Характеристика системы гемостаза
Общее представление о гемостазе, гемостатический баланс
Гемостаз- это функция организма, обеспечивающая, с одной стороны, сохранение крови в кровеносном русле в жидком агрегатном состоянии, а с другой стороны - остановку кровотечения и предотвращение кровопотери при повреждении кровеносных сосудов. Органы и ткани, участвующие в выполнении этих функций, образуют систему гемостаза. Органы и ткани, участвующие в выполнении этих функций образуют систему гемостаза. Элементы системы гемостаза участвуют также в таких важных процессах жизнедеятельности, как воспаление, репарация тканей, поддержание гомеостаза и др. Система гемостаза активно реагирует на различные экзогенные и эндогенные воздействия, может иметь врожденные и приобретенные функциональные нарушения - «болезни системы гемостаза».
Составляющие систему гемостаза компоненты условно можно разделить на морфологическиеи функциональные.
Морфологические компоненты системы гемостаза:
• Сосудистая стенка.
• Тромбоциты и клеточные элементы крови.
• Плазменные компоненты - белки, пептиды и
небелковые медиаторы гемостаза, цитокины,
гормоны.
• Костный мозг, печень, селезенка тоже могут
рассматриваться как компоненты системы ге
мостаза, поскольку в них синтезируются и
пулируются тромбоциты и плазменные ком
поненты системы гемостаза.
Функциональные компоненты системы гемо
стаза:
• Прокоагулянты.
• Ингибиторы коагуляции, антикоагулянты.
• Профибринолитики.
• Ингибиторы фибринолиза.
На гемостаз могут оказывать влияние как физиологические, так и нефизиологические (патологические) факторы. К последним относятся бактериальные токсины, яды животных, собственные протеолитические ферменты, в физиологических условиях отсутствующие или имеющиеся в крови в незначительных концентрациях, лекарственные препараты.
Активность разных компонентов системы гемостаза может изменяться в широких пределах из-за генетических особенностей или экзогенных воздействий на организм. Взаимодействие компонентов гемостаза организовано серией механизмов «прямой» и «обратной» связи, которые обеспечивают несвертываемость крови и циркуляцию ее в сосудах в течение всей жизни человека. При относительно низкой или высокой активности какого-либо элемента общая интегрирующая активность гемостаза может оставаться среднефизиологической за счет компенсаторного изменения других компонентов системы. Сохранение общей активности гемостаза в физиологических пределах можно определить как поддержание гемостатического баланса(рис. 1).При смещении гемостатического баланса за рамки физиологических норм возникают условия для развития патологических кровотечений или тромбозов.
Хотя механизмы работы системы гемостаза сложны, итог нормальной ее работы прост. При отсутствии повреждения система препятствует свертыванию крови. Часто говорят, что она ин-тактна, однако на сохранение жидкого состояния крови затрачивается много энергии. При возникновении повреждения запускается процесс остановки кровотечения: происходит спазм сосуда, в зоне повреждения начинается процесс свертывания крови. Через короткое время сформирован-
Характеристика системы гемостаза
Рис. 1. Гемостатический баланс:за счет компенсаторного взаимодействия система гемостаза поддерживает кровь в жидком состоянии в течение всей жизни, в то же время при повреждении кровь быстро сворачивается, купируя кровотечение. При смещении гемостатического баланса за рамки физиологических норм возникают условия для развития патологических кровотечений или тромбозов
ный гемостатический тромб закрывает повреждение и прекращает кровопотерю. На поврежденном участке, защищенном тромбом, происходят процессы репарации. По мере восстановления повреждения тромб лизируется. Система гемостаза возвращается в исходное состояние.
Знакомство с физиологией и патологией системы гемостаза на первый взгляд создает впечатление излишней перегруженности различными элементами. Однако система гемостаза великолепно отрегулирована и способна эффективно функционировать в самых различных физиологических и патологических условиях. Система гемостаза изменяется в процессе онтогенеза, и при ее исследовании необходимо учитывать возраст человека.
Поскольку в организме различные мелкие повреждения возникают часто, в системе практически постоянно происходят локальные процессы. При нормальном гемостатическом балансе чувствительная для организма кровопотеря происходит лишь при массивном повреждении. Однако при нарушении гемостатического баланса значимая кровопотеря может возникнуть при незначительных повреждениях. Либо, наоборот, патологическое тромбообразование или неконт-
ролируемое распространение процесса роста тромба приводят к нарушению кровообращения в жизненно важных органах. Возможно также возникновение смешанной проблемы: неконтролируемое тромбообразование приводит к потреблению прокоагулянтов и развитию ишемии и одновременно патологического кровотечения.
Система гемостаза регулируется не только своими внутренними механизмами. Она тесно связана с функционированием организма в целом и меняет свое функциональное состояние в зависимости от состояния макроорганизма. Кровотечение и особенно тромбоз могут быть смертельно опасны для организма. Эти состояния легче предотвратить, чем лечить. Все это диктует необходимость лабораторной оценки состояний системы гемостаза.
Представление о нормальном функционировании системы гемостаза очень условно и не имеет четких рамок. Клинически трудно определить нормальную кровопотерю при каждой конкретной травме. А резистентность к протромботичес-ким воздействиям вообще клинически оценить нельзя. Человек, не имевший в течение своей жизни ни одной тяжелой травмы, может никогда не узнать, что у него легкая форма коагулопатии. Относительно низкий уровень ингибитора свертывания крови может клинически проявиться тромбозом в старости или во время тяжелого заболевания, и развившийся тромбоз не будет оценен врачом правильно.
Поскольку лабораторные нормы определяют при исследовании здоровых лиц, врачи, как правило, не имеют четких границ нормальных показателей гемостаза. В сложных случаях диагноз строится на анализе лабораторных и клинических данных. Многие компоненты системы гемостаза лабильны, а на результаты анализа влияет целый ряд факторов. Поэтому для решения вопроса о диагнозе в сомнительных случаях необходимо проводить неоднократные исследования с использованием различных методов и реактивов для определения одного и того же показателя.
Ниже мы рассмотрим отдельно разные элементы гемостаза, их взаимодействие и патологические процессы, являющиеся следствием нарушения гемостатического баланса.
Сосудистая стенка
СОСУДИСТАЯ СТЕНКА
Структура и функции сосудистой стенки
Кровь в организме человека протекает по замкнутой системе кровеносных сосудов. Сосуды не только пассивно ограничивают объем циркуляции и механически предотвращают кровопо-терю, но и обладают целым спектром активных функций в гемостазе. В физиологических условиях неповрежденная сосудистая стенка способствует поддержанию жидкого состояния крови. Неповрежденный эндотелий, контактирующий с кровью, не обладает свойствами инициировать процесс свертывания. Кроме того, он содержит на своей поверхности и выделяет в кровоток вещества, которые препятствуют свертыванию. Это свойство предотвращает образование тромба на интактном эндотелии и ограничивает рост тромба за пределы повреждения. При повреждении или воспалении стенка сосуда принимает участие в образовании тромба. Во-первых, субэндотели-альные структуры, контактирующие с кровью только при повреждении или развитии патологического процесса, обладают мощным тромбо-генным потенциалом. Во-вторых, эндотелий в зоне повреждения активируется и у него появля-
ются прокоагулянтные свойства. Строение сосудов показано на рис. 2.
Сосудистая стенка у всех сосудов, кроме пре-капилляров, капилляров и посткапилляров, состоит из трех слоев: внутренней оболочки (интимы), средней оболочки (медии) и наружной оболочки (адвентиции).
Интима. На всем протяжении кровеносного русла в физиологических условиях кровь контактирует с эндотелием, образующим внутренний слой интимы. Эндотелий, который состоит из монослоя клеток эндотелиоцитов, играет наиболее активную роль в гемостазе. Свойства эндотелия несколько различаются на разных участках кровеносной системы, определяя разный ге-мостатический статус артерий, вен и капилляров. Под эндотелием находится аморфное межклеточное вещество с гладкими мышечными клетками, фибробластами и макрофагами. Также встречаются вкрапления липидов в виде капель, чаще расположенных внеклеточно. На границе интимы и медии находится внутренняя эластичная мембрана.
Рис. 2. Сосудистая стенкасостоит из интимы, луминальная поверхность которой покрыта однослойным эндотелием, медии (гладкомышечные клетки) и адвентиции (соединительно-тканный каркас): А - крупная мышечно-эластичная артерия (схематическое изображение), Б - артериолы (гистологический препарат), В - коронарная артерия в поперечном разрезе
Сосудистая стенка
Медия состоит из гладких мышечных клеток и межклеточного вещества. Ее толщина значительно варьирует в различных сосудах, обуславливая их разную способность к сокращению, прочность и эластичность.
Адвентиция состоит из соединительной ткани, содержащей коллаген и эластин.
Артериолы (артериальные сосуды с общим диаметром менее 100 мкм) представляют собой переходные сосуды от артерий к капиллярам. Толщина стенок артериол немногим меньше ширины их просвета. Сосудистая стенка самых крупных артериол состоит из трех слоев. По мере ветвления артериол их стенки становятся тоньше, а просвет уже, однако сохраняется соотношение ширины просвета и толщины стенки. В самых мелких артериолах на поперечном срезе видны один-два слоя гладких мышечных клеток, эндо-телиоциты и тонкая, состоящая из коллагеновых волокон наружная оболочка.
Капилляры состоят из монослоя эндотелио-цитов, окруженных базальной пластиной. Кроме того, в капиллярах вокруг эндотелиоцитов находят другой тип клеток - перициты, роль которых изучена недостаточно.
Капилляры открываются на своем венозном конце в посткапиллярные венулы (диаметр 8-30 мкм), для которых характерно увеличение количества перицитов в сосудистой стенке. Посткапиллярные венулы, в свою очередь, впадают в
собирательные венулы (диаметр 30-50 мкм), стенка которых, помимо перицитов, имеет наружную оболочку, состоящую из фибробластов и коллагеновых волокон. Собирательные венулы впадают в мышечные венулы, имеющие один-два слоя гладких мышечных волокон в средней оболочке. В целом венулы состоят из эндотелиальной выстилки, базальной мембраны, непосредственно прилегающей снаружи к эндотелиоцитам, перицитов, также окруженных базальной мембраной; кнаружи от базальной мембраны имеется слой коллагена. Вены снабжены клапанами, которые ориентированы таким образом, чтобы пропускать кровь по направлению к сердцу. Больше всего клапанов в венах конечностей, а в венах грудной клетки и органов брюшной полости они отсутствуют.
Функция сосудов в гемостазе:
• Механическое ограничение кровотока.
• Регуляция кровотока по сосудам, в том чис
ле спастическая реакция поврежденных со
судов.
• Регуляция гемостатических реакций путем
синтеза и представления на поверхности эн
дотелия и в субэндотелиальном слое белков,
пептидов и небелковых веществ, непосред
ственно участвующих в гемостазе.
• Представление на поверхности клеток рецеп
торов для энзиматических комплексов, вов
леченных в коагуляцию и фибринолиз.
Эндотелий
Характеристика энлотелиального покрова
Сосудистая стенка имеет активную поверхность, с внутренней стороны выстланную эндо-телиальными клетками. Целостность эндотели-ального покрова является основой нормального функционирования кровеносных сосудов. Площадь поверхности эндотелиального покрова в сосудах взрослого человека сопоставима с площадью футбольного поля. Клеточная мембрана эндотелиоцитов обладает высокой текучестью, что является важным условием антитромбоген-ных свойств сосудистой стенки. Высокая текучесть обеспечивает гладкую внутреннюю поверхность эндотелия (рис. 3), который функционирует как целостный пласт и исключает контакт про-коагулянтов плазмы крови с субэндотелиальны-ми структурами.
Эндотелиоциты синтезируют, представляют на своей поверхности и выделяют в кровь и субэндотелиальное пространство целый спектр биологически активных веществ. Это белки, пептиды и небелковые вещества, регулирующие гемостаз. В табл. 1 перечислены основные продукты эндотелиоцитов, участвующие в гемостазе.
Сосудистая стенка
Рис. 3. Эндотелиальный покров сосудов.Гладкая поверхность покрыта одним слоем эндотелиальных клеток. Целостность эндотелиального покрова - важнейшее условие сохранения жидкого состояния крови
Антикоагулянтная активность интактного эндотелия
Антикоагулянтные свойства эндотелия обеспечиваются несколькими механизмами.
• Интактный эндотелий не обладает прокоагу-
лянтной активностью.
• Эндотелий пассивно предотвращает контакт
крови с субэндотелиальными структурами,
обладающими выраженными прокоагулянт-
ными свойствами.
• Интактный эндотелий синтезирует, выделя
ет в кровь или представляет на своей поверх
ности вещества, препятствующие коагуляции,
адгезии, агрегации и спазму сосудов.
Гликокаликс
Со стороны просвета сосуда на поверхности эндотелиальных клеток сформирован слой глико-
каликса(прежнее название - мукополисахарид), состоящий из протеогликанов, гликопротеидов, гликолипидов (рис. 4).
Основу гликокаликса образуют молекулы протеогликанов (рис. 5). Стержнем протеогликанов служит очень длинный филамент гиалу-роновой кислоты. К гиалуронату с помощью контактных белков крепятся внутренние (ядерные) белки. Основными элементами протеогликанов являются цепочки глюкозаминогликанов, в частности гепарансульфата и хондроитинсуль-фата, расположенные на внутреннем (ядерном) белке. На одной молекуле ядерного белка длиной около 300 нм размещается до 200 молекул глюкозаминогликанов. На долю гепарансульфата в некоторых зонах эндотелиального покрова приходится до 80% глюкозаминогликанов.
Таблица 1
Продукты эндотелиоцитов, участвующие в гемостазе
Антикоагулянты | Прокоагулянты |
Гепарансульфат | Тканевой фактор* |
Тромбомодулин | Ингибитор активатора плазминогена 1-го типа |
Аденозиндифосфатаза | Фактор Виллебранда |
Простациклин, ПГЕ2, ПГБ2 | Рецептор для фактора Ха |
Оксид азота | Коллаген IV (рецептор для фактора IX i |
Тканевой активатор плазминогена | Индуцированный гипоксией активатор фактора X |
Урокиназный активатор плазминогена | Липополисахарид-индуцированный активатор протромбина |
Ингибитор пути тканевого фактора | Эндотелиальный рецептор протеина С |
Аннексии V | |
Аннексии II | |
Протеин S | |
Эндотелий-продуцируемый фактор релаксации |
* Доказано в экспериментах in vitro, in vivo имеются лишь единичные данные.
Сосудистая стенка
Рис. 4. Гликокаликс эндотелиального покровапредставляет собой молекулярный слой, состоящий из протеоглика-нов, гликопротеидов, гликолипидов, именно в нем осуществляются пристеночные метаболические процессы. Слой гли-кокаликса практически предупреждает прямой контакт клеток крови с поверхностью эндотелиальных клеток
Рис. 5. Протеогликан - основной элемент гликокалик-
са,сформированного на поверхности сосудистой стенки
Гепарансульфат обладает мощным антикоагу-лянтным действием, являясь кофактором антитромбина. Именно гепарансульфат служит основой гепарина, когда последний получают вытяжкой из биологических тканей. Комплекс гепарансульфат-антитромбин является самым активным ингибитором свертывания. На его долю приходится около 80% антикоагулянтной активности крови.
Крайними молекулами глюкозаминогликанов, как правило, являются сиаловые кислоты,которые формируют отрицательный поверхностный заряд. Клетки крови также имеют на поверхности сиаловые кислоты, поэтому между поверхностью сосудистой стенки и клетками крови формируются силы электростатического отталкивания.
Внутренние пространства протеогликанов гид-ратированы и формируют вязкий гель, устойчивый к компрессионному давлению. В результате образуется пристеночный молекулярный слой,куда, с одной стороны, не проникают крупные клеточные элементы, с другой стороны, именно в этом слое функционируют такие ферменты, как липопроте-инлипаза, целый ряд АДФаз, ферменты, разрушающие кинины, серотонин, норадреналин и другие биологически активные вещества, в том числе обладающие прокоагулянтной активностью.