Anatomie und Physiologie II

Blutplättchen sind wichtige Akteure bei der Hämostase, bei der der Körper ein gerissenes Blutgefäß versiegelt und weiteren Blutverlust verhindert., Obwohl der Bruch größerer Gefäße normalerweise einen medizinischen Eingriff erfordert, ist die Hämostase im Umgang mit kleinen, einfachen Wunden sehr effektiv. Der Prozess besteht aus drei Schritten: Gefäßkrampf, Bildung eines Thrombozytenpfropfens und Gerinnung (Blutgerinnung). Das Versagen eines dieser Schritte führt zu Blutungen-übermäßigen Blutungen.

Gefäßkrampf

Wenn ein Gefäß durchtrennt oder punktiert wird oder wenn die Gefäßwand beschädigt ist, tritt ein Gefäßkrampf auf. Im Gefäßkrampf zieht sich die glatte Muskulatur in den Gefäßwänden dramatisch zusammen., Dieser glatte Muskel hat beide kreisförmige Schichten; größere Gefäße haben auch Längsschichten. Die kreisförmigen Schichten neigen dazu, den Blutfluss einzuengen, während die Längsschichten, wenn vorhanden, das Gefäß zurück in das umgebende Gewebe ziehen, was es für einen Chirurgen oft schwieriger macht, ein abgetrenntes Gefäß zu lokalisieren, zu klemmen und zu binden. Es wird angenommen, dass die Gefäßkrampfreaktion durch mehrere Chemikalien namens Endotheline ausgelöst wird, die von Gefäßauskleidungszellen und von Schmerzrezeptoren als Reaktion auf Gefäßverletzungen freigesetzt werden., Dieses Phänomen dauert typischerweise bis zu 30 Minuten, obwohl es Stunden dauern kann.

Bildung des Thrombozytenpfropfens

Im zweiten Schritt treffen Thrombozyten, die normalerweise frei im Plasma schweben, auf den Bereich des Gefäßrisses mit dem freiliegenden darunter liegenden Bindegewebe und kollagenen Fasern. Die Blutplättchen beginnen zu verklumpen, werden stachelig und klebrig und binden an das freiliegende Kollagen und die Endothelauskleidung. Dieser Prozess wird durch ein Glykoprotein im Blutplasma namens von Willebrand-Faktor unterstützt, das zur Stabilisierung des wachsenden Thrombozytenpfropfens beiträgt., Wenn sich Blutplättchen sammeln, setzen sie gleichzeitig Chemikalien aus ihrem Granulat in das Plasma frei, die weiter zur Hämostase beitragen., Zu den Substanzen, die von den Blutplättchen freigesetzt werden, gehören:

• Adenosindiphosphat (ADP), das zusätzlichen Blutplättchen hilft, an der Verletzungsstelle zu haften, den Blutplättchenpfropfen zu verstärken und zu erweitern
• Serotonin, das die Vasokonstriktion aufrechterhält
• Prostaglandine und Phospholipide, die auch die Vasokonstriktion aufrechterhalten und zur Aktivierung weiterer Gerinnungschemikalien beitragen, wie weiter diskutiert

Ein Blutplättchenpfropfen kann vorübergehend eine kleine Öffnung in einem Blutgefäß. Die Steckerbildung kauft im Wesentlichen die Karosserie Zeit, während anspruchsvollere und langlebigere Reparaturen durchgeführt werden., In ähnlicher Weise tragen sogar moderne Marine Kriegsschiffe immer noch eine Auswahl an Holzstopfen, um kleine Brüche in ihren Rümpfen vorübergehend zu reparieren, bis dauerhafte Reparaturen durchgeführt werden können.

Koagulation

Diese anspruchsvolleren und haltbareren Reparaturen werden gemeinsam als Koagulation bezeichnet, die Bildung eines Blutgerinnsels. Der Prozess wird manchmal als Kaskade charakterisiert, weil ein Ereignis das nächste wie in einem mehrstufigen Wasserfall auffordert., Das Ergebnis ist die Produktion eines gallertartigen, aber robusten Gerinnsels, das aus einem Fibrin—Netz besteht—einem unlöslichen filamentösen Protein aus Fibrinogen, dem zuvor eingeführten Plasmaprotein -, in dem Blutplättchen und Blutzellen eingeschlossen sind. Abbildung 1 fasst die drei Schritte der Hämostase.

Abbildung 1. (a) Eine Verletzung eines Blutgefäßes initiiert den Prozess der Hämostase. Die Blutgerinnung umfasst drei Schritte. Erstens verengt Gefäßkrampf den Blutfluss. Als nächstes bildet sich ein Plättchenstopfen, um kleine Öffnungen im Gefäß vorübergehend abzudichten., Die Koagulation ermöglicht dann die Reparatur der Gefäßwand, sobald das Austreten von Blut gestoppt ist. (b) Die Synthese von Fibrin in Blutgerinnseln beinhaltet entweder einen intrinsischen Weg oder einen extrinsischen Weg, die beide zu einem gemeinsamen Weg führen. (credit a: Kevin MacKenzie)

Gerinnungsfaktoren, die an der Gerinnung beteiligt sind

In der Gerinnungskaskade lösen Chemikalien, sogenannte Gerinnungsfaktoren (oder Gerinnungsfaktoren), Reaktionen aus, die noch mehr Gerinnungsfaktoren aktivieren., Der Prozess ist komplex, wird jedoch entlang zweier grundlegender Wege eingeleitet:

• Der extrinsische Weg, der normalerweise durch ein Trauma ausgelöst wird.
• Der intrinsische Weg, der im Blutkreislauf beginnt und durch innere Schäden an der Gefäßwand ausgelöst wird.

Beide verschmelzen zu einem dritten Weg, der als gemeinsamer Weg bezeichnet wird (siehe Abbildung 1b). Alle drei Wege sind abhängig von den 12 bekannten Gerinnungsfaktoren, einschließlich Ca2+ und vitamin K (Tabelle 1). Gerinnungsfaktoren werden hauptsächlich von der Leber und den Blutplättchen ausgeschieden., Die Leber benötigt das fettlösliche Vitamin K, um viele von ihnen zu produzieren. Vitamin K (zusammen mit Biotin und Folsäure) ist unter Vitaminen etwas ungewöhnlich, da es nicht nur in der Nahrung konsumiert wird, sondern auch von Bakterien im Dickdarm synthetisiert wird. Das Calciumion, das als Faktor IV gilt, wird aus der Nahrung und aus dem Knochenabbau gewonnen. Einige neuere Beweise deuten darauf hin, dass die Aktivierung verschiedener Gerinnungsfaktoren an bestimmten Rezeptorstellen auf den Oberflächen von Blutplättchen erfolgt.

Die 12 Gerinnungsfaktoren sind entsprechend der Reihenfolge ihrer Entdeckung I bis XIII nummeriert., Faktor VI wurde einst als eindeutiger Gerinnungsfaktor angesehen, wird aber jetzt als identisch mit Faktor V angesehen, anstatt die anderen Faktoren umzubenennen, Faktor VI durfte als Platzhalter bleiben und auch daran erinnern, dass sich das Wissen im Laufe der Zeit ändert.

Extrinsischer Weg

Der schneller reagierende und direktere extrinsische Weg (auch als tissue factor pathway bezeichnet) beginnt, wenn Schäden an den umgebenden Geweben auftreten, z. B. bei einer traumatischen Verletzung. Bei Kontakt mit Blutplasma setzen die beschädigten extravaskulären Zellen, die extrinsisch für den Blutkreislauf sind, Faktor III (Thromboplastin) frei. Sequentiell wird Ca2+ dann Faktor VII (Proconvertin), der durch Faktor III aktiviert wird, zugesetzt und bildet einen Enzymkomplex., Dieser Enzymkomplex führt zur Aktivierung von Faktor X (Stuart–Prower-Faktor), der den unten diskutierten gemeinsamen Weg aktiviert. Die Ereignisse im extrinsischen Weg sind in Sekundenschnelle abgeschlossen.

Intrinsischer Weg

Der intrinsische Weg (auch als Kontaktaktivierungsweg bezeichnet) ist länger und komplexer. In diesem Fall sind die beteiligten Faktoren intrinsisch (innerhalb) des Blutkreislaufs vorhanden., Der Weg kann durch eine Schädigung des Gewebes ausgelöst werden, die auf interne Faktoren wie arterielle Erkrankungen zurückzuführen ist; Es wird jedoch am häufigsten ausgelöst, wenn Faktor XII (Hageman-Faktor) mit Fremdstoffen in Kontakt kommt, z. B. wenn eine Blutprobe in ein Glasröhrchen gegeben wird. Innerhalb des Körpers wird Faktor XII typischerweise aktiviert, wenn er auf negativ geladene Moleküle trifft, wie anorganische Polymere und Phosphat, die früher in der Reihe der intrinsischen Wegreaktionen produziert wurden., Faktor XII löst eine Reihe von Reaktionen aus, die wiederum Faktor XI (antihemolytischer Faktor C oder Plasma-Thromboplastin-Vorläufer) und dann Faktor IX (antihemolytischer Faktor B oder Plasma-Thromboplasmin) aktivieren. In der Zwischenzeit erhöhen Chemikalien, die von den Blutplättchen freigesetzt werden, die Geschwindigkeit dieser Aktivierungsreaktionen. Schließlich verbindet sich Faktor VIII (antihemolytischer Faktor A) aus den Blutplättchen und Endothelzellen mit Faktor IX (antihemolytischer Faktor B oder Plasma–Thromboplasmin) zu einem Enzymkomplex, der Faktor X (Stuart-Prower-Faktor oder Thrombokinase) aktiviert, was zu dem gemeinsamen Weg führt., Die Ereignisse im inneren Weg sind in wenigen Minuten abgeschlossen.

Gemeinsamer Weg

Sowohl der intrinsische als auch der extrinsische Weg führen zu dem gemeinsamen Weg, in dem Fibrin produziert wird, um das Gefäß abzudichten. Sobald Faktor X entweder durch den intrinsischen oder extrinsischen Weg aktiviert wurde, wandelt das Enzym Prothrombinase Faktor II, das inaktive Enzym Prothrombin, in das aktive Enzym Thrombin um. (Beachten Sie, dass, wenn das Enzym Thrombin normalerweise nicht in einer inaktiven Form wäre, sich spontan Gerinnsel bilden würden, ein Zustand, der nicht mit dem Leben vereinbar ist.,) Dann wandelt Thrombin Faktor I, das unlösliche Fibrinogen, in die löslichen Fibrinproteinstränge um. Faktor XIII stabilisiert dann das Fibringerinnsel.

Fibrinolyse

Das stabilisierte Gerinnsel wird durch kontraktile Proteine innerhalb der Thrombozyten beeinflusst. Wenn sich diese Proteine zusammenziehen, ziehen sie an den Fibrinfäden und bringen die Ränder des Gerinnsels enger zusammen, etwas wie beim Anziehen loser Schnürsenkel (siehe Abbildung 1a). Dieser Prozess wringt auch aus dem Gerinnsel eine kleine Menge Flüssigkeit namens Serum, das Blutplasma ohne seine Gerinnungsfaktoren ist.,

Um den normalen Blutfluss wiederherzustellen, wenn das Gefäß heilt, muss das Gerinnsel schließlich entfernt werden. Fibrinolyse ist der allmähliche Abbau des Gerinnsels. Auch hier gibt es eine ziemlich komplizierte Reihe von Reaktionen, bei denen Faktor XII und proteinkatabolisierende Enzyme beteiligt sind. Während dieses Prozesses wird das inaktive Protein Plasminogen in das aktive Plasmin umgewandelt, das allmählich das Fibrin des Gerinnsels abbaut. Zusätzlich wird Bradykinin, ein Vasodilatator, freigesetzt, der die Wirkung von Serotonin und Prostaglandinen aus den Blutplättchen umkehrt., Dadurch kann sich die glatte Muskulatur in den Gefäßwänden entspannen und die Durchblutung wiederherstellen.

Plasma-Antikoagulanzien

Ein Antikoagulans ist jede Substanz, die der Gerinnung entgegenwirkt. Mehrere zirkulierende Plasma-Antikoagulanzien spielen eine Rolle bei der Begrenzung des Gerinnungsprozesses im Bereich der Verletzung und der Wiederherstellung eines normalen, gerinnselfreien Blutzustands. Zum Beispiel inaktiviert ein Cluster von Proteinen, der gemeinsam als Protein C-System bezeichnet wird, Gerinnungsfaktoren, die am intrinsischen Weg beteiligt sind., TFPI (Tissue Factor Pathway Inhibitor) hemmt die Umwandlung des inaktiven Faktors VII in die aktive Form im extrinsischen Weg. Antithrombin inaktiviert Faktor X und widersetzt sich der Umwandlung von Prothrombin (Faktor II) in Thrombin im gemeinsamen Weg. Und wie bereits erwähnt, setzen Basophile Heparin frei, ein kurz wirkendes Antikoagulans, das auch Prothrombin entgegenwirkt. Heparin findet sich auch auf den Oberflächen von Zellen, die die Blutgefäße auskleiden. Eine pharmazeutische form von heparin wird Häufig therapeutisch verabreicht, beispielsweise bei chirurgischen Patienten mit einem Risiko für Blutgerinnsel.,

Gerinnungsstörungen

Entweder eine unzureichende oder eine übermäßige Produktion von Blutplättchen kann zu schweren Erkrankungen oder zum Tod führen. Wie bereits erwähnt, führt eine unzureichende Anzahl von Blutplättchen, die als Thrombozytopenie bezeichnet wird, typischerweise zur Unfähigkeit von Blutgerinnseln. Dies kann zu übermäßigen Blutungen führen, auch bei kleineren Wunden.,

Ein weiterer Grund für das Versagen des Blutgerinnsels ist die unzureichende Produktion funktioneller Mengen eines oder mehrerer Gerinnungsfaktoren. Dies ist der Fall bei der genetischen Störung Hämophilie, bei der es sich tatsächlich um eine Gruppe verwandter Störungen handelt, von denen die häufigste Hämophilie A ist, die etwa 80 Prozent der Fälle ausmacht. Diese Störung führt zur Unfähigkeit, ausreichende Mengen an Faktor VIII zu synthetisieren. Hämophilie B ist die zweithäufigste Form, die etwa 20 Prozent der Fälle ausmacht. In diesem Fall besteht ein Mangel an Faktor IX., Beide Defekte sind mit dem X-Chromosom verbunden und werden typischerweise von einer gesunden (Träger -) Mutter an ihre männlichen Nachkommen weitergegeben, da Männer XY sind. Frauen müssten ein defektes Gen von jedem Elternteil erben, um die Krankheit zu manifestieren, da sie XX sind. Patienten mit Hämophilie bluten sogar aus kleinen inneren und äußeren Wunden und lecken Blut in Gelenkräume nach dem Training und in Urin und Stuhl. Hämophilie C ist eine seltene Erkrankung, die durch ein autosomales (nicht geschlechtsspezifisches) Chromosom ausgelöst wird, das Faktor XI nicht funktionsfähig macht., Es ist kein echter rezessiver Zustand, da selbst Individuen mit einer einzigen Kopie des mutierten Gens eine Tendenz zur Blutung zeigen. Regelmäßige Infusionen von Gerinnungsfaktoren, die von gesunden Spendern isoliert wurden, können Blutungen bei hämophilen Patienten verhindern. Irgendwann wird die Gentherapie eine praktikable Option sein.

Im Gegensatz zu den durch Gerinnungsversagen gekennzeichneten Störungen ist die Thrombozytose, die auch früher erwähnt wurde, ein Zustand, der durch eine übermäßige Anzahl von Blutplättchen gekennzeichnet ist, die das Risiko einer übermäßigen Gerinnselbildung erhöhen, ein Zustand, der als Thrombose bekannt ist., Ein Thrombus ( Plural = Thromben) ist eine Aggregation von Thrombozyten, Erythrozyten und sogar WBCs, die typischerweise in einer Masse von Fibrinsträngen eingeschlossen sind. Während die Bildung eines Gerinnsels nach dem gerade beschriebenen hämostatischen Mechanismus normal ist, können sich Thromben in einem intakten oder nur leicht beschädigten Blutgefäß bilden. In einem großen Gefäß haftet ein Thrombus an der Gefäßwand und verringert den Blutfluss und wird als Muralthrombus bezeichnet. In einem kleinen Gefäß kann es den Blutfluss tatsächlich vollständig blockieren und wird als okklusiver Thrombus bezeichnet., Thromben werden am häufigsten durch Gefäßschäden an der Endothelschleimhaut verursacht, die den Gerinnungsmechanismus aktivieren. Dazu kann eine venöse Stase gehören, wenn Blut in den Venen, insbesondere in den Beinen, längere Zeit stationär bleibt. Dies ist eine der Gefahren langer Flugzeugflüge unter überfüllten Bedingungen und kann zu einer tiefen Venenthrombose oder Atherosklerose führen, einer Ansammlung von Ablagerungen in Arterien. Thrombophilie, auch Hyperkoagulation genannt, ist ein Zustand, bei dem eine Tendenz zur Thrombose besteht. Dies kann familiär (genetisch) oder erworben sein., Erworbene Formen umfassen die Autoimmunerkrankung Lupus, Immunreaktionen auf Heparin, Polyzythämie vera, Thrombozytose, Sichelzellenkrankheit, Schwangerschaft und sogar Fettleibigkeit. Ein Thrombus kann den Blutfluss zu oder von einer Region ernsthaft behindern und einen lokalen Blutdruckanstieg verursachen. Wenn der Fluss aufrechterhalten werden soll, muss das Herz einen größeren Druck erzeugen, um den Widerstand zu überwinden.

Wenn sich ein Teil eines Thrombus von der Gefäßwand löst und in den Kreislauf gelangt, wird er als Embolus bezeichnet., Ein Embolus, der durch den Blutkreislauf getragen wird, kann groß genug sein, um ein für ein Hauptorgan kritisches Gefäß zu blockieren. Wenn es gefangen wird, wird eine Embolie als Embolie bezeichnet. Im Herzen, Gehirn oder in der Lunge kann eine Embolie dementsprechend einen Herzinfarkt, einen Schlaganfall oder eine Lungenembolie verursachen. Dies sind medizinische Notfälle.

Unter den vielen bekannten biochemischen Aktivitäten von aspirin ist seine Rolle als Antikoagulans. Aspirin (Acetylsalicylsäure) ist sehr wirksam bei der Hemmung der Aggregation von Blutplättchen., Es wird routinemäßig während eines Herzinfarkts oder Schlaganfalls verabreicht, um die Nebenwirkungen zu reduzieren. Ärzte empfehlen manchmal, dass Patienten mit einem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen täglich eine niedrige Dosis Aspirin als vorbeugende Maßnahme einnehmen. Aspirin kann jedoch auch zu schwerwiegenden Nebenwirkungen führen, einschließlich der Erhöhung des Risikos von Geschwüren. Ein Patient ist gut beraten, vor Beginn eines Aspirin-Regimes einen Arzt aufzusuchen.

Eine Klasse von Arzneimitteln, die gemeinsam als Thrombolytika bezeichnet werden, kann den Abbau eines abnormalen Gerinnsels beschleunigen., Wenn einem Patienten innerhalb von 3 Stunden nach einem thrombotischen Schlaganfall ein Thrombolytikum verabreicht wird, verbessert sich die Prognose des Patienten signifikant. Einige Schlaganfälle werden jedoch nicht durch Thromben verursacht, sondern durch Blutungen. Daher muss die Ursache vor Beginn der Behandlung bestimmt werden. Tissue Plasminogen Activator ist ein Enzym, das die Umwandlung von Plasminogen in Plasmin katalysiert, das primäre Enzym, das Gerinnsel abbaut. Es wird natürlich von Endothelzellen freigesetzt, wird aber auch in der klinischen Medizin verwendet., Neue Forschungen schreiten mit Verbindungen voran, die aus dem Gift einiger Schlangenarten, insbesondere Vipern und Kobras, isoliert wurden und schließlich einen therapeutischen Wert als Thrombolytika haben können.

Kapitel Review

Hämostase ist der physiologische Prozess, durch den die Blutung aufhört. Die Hämostase umfasst drei grundlegende Schritte: Gefäßkrampf, Bildung eines Thrombozytenpfropfens und Gerinnung, bei denen Gerinnungsfaktoren die Bildung eines Fibringerinnsels fördern. Fibrinolyse ist der Prozess, bei dem ein Gerinnsel in einem Heilgefäß abgebaut wird. Antikoagulanzien sind Substanzen, die der Gerinnung entgegenwirken., Sie sind wichtig, um das Ausmaß und die Dauer der Gerinnung zu begrenzen. Eine unzureichende Gerinnung kann auf zu wenige Blutplättchen oder eine unzureichende Produktion von Gerinnungsfaktoren zurückzuführen sein, beispielsweise bei der genetischen Störung Hämophilie. Übermäßige Gerinnung, Thrombose genannt, kann durch übermäßige Anzahl von Blutplättchen verursacht werden. Ein Thrombus ist eine Ansammlung von Fibrin, Thrombozyten und Erythrozyten, die sich entlang der Auskleidung eines Blutgefäßes angesammelt hat, während ein Embolus ein Thrombus ist, der sich von der Gefäßwand gelöst hat und im Blutkreislauf zirkuliert.,

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