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