Fisiologia del sangue

Corso di Laurea in Scienze Infermieristiche
FISIOLOGIA DEL SANGUE – 2
La coagulazione
Dott. ssa Mariateresa Cacciola
Cosa è l’emostasi?
Serie di reazioni biochimiche e cellulari,
sequenziali e sinergiche, che hanno lo scopo di
impedire la perdita di sangue dai vasi.
E’ un meccanismo di difesa, finalizzato al
mantenimento dell’integrità dei vasi sanguigni
e della fluidità del sangue
Alterazioni dell’emostasi
Aumento
Riduzione
Trombosi
Emorragia
Fasi del processo emostatico
1- Vascolare
contrazione
muscolatura vasale
Riduzione lume
vascolare
2- Piastrinica
- adesione
- risposta biochimica
- shape change
- degranulazione
- aggregazione
Formazione
tappo
piastrinico
3- Coagulativa
attivazione di
proteasi plasmatiche
Formazione
coagulo fibrina
4- fibrinolitica
attivazione sistema
fibrinolitico
Dissoluzione
coagulo
RIPARAZIONE LESIONE VASCOLARE
FASE VASCOLARE
Primo evento del processo emostatico
Contrazione cellule tunica media
Stimolazione nerva vasorum
Rilascio endotelina (endotelio)
Rilascio serotonina piastrinica
VASOCOSTRIZIONE UTILE A RIDURRE
MOMENTANEAMENTE LA PERDITA DI
SANGUE
Le piastrine: numero, struttura e granuli
-
Frammenti del citoplasma dei megacariociti
Numero: 150-400 x 103/mm3
Vita media: 10-12 giorni
Forma discoide (diametro 1-4 μm, spessore 1μm)
Assenza di nucleo
Fascio equatoriale di microtubuli e microfilamenti
Plasmamembrane e glicocalice*
Sistema canalicolare aperto
Reticolo endoplasmatico liscio (Sist. Tubulare denso)
Lisosomi (granuli lambda)
Granuli alpha*
Granuli delta (o corpi densi)*
* L’asterisco indica le strutture importanti nella
adesione e aggregazione piastrinica
FASI DELLA RISPOSTA PIASTRINICA
1- Adesione al sottoendotelio
2- Attivazione piastrinica con innesco delle vie di
trasduzione del segnale
3- Cambiamento di forma con emissione di propaggini
(pseudopodi)
4- Secrezione piastrinica: rilascio del contenuto dei
granuli piastrinici
5- Aggregazione piastrinica:
Primaria (reversibile)
Tappo emostatico primario
Secondaria (irreversibile)
Tappo emostatico secondario
ADESIONE PIASTRINICA
• L’endotelio integro e la superficie piastrinica si respingono in virtù delle
loro cariche negative
• La perdita dell’endotelio espone il collageno sottoendoteliale, che lega
la GpIa. La GpIb si lega al vWF, a sua volta adeso al collageno
Membrana basale
lesione
endotelio
Piastrina
GpIa
Piastrina
= collageno
GpIb
= fattore di Von Willebrand (multimero)
ATTIVAZIONE PIASTRINICA
cambiamento di forma
degranulazione
In seguito all’adesione le piastrine attivano
meccanismi di trasduzione che determinano il
cambiamento di forma e la reazione di
degranulazione
AGGREGAZIONE PIASTRINICA
Fibrinogeno
GpIIb-IIIa
GpIIb-IIIa
L’aggregazione piastrinica si
verifica perché il fibrinogeno
si pone a ponte tra il GpIIbIIIa di una piastrina e quello
di altre piastrine.
Il fibrinogeno è quindi il
“collante” dell’aggregazione.
Il cross-linking della
trombospondina stabilizza il
legame
Componenti del sistema della coagulazione
I fattori della coagulazione sono serino-proteasi presenti nel
sangue in forma di zimogeni (proenzimi), i quali vengono
attivati “a cascata”, fino alla
formazione della maglia di fibrina.
Fanno eccezione (non sono serino-proteasi) il fattore V ed il
fattore VIII (cofattori), ed il fibrinogeno.
Anche se non si tratta di fattori propriamente detti,
intervengono in modo critico nel processo coagulativo gli ioni
Ca, i fosfolipidi della superficie delle piastrine che vanno sotto
il nome di fattore piastrinico 3 (PF3).
Come tutti i grandi sistemi multi-proteasici dell’organismo
(sistema del complemento, sistema fribrinolitico), anche il
sistema della coagulazione si “organizza” spazialmente e
funzionalmente su “fasi solide” rappresentate dalle superfici
cellulari, dove gli ioni Ca hanno la funzione di favorire
l’interazione tra enzima, eventuale cofattore e fosfolipidi.
LA CASCATA DELLA COAGULAZIONE
VIA INTRINSECA
VIA ESTRINSECA
Superficie negativa
XII
HMWK
PK
XIIa
Tromboplastina
Tessutale
(Fattore tessutale)
SPAC *
Crossover
XI
Ca
XIa
IX
X
VIA COMUNE
*= sistema plasmatico
attivabile da
contatto
Ca
VIIa
IXa
Ca
VIIIa
fosfolipidi
VII
X
Xa
Ca/Va/fosfolipidi
II
Fibrinogeno
IIa (trombina)
FIBRINA
SUPERFICI RESPONSABILI DELLA
ATTIVAZIONE DEL SISTEMA
PLASMATICO ATTIVABILE DA CONTATTO
_______________________________________________
SOSTANZE ORGANICHE
SOSTANZE INORGANICHE
_______________________________________________
Cristalli di urato monosodico
diossido di silicio
Lipopolisaccaride batterico
vetro
Acido ellagico*
caolino
Carragenani**
asbesto
Collageno
cristalli di pirofosfato di calcio
Membrana basale vascolare
Cartilagine articolare
Eparina
Glicosaminoglicani e glicoproteine
Destran solfato
Pelle
___________________________________________________________
* Sostanza vegetale simile al tannino
** Polisaccaride costituente della parete di alcune cellule vegetali,
appartenenti alle Rhodophyceae
SEQUENZA DELLA ATTIVAZIONE DELLO SPAC
2
4
XIIa
K
PK
HMWK
+++++
1
3
XII
++++++
XI
XIa
HMWK
HMWK
+++++
---------------------------------------Superficie carica negativamente
1=
2=
3=
4=
attivazione
attivazione
attivazione
attivazione
spontanea del XII a XIIa
della PK a K da parte del XIIa
del XII a XIIa da parte di K (amplificazione attivazione XII)
del fattore XI a XIa da parte del XIIa
ATTIVAZIONE DEL FATTORE X NELLA
VIA INTRINSECA
SPAC
Fattore XIa
Fattore IX
1) Fattore IXa
(su superfici fosfolipidiche cellulari)
3) Ca++
Fattore VIII
Trombina
2) Fattore VIIIa
1-Fattore Ixa
2-Fattore VIIIa
3-Ca++
4-Fosfolipidi
4 Superficie Fosfolipidica
Fattore X
= Complesso Tenasico
Fattore Xa
ATTIVAZIONE DEL FATTORE X MEDIANTE LA
VIA ESTRINSECA
VII
TF
IX
VIIa
IXa
Ca
VIIIa
fosfolipidi
Complesso
tenasico
X
Xa
Il fattore VII si attiva dopo interazione col TF. Il F-VIIa attiva direttamente il F-X a
F-Xa. Inoltre, il VIIa attiva il IX (crossover con la via intrinseca). Il VIIa ed il Xa
possono attivare ulteriore fattore VII legato al TF.
LA VIA COMUNE DELLA COAGULAZIONE
Xa
trombina
V
protrombina
Xa
Va
Ca++ Ca++
TROMBINA
FIBRINOGENO
FIBRINA
Superficie fosfolipidica
Complesso
Pro-trombinasico
Il fattore V viene attivato da piccole quantità di trombina a fattore Va, il quale
“adatta” sui fosfolipidi di membrana il fattore Xa, accelerando la reazione. Il Xa
viene “ancorato” ai fosfolipidi dagli ioni Ca. Xa+Va+Ca+fosfolipidi = complesso
pro-trombinasico, che attiva la protrombina a trombina. La trombina attiva il
fibrinogeno a monomero di fibrina, mattone di costruzione del polimero finale.
FORMAZIONE DELLA FIBRINA - 1
TROMBINA
FPA
FPB
FIBRINOGENO
B-beta
gamma
A-alfa
Conversione del fibrinogeno a monomero di fibrina. Il fibrinogeno è
composto da tre catene, arrangiate come eterodimero, A-alfa2B-beta2-gamma2. La conversione del fibrinogeno a monomero di
fibrina (alfa2-beta2-gamma2), richiede il taglio del legame peptidico
che rilascia il fibrinopeptide A (FPA), ed il B (FPB)
FORMAZIONE DELLA FIBRINA - 2
a) Organizzazione in “domini” del fibrinogeno e monomero di fibrina:
Dominio E: punto di distacco di FPA e FPB
Dominio D
D
E
D
Dominio D
b) Formazione della fibrina:
Fibrinogeno
trombina
FPA/FPB
Monomero di fibrina
D
D
E
E
D
D
D
D
E
E
D
D
1- POLIMERO DI FIBRINA “INSTABILE”
Con interazioni latero-laterali e termino-terminali
non covalenti tra monomeri di fibrina
Fattore XIII
XIIIa
2- POLIMERO DI FIBRINA “STABILE”
(catalizza il legame covalente tra monomeri
di fibrina)
REGOLAZIONE DELLA COAGULAZIONE
I meccanismi di controllo della coagulazione sono indispensabili
per evitare che il sangue coaguli spontaneamente e per impedire
eccessi coagulativi sproporzionati rispetto alla lesione vascolare.
1 ml di sangue è potenzialmente capace di indurre in 15 secondi
la coagulazione di tutto il sangue
MECCANISMI PRINCIPALI:
1- Flusso sanguigno
2- Inattivazione delle proteasi e dei cofattori da parte di
inibitori fisiologici: - Antitrombina III (AT-III)
- Proteina C/Proteina S
- Tissue Factor Pathway Inhibitor (TFPI)
- C1-inattivatore
- alfa2-macroglobulina
- alfa1-anti-tripsina
3- Demolizione dei prodotti della coagulazione:
-Attivazione del sistema fibrinolitico
INIBITORI FISIOLOGICI DELLA COAGULAZIONE
INIBITORE
SUBSTRATO
DEFICIT
ANTITROMBINA III (ATIII)
Clicoproteina, PM 58000 Da
Trombina, callicreina, fatt.
Xa, XIa, XIIa, Ixa, plasmina
Trombosi
COFATTORE EPARINICO III
Trombina
Trombosi
PROTEINA C/PROTEINA S
Fatt. Va e VIIIa
Trombosi
TISSUE FACTOR PATHWAY
INHIBITOR (TFPI)
Fatt. VIIa
?
ALFA1 ANTITRIPSINA
Glicoproteina, PM 55000 Da
Tripsina elastosi, fatt. Xia,
trombina, plasmina
Enfisema polmonare
C1-INATTIVATORE
Glicoproteina, PM 105000 Da
C1 complemento, callicreina,
fatt. XIIa, Xia, plasmina
Angioedema
ALFA2 MACROGLOBULINA
Glicoproteina tetramerica
Trombina, callicreina, plasmina
(Predisposizione
tromboembolica)
MECCANISMO DI AZIONE DELLA ANTITROMBINA III
FUNZIONE DELL’EPARINA
SITO CATALITICO
ATIII
CENTRO
REATTIVO
DELL’INIBITORE
TROMBINA
Siti lisinici
+
EPARINA
L’ eparina velocizza la
reazione di oltre 3 ordini
di grandezza, quindi si
stacca e catalizza
l’interazione di altre due
molecole
EPARINA
IL SISTEMA PROTEINA C/PROTEINA S
Proteina S
Trombina
Proteina C
Ca++
Proteina C attivata
Va
VIIIa
Superficie cellula endoteliale
Trombomodulina
Degradazione proteolitica estensiva del Va e del VIIIa,
primariamente sulla superficie piastrinica, ma anche
su quella endoteliale e leucocitaria
IL SISTEMA FIBRINOLITICO
t-PA
u-PA
PAI-1
PAI-2
Plasmina
Plasminogeno
FIBRINA
Alfa-2-antiplasmina
Alfa-2-macroglobulina
Prodotti di degradazione
della fibrina (FDP)
tPA = Tissue Plasminogen Activator
uPA = Urokinase Plasminogen Activator
PAI = Plasminogen Activator Inhibitor
FIBRINOLISI DA ATTIVATORE TESSUTALE
tPA
1
Kd = 65µM
Plasminogeno (PLG)
3
Kd = 0.16 µM
Kd = 4 µM
2
Kd = 0.14 µM
fibrina
1
2
3
4
=
=
=
=
costante
costante
costante
costante
di
di
di
di
dissociazione
dissociazione
dissociazione
dissociazione
tPA/PLG in fase liquida
tPA/fibrina
(tPA:fibrina)/PLG
PLG/fibrina
BILANCIA EMOSTATICA ENDOTELIALE
Attività
anti-aggreganti:
PGI2, ecto-ADPasi
Ossido Nitrico (NO)
Attività
anti-coagulanti:
Trombomodulina
Eparan solfato
Attività
fibrinolitiche:
tPA, uPA
Attività
pro-aggreganti:
PAF, vWF
Attività
pro-coagulanti:
TF, legame di
Fatt V, IXa, Xa
Attività
anti-fibrinolitiche:
PAI