АНТИКОАГУЛЯНТНАЯ (ПРОТИВОСВЕРТЫВАЮЩАЯ) СИСТЕМА

ТРЕТЬЯКОВА О.С.

д.мед.н., профессор

Крымский государственный медицинский университет им.С.И.Георгиевского, Симферополь

Физиологическая роль антикоагулянтной (противосвертывающей) системы в организме заключается в поддержании крови в жидком состоянии, а также ограничении тромбообразования.

Поддержание крови в жидком состоянии обеспечивается благодаря

· движению крови (снижение концентрации реагентов)

· адсорбции эндотелием коагуляционных факторов

· действию физиологических антикоагулянтов.

Процесс свертывания крови в физиологических условиях практически полностью контролируется противосвертывающей системой, поэтому активность фибиринолитической системы крови незначительна. Так как процесс свертывания крови регулируется очень точно, то лишь небольшая часть факторов свертывания трансформируется в активную форму. В результате этого тромб не покидает пределы поврежденной области, т.е. выполняет свою локальную функцию. Это имеет чрезвычайную важность, так как свертывающий потенциал 1 мл крови является достаточным для свертывания всего фибриногена в организме в течение 10-15 секунд.

Процесс гемокоагуляции находится под строгим контролем белков (ингибиторов), находящимися в плазме крови. Именно они обеспечивают ограничение выраженности протеолитических реакций и защиту от тромбообразования. Ведущее место среди веществ, участвующих в гемостатических ферментативных реакциях, принадлежит сериновым протеазам, управление которыми осуществляют в основном серпины и их локальные кофакторы. Термин «серпины» представляет собой аббревиатуру английского термина (SERPIN), которым обозначаются ингибиторы сериновых протеаз.

Основными ингибиторами коагуляционных факторов крови являются антитромбин III (АТ III, или же гепариновый кофактор I), протеин С («си», PC), гепариновый кофактор II (ГК II), протеин S («эс», PS), ингибитор пути тканевого фактора или ингибитор внешнего пути свертывания (ИПТФ/ TFPI), протеазный нексин-1 (ПН-1), α ₂ -макроглобулин (α ₂ -М), α ₁ -антитрипсин (α ₁ -АТ), C1-ингибитор. Основная масса ингибиторов относятся к серпинам, исключение составляют белки системы протеина С и α ₂ –М, а также ИПТФ. Их избыток, дисфункция или дефицит могут быть причиной тромбоза или кровотечения.

Физиологическая роль естественных антикоагулянтов заключается в препятствовании активации факторов свертывания крови, нейтрализации и ингибировании активных факторов коагуляции, блокированию активации тромбоцитов, их активных форм и (или) тромбоцитарных факторов на стадиях как протромбиназо-, так и тромбинообразования, способствующих появлению фибрина, а также препятствованию полимеризации фибрин-мономеров.

Физиологические антикоагулянты в соответствии с механизмом действия делятся на три основные группы:

1) антитромбопластины — вещества, обладающие антитромбопластическим и антипротромбиназным действием;

2) антитромбины — вещества, связывающие тромбин;

3) антифибрины - ингибиторы самосборки фибрина.

В частности, антитромбиновая активность крови в настоящее время рассматривается в виде “плавающих ловушек”, которые ориентированы на захват тромбина. При этом антитромбин III постоянно циркулирует в кровотоке, и его главной функцией является селективное связывание тромбина (рис. 1), в отличие от главного активатора свертывания, который появляется в крови только лишь в результате каскада превращений.

Рисунок 1. Схема селективного связывания тромбина

(источник: //www.hemostas.ru/society/publications/m2.shtml )

Антикоагулянтная система включает различные вещества, которые вырабатываются как генетически детерминированные компоненты организма (первичные антикоагулянты) или возникают в процессе свертывания крови и фибринолиза (вторичные антикоагулянты).

Различают физиологические антикоагулянты:

1. Первичныеантикоагулянты, постоянно содержащиеся в крови, синтез которых в организме не зависит от активности системы сертывания в настоящий момент. Эти вещества выделяются в кровоток спостоянной скоростью, где они взаимодействуют с активными факторами свертывания, вызывая их нейтрализацию. В силу этого кровь продолжает оставаться в жидком состоянии. Они действуют исключительно на активные формы факторов коагуляции, в то время как неактивные формы факторов (проферменты, или прокоагулянты) не подвергаются инактивации.

К первичным антикоагулянтам относятся антитромбин III, гепарин,a₂-макроглобулин,a₁-антитрипсин, протеин С, протеин S, тромбомодулин, ингибитор внешнего пути свертывания (TFPI), кофактор гепарина II и др.

2. Вторичныеантикоагулянты образуются в процессе гемокоагуляции и фибринолиза и являются результатом дальнейшей ферментативной деградации некоторых коагуляционных факторов; в силу чего они после изначальной активации теряют способность к участию в процессе свертывания крови и приобретают свойства антикоагулянтов. К вторичным антикоагулянтам относятантитромбин I (фибрин), антитромбин IX, антитромбопластины, ауто-II-антикоагулянт, фибринопептиды, метафактор Vа, метафактор XIа, продукты деградации фибрина (ПДФ) и др..

Основные первичные антикоагулянты:

• АнтитромбинIII(АТ III, гепариновый кофактор I) представляет собой α₂ – глобулин, относится к серпинам. Основным местом синтеза антитромбина являются паренхиматозные клетки печени, в тоже время незначительное его количество синтезируется эндотелием. Значительная часть антитромбина депонируется в тканях. Высказано предположение, что депонированный антитромбин играет роль буфера, который поддерживает стабильный уровень антитромбина в плазме.Выполняет роль основного плазменного кофактора гепарина, под влиянием которого трансформируется из прогрессивного антикоагулянта в ингибитор немедленного действия – антритромбин II. Антитромбин III является основным ингибитором тромбина и активных форм многих других плазменных факторов (Ха, IХа, ХIа, ХIIа), исключение составляет фактор VII (рис.2). Посредством ковалентного связывания антитромбин III помимо тромбина нейтрализует и другие сериновые протеазы. Обладает мощным антикоагулянтным действием только в комплексе с гепарином (его активность резко возрастает при взаимодействии с гепарином и гепариноподобными молекулами на поверхности эндотелия). Так, в отсутствии гепарина скорость нейтрализации антитромбином III сериновых протеаз незначительна, в тоже время образование комплекса антитромбин-гепарин существенно увеличивает антикоагулянтное действие антитромбина (в 1000–100 000 раз). Связывание гепарина с антитромбином ускоряет образование комплекса тромбин-антитромбин-гепарин.

Рисунок 2. Противосвертывающая система: действие физиологических ингибиторов коагуляции (источник: //smed.ru).

ФЛ – фосфолипиды.

Содержание его в крови здоровых людей находится в пределах от 80 до 140 %. В количественном отображении в плазме здорового человека выявляют около 750 мг AT-III. При этом почти 90 % всей спонтанной антитромбиновой активности крови связывают с AT-III. Период полураспада AT-III составляет 23 дня.

Значение АТ III, как основного модулятора гемостаза подтверждается наличием тенденции к тромбообразованию у лиц с врождённым или приобретённым дефицитом АТ III. Дефицит АТ – серьезный фактор риска развития венозных тромбозов. Дефицит AT-III клинически проявляет себя рецидивирующими венозными и артериальными тромбоэмболиями, возникающими у нескольких членов семьи довольно часто в раннем возрасте. Низкая активность AT-III в крови выявляется у больных инфарктом миокарда, сахарным диабетом, атеросклерозом, болезнями печени, острым панкреатитом, тромбоэмболиями, возникающими в послеоперационном периоде, второй половине беременности, в также в период родов и послеродовом периоде. Увеличение активности AT-III, и соответственно индуцированная гипокоагуляция, регистрируется при холестазе, меноррагиях, а также у пациентов, получающих антикоагулянты непрямого действия.

• Гепарин (полисахарид) представляет собой смесь полисульфатированных эфиров гликозаминогликанов. Синтезируется тучными клетками, ассоциированными с эндотелием, и являющимися главным хранилищем гепарина и вазоактивных веществ (гистамина и серотонина), а также гранулоцитами. В значительном количестве определяется в печени, сердце, мышцах, легких, а также в тучных клетках и базофилах. Не проникает через плаценту. Является ингибитором поливалентного действия, который ограничивает все фазы гемокоагуляции. Как уже отмечалось, образуя комплекс с антитромбином III, трансформирует его в антикоагулянт немедленного действия, что приводит к повышению эффективности АТ III и подавлению образования и действия тромбина (рис.3).

Рисунок 3. Роль гепарина в инактивации факторов свертывания

(по Панченко Е.П., Добровольскому А.Б., 1999).

Наличие сульфогруппы, является критическим для активации ATIII.

Высокая скорость ингибирования тромбина комплексом АТIII-гепарин обусловлена тем,

что в этой реакции гепарин выполняет роль не только активатора ATIII, но и матрицы,

обеспечивающей эффективное взаимодействие ингибитора с ферментом.

Представляет интерес тот факт, что после образования комплекса антитромбина с тромбином, гепарин, диссоциируя из комплекса, связывается с антитромбином (другой его молекулой) и генерирует множественные циклы инактивации фермента. Высокая скорость ингибирования тромбина обусловлена тем, что гепарин в этой реакции не только активирует антитромбин, но и при связывании с тромбином, выполняет роль матрицы, которая обеспечивает эффективное взаимодействие ингибитора с протеазой. Помимо тромбина подобное взаимодействие происходит и при ингибировании активных форм факторов IХ и ХI. Замедление свертывания и инактивация тромбина и других факторов свертывания гепарином напрямую зависит от уровня в крови AT-III: чем меньше содержание AT-III в плазме, тем ниже эффективность гепарина как in vitro, так и in vivo. Для обеспечения полной эффективности гепарина уровень AT-III в крови не должен быть менее 80%. Гепарин также активирует фибринолиз, что способствует растворению тромбов, образует комплексы с плазмином, фибриногеном и адреналином, которые оказывают противосвертывающее и фибринолитическое действие.

Механизм ингибирования сериновых протеаз представлен на рис.4.

Рисунок 4. Механизм действия естественного антикоагулянта гепарина

(по М.В.Кондашевской, 2010)

ТФ – тканевой фактор, ВМК – высокомолекулярный кининоген, КК – калликреин, АТ III

– антитромбин III, КФГ II – кофактор гепарина II, ИПТФ – ингибитор пути тканевого фактора, ПСИ – ингибитор протеина С.

К другим первичным физиологическим антикоагулянтам относят:

• Протеин S (PS) - кофактор протеина С. Витамин К-зависимый гликопротеин (одноцепочечный) с молекулярной массой - 69000. Циркулирует в плазме в связанном с высокомолекулярным протеином виде (С4в-связывающий протеин).

Так как его кофакторная активность к протеину С очень низка, предполагают, что С4в-связывающий протеин является важным регулятором антикоагулянтной активности протеина S. Его связь с фибринолизином в сравнении с остальными витамин К-зависимыми протеинами более высокая. Протеин S инактивируется тромбином, участвует также в регуляции активирования системы комплемента.

• Тромбомодулинпредставляет собой белок с молекулярной массой 74 000. Является эндотелиальным рецептором для тромбина. Образуя в соотношении 1:1 стехиометрический комплекс с тромбином, вызывает его инактивацию, сохраняя свою способность активировать протеин С.
• Протеин С (PC)– физиологический антикоагулянт (витамин К-зависимый). Способен при участии двух других кофакторов (протеина S и тромбомодулина). инактивировать факторы VIII и V. Синтезируется гепатоцитами. В кровотоке циркулирует в неактивной форме. Его активация происходит при участии небольшого количества тромбина. Значительное ускорение этой реакции (примерно в 1000 раз) происходит при участии тромбомодулина – поверхностного белка эндотелиальных клеток, связывающегося с тромбином. Комплекс тромбин - тромбомодулин приобретает антикоагулянтные свойства, которые реализуются через активацию сериновой протеазы – протеина C. В присутствии своего кофактора – протеина S активированный PC на фосфолипидной поверхности расщепляет, а затем и инактивирует факторы Va и VIIIa (рис. 2). Этот механизм эффективно предупреждает дальнейшее образование тромбина и трансформирует его в активатор антикоагулянтного механизма. Оба естественных антикоагулянта (PC и PS) являются важными модуляторами активации свёртывания крови. Поэтому у пациентов, имеющих врождённый их дефицит, имеется склонность к тяжёлым тромботическим нарушениям, в частности, у лиц с врождённой патологией фактора V (Лейденская мутация) имеет место повышенное тромбообразование (тромбофилия). В тоже время активированный PC подавляет продукцию эндотелиальными клетками ингибитора активатора плазминогена-1 (ИАП-1) посредством механизма обратной связи, что выводит из-под контроля тканевой активатор плазминогена (ТАП). Следствием этого является косвенная стимуляция системы фибринолиза и усиление антикоагулянтной активности активированного протеина C.

Вследствие дефицита протеина С у молодых людей возникает наклонность к рецидивирующим тромбозам. При остром ДВС-синдроме, повреждении мягких тканей, тяжелых поражениях печени, респираторном дистресс-синдроме значительно снижается, иногда вплоть до почти полного исчезновения из крови, активность протеина С. Снижение уровня протеина С в послеоперационном периоде один из факторов риска тромботических осложнений.

· С1-ингибитор (С1-И)– серпин, являющийся основным ингибитором сериновых ферментов контактной системы. Более 50% всего калликреина, образующегося в крови, и 95% фактора XIIa инактивируется С1-ингибитором. Дефицит С1-И приводит к развитию ангионевротического отёка. Активная форма фактора XI инактивируется в основном α₁-антитрипсином, а также АТ III.

· Кофактор гепарина II или гепариновый кофактор II (КФГ II/ГК II)– серпин, который ингибирует исключительно тромбин в присутствии либо гепарина, либо дерматан-сульфата. Синтезируется в печени, имеются сведения, что в норме он содержится в интиме артериальных сосудов, внесосудистом пространстве (месте локализации дерматан-сульфата). Данный серпин ингибирует как свободный тромбин, так и связанный в тромбе, но не затрагивает другие протеазы коагуляции. Имеются сведения, что кофактор гепарина II обеспечивает ингибирование 20–30% тромбина при свертывании крови. Тромбин стимулирует хемотаксис моноцитов, пролиферацию фибробластов и других клеток, облегчает адгезию нейтрофилов к эндотелиальным клеткам, ограничивает повреждение клеток нервной системы. За счет способности гепаринового кофактора II блокировать эти эффекты тромбина этот серпин способен регултировать процессы заживления ран, воспаления и развития нервной ткани. Его действие во много раз потенцируется при взаимодействии с гепарином (рис.4), но клиническое значение этих эффектов незначительно.

· a₂-макроглобулин- ингибитор тромбина, плазмина, калликреина. Не является серином. Его концентрация в плазме составляет 1,54 г/л, период полураспада - 56 дней. a₂-макроглобулину принадлежит 3,5% общей антитромбиновой активности. Его антитромбиновое действие значительно выражено при значительном снижении уровня AT-III. Однако, в отличие от AT-III, a₂-макроглобулин не оказывает влияния на другие активные плазменные факторы крови, действуя лишь на тромбин. В тоже время a₂-макроглобулин обладает более выраженным антиплазминовым действием по сравнению с AT-III.

· Ингибитор внешнего пути свертывания или ингибитор пути тканевого фактора (TFPI/ИПТФ)не является членом семейства серпинов. Он обладает способностью подавлять активацию проконвертина тромбопластином (рис. 4). В частности,ИПТФ связывается с фактором Xa, инактивируя его, а затем комплекс фактор Xa- ИПТФ- инактивирует комплекс ТФ-фактор VIIa (рис. 2). Основным местом синтеза и локализации в организме ИПТФ является эндотелий капилляров и мегакариоциты,в меньшей степени – мононуклеары и гепатоциты. Стимулируют выделение ИПТФ и усиливают его антикоагулянтную активность как нефракционированный гепарин, так и мелкодисперсные гепарины, свидетельством тому является обнаружение в С-концевой части молекулы ИПТФ двух участков связывания гепарина.

· Протеазный нексин-1 (ПН-1)- ещё один ингибитор тромбина, предотвращающий его связывание с клеточной поверхностью. Относится к серпинам. Секретируется в основном гладкомышечными клетками сосудов, а также перицитами, фибробластами, глиальными клетками, клетками скелетной мускулатуры, тромбоцитами. Секретируемый ПН-1довольно быстро связывается с внеклеточным матриксом – в основном с гепаран-сульфатами. ПН-1 является нециркулирующим в кровотоке ингибитором многих протеаз (тромбина, активаторов плазминогена, плазмина, фактора XIa и др.), но если ПН-1 связывается с гепарином (или другими гликозаминогликанами), его активность направляется в основном на ингибирование тромбина.Ингибирование происходит путем комплексообразования ПН-1-тромбин (ковалентные связи), данный комплекс интернализуется клетками сосудов и подвергается деградации. Комплекс ПН-1-тромбин обладает высоким сродством к гепарину, с которым образует комплекс гепарин-ПН-1-тромбин и на котором, как на матрице (подложке) происходит процесс ингибирования.Гепарин, снижая связывание ПН-1 с мембранами гладкомышечных клеток сосудов, во много раз ускоряет комплексообразование ПН-1 с тромбином, и увеличивает эффективность его ингибирования. Имеются сведения об аналогичном механизме ингибирования фактора XIa (образование комплекса ПН-1-фактор XIa, ускорение ингибирования при комплексообразовании с гепарином). В последнее время в научной литературе появляется все больше данных о том, что ПН-1 является наиболее существенным регулятором активности тромбина и других протеаз в сосудистой стенке. Кроме того, ПН-1 обнаружен на поверхности тромбоцитов, где его локальная концентрация может достигать величины достаточной для регуляции активности тромбина и протеина С.

· Ингибитор протеина С(ПСИ) – одноцепочечный протеин с молекулярной массой - 57 000. ПСИ -это связывающийся с гепарином серпин, ингибирующий многие протеазы,включая активатор протеина С, тромбин, тромбомодулин, активатор тканевого плазминогена и урокиназный активатор плазминогена (рис. 4).Реакция в обычных условиях протекает медленно, но при наличии высоких концентраций гепарина значительно ускоряется. Протеин С, оказывая протеолитическое действие на ингибитор, образует стехиометрический комплекс в соотношении 1:1.Синтезируется в печени, обнаруживается в моче, слюне, амниотической жидкости, семенной жидкости и др.

· Протеин Z-зависимый протеазный ингибитор (ZПИ) с молекулярноймассой - 44 000. Структура его молекулы и функции находятся на стадии изучения. Данный серпин ингибирует факторы IXa, Xa, XIa. Действие этого серпина в отношении фактора Xa усиливается во много раз при взаимодействии с гепарином.Активность различных ингибиторов на разных этапах свертывания крови при подавлении коагуляционных механизмов различна: часть из них действуют преимущественно на ранних фазах, оставшаяся - реализует себя в фазе образования тромбина.И все же считается, что основной физиологической функцией ZПИ является ингибирование процесса свертывания крови до образования протромбиназного комплекса.

· a₁-антитрипсин(α ₁ -АТ) - ингибитор тромбина, фактора XIа, плазмин.

· Контактный ингибитор – специфический ингибитор фактора XIа.

· Ингибитор комплемента-I – ингибирует активные формы коагуляционных факторов XI и XII, калликреин.

· Липопротеин-ассоциированный коагуляционный ингибитор (ЛАКИ), в основном,синтезируется эндотелиальными клетками, и большее его количество находится на поверхности эндотелия. Ингибирует внешний механизм свёртывания крови: связывает в неактивный комплекс фактор Ха и комплекс фактор VIIа/ Са²⁺/ тканевой тромбопластин.

· Ингибитор полимеризации фибрин-мономеров – угнетает процессы самосборки фибрина.

Следует помнить, что к гиперкоагуляции, помимо снижения уровня первичных антикоагулянтов (прежде всего, антитромбина III, протеина С и протеина S) приводят также их структурные аномалии.

Вторичные антикоагулянты

Вторичные антикоагулянты фактически представляют собой «отработанные» коагуляционные факторы и продукты их разрушения.

К вторичным антикоагулянтам относят:

· Антитромбин I (АТI), которыйпредставляет собой фибрин, адсорбирующий и инактивирующий практически весь тромбин, образовавшийся в процессе гемокоагуляции; т.е. фактически АТ Iфункционирует как физиологический антикоагулянт.

• Антитромбопластины, представляющие собойотработанные продукты активации коагуляционных факторов VII или X, и угнетающие действие тканевого тромбопластина, а также его комплекса с фактором VII.
• Продукты деградации фибриногена/фибрина (ПДФ),которые образуются в результате действия плазмина, блокирующие фибриноген, ингибирующие активный фактор IX, а также фибринолиз и агрегацию тромбоцитов. ПДФ обладают слабым антитромбиновым действием, а также угнетают конечный этап свертывания - образование фибрина за счет ингибирующего влияния на процессы полимеризации фибрин-мономеров.
• Фибринопептидыявляются продуктами протеолиза фибриногена тромбином и оказывают антитромбиновый эффект.
• Метафакторы активных плазменных факторов: метафактор Vа (ингибитор фактора Xа), метафактор XIа (ингибитор комплекса факторов XIIа – XIа).

· Антитромбин IXявляется продуктом расщепления протромбина тромбином: он нарушает активацию протромбина и протромбиназы.

• Ауто-II-антикоагулянтпредставляет собой продукт расщепления протеина C тромбином: он конкурентно угнетает активную форму фактора X, блокирует антиплазмины, активирует фибринолиз, выступает в качестве кофактора адреналин-агрегации тромбоцитов.

Активация противосвертывающей системы осуществляется параллельно активации системы свертывания, т.е. с момента активации фактора Хагемана и появления первых порций активного плазменного ХII фактора. Фактически самоторможение системы гемостаза отмечается уже на этапе активации свертывающей системы. Точкой приложения физиологических антикоагулянтов являются только активные формы всех коагуляционных факторов крови.

В тоже время, следует помнить, что антисвертывающая система истощается значительно быстрее, чем свертывающая, темпы выработки физиологических антикоагулянтов в условиях патологии значительно отстают от темпов их потребления, что диктует необходимость восполнения их дефицита в условиях патологии.

NB Важно знать, что

1. Физиологическая роль противосвертывающей системы заключается в поддержании крови в жидком состоянии и ограничении процесса тромбообразования.
2. Запуск противосвертывающей системы происходит параллельно активизации системы свертывания, т.е. практически с момента появления первых порций активного фактора Хагемана (ХIIа).Антикоагулянты блокируют лишь активные формы плазменных коагуляционных факторов крови.
3. Самоторможение системы гемостаза наблюдается на всех этапах свертывания.
4. Противосвертывающая (антикоагулянтная) система быстро истощаема.
5. Антитромбин III, являясь кофактором гепарина, обеспечивает антикоагулянтную активность последнего.