HEMOSTASIS - คณะแพทยศาสตร์ ... · HEMOSTASIS Hemostasis หรือ...
Transcript of HEMOSTASIS - คณะแพทยศาสตร์ ... · HEMOSTASIS Hemostasis หรือ...
HEMOSTASIS
Hemostasis หรอื การหามเลือด เปนขบวนการที่สาํคญัในการปองกัน
ไมใหรางกายสูญเสยีเลือดออกจาก
ระบบไหลเวยีนเมื่อมกีารฉีกขาดของ
หลอดเลือด
ในขบวนการการหามเลือด จะประกอบดวยกลไกที่สําคญั 2 ระบบ ไดแก
1. การแข็งเปนลิ่มของเลือด (blood coagulation)
blood clot or thrombus*
(thrombus = ลิ่มเลือดที่เกิดขึ้นภายในระบบไหลเวียน เชน หลอดเลือด หรือ หัวใจ)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด(coagulation)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด(coagulation)
+
ขบวนการยับยั้งการสรางลิ่มเลือด(anticoagulation)
ขบวนการยับยั้งการสรางลิ่มเลือด(anticoagulation)
เกี่ยวของกับขบวนการสรางลิ่มเลือด เพื่อปองกันการสูญเสียเลือดจากระบบไหลเวียน เมื่อเกิดมกีารฉีกขาดของหลอดเลือด
HEMOSTASIS
2. การสลายของลิ่มเลอืด (blood clot dissolution or fibrinolysis)
เกี่ยวของกับการสลายลิ่มเลือดที่อาจจะเกิดมากเกินไปหรือผิดตาํแหนง ชวยปองกันไมใหเกิดลิ่มเลือดมากจนเกิดการอุดตันของระบบไหลเวียนเลือด
ในขบวนการการหามเลือด จะประกอบดวยกลไกที่สําคญั 2 ระบบ ไดแก
lysis of blood clot or thrombus
ขบวนการสลายลิ่มเลือด(fibrinolysis)
ขบวนการสลายลิ่มเลือด(fibrinolysis)
+
ขบวนการยับยั้งการสลายลิ่มเลือด(antifibrinolysis)
ขบวนการยับยั้งการสลายลิ่มเลือด(antifibrinolysis)
HEMOSTASIS
กลไกดังกลาวจะตองอยูในสมดุลซึ่งกันและกนั
Normal hemostasis
การเสยีสมดลุของระบบดงักลาวอาจทําใหเกิดความผดิปกติของการแข็งตวัของเลอืดและพยาธสิภาพตางๆทางการแพทย
coagulationantifibrinolysis
anticoagulationfibrinolysis
coagulationantifibrinolysis
+Blood clot
anticoagulationfibrinolysis
Blood clot
HEMOSTASIS
ความเสี่ยงตอการมีเลือดออกงาย
Intracerebral hemorrahge Ecchymoses
Oops!
coagulationantifibrinolysis
anticoagulationfibrinolysis
HEMOSTASIS
coagulationantifibrinolysis
anticoagulationfibrinolysis
ความเสี่ยงตอการเกิดหลอดเลอืดอุดตันจากลิ่มเลือด
occlusion of blood vessels by thrombus leading to organ ischemia
HEMOSTASIS
1. การแข็งเปนลิ่มของเลือด (blood coagulation)
• ขบวนการสรางลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสรางลิ่มเลือด
OutlineOutline
2. การสลายของลิ่มเลอืด (blood clot dissolution or fibrinolysis)
• ขบวนการสลายลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสลายลิ่มเลือด
HEMOSTASIS
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
ในภาวะปกติ เลือดจะไหลเวียนใน circulatory system โดยไมมีการเกิดลิ่มเลือดทั้งๆที่มีองคประกอบของการเกิดลิ่มเลือดอยูพรอม เนื่องจาก endothelial cells ที่บุผนังหลอดเลือด มีฤทธิ์ในการยับยั้งการสรางลิ่มเลือด
Endothelial layer
Subendothelial layer
• extracellular matrix:collagen, adhesionproteins
• cells: smooth muscles, fibroblasts
โครงสรางของหลอดเลือด
(tunica initima)
(tunica media and tunica adventitia)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
vasoconstriction
vasoconstriction เพื่อลด blood flow และการสูญเสียเลือด
กลไกการหามเลือดอันดับแรกที่เกิดขึ้นเมื่อมีการฉีกขาดของหลอดเลือด เรียกวา Primary hemostasis อาศัยการทํางานของหลอดเลือดและเกล็ดเลือด
vessel injury
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
exposure ของ subendothelial layer (collagens & cellular components) กับเลือด หลังมีการฉีกขาดของหลอดเลือด
exposure ของ collagenและ platelet plug
เกล็ดเลือด (platelet) จะเขามาจับกับ collagen เพื่อทําการหามเลือด และจับกลุมรวมกันเปน platelet plug
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Platelet: • สรางจาก megakaryocytes ใน bone marrow
• รูปรางกลม (discoid) ขนาด 1.5 - 3 nm ไมมี nucleus
• อายุของ platelet ~ 9 - 10 วัน
มีบทบาทสาํคัญในขบวนการสรางลิ่มเลอืด
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis โดย platelet จะประกอบไปดวยขัน้ตอนดังนี:้
• Platelet adhesion
การเกาะของ platelet บน exposed subendothelial layer
• Platelet activation
ขบวนการกระตุนเกล็ดเลือด จาก resting ไปเปน activated platelet
• Platelet aggregation
การเกาะกลุมของ platelet เขาดวยกัน
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet adhesion
Platelet and its structure
- ในภาวะปกติ platelet จะลอยอยูในกระแสเลือด โดยไมจับกลุมกันหรือจับกับผนังหลอดเลือด
surface membrane ของ platelet จะมี glycoprotein เปนสวนประกอบที่สําคัญ โดยทําหนาที่เปน receptor
- แตเมื่อมีการฉีกขาดของหลอดเลือด platelet จะเขาจับกับ subendotheliallayer โดยอาศัย glycoprotein receptor ที่อยูบน membrane ของ platelet
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet adhesion
platelet ใช glycoprotein (GP)receptor หลายชนิด เพื่อจับกับ exposed subendothelial layer(collagen & other extracellularmatrix proteins)
GP ที่สําคัญไดแก:
- GP Ia/IIa จับกับ collagen
- GP Ib/IX จับกับ vonWillebrand factor (vWF)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet adhesion
von Willebrand factor (vWF) เปน multimeric proteins ที่สรางจาก
endothelium และ platelet หนาที่สําคัญอันหนีงของ vWF คือ ทําหนาที่เปน
cell adhesion molecule โดยเมื่อมีการฉีกขาดของหลอดเลือดเกิดขึ้น vWF
ใน plasma จะเขาจับกับ exposed extracellular matrix และชวยยึดจับ
platelet ใหเกิด adhesion บริเวณที่มีการ vessel injury
exposed extracellular matrix (esp. collagen)endothelium
vWF platelet
endothelium
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Platelet adhesion เปนขั้นตอนที่สําคัญ ในการที่จะ localize platelet ที่ตําแหนงที่มีการเสียหายของหลอดเลือด โดยเฉพาะใน artery ซึ่งมีการไหลของเลือดสูง
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet adhesion
Platelet adhesionon thrombogenicsurface
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet activation
เมือ่มกีารจบัของ platelet กับ collagen จะมีการกระตุนของ platelet ผานทาง receptor สงผลใหระดับ calcium ภายใน platelet จะเพิ่มสงูขึ้น ทําใหเกิดการเปลีย่นแปลงตางๆดังนี้:
เมือ่มกีารจบัของ platelet กับ collagen จะมีการกระตุนของ platelet ผานทาง receptor สงผลใหระดับ calcium ภายใน platelet จะเพิ่มสงูขึ้น ทําใหเกิดการเปลีย่นแปลงตางๆดังนี้:
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet activation
1. การเปลี่ยนแปลงรูปรางของ platelet (shape change)
Disc shape Platelets with pseudopods
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet activation
Animation of platelet shape change
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet activation
2. กระตุนการหลั่งสารที่อยูใน platelet2. กระตุนการหลั่งสารที่อยูใน platelet
dense granule
α granuleplatelet สังเคราะหและเก็บสารที่ใชในขบวนการหามเลือดไวใน granules
vWF, fibronectin,coagulation factors
α granule dense granule Ca2+, serotonin,ADP
นอกจากนีย้ังมกีารเพิ่มปริมาณของ negatively-charged phospholipid(phosphatidylserine) บน platelet membrane ซึ่งใชในขบวนการสรางลิ่มเลือด
Platelet aggregationCoagulation process
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet activation
ADP เปนสารที่หลั่ง dense granule ของ platelet
activation และ aggregation ของ platelet
AUTOCATALYTIC REACTION
platelet ADPrelease
+
+
ADP
+
+
+
ทําใหเกิด amplification ของ signal Platelet ทํางานไดมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet activation
3. เกิดการสราง Thromboxane A2 (TXA2)
platelet membrane phospholipid
arachidonic acid
thromboxane A2
cyclooxygenase
thromboxane synthesis
phospholipase A2
activation และ aggregation ของ platelet
vasoconstriction
peroxidase
autocatalytic reaction
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet activation
4. เกิดการ activation ของ GPIIb/IIIa
• การจับของ GP receptor กับ subendothelial extracellular matrix ในชวงการเกิด platelet adhesion จะเกิดขึ้นเร็ว แตไมแข็งแรง (rapid but low-affinity binding)
• ใน activated platelet จะมีการเปลี่ยนแปลงทางโครงสรางของ glycoprotein receptor GPIIb/IIIa ซึ่งเปน receptor ที่มีมากที่สุดบนผิวของ platelet ใหเปลี่ยนคุณสมบัติจาก inactive ไปเปน active receptor
• Active GPIIb/IIIa สามารถจับกับ vWF และ fibrinogen ไดอยางเหนียวแนน (high affinity)
platelet adhesion/aggregation
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Primary hemostasis • Platelet aggregation
Fibrinogen และ vWF ใน plasma จะจับกับ GPIIb/IIIa บน platelet และทําหนาที่เชื่อม platelet เขาดวยกัน ทําใหเกิดการเกาะกลุมของ platelet (aggregation)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
GP IIb/IIIa
Collagen
vWF
Fibrinogen
GP Ib/IX
GP Ia/IIa
Blood vessel wall injuries hemostasis
Primary hemostasis
Summary- primary hemostasis
Blood vessel (vasoconstriction)
Platelet (platelet plug)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
ขั้นตอนการทํางานของ platelet ในการสราง platelet plug
Exposed extracellular matrix of subendothelial layer
1. Platelet adhesion
collagen
vWF
Glycoprotein receptor บน membrane ของ resting platelet จะเขาจับกับ exposed extracellular matrix protein
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
ขั้นตอนการทํางานของ platelet ในการสราง platelet plug
2. Platelet activation
เพื่อให aggregation ของ platelet เกิดไดดีขึ้น
TXA2
Release ofgranulecontents
- กระตุนใหเกิด platelet activation & aggregation
- clot formation
สามารถจับกับ fibrinogen และ vWF ไดดีและแข็งแรงมากขึ้น
Activation of GPIIb/IIIa receptor
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Shape change(pseudopods)
ขั้นตอนการทํางานของ platelet ในการสราง platelet plug
3. Platelet aggregation
Platelet aggregation via GPIIb/IIIa & fibrinogen or vWF
Platelet plug
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
GP IIb/IIIa
Collagen
vWF
Fibrinogen
GP Ib/IX
GP Ia/IIa
Secondary hemostasis Clot formation
Primary hemostasis Platelet plug ไมแข็งแรง และ อาจหลุดออกได
Secondary hemostasis Blood clot formation เปลี่ยน fibrinogen เปน fibrin เกิดเปนลิ่มเลือด ซึ่งมีความแข็งแรงและสามารถหามเลือดไดดขีึ้น
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis Clot formation
• ขบวนการ clot formation เกิดจากการกระตุนการทํางานของ coagulation factor หลายชนิด ซึ่งนําไปสูการสราง fibrin และ blood clot
Factor IV = Ca2+ ion
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis Clot formation
• Coagulation factors สวนใหญ (factor II, VII, IX, X, XI, และ XII) เปนเอ็นซัยมที่มีฤทธิ์เปน protease และจะอยูในรูป inactive (zymogen)
• เมื่อมีการกระตุนสรางลิ่มเลือดเกิดขึน้ coagulation factors ดังกลาวจะถูกเปลี่ยนจาก inactive ไปเปน active protease
Inactiveprotease
(zymogen)
XI XI
XIIa
Proteolytic cleavageby the upstream
coagulation factor
XIa
Activeprotease
IX IXa
Inactiveprotease
Activeprotease
Cleavage of thedownstream factor
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis Clot formation
• Coagulation factors บางชนิด (factor III, V และ VIII) จะทําหนาที่เปน cofactor สําหรับ coagulation factor ที่เปน protease ทําให activity ของ factor ดังกลาวเพิ่มสูงมากขึ้น
VIIa + III VIIa III
Xa + Va
IXa + VIIIa
Xa Va
IXa VIIIa
Note - factor V และ VIII จะอยูในรูปของ procofactor ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเปนรูป cofactor (Va และ VIIIa) เมื่อมีการกระตุนการสราง clot
• Fibrinogen (factor I) เปน coagulation factor ที่ทําหนาที่เปน precursor ที่สามารถถูกยอยดวย protease ไดเปน fibrin
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis Clot formation
• Clot formation สามารถแบงออกเปน 4 ขั้นตอน คือ:
1. Factor X activation
- extrinsic pathway
- intrinsic pathway
2. Thrombin generation
3. Fibrin formation
4. Clot retraction
X Xa
XIIXI
IX/VIIIa
intrinsic
VII/
III
extrinsic
Prothrombin (II) thrombin (IIa)
fibrinogen fibrin
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Va
Secondary hemostasis • Factor X activaton
Extrinsic pathways
• Factor III หรือ tissue factor (thromboplastin) เปน glycoprotein ที่พบบนผิวเซลลที่อยูใน subendothelial layer ทําหนาที่เปน cofactor ของ FVIIa
เมื่อมีการฉีกขาดของหลอดเลือด, FIII จะถูก expose กับ FVII ทําใหเกิดการกระตุน activity ของ FVIIa และ activation ของ FX
VII
VIIa
III (tissue factor)
VII/III
VIIa/III
X Xa
autoactivationVIIa
III
Ca2+/ phospholipid
membranephospholipid
Ca2+
X Xa
present at 1-2% of total FVII
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis • Factor X activaton
Intrinsic pathways
exposed extracellular matrixendothelium
พื้นผิวที่มีประจุลบสามารถกระตุน FXII ได เชน kaolin, glass surface
XII XIIa
VIIIa
X Xa
VIIIa
Ca2+ IXaPhospholipid(platelet)
IXa
XII XIIa
XI XIa
IXVIIIa
IXa/VIIIa
X Xa
contactsurfaces
HMK
Ca2+/ phospholipid
(cofactor ของ IXa)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis • Thrombin generation
Ca2+/ phospholipid
XaVa
(cofactor ของ Xa)
Xa/Va
prothrombin (II) thrombin (IIa)
II IIa
Va
Ca2+ XaPhospholipid(platelet)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis • Fibrin formation
thrombin
fibrinogen fibrin monomerCa2+
Spontaneous aggregation
Soft fibrin clot
soluble
covalent crosslink
Hard fibrin clot
insoluble
FXIII FXIIIa(fibrin stabilizing factor)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis • Fibrin formation
Covalent crosslinking of fibrin by FXIIIa
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Secondary hemostasis • Clot retraction
โปรตีน thrombosthenin ใน platelet(similar to actin-myosin)
contraction of thrombosthenin
clot retraction
strengthen hemostatic plug
* thrombosthenin ทําใหเกิด shape change และ pseudopod extension ดวย
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
XII XIIa
XI XIa
IX IXaVIIIa
IXa/VIIIa
X Xa
contactsurfaces
HMK
*
VII
VIIa
VII/III
VIIa/III
III (tissue factor)
INTRINSIC
EXTRINSIC
Xa/Va
Ca2+
II IIa (thrombin)
fibrinogen fibrin
crosslinked fibrinFXIII FXIIIa
VIII
* requires Ca2+/phospholipid for catalysis
*
*Ca2+
VaV
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
ถึงแมวาการสรางลิ่มเลือดจะสามารถเกิดไดจาก intrinsic หรือ extrinsic pathways แตในรางกายการสรางลิ่มเลือดจะอาศัยการทํางานของ pathways ทั้งสองรวมกัน โดยมีกลไกที่นาจะเปนไปไดดงันี้
1. Initiation of coagulation cascade via extrinsic pathway
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
การกระตุน clot formation ที่นาจะเกิดขึ้นในรางกาย
-ยังไมมี VIIIa ในชวงเริ่มตนของ clot formation
Intrinsic pathway ไมนามีบทบาทสําคัญในการกระตุน clot formation ในรางกาย
-ผูที่ขาด contact factor ที่จําเปนสําหรับการกระตุน intrinsic pathway (FXII, kallikrein, HMK) พบวาจะไมมีปญหาเรื่อง bleeding disorder ในผูปวยดังกลาว
VIIa
III membranephospholipid
Ca2+
X Xa
1. Initiation of coagulation cascade via extrinsic pathway
VII
VIIa
III (tissue factor)
VII/III
VIIa/III
X Xa
Ca2+/ phospholipidpresent at 1-2% of total FVII
autoactivation
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
การกระตุน clot formation ที่นาจะเกิดขึ้นในรางกาย
ดังนั้น กลไก extrinsic นาจะเปนกลไกที่สําคัญที่เปนจุดเริ่มตนของกระตุน clot formation ในรางกาย
ดังนั้น กลไก extrinsic นาจะเปนกลไกที่สําคัญที่เปนจุดเริ่มตนของกระตุน clot formation ในรางกาย
การกระตุน clot formation ที่นาจะเกิดขึ้นในรางกาย
2. Initial thrombin formation by FXa
• Factor Xa ที่เกิดขึ้นจาก extrinsic pathway สามารถจะกระตุนการเปลี่ยน prothrombin เปน thrombin ได แตดวย activity ที่ต่ํามาก เนื่องจากยังไมมี Va ซึ่งเปน cofactor สําหรับ Xa
II IIa
Ca2+ XaPhospholipid(platelet)
*การที่มี Va เปน cofactor ทําให activity ของ Xa เพิ่มขึ้น >104-105 เทา
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
การกระตุน clot formation ที่นาจะเกิดขึ้นในรางกาย
3. Feedback amplification by thrombin• Thrombin ปริมาณต่ําๆ ที่เกิดขึ้นในชวงแรก สามารถเรงปฏิกิริยา กระตุนให factor หลายชนิดเปลี่ยนเปนรูป active form ทําใหขบวนการสรางลิ่มเลือดเปนไปไดอยางรวดเร็วและมีประสิทธภิาพ
X Xa
Xa/Va
VIIIa
INTRINSIC
XI XIa
IX IXa
IXa/VIIIa
Ca2+
II IIa (thrombin)
VIII
III (tissue factor)EXTRINSIC
VII
VIIa
VII/III
VIIa/III
VaV
Slow
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
4. Activation of FIX by FVIIa• นอกจากนี้ FVIIa/III ใน extrinsic pathway ยังสามารถกระตุน FIX ใน intrinsic pathway ได ทําใหมีการกระตุน pathway นี้ได โดยไมจําเปนตองอาศัย contact factors (FXII, kallikrein, HMK)
XI XIa
IX IXa
VIIIa
IXa/VIIIa
X Xa
*
VII
VIIa
VII/III
VIIa/III
III (tissue factor)INTRINSIC
EXTRINSIC
Ca2+
VIII
*
• FIXa ที่เกิดขึ้น จะทํางานรวมกับ VIIIa (ซึ่งไดจากการกระตุน VIII โดย thrombin) ไปกระตุน FX (activity ของ IXa/VIIIa จะสูงกวา ของ VIIa/III ~50 เทา ทําใหการกระตุน FX เปนไปไดดยีิ่งขึ้น)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
การกระตุน clot formation ที่นาจะเกิดขึ้นในรางกาย
XII XIIa
XI XIa
IX IXaVIIIa
IXa/VIIIa
X Xa
HMK
*
VII
VIIa
VII/III
VIIa/III
III (tissue factor)
INTRINSIC
EXTRINSIC
Xa/Va
Ca2+
II IIa (thrombin)
fibrinogen fibrin
crosslinked fibrinFXIII FXIIIa
VIII
* requires Ca2+/phospholipid for catalysis
*
*Ca2+
VaV
COAGULATION CASCADECOAGULATION CASCADE
contactsurfaces
Some important aspects of coagulation cascades
1. Signal amplification of coagulation process
FVII 1 µg/mlFX 8 µg/mlFII (prothrombin) 150 µg/mlFibrinogen 4000 µg/ml
Plasma concentration
• amplification ของ coagulation process โดยการทํางานของ factor ตางๆไปตามลําดับ ทําใหการเกิดลิ่มเลือดเปนไปอยางรวดเร็ว
• สามารถถูกควบคุมดวยกลไก anticoagulation ไดอยางมีประสิทธภิาพ
โดยเฉพาะการยับยั้งการทํางานของ coagulation factor ที่อยูทาง upstream
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
2. การทํางานที่สัมพันธกันระหวาง platelet และ coagulation process
Some important aspects of coagulation cascades
หนาที่ของ platelet นอกจากจะ form เปน platelet plug เพื่อหามเลือดใน primary hemostasis แลว platelet ยังมีสวนกระตุนการทํางานของขบวนการสรางลิ่มเลือดโดย:
• release of granule contents
• เพิ่ม expression ของ phosphatidylserine ซึ่งเปน phospholipid ที่มีประจุลบ บนผิวของ platelet เมือ่ถูกกระตุน ซึ่งสามารถจับกับ coagulation factor ไดดี
- coagulation factors (V, VIII, fibrinogen, FXIII)
- vasoconstricting agonist (serotonin, TXA2)
Blood flow Local concentration of active coagulation factor
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Some important aspects of coagulation cascades
2. การทํางานที่สัมพันธกันระหวาง platelet และ coagulation process
enzymatic activity ของ coagulation factor โดย
localization of coagulation factors onmembrane phospholipid
- เพิ่ม effective concentration ของ substrate- ปกปอง coag. factor จาก inhibitor
การเกิด clot formation จะเกิดไดดีบริเวณที่มี platelet aggregation หรือ บริเวณที่มี vessel injury ไมใชบริเวณหลอดเลือดปกติ
II IIa
VaCa2+ Xa
Platelet membrane
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Some important aspects of coagulation cascades
2. การทํางานที่สัมพันธกันระหวาง platelet และ coagulation process
platelet
collagen
ADP
TXA2
Thrombin
Ca2+Activation/aggregation
• thrombin ที่เกิดขึ้นจาก coagulation process เปนตัวกระตุนที่ดีที่ทําใหเกิด activation และ aggregation ของ platelet
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Some important aspects of coagulation cascades
3. Roles of vitamin K in coagulation
• Coagulation factor หลายชนิด (II, VII, IX, X) จะพบวาหมู glutamate บางตัวถูกดัดแปลงเปน γ-carboxyglutamate (gla)
glutamate γ-carboxyglutamate(Gla)
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Some important aspects of coagulation cascades
3. Roles of vitamin K in coagulation
• Gla และ Ca2+ ชวยทําหนาที่ยึด Gla-containing coagulation factor ไวกับ phospholipid membrane
IX
VII
II, X
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Some important aspects of coagulation cascades
3. Roles of vitamin K in coagulation
Vit K cofactor insynthesizing Gla
* protein C และ protein S ซึ่งทํางานใน anticoagulation process ก็เปน vit-K dependent protein
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
• Analog ของ vitamin K สามารถนํามาใชในทางการแพทย เชน dicumarol นํามาใชในการปองกันเลือดแข็งตัวงาย หรือ warfarin นํามาใชเปน rodenticide
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Some important aspects of coagulation cascades
3. Roles of vitamin K in coagulation
EDTA ซึ่งสามารถจับ Ca2+ สามารถนํามาใชเปนสารที่ยับยั้งการแข็งตัวของเลือด
Ca2+ and coagulation
EDTA
ขบวนการสรางลิ่มเลือด (coagulation process)
Some important aspects of coagulation cascades
3. Roles of vitamin K in coagulation
XII XIIa
XI XIa
IX IXaVIIIa
IXa/VIIIa
X Xa
HMK
*
VII
VIIa
VII/III
VIIa/III
III (tissue factor)
INTRINSIC
EXTRINSIC
Xa/Va
Ca2+
II IIa (thrombin)
fibrinogen fibrin
crosslinked fibrinFXIII FXIIIa
VIII
* requires Ca2+/phospholipid for catalysis
*
*Ca2+
VaV
COAGULATION CASCADECOAGULATION CASCADE
contactsurfaces
1. การแข็งเปนลิ่มของเลือด (blood coagulation)
• ขบวนการสรางลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสรางลิ่มเลือด
OutlineOutline
2. การสลายของลิ่มเลอืด (blood clot dissolution or fibrinolysis)
• ขบวนการสลายลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสลายลิ่มเลือด
HEMOSTASIS
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
• Anticoagulation process จะทําหนาที่ถวงดุลของ coagulation process เพื่อไมใหเกิดการสรางลิ่มเลือดมากเกินไป ซึ่งอาจจะทําใหเกิด thrombus อุดตันระบบไหลเวียน
• Healthy endothelial cells มีบทบาทสําคัญใน anticoagulation process ทําหนาที่ยับยั้งไมใหลิ่มเลือดขยายตัวไกลไปจากบริเวณที่มีการฉีกขาดของหลอดเลือด
clot formation
Coagulation process
XII XIIa
XI XIa
IX IXaVIIIa
IXa/VIIIa
X Xa
HMK
*
VII
VIIa
VII/III
VIIa/III
III (tissue factor)
INTRINSIC
EXTRINSIC
Xa/Va
Ca2+
II IIa (thrombin)
fibrinogen fibrin
crosslinked fibrinFXIII FXIIIa
VIII
* requires Ca2+/phospholipid for catalysis
*
*Ca2+
VaV
COAGULATION CASCADECOAGULATION CASCADE
contactsurfaces
• anticoagulation process ทํางานโดยอาศัย inhibitor ตอ coagulation factor ซึ่ง inhibitor ที่สําคัญไดแก:
- Antithrombin III (ATIII)
- Protein C inhibitor pathway
- Tissue factor pathway inhibitor (TFPI)
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
Tissue factor pathway inhibitor (TFPI)
• TFPI เปนโปรตีนที่สรางจาก endothelial cell
• รวมเปน complex กับ FXa และ VIIa/III และยับยั้ง enzymatic activity ของ Xa และ Va
- กดการทํางานของ extrinsic coagulation pathway ปองกันไมใหเกิด continuous activation ของ coagulation process
III TFPIVIIa Xa
inactive complex
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
• glycoprotein ที่สรางตับ และ endothelial cells
• ทํางานรวมกับ heparan sulfate หรือ heparin ซึ่งเปน glycosamino-glycan (GAG) ในการยับยั้ง thrombin, IXa, Xa, XIa และ XIIa
Structure of heparin
- Heparin สามารถกระตุนฤทธิ์ของ antithrombin III ~ 2000 เทา
- เปนสารกันเลือดแข็งทีใ่ชอยางแพรหลาย
Antithrombin III (ATIII)
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
Antithrombin III (ATIII)
• endothelial cell มีการสราง heparan sulfate และ heparin อยูมากที่ผิวของเซลล ซึ่งจะทําหนาที่ยึดจับกับ ATIII และกระตุนฤทธิ์ในการยับยั้ง thrombin และ factor อื่นๆ (IXa, Xa, XIa และ XIIa)
form 1:1 complex กับ coagulation factor และ ยับยั้ง proteolytic activity (แตไมได degrade coagulation factor)
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
Protein C inhibitor pathway
การทํางานของ pathway มีขั้นตอนดังนี้:
1. การจับกันระหวาง thrombomodulin กับ thrombin
thrombin
thrombomodulin
- thrombomodulin เปนโปรตีนที่สรางจาก endothelial cell และพบอยูที่ surface สามารถเขาจับกับ thrombin และยับยั้งฤทธิ์ในการเปลี่ยน fibrinogen ไปเปน fibrin
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
Protein C inhibitor pathway
การทํางานของ pathway มีขั้นตอนดังนี้:
2. Activation ของ protein C
inactive activatedprotein C
- การเกิด complex ระหวาง thrombin และ thrombomodulin จะทําให thrombin เกิดมีความสามารถในการ activate protein C ใหเปน activated form
- protein C เปน vit K-dependent protein และมีฤทธิ์เปน protease
thrombin
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
Protein C inhibitor pathway
การทํางานของ pathway มีขั้นตอนดังนี้:
3. Inactivation ของ Factor Va และ VIIIa
- activated protein C จะทําหนาที่ยอยสลาย Va และ VIIIa โดยมี protein S เปน cofactor ทําใหเกิดการยับยั้ง coagulation process
activatedprotein C
VaVIIIa
Protein S
proteolyticcleavage
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
Summary
protein C inhibitorpathway
protein C inhibitorpathway
TFPITFPIAntithrombinIII/heparin
AntithrombinIII/heparin
thrombomodulin
ขบวนการยับยั้งการสรางลิม่เลือด (anticoagulation process)
1. การแข็งเปนลิ่มของเลือด (blood coagulation)
• ขบวนการสรางลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสรางลิ่มเลือด
OutlineOutline
2. การสลายของลิ่มเลอืด (blood clot dissolution or fibrinolysis)
• ขบวนการสลายลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสลายลิ่มเลือด
HEMOSTASIS
• ทําหนาที่สลายลิ่มเลือดที่อาจจะเกิดมากเกินไปหรือผิดตาํแหนง ชวยปองกันไมใหเกิดลิ่มเลือดมากจนเกิดการอุดตันของระบบไหลเวียนเลือด
ขบวนการสลายลิ่มเลือด (fibrinolytic process)
endothelial cells fibrin clot
t-PAtissue
plasminogenactivator
t-Pat-Pa
plasminogen(inactive)
lysis of fibrin
• tissue plasminogen activator (t-PA) ถูกสรางและหลั่งจาก endothelial cells ทําหนาที่กระตุน plasminogen ใหเปน plasmin ซึ่งมีฤทธิ์ในการยอยสลาย fibrin
fibrin degradation products
plasmin(active)
ขบวนการสลายลิ่มเลือด (fibrinolytic process)
Note- t-PA จะทําหนาที่กระตุน plasminogen ไดดี เมื่อทั้งคูจับอยูกับ fibrin clot(จํากัดฤทธิ์ของ plasmin อยูที่บริเวณที่มีการเกิด clot)
ขบวนการสลายลิ่มเลือด (fibrinolytic process)
PlasminPlasmin
Fibrin clotfibrin degradation products
breakdown of fibrin
t-PAurokinase
streptokinaseprekallikreinkallikrein
XII XIIaHMK
contactsurfaces
สรุปกลไกการกระตุน fibrinolytic process
PlasminogenPlasminogen(fibrin-bound)
ขบวนการสลายลิ่มเลือด (fibrinolytic process)
1. การแข็งเปนลิ่มของเลือด (blood coagulation)
• ขบวนการสรางลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสรางลิ่มเลือด
OutlineOutline
2. การสลายของลิ่มเลอืด (blood clot dissolution or fibrinolysis)
• ขบวนการสลายลิ่มเลือด
• ขบวนการยับยั้งการสลายลิ่มเลือด
HEMOSTASIS
ขบวนการยับยั้งการสลายลิ่มเลือด (antifibrinolytic process)
endothelial cells
plasminogen
fibrin clot
t-Pa
t-PA t-Pa
fibrindegradation
products
platelet
plasminogenactivatorinhibitor
(PAI)
PAI PAIt-Pa
inactive
• Plasminogen activator inhibitor (PAI) จาก platelet จะจับ t-PA และทําใหหมดฤทธิ์
antiplasmin
plasmin
• Antiplasmin จับกับ plasmin และ ทําใหหมดฤทธิ์ในการสลาย fibrin
coagulationantifibrinolysiscoagulation
antifibrinolysisanticoagulation
fibrinolysisanticoagulation
fibrinolysis
normal hemostasis
platelet healthy endothelium
+
Blood clot Blood clot
+
HEMOSTASIS
SUMMARY Roles of platelets & endothelial cells in hemostasis
SUMMARY
platelet
platelet มีบทบาทสําคัญในการควบคุมสมดุลของ hemostasis โดยทั่วไปจะทําหนาที่สงเสริมการสรางลิ่มเลือด (coagulation) และ ยับยั้งการสลายของลิ่มเลือด (antifibrinolysis)
coagulationcoagulation
• หลั่ง coagulation factors บางชนิด (V, VIII, XIII)
• expression of phosphatidylserine
• หลั่ง vasoconstricting agents (serotonin, TXA2)
• หลั่ง platelet factor 4 - neutralize ฤทธิ์ anticoagulant ของ heparin
Roles of platelets in hemostasis
antifibrinolysisantifibrinolysis
• หลั่ง plasminogen activator inhibitor (PAI)
HEMOSTASIS
healthy endothelium
Endothelial cells มีบทบาทสําคัญในการควบคุมสมดุลของ hemostasis ในภาวะปกติ จะทําหนาที่ยับยั้งการสรางลิ่มเลือดและ สงเสริมการสลายของลิ่มเลือด
ปองกันการอุดตันของหลอดเลือดจากลิ่มเลือด (patency of blood vessels)
anticoagulationanticoagulation
• ยับยั้งการเกาะกลุมของ platelet โดย:
- หลั่งสาร Nitric oxide (NO) และ prostacyclin (PGI2)
มีฤทธิ์ขยายหลอดเลือด (vasodilation) และ ยับยั้งการเกาะกลุมของ platelet
SUMMARY Roles of endothelial cells in hemostasis
HEMOSTASIS
anticoagulationanticoagulation
SUMMARY Roles of endothelial cells in hemostasis
Synthesis ofTXA2 and PGI2
platelet endothelial cells
- vasoconstriction- stimulate plateletaggregation
- vasodilation- inhibit plateletaggregation
• ยับยั้งการเกาะกลุมของ platelet โดย:
HEMOSTASIS
anticoagulationanticoagulation
SUMMARY Roles of endothelial cells in hemostasis
• ยับยั้งการเกาะกลุมของ platelet โดย:
- สรางเอ็นซัยม ectoADPase (CD39) บนผิวเซลล ทําหนาที่สลาย ADP ซึ่งเปนตัวกระตุน platelet aggregation
HEMOSTASIS
SUMMARY Roles of endothelial cells in hemostasis
• สราง tissue factor pathway inhibitors
• สราง antithrombin III และ heparin-rich surface
• สราง thrombomodulin และ protein S (ใน protein C inhibitor pathway)
fibrinolysisfibrinolysis
• สราง tissue plasminogen activator
HEMOSTASIS
anticoagulationanticoagulation
SUMMARY Roles of endothelial cells in hemostasis
endothelium
ในหลอดเลือดที่ปกติ, healthy endothelial cells จะมีหนาที่ปองกันไมใหเกิดการแข็งตัวของเลือด (anticoagulant & antithrombotic)
HEMOSTASIS
SUMMARY Roles of endothelial cells in hemostasis
ในบางภาวะ endothelial cells สามารถกระตุนใหเกิดการแข็งตัวของเลือดได (procoagulant & prothrombotic) เชน เมื่อมี injury ตอหลอดเลือด, มีการอักเสบ เปนตน โดย:
activated endothelial cells
blood vessel injury or inflammation
• หลั่งสารกระตุน coagulation process เชน tissue factor*, vWF, factor V, platelet-activating factors
* tissue factor (FIII) ปกติไมสรางจาก endothelium
platelets
• หลั่ง plasmin activator inhibitor (PAI) ยับยั้ง fibrinolysis
healthy endothelias
HEMOSTASIS
Very important organ in hemostasis
1. Synthetic functions
- สังเคราะห coagulation factors ในเลือดทุกตัว ยกเวน vWF
- สังเคราะห anticoagulation, fibrinolytic, และ antifibrinolytic factors เชน protein C, protein S, antithrombin III, plasminogen, antiplasmin
SUMMARY Roles of the liver in hemostasis
HEMOSTASIS
3. Clearance functions
- กําจัด activated coagulation factors, plasminogen activators
2. Absorption and metabolism of vit K
ความผิดปกติของการทํางานของตับความผิดปกติของการทํางานของตับ
อาจนําไปสูภาวะที่เลือดออกงาย (bleeding) หรือ เลือดแข็งตัวงายผิดปกติได (thrombosis)อาจนําไปสูภาวะที่เลือดออกงาย (bleeding) หรือ เลือดแข็งตัวงายผิดปกติได (thrombosis)
SUMMARY Roles of the liver in hemostasis
Very important organ in hemostasis
HEMOSTASIS
Abnormal liver functions
SUMMARY Roles of the liver in hemostasis
HEMOSTASIS
Abnormal bleeding/thrombosisAbnormal bleeding/thrombosis
Changes that promote hemostasis
1. ลดการสังเคราะห anticoagulation และ fibrinolytic factors
protein C, protein S, antithrombin III, plasminogen
2. Clearance function เสีย
- activated coagulation factors ไมถูกกําจัด เกิดการกระตุนการทํางานของ coagulation process thrombosis
Abnormal liver functions
SUMMARY Roles of the liver in hemostasis
HEMOSTASIS
Abnormal bleeding/thrombosisAbnormal bleeding/thrombosis
Changes that impair hemostasis
1. ลดการสังเคราะห coagulation factors (impaired liver function and vit K. deficiency)
- activated coagulation factors ไมถูกกําจัด เกิดการกระตุนการทํางานของ coagulation process ทําใหมีการใชไปของ factors ตางๆอยางตอเนื่อง
consumption coagulopathy bleeding
2. Clearance function เสีย
- plasminogen activator ไมถูกกําจัด (และ antiplasmin ก็สรางไดนอยลง) ทําให fibrinolytic activity สูงขึ้น