Vías da coagulación do sangue in vivo nas que se mostra o papel central da trombina.
A coagulación do sangue é o proceso polo cal o sangue forma unha masa sólida chamada coágulo. É unha parte importante da hemostase, é dicir, da detención da perda de sangue polos vasos sanguíneos lesionados, na cal a zona da parede do vaso danada se cobre de plaquetas e material coagulado que contén fibrina para parar a hemorraxia e empezar a reparar a parede do vaso. Os trastornos na coagulación do sangue poden causar un aumento do risco de hemorraxias ou a formación de coágulos obstrutivos (trombose). Os coágulos formados dentro dun vaso sanguíneo denomínanse trombos.[1]
O proceso de coagulación sanguínea está moi conservado entre os seres vivos; en todos os mamíferos a coagulación implica a dous compoñentes: células (plaquetas) e proteínas (factores de coagulación).[2] Nos humanos o sistema investigouse intensamente e é o mellor coñecido.[2]
A coagulación empeza case inmediatamente despois de que se produce unha lesión nun vaso sanguíneo que afectou ao endotelio que o reviste internamente. Cando o sangue se expón a proteínas chamadas factores tisulares prodúcense cambios nas plaquetas e na proteína do plasma sanguíneofibrinóxeno, que é un factor de coagulación. As plaquetas forman inmediatamente un tapón no sitio da lesión, o que se chama hemostase primaria. A hemostase secundaria ocorre simultaneamente: As proteínas do plasma, chamadas factores de coagulación, responden nunha complexa fervenza de activacións formando filamentos de fibrina, que reforzan o tapón plaquetario.[3]
Fisioloxía
Activación das plaquetas
Cando se lesiona o endotelio dos vasos sanguíneos, a coláxeno subxacente, normalmente illado, queda exposto ás plaquetas circulantes, que se unen directamente ao coláxeno polas glicoproteínas específicas do coláxeno chamadas receptores de superficie Ia/IIa. Esta adhesión refórzase co factor de von Willebrand (vWF), que se libera do endotelio e das plaquetas; o factor de von Willebrand establece enlaces adicionais entre as glicoproteínas Ib/IX/V das plaquetas e as fibrilas de coláxeno. Estas adhesións tamén activan as plaquetas.[4]
A fervenza de coagulación da hemostase secundaria consta de dúas vías que levan á formación de fibrina. Estas son a vía de activación por contacto (tamén chamada vía intrínseca), e a vía do factor tisular (tamén chamada vía extrínseca). Pensábase inicialmente que a fervenza de coagulación consistía en dúas vías de igual importancia que confluían nunha vía común. Agora sábese que a vía principal para iniciación da coagulación do sangue é a vía do factor tisular. Estas vías consisten nunha serie de reaccións nas cales un cimóxeno (precursor encimático inactivo) dunha serina protease e a súa glicoproteína cofactora son activados comverténdose en compoñentes activos, que á súa vez catalizan a seguinte reacción da fervenza, orixinándose finalmente a rede de fibrina entrelazada. Os factores de coagulación denomínanse xeralmente utilizando números romanos, cun a minúsculo para indicar a forma activa.[5]
Os factores de coagulación son normalmente encimas serina proteases, pero hai algunhas excepcións. Por exemplo, FVIII e FV son glicoproteínas, e o factor XIII é unha transglutaminase.[5] As serina proteases actúan cortando outras proteínas en residuos de serina específicos. Os factores de coagulación circulan como cimóxenos inactivos.
A fervenza de coagulación está dividida clasicamente en tres vías. As vías do factor tisular e da activación por contacto activan ambas as dúas a "vía común final" do factor X, trombina e fibrina.[6]
Vía do factor tisular (extrínseca)
A principal misión da vía do factor tisular é xerar a "explosión de trombina", un proceso no que a trombina, o constituínte máis importante da fervenza de coagulación en canto ao seu papel de activación por retroalimentación, libérase instantaneamente. O FVIIa circula en cantidades maiores ca calquera outro factor de coagulación activado.
Despois de producirse unha lesión nun vaso sanguíneo, o FVII abandona a circulación e toma contacto co factor tisular (TF) expresado nas células que levan dito factor tisular (fibroblastos do estroma e leucocitos), formando un complexo activado (TF-FVIIa).
O FXa e o seu cofactor FVa forman o complexo protrombinase, o cal activa a protrombina formando trombina.
A trombina despois activa outros compoñentes da fervenza de coagulación, incluíndo o FV e o FVIII (que activan o FXI, o cal, á súa vez, activa o FIX), e activa e libera o FVIII da súa unión co factor de von Willebrand (vWF).
O FVIIIa é o cofactor de FIXa, e xuntos forman o complexo "tenase", que activa ao FX; e así o ciclo continúa. "Tenase" é unha contracción da palabra inglesa "ten", dez (xa que activa o factor X ou dez), e o sufixo típico dos encimas "-ase", e tamén se chama "Xase".[5]
Vía de activación por contacto (intrínseca)
A vía de activación por contacto empeza coa formación dun complexo primario no coláxeno polo cininóxeno de alto peso molecular (HMWK), a precalicreína, e o FXII (factor de Hageman). A precalicreína convértese en calicreína e o FXII convértese en FXIIa. O FXIIa converte o FXI en FXIa. O factor XIa activa o FIX, o cal co seu cofactor FVIIIa forma o complexo tenase, que activa FX a FXa. O papel menor que exerce a vía de activación por contacto no inicio da formación do coágulo pode poñerse de manifesto polo feito de que os pacientes con deficiencias severas de FXII, HMWK, e precalicreína non presentan trastornos hemorráxicos. Polo contrario, o sistema de activación por contacto parece estar máis implicado nos procesos inflamatorios.[5]
Vía común final
A trombina ten un gran número de funcións. O seu principal papel é a conversión do fibrinóxeno en fibrina, que é o material de construción do tapón hemostático. Ademais, activa os factores VIII e V e o seu inhibidor proteína C (en presenza de trombomodulina), e activa o factor XIII, que forma enlaces covalentes que entrelazan os polímeros de fibrina que se forman a partir dos monómeros actvados.[5]
Despois da activación polo factor de contacto ou pola vía do factor tisular, a fervenza de coagulación mantense en estado protrombótico pola activación continuada de FVIII e FIX para formar o complexo tenase, ata que sexa regulado á baixa polas vías anticoagulantes.[5]
Cofactores
Requírense varias substancias para o axeitado funcionamento da cascada de coagulación:
O calcio e os fosfolípidos (uns constituíntes da membrana das plaquetas) requírense para que funcionen os complexos da tenase e a protrombina. O calcio media a unión dos complexos por medio dos residuos gamma-carboxi terminais de FXa e FIXa á superficie dos fosfolípidos expresados nas plaquetas, e ás micropartículas ou microvesículas coagulantes que se desprenden delas. O calcio tamén se require noutros puntos da cascada de coagulación.
A vitamina K é un factor esencial para a gamma-glutamil carboxilase hepática que engade un grupo carboxilo a residuos de ácido glutámico dos factores II, VII, IX e X, e ás proteína S, proteína C e proteína Z. Ao engadir estes grupos gamma-carboxilo aos residuos de glutamato, a vitamina K oxídase. Outro encima, a vitamina K epóxido redutase (VKORC), reduce de novo a vitamina K á súa forma activa. O encima vitamina K epóxido redutase é farmacoloxicamente importante como diana de drogas anticoagulantes como a warfarina e as drogas relacionadas coumarinas como acenocoumarol, fenprocoumon, e dicoumarol. Estas drogas crean unha deficiencia da forma reducida da vitamina K ao bloquearen o VKORC, inhibindo así a maduración dos factores de coagulación. A deficiencia de vitamina K debida a outras causas (por exemplo, por unha mala absorción) ou os trastornos no metabolismo da vitamina K que se dan en certas doenzas (por exemplo, na insuficiencia hepática) causan a formación de PIVKAs (proteínas formadas en ausencia de vitamina K), as cales non están (parcial ou totalmente) gamma carboxiladas, afectando á capacidade dos factores de coagulación de unirse ao fosfolípido.
Reguladores
Existen cinco mecanismos que manteñen a activación das plaquetas e a cascada de coagulación baixo control. Diversas anormalidades poden facer que se incremente a tendencia á formación de tromboses, como son:
A proteína C é un importante anticoagulante fisiolóxico. É unha serina protease dependente da vitamina K que é activada pola trombina transformándose na proteína C activada (APC). A proteína C actívase nunha secuencia que empeza coa proteína C e a unión da trombina á proteína da superficie celular trombomodulina. A trombomodulina únese a estas proteínas dun modo que activa a proteína C. A forma activada, xunto coa proteína S e un fosfolípido que funcionan como cofactores, degrada FVa e FVIIIa. A deficiencia cuantitativa ou cualitativa de ambas pode levar á trombofilia (ou tendencia a desenvolver unha trombose). Os trastornos que afectan á acción da proteína C (resistencia á proteína C activada), por exemplo por ter a variante "Leiden" do factor V ou altos niveis de FVIII, tamén poden causar unha tendencia á trombose.
A antitrombina é un inhibidor da serina protease (serpina) que degrada as serina proteases seguintes: trombina, FIXa, FXa, FXIa, e FXIIa. Está constantemente activa, pero a súa adhesión a estes factores vese incrementada pola presenza de heparán sulfato (un glicosaminoglicano) ou a administración de heparinas (diferentes heparinoides incrementan a afinidade ao FXa, á trombina, ou a ambos os dous). A deficiencia cuantitativa ou cualitativa de antitrombina (conxénita ou adquirida; por exemplo, na proteinuria) leva á trombofilia.
O inhibidor da vía do factor tisular (TFPI) limita a acción do factor tisular (TF). Tamén inhibe a activación excesiva mediada por TF de FVII e FX.
A plasmina xérase pola clivaxe proteolítica do plasminóxeno, unha proteína do plasma sintetizada no fígado. Esta clivaxe está catalizada polo activador do plasminóxeno tisular (t-PA), o cal se sintetiza e secreta no endotelio. A plasmina corta proteoliticamente a fibrina orixinando produtos da degradación da fibrina que inhiben a formación excesiva de fibrina.
A prostaciclina (PGI2) libéraa o endotelio e activa os receptores unidos ás proteínas Gs das plaquetas. Esta, á súa vez, activa a adenilil ciclase, a cal sintetiza AMPc. O AMPc inhibe a activación das plaquetas ao facer decrecer os niveis citosólicos de calcio e, ao facelo, inhibe a liberación de gránulos que orixinarían a activación de máis plaquetas e a cascada de coagulación.[7]
Fibrinólise
Finalmente, os coagulos de sangue son reorganizados e reabsorbidos por un proceso denominado fibrinólise. O principal encima responsable deste proceso (plasmina) está regulado por varios activadores e inhibidores.[7]
Papel no sistema inmunitario
O sistema de coagulación solápase co sistema inmunitario. A coagulación pode atrapar fisicamente aos microbios invasores nos coágulos de sangue. Ademais, algúns produtos do sistema de coagulación poden contribuír ao sistema inmunitario innato pola súa capacidade de incrementar a permeabilidade vascular e actuar como axentes quimotácticos para as células fagocíticas. Ademais, algúns dos produtos do sistema de coagulación son directamente antimicrobianos. Por exemplo, a beta-lisina, unha proteína producida polas plaquetas durante a coagulación, pode causar a lise de moitas bacterias grampositivas ao actuar como un deterxente catiónico.[8] Moitas proteínas de fase aguda das inflamacións están implicadas no sistema de coagulación. Ademais, as bacterias patóxenas poden segregar axentes quet alteran o sistema de coagulación, por exemplo a coagulase e a estreptoquinase.
Probas clínicas de coagulación
O plasma sanguíneo despois da adición de factor tisular forma unha estrutura xelatinosa (test do tempo de protrombina).
Utilízanse numerosas probas clínicas para valorar o funcionamento do sistema de coagulación. As principais son:[9]
A vía de activación por contacto (intrínseca) iníciase pola activación de dos "factores de contacto" plasmáticos, e pode medirse polo test do tempo de tromboplastina parcial activado (aPTT).
A vía do factor tisular (extrínseca) iníciase coa liberación do factor tisular (unha lipoproteína celular específica), e pode medirse polo test do tempo de protrombina (PT). Os resultados desta proba preséntanse xeralmente como o valor da INR (International Normalized Ratio, Razón Normalizada Internacional) para monitorear as doses de anticoagulantes orais como a warfarina.
O exame cuantitativo e cualitativo do fibrinóxeno mídese polo tempo de coagulación da trombina (TCT). A medida da cantidade exacta de fibrinóxeno presente no sangue faise xeralmente utilizando o método do Clauss. Moitos analizadores poden medir o nivel de "fibrinóxeno derivado" a partir do gráfico do tempo de coagulación da protrombina.
Segundo se un factor de coagulación é parte da activación por contacto ou da vía do factor tisular, unha deficiencia dese factor afectará só a unha das probas: Así, a hemofilia A, unha deficiencia do factor VIII, que é parte da vía de activación por contacto, orixina un test aPTT anormalmente prolongado, pero un test PT normal. As excepcións son a protrombina, fibrinóxeno, e algunhas variantes do FX que poden detectarse só ou polo aPTT ou polo PT. Se aparece un PT ou aPTT anormal, deben facerse test adicionais para determinar cal dos dous factores está presente en concentracións anormais (se é que algún deles o está).
As deficiencias en fibrinóxeno (cuantitativas ou cualitativas) afectan a todos as probas.
Papel en enfermidades
Os trastornos na coagulación poden predispoñer a hemorraxias, trombose, e ocasionalmente a ambas as dúas, dependendo da natureza da patoloxía.[10]
Trastornos plaquetarios
Existen doenzas plaquetarias conxénitas e adquiridas. Algunhas patoloxías plaquetarias conxénitas son: trombastenia de Glanzmann, síndrome de Bernard-Soulier (complexo das glicoproteínas Ib-IX-V anormal), síndrome das plaquetas grises (plaquetas deficientes en gránulos alfa), e Síndrome de Hermansky-Pudlak (deficiencia nos gránulos densos). A maioría son doenzas raras. A maioría das patoloxías plaquetarias conxénitas predispoñen a hemorraxias. A enfermidade de von Willebrand débese á deficiencia ou funcionamento anormal do factor de von Willebrand, e orixina un patrón similar de hemorraxias; as súas formas máis leves son relativamente comúns.
Os trastornos mellor coñecidos dos factores de coagulación son as hemofilias. As tres formas principais son: hemofilia A (deficiencia de factor VIII), hemofilia B (deficiencia de factor IX ou "enfermidade de Christmas") e hemofilia C (deficiencia de factor XI, con tendencia a hemorraxias leves). As hemofilias A e B son trastornos recesivos ligados ao cromosoma X, e a hemofilia C é un trastorno recesivo moito máis raro que se dá principalmente nos xudeus asquenacís.
A enfermidade de von Willebrand (que se parece a un trastorno plaquetario excepto nos casos máis graves) é o trastorno hemorráxico hereditario máis común e está caracterizado como autosómicorecesivo ou dominante. Nesta doenza, hai un defecto no factor de von Willebrand (vWF), o cal media a unión de glicoproteínas Ib (GPIb) ao coláxeno. Esta unión axuda a mediar a activación das plaquetas e na hemostase primaria.
A síndrome de Bernard-Soulier é un defecto ou deficiencia de GPIb. O GPIb é o receptor do factor de von Willebrand e pode ser defectuoso e orixinar que non se formen coágulos primarios (hemostase primaria) e unha tendencia a un aumento das hemorraxias. Trátase dun trastorno hereditario autosómico recesivo.
A trombastenia de Glanzmann e Naegeli é moi rara. Caracterízase por un defecto no complexo receptor do fibrinóxeno GPIIb/IIIa. Cando o receptor GPIIb/IIIa é disfuncional, o fibrinóxeno non pode establecer enlaces nas plaquetas, o cal inhibe a hemostase primaria. Trátase dun trastorno herditario autosómico recesivo.
Na insuficiencia hepática (formas aguda e crónica), dáse unha insuficiente produción de factores de coagulación no fígado, o que aumenta o risco de hemorraxias.
A deficiencia de vitamina K pode tamén contribuír a que aparezan trastornos hemorráxicos porque a maduración dos factores de coagulación depende da vitamina K.
A trombose é o desenvolvemento patolóxico de coágulos de sangue. Estes coágulos poden desprenderse e moverse polo torrente sanguíneo, formando émbolos ou crecer ata ter un tamaño que entupe o vaso sanguíneo no que se encontra. Un embolismo ten lugar cando o trombo (coágulo sanguíneo) se fai móbil e migra a outra parte do corpo, interferindo coa circulación sanguínea e comprometendo a función do órgano a partir do punto da oclusión. Isto causa isquemia e a miúdo dá lugar a necrose isquémica do tecido. Na maioría dos casos a trombose venosa débese a estados adquiridos (idade avanzada, cirurxía, cancro, inmobilidade) ou herdados trombofilias (por exemplo, síndrome antifosfolípido, factor V de Leiden, e outras varias deficiencias xenéticas e variantes).
As mutacións no factor XII foron asociadas cunha prolongación asintomática no tempo de coagulación e posiblemente unha tendencia á tromboflebite. Outras mutacións están ligadas con formas raras de anxioedema hereditario (tipo III).
Farmacoloxía
Procoagulantes
O uso de adsorbentes químicos, como as ceolitas, e outros axentes hemostáticos tamén se utilizan para selar lesións graves rapidamente (como en hemorraxias traumáticas resultado de feridas de bala). As colas (adhesivas) de trombina e fibrina utilízanse en cirurxía para tratar as hemorraxias e aneurismas con trombose.
Utilízanse concentrados de factores de coagulación para tratar a hemofilia, para reverter os efectos dos anticoagulantes, e para tratar hemorraxias en pacientes con síntese defectuosa dos factores de coagulación ou un consumo incrementado dos mesmos. O concentrado do complexo protrombina, o crioprecipitado e o plasma fresco conxelado son produtos de factores de coagulación utilizados comunmente. O factor VII humano activado recombinante úsase cada vez máis no tratamento das grandes hemorraxias.
Activador do factor X patolóxico ligado á trombose no cancro
Historia
Primeiros descubrimentos
Existiron teorías sobre a coagulación do sangue desde a antigüidade. O fisiólogo Johannes Müller (1801–1858) describiu a fibrina, a substancia dos trombos. O seu precursor soluble, o fibrinóxeno, foi nomeado por Rudolf Virchow (1821–1902), e illado quimicamente por Prosper Sylvain Denis (1799–1863). Alexander Schmidt suxeriu que a conversión de fibrinóxeno en fibrina era o resultado dun proceso encimático, e denominou ao hipotético encima "trombina" e ao seu precursor "protrombina".[13][14]Arthus descubriu en 1890 que o calcio era esencial na coagulación.[15][16] As plaquetas foron identificadas en 1865, e a súa función descubriuna Giulio Bizzozero en 1882.[17]
A teoría de que a trombina se xera en presenza do factor tisular foi consolidada por Paul Morawitz en 1905.[18] Nese momento, soubose que a tromboquinase/tromboplastina (factor III) é liberada polos tecidos lesionados, e reacciona coa protrombina (II), a cal, xunto co calcio (IV), forma trombina, a cal converte o fibrinóxeno en fibrina (I).[19]
Factores de coagulación
O resto dos factores de coagulación foron descubertos principalmente no século XX.
A primeira pista da gran complexidade do sistema de coagulación foi o descubrimento da proacelerina (denominada así inicialmente e máis tarde chamada factor V) por Paul Owren en 1947. Este investigador tamén suxeriu a súa función, que era xerar a acelerina (factor VI), a cal máis tarde se viu que era a forma activa do factor V (ou Va); por tanto, o nome factor VI xa non se usa.[19]
O factor VII (tamén chamado acelerador da conversión da protrombina sérica ou proconvertina, precipitada con sulfato de bario) descubriuse en 1949 e 1951 por diferentes grupos.
O factor VIII era deficiente na hemofilia A (que era recoñecible clinicamente pero ata entón non se coñecía a súa etioloxía ou causa) identificouse na década de 1950 e denomínase tamén globulina antihemofílica debido á súa capacidade de corrixir os efectos da hemofilia A.[19]
O factor IX descubriuse en 1952 nun paciente de hemofilia B chamado Stephen Christmas. A deficiencia deste paciente describírona Rosemary Biggs e R.G. MacFarlane en Oxford. O factor denominouse factor de Christmas ou tamén compoñente tromboplastina plasmático, como o chamou un grupo de investigadores en California. Stephen Christmas morreu de SIDA do que se contaxiou nunha transfusión.[19]
O factor de Hageman, agora chamado factor XII, identificouse en 1955 nun paciente asintomático con tempos de sangría prolongados chamado John Hageman. O factor X, ou factor Stuart-Prower, foi o seguinte en descubrirse, en 1956. Esta proteína identificouse na paciente Audrey Prower de Londres. En 1957, un grupo americano identificou o mesmo factor no paciente Rufus Stuart. Os factores XI e XIII foron identificados en 1953 e 1961, respectivamente.[19]
A idea de que o proceso de coagulación é unha "cascada" enunciárono case simultaneamente MacFarlane[20] en Reino Unido e Davie Ratnoff[21] en EEUU, respectivamente.
Nomenclatura dos factores de coagulación
Acordouse o uso de números romanos para designar os factores de coagulación en lugar de epónimos (nomes de persoas) durante os congresos anuais dos expertos en hemostase (que comezaron en 1955). En 1962, chegouse ao consenso de numerar os factores do I ao XII.[22] Este comité transformouse despois no actual Comité Internacional da Trombose e Hemostase (ICTH). A asignación de numerais rematou en 1963 despois de nomear o factor XIII. Os nomes factor de Fletcher e factor de Fitzgerald déronselle a outras proteínas relacionadas coa coagulación, chamadas hoxe precalicreína e cininóxeno de alto peso molecular, respectivamente.[19]
Os factors III e VI non están asignados, xa que a tromboplastina nunca foi identificada, e en realidade consistía noutros dez factores, e a atopouse que a acelerina era o factor V activado.
A coagulación sanguínea noutras especies
Todos os mamíferos presentan un proceso de coagulación sanguínea moi similar, e utilizan procesos combinados celulares e con serina proteases. De feito, é posible que un factor de coagulación de calquera mamífero faga a clivaxe (corte) da súa diana equivalente doutra especie de mamífero. O único animal non mamífero que se coñece que tamén usa serina proteases para a coagulación do sangue é o cangrexo ferradura (orde Xiphosura).[23]
↑ 2,02,1Sabatino DE, Nichols TC, Merricks E, Bellinger DA, Herzog RW, Monahan PE (2012). "Animal models of hemophilia". Progress in Molecular Biology and Translational Science105: 151–209. PMID22137432. doi:10.1016/B978-0-12-394596-9.00006-8.
↑Soff GA (2012). "A new generation of oral direct anticoagulants". Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology32 (3): 569–74. PMID22345595. doi:10.1161/ATVBAHA.111.242834.
↑Schmidt A (1872). "Neue Untersuchungen ueber die Fasserstoffesgerinnung". Pflüger's Archiv für die gesamte Physiologie6: 413–538. doi:10.1007/BF01612263.
↑MacFarlane RG (1964). "An enzyme cascade in the blood clotting mechanism, and its function as a biochemical amplifier". Nature202 (4931): 498–9. PMID14167839. doi:10.1038/202498a0.
↑Osaki T, Kawabata S (2004). "Structure and function of coagulogen, a clottable protein in horseshoe crabs". Cellular and Molecular Life Sciences : CMLS61 (11): 1257–65. PMID15170505. doi:10.1007/s00018-004-3396-5.
