotřebovávají, kofaktory reakci jen mnohonásobně urychlují. Proteolytickým naštěpením jednoho faktoru se obnaží funkční místo dalšího, dosud neúčinného koagulačního faktoru, který je lokalizován v kaskádě o úroveň níže a naštěpením nabývá své funkčnosti. Naštěpí další koagulační faktor v pořadí a mechanizmus proteolýzy se analogicky opakuje. Proto se systému krevního srážení říká koagulační kaskáda. 

Povrchy a proudění krve

Interakce výše uvedených hemostatických komponent je primárně lokalizována na povrchu aktivovaných trombocytů, monocytů  nebo přímo na cévní stěně. Krevní cévy mají díky vnitřní endotelové vrstvě nesmáčivý povrch, na kterém žádné krevní buňky neulpívají, proto je endotel absolutně antitrombogenní. Je však metabolicky velmi aktivní a při jeho poškození je to právě tkáňový faktor, který z poškozené endotelové výstelky uniká do plazmy a spouští aktivaci koagulační kaskády a vede k tvorbě fibrinového vlákna. Pod vrstvou endotelové výstelky je vrstva kolagenní, která již vlastnost nesmáčivosti nemá, a proto se na ni krevní destičky naopak velmi snadno přichytávají.

3. Regulace hemostázy

Regulace hemostázy

Základním principem regulace hemostázy je fakt, že téměř všechny substance potřebné pro proces krevního srážení jsou za fyziologických podmínek přítomny v cirkulaci v nadbytku.

Fyziologický počet krevních destiček se pohybuje v rozmezí 150 až 400 x 10⁹/L  bez ohledu na pohlaví a věk. Těžké spontánní krvácivé projevy však vznikají až při poklesu krevních destiček na 10 až 20 x 10⁹/L. Podobné je to i s funkční aktivitou plazmatických koagulačních faktorů, jejichž fyziologická funkční účinnost se pohybuje v rozsahu 50 až 150 %. Proto malé individuální odchylky v počtu destiček a koncentraci plazmatických koagulačních faktorů funkci a účinnost hemostázy neovlivňují. Dramatické následky mají až závažné kvantitativní a kvalitativní poruchy (trombocytopenie pod 10x 10⁹/L nebo pokles funkční aktivity plazmatických koagulačních faktorů pod 1 % ).

4. Základní mechanizmy krevního srážení

Proces krevního srážení

Z didaktických důvodů rozdělíme proces krevního srážení na 3 základní části

• primární hemostáza zahrnuje procesy zprostředkované interakcí destiček, cévní stěny a některých plazmatických proteinů (vWF)

• sekundární (plazmatická) hemostáza zahrnuje formaci fibrinu zprostředkovanou koagulačními faktory

• proces fibrinolýzy

   

5. Krevní srážení

Krevní srážení (koagulace)

Procesy vedoucí ke vzniku koagula (koagulum = hemostatická zátka) probíhají současně na několika úrovních  a podílí se na nich

• aktivované destičky produkující proagregační ( agregace - shlukování) substance jako např. ADP, které spontánně aktivují další destičky.

• aktivované destičky uvolňující kalciové ionty nezbytné pro funkci koagulační kaskády, jsou lepkavější, váží se na  vonWillebrandův faktor (vWF), fibrinogen a kolagen cévní stěny, takže vzniká primární hemostatická zátka ulpívající na kolagenních vláknech pod porušenou vrstvou endotelu.

• aktivované destičky mechanizmem flip - flop (převrácení vnitřní strany membrány na vnější) obnaží své negativně nabité fosfolipidy fyziologicky přítomné na vnitřní straně buněčné membrány na svoji vnější stranu. Negativně nabité fosfolipidy (fosfatidylserin, fosfatidylinositol) jsou nezbytnou podmínkou pro správnou funkci koagulační kaskády a vznik trombinu.

• tvorba trombinu, která je podmíněna tzv. amplifikací (posílením) koagulační reakce zahrnující přídatnou aktivaci a autoaktivaci destiček, aktivaci endotelových buněk s vyplavením vWF do cirkulace, autoaktivaci koagulačních faktorů  a inhibici fibrinolýzy za účelem vytvořit za každých okolností dostatečné množství trombinu a zabránit krevním ztrátám.

• tvorba nerozpustné fibrinové sítě časově předcházející nástup fibrinolýzy. Stabilizace koagula umožňuje zajizvení poraněného místa.

• aktivace leukocytů migrujících do místa poškození, je provázena produkcí interleukinů poškozujících endotel, z něhož se uvolňuje další tkáňový faktor. Proto je sepse  závažný hyperkoagulační stav.

• inhibitory fibrinolýzy zabraňující časnému rozpuštění koagula a umožňující zajizvení poškozeného místa.

• přirozené inhibitory aktivované koagulačními faktory bránící systémové aktivaci koagulace, takže  fibrinová zátka je stabilní a formace trombu je časově i místně

6. Časový sled událostí

Časový sled událostí

Bezprostředně po poškození cévní stěny dochází k vazokonstrikci, během několika následujících sekund dochází k adhezi (přilnutí) krevních destiček na obnažený kolagen cévní stěny a v několika následujících minutách se procesem agregace zformuje primární destičková zátka. V této fázi je zátka křehká, nezpevněná zesíťovaným fibrinem, a tak by z ní krev mezibuněčnými prostory prosakovala. Teprve následným procesem se mechanicky zpevní a stává se nepropustnou.

Plazmatická hemostáza se aktivuje současně s destičkami, takže po několika minutách od poranění rána přestává krvácet a koagulum pevně lpí k poraněné tkáni. Protože se mezery mezi nakupenými destičkami primární hemostatické zátky vyplnily fibrinem, zátka neprosakuje a je pevná. Vzniklé koagulum však brání adekvátnímu krevnímu průtoku, proto po určitém časovém odstupu, kdy se začala již tvořit  jizva, dochází k aktivaci fibrinolýzy. Tento proces rozpustí krevní sraženinu za vzniku štěpných produktů fibrinu (tzv. D-dimery), takže se průtok krve v místě poranění obnoví. Po zajizvení pojivou tkání se koagulum rozpadne a jizva se po čase pokryje endotelem.  

Funkce ostatních krevních elementů se v procesu krevního srážení uplatňuje zejména při zánětu, kdy monocyty a makrofágy mohou uvolňovat tkáňový faktor spouštějící nežádoucí koagulační reakci  a zároveň poskytují i membránové povrchy s fosfolipidy, na nichž  se koagulační reakce odehrávají.

7. Krevní destičky a jejich funkce

Destičky a jejich interakce s adhezívními proteiny

Krevní destičky jsou v kontextu hemostázy nejdůležitějšími krevními buňkami. Tyto malé diskoidní buňky jsou produkovány v kostní dřeni a reprezentují vysoce specializovanou a zralou formu megakaryocytů. Jejich biosyntéza je stimulována hormonem trombopoetinem, který je produkován játry  nebo ledvinami a je v plazmě obsažen ve velmi nízké koncentraci. Fyziologický počet krevních destiček se v periferní krvi pohybuje v rozmezí 150 až 400 x 109/L. Dvě třetiny kolují v cirkulaci, jedna třetina je deponována jako zásobní pool ve slezině. Průměrná životnost krevní destičky je 8 až 12 dnů.

Krevní destička je vysoce metabolicky aktivní. Destičkový cytoskelet je tvořen aktinovými  filamenty a mikrotubuly. Tento cytoskelet dovoluje destičce při její aktivaci tvarovou změnu a pomáhá jí dostat se na místo poškození. Mechanizmem flip -flop čili převrácením vnitřní strany buněčné membrány na vnější se obnaží negativně nabité fosfolipidy (fosfatidylserin, fosfatidylinositol), dostanou se  do kontaktu s plazmou a poskytnou exponovaný lepkavý povrch, který spolu s Ca²⁺ ionty umožňuje průběh koagulační reakce.

Aktivované destičky produkují cytokiny, růstové faktory a mnoho dalších proteinů a nízkomolekulárních substancí a kromě hemostatické funkce sehrávají spolu s bílými krvinkami roli v zánětlivých a imunitních procesech. V r. 2004 byl poprvé popsán zcela nový obranný mechanizmus založený na úzké spolupráci destiček s neutrofilními leukocyty. Jedná se o proces netózy čili formaci neutrofilových pastí, které umožňují likvidaci extracelulárních patogenů při minimálním poškození okolních tkání tím, že se  patogeny zachytí v sítích vytvořených neutrofilními leukocyty. Proces iniciuje destička s navázaným patogenem produkující obrovské množství P-selektinu, který umožní přichycení neutrofilů a jejich následnou reakci.  

Adhezívní proteiny jsou plazmatické bílkoviny potřebné pro interakci krevních buněk s buněčnými povrchy a to buď prostřednictvím specifických receptorů nebo chemických látek.

Mezi nejdůležitější adhezívní proteiny procesu hemostázy patří von Willebrandův faktor((vWF), fibrinogen, fibronektin, trombospondin, vitronektin a mnoho dalších.  

8. Funkce cévní stěny

Cévní stěnu kryje na povrchu adventicie čili zevní elastická membrána. Pod ní leží vrstva tvořená hladkou svalovinou a vnitřní část cévní stěny tvoří intima složená z vnitřní elastické mebrány, subendotelem, bazální membránou, extracelulární matrix a endotelem tak, jak ukazuje obrázek.

Cévní stěna hraje v procesu hemostázy důležitou úlohu.

https://drive.google.com/tab=wo&authuser=0#folders/0B4HWW35FNnS7eVVneEJrb2ZzMU0

Endotelová výstelka je nesmáčivá a tudíž antitrombogenní. Proces aterosklerózy či zánět funkci endotelu zásadně mění a ten ztrácí vlastnost nesmáčivosti. Typickým markerem aktivace endotelu je proto zvýšená hladina vWF, který se z poškozeného endotelu vyplavuje do krevního řečiště.

9. Koagulační faktory a inhibitory

Koagulační faktory a jejich inhibitory

Koagulační faktory, obvykle označované písmenem F a římskou číslicí, a jejich inhibitory jsou plazmatické proteiny primárně tvořené jaterní proteosyntézou. Fyziologická koncentrace koagulačních faktorů  se pohybuje v poměrně širokém rozmezí 50 - 150%. Některé koagulační faktory jsou enzymy štěpící substrát v místě, kde se nachází serin, a proto jsou nazývány serinové proteázy, zatímco jiné mají funkci kofaktoru, to znamená, že reakci urychlují a samy se v ní nespotřebovávají ( FVIII, FV).

Za fyziologických podmínek cirkulují koagulační faktory v neaktivním stavu v plazmě a mohou být aktivovány různými podněty. Nejdůležitější interakcí je kontakt s tkáňovým faktorem, který je  přítomen v buňkách téměř všech orgánů a na povrchu aktivovaných leukocytů zejména monocytů.

Koagulační faktory tvoří komplexy s

• biologicky aktivními povrchy ( např. fosfolipidy na aktivovaných destičkách)

• aktivovaným kofaktorem  (např. FVa)  

• aktivovaným koagulačním  enzymem (např. FXa)

• kalciovými ionty

   

10. Tvorba fibrinu

Tvorba fibrinu je konečným produktem aktivace koagulační kaskády a vzniká z prekurzoru fibrinogenu. Zesíťovaný fibrin zpevní primární hemostatickou zátku tak, že se stává mechanicky pevnou a nepropustnou, zatímco fibrinem nezpevněná primární hemostatická zátka tvořená pouze pospojovanými (agregovanými) destičkami je křehká, snadno praská a prosakuje.  

Definitivní hemostatická zátka vzniklá v žilním řečišti obsahuje převážně červené krvinky, proto hovoříme o červeném trombu. Destičková zátka vzniklá v tepenném řečišti je tvořena fibrinem a krevními destičkami a tvoří tzv.bílý trombus.

Stabilizace fibrinového vlákna (FIb), které vzniká z fibrin monomeru (FIa), je kontrolována plazmatickým koagulačním faktorem FXIIIa. FXIII fixuje fibrinovou síť na buněčné povrchy, umožňuje polymerizaci a zesíťování fibrinových podjednotek a zároveň umožní vazbu silně antifibrinolytického alfa 2-antiplazminu a trombinem aktivovaný inhibitor fibrinolýzy (TAFI) proto, aby se fibrinolýza nespustila předčasně a mohlo dojít k zajizvení rány.

11. Fibrinolýza

Zformovaný trombus je přirozeným zacelením rány minimalizující akutní krevní ztrátu vzniklou cévním poraněním. Po zajizvení ztrácí krevní zátka účel, pro který byla vytvořena, a stává se překážkou krevního toku. Nese potenciální riziko sníženého prokrvení té oblasti cévního řečiště, která je za překážkou. Tato porucha prokrvení (ischemizace) pak může vyústit až v nekrózu (odúmrtí) tkáně. Proto je tvorba koagula časově omezená a trvá jen krátce. Posléze se začne aktivovat fibrinolýza, jejímž úkolem je rozpustit trombus a obnovit bezbariérový průtok krevním řečištěm.

Fibrinolýza je podobně jako proces krevního srážení kaskádou proteolytických enzymatických reakcí. Proces fibrinolýzy se spouští aktivací plazminu, který vzniká rozštěpením v plazmě kolujícího plazminogenu. Plazmin štěpí zesíťovaný fibrin na štěpné produkty fibrinu a nejmenším štěpným produktem zesíťovaného ( polymerizovaného ) fibrinu jsou útvary zvané D-dimery. Fibrinolýza reguluje a tlumí proces krevního srážení.           

Hemostáza je jedním z kontrolních systémů organizmu fungujících v krevní plazmě a tudíž i ve všech tělních tkáních. Hemostáza ovlivňuje všechny tělní orgány a všechny tělní orgány ovlivňují hemostázu.