Informácie

40.2D: Krvné doštičky a koagulačné faktory - Biológia

40.2D: Krvné doštičky a koagulačné faktory - Biológia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Krvné doštičky a koagulačné faktory sú nápomocné pri upchávaní poškodených cievnych stien a zastavovaní straty krvi.

Učebné ciele

  • Popíšte úlohu krvných doštičiek a koagulačných faktorov

Kľúčové body

  • Krvné doštičky (trombocyty) sú malé bezjadrové bunkové fragmenty, ktoré sú výsledkom rozpadu megakaryocytov.
  • Za normálnych podmienok steny krvných ciev produkujú chemických poslov, ktoré inhibujú aktiváciu krvných doštičiek, ale keď sú poranené, vystavujú kolagén, uvoľňujúc faktory, ktoré priťahujú krvné doštičky do miesta poranenia.
  • Aktivované krvné doštičky sa zlepia a vytvoria doštičkovú zátku, ktorá aktivuje proteíny koagulačného faktora nachádzajúce sa v krvi, aby sa ďalej posilnila reakcia na poranenie posilnením zátky fibrínom.
  • Vitamín K je nevyhnutný pre správnu funkciu mnohých koagulačných faktorov; nedostatok je škodlivý pre zrážanlivosť krvi.
  • Krvné doštičky sa môžu aktivovať a vytvárať zrazeniny v situáciách s nefyziologickým prietokom spôsobeným chorobou alebo umelými zariadeniami.

Kľúčové pojmy

  • kolagén: Ktorýkoľvek z viac ako 28 typov glykoproteínu, ktorý tvorí predĺžené vlákna, zvyčajne sa nachádza v extracelulárnej matrici spojivového tkaniva.
  • zrazenina: stuhnutá masa krvi
  • stenóza: abnormálne zúženie alebo striktúra v krvnej cieve alebo inom tubulárnom orgáne

Krvné doštičky a koagulačné faktory

Krv musí vytvárať zrazeniny, aby sa zahojili rany a zabránilo sa nadmernej strate krvi. Malé bunkové fragmenty nazývané krvné doštičky (trombocyty) vznikajú rozpadom väčších buniek nazývaných megakaryocyty ( a). Na každý megakaryocyt sa vytvorí 2 000 až 3 000 krvných doštičiek, pričom v každom kubickom milimeter krvi je prítomných 150 000 až 400 000 krvných doštičiek. Každá doštička má tvar disku a priemer 2–4 μm. Obsahujú veľa malých vezikúl, ale neobsahujú jadro.

Vnútorný povrch krvných ciev je vystlaný tenkou vrstvou buniek (endotelových buniek), ktoré za normálnych okolností produkujú chemických poslov inhibujúcich aktiváciu krvných doštičiek. Keď je endoteliálna vrstva poškodená, kolagén je obnažený, čím sa do krvného obehu uvoľňujú ďalšie faktory, ktoré priťahujú krvné doštičky do miesta poranenia. Keď sú krvné doštičky aktivované, zhlukujú sa a vytvoria zátku krvných doštičiek (fibrínovú zrazeninu) ( b), čím sa uvoľní ich obsah. Uvoľnený obsah krvných doštičiek aktivuje ďalšie krvné doštičky a tiež interaguje s inými koagulačnými faktormi. Koagulačné faktory (faktory zrážanlivosti) sú proteíny v krvnej plazme, ktoré reagujú v komplexnej kaskáde na premenu fibrinogénu, vo vode rozpustného proteínu prítomného v krvnom sére, na fibrín, vo vode nerozpustný proteín, ktorý posilňuje zátku krvných doštičiek. Mnohé z faktorov zrážanlivosti vyžadujú na fungovanie vitamín K. Nedostatok vitamínu K môže viesť k problémom so zrážanlivosťou krvi. Zátka alebo zrazenina trvá niekoľko dní a zastavuje stratu krvi.

Mimo tela môžu byť krvné doštičky aktivované aj negatívne nabitým povrchom, ako je sklo. K aktivácii krvných doštičiek môžu viesť aj nefyziologické prietokové stavy (najmä vysoké hodnoty šmykového napätia) spôsobené arteriálnou stenózou alebo umelými zariadeniami (napr. mechanické srdcové chlopne alebo krvné pumpy).


Zrážanie krvi: Mechanizmy a fázy | Krv | Hematológia | Biológia

V tomto článku budeme diskutovať o mechanizmoch a štádiách zrážania krvi.

Mechanizmus Zrážanie krvi:

Zrážanie krvi je jedným z troch mechanizmov, ktoré znižujú stratu krvi z porušených krvných ciev.

Tri mechanizmy sú:

Hladký sval v stenách krvných ciev sa stiahne ihneď, ako sa cieva zlomí. Táto reakcia na určitý čas znižuje stratu krvi, kým sa aktivujú ostatné hemostatické mechanizmy.

ii. Tvorba zátky krvných doštičiek:

Keď krvné doštičky narazia na poškodenú krvnú cievu, vytvoria “doštičkovú zátku”, ktorá pomôže uzavrieť medzeru v poškodenej cieve. (Kľúčové fázy tohto procesu sa nazývajú adhézia krvných doštičiek, reakcia uvoľňovania krvných doštičiek a agregácia krvných doštičiek)

Po poškodení krvnej cievy dochádza k vaskulárnemu spazmu, ktorý znižuje stratu krvi, pričom účinkujú aj iné mechanizmy. Krvné doštičky sa zhromažďujú v mieste poškodenia a hromadia sa a vytvárajú zátku krvných doštičiek. Toto je začiatok procesu “rozkladu” krvi z jej bežnej tekutej formy takým spôsobom, že jej zložky zohrávajú svoje vlastné úlohy v procesoch na minimalizáciu straty krvi.

Krv normálne zostáva v tekutom stave, kým je v krvných cievach, ale keď ich opustí, krv môže zhustnúť a vytvoriť gél (koagulácia). Zrážanie krvi (odborne “koagulácia krvi”) je proces, pri ktorom sa (tekutá) krv premieňa na pevné skupenstvo.

Toto zrážanie krvi je zložitý proces zahŕňajúci mnoho faktorov zrážanlivosti (vrátane iónov vápnika, enzýmov, krvných doštičiek, poškodených tkanív), ktoré sa navzájom aktivujú.

Etapy z Zrážanie krvi:

1. Tvorba protrombinázy:

Protrombináza sa môže tvoriť dvoma spôsobmi, v závislosti od toho, ktorý z dvoch “systémov” alebo “dráh” sa použije.

Toto je iniciované kontaktom tekutej krvi s cudzím povrchom, t.j. e. niečo, čo nie je súčasťou tela resp

Toto je iniciované kontaktom tekutej krvi s poškodeným tkanivom.

Vnútorný aj vonkajší systém zahŕňajú interakcie medzi koagulačnými faktormi. Tieto koagulačné faktory majú individuálne názvy, ale často sú označované štandardizovaným súborom rímskych číslic, napr. Faktor VIII (antihemofilný faktor), Faktor IX (vianočný faktor).

2. Protrombín premenený na enzým trombín:

Protrombináza (vytvorená v štádiu 1.) premieňa protrombín, čo je plazmatický proteín, ktorý sa tvorí v pečeni, na enzým trombín.

3. Fibrinogén (rozpustný) premenený na fibrín (nerozpustný):

Na druhej strane trombín premieňa fibrinogén (čo je tiež plazmatický proteín syntetizovaný v pečeni) na fibrín.

Fibrín je nerozpustný a vytvára vlákna, ktoré viažu zrazeninu

Existujú dve cesty, ktoré vedú k premene protrombínu na trombín:

(1) Vnútorná dráha a

(1) Intrinsic Pathway:

Vnútorná dráha, ktorá je spustená prvkami, ktoré sa nachádzajú vo vnútri krvi (vlastnej krvi), prebieha tečúcou cestou. Poškodenie cievnej steny stimuluje aktiváciu kaskády faktorov zrážanlivosti (pre jednoduchosť nebudeme brať do úvahy jednotlivé faktory). Táto kaskáda vedie k aktivácii faktora X.

Aktivovaný faktor X je enzým, ktorý premieňa protrombín na trombín. Trombín premieňa fibrinogén na fibrínové monoméry, ktoré potom polymerizujú vo fibrínových vláknach. Fibirínové vlákna tvoria stratovú sieťovinu, ktorá je stabilizovaná zosieťovaním vytvoreným faktorom XIII. Stabilizovaná sieťka fibrínových vlákien teraz vytvára zrazeninu, ktorá zachytáva červené krvinky a krvné doštičky a tým zastavuje prietok krvi.

(2) Vonkajšia cesta:

Vonkajšia dráha je spustená poškodením tkaniva mimo krvnej cievy. Táto cesta pôsobí na zrážanie krvi, ktorá unikla z cievy do tkanív. Poškodenie tkaniva stimuluje aktiváciu tkanivového tromboplastínu, enzýmu, ktorý katalyzoval aktiváciu faktora X. V tomto bode sa vnútorné a vonkajšie dráhy zbiehajú a následné kroky sú rovnaké ako tie, ktoré sú opísané vyššie.

Pri pokročilej ateroskleróze užite jeden detský aspirín ešte deň, aby ste znížili pravdepodobnosť srdcového infarktu a mŕtvice.

Malé trhliny v kapilárach a arteriolách sa neustále vyskytujú. Krvné doštičky sú zodpovedné za rýchle utesnenie týchto trhlín predtým, ako prácu dokončí pomalší proces zrážania.

Pri absencii dostatočného počtu krvných doštičiek sú tieto mikroškvrny (trombocytopénia purpura) viditeľné na koži. Trombocytopénia môže byť akútna alebo chronická a má mnoho príčin. Ťažké, neliečené prípady majú za následok smrť.

Krv obsahuje asi tucet faktorov zrážanlivosti. Tieto faktory sú proteíny, ktoré existujú v krvi v neaktívnom stave, ale môžu sa aktivovať pri poškodení tkanív alebo krvných ciev.

K aktivácii faktorov zrážanlivosti dochádza sekvenčne. Prvý faktor v poradí aktivuje druhý faktor, ktorý aktivuje tretie faktory atď. Táto séria reakcií sa nazýva kaskáda zrážania.

Zrážanie krvi je premena tekutej krvi na polotuhý gél. Zrazeniny sú vyrobené z vlákien (polymérov) proteínu nazývaného fibrín. Fibrínové monoméry pochádzajú z neaktívneho prekurzora nazývaného fibrinogén.

Telo molekuly fibrinogénu má na svojich koncoch čiapočky, ktoré tvoria väzbové miesta fibrínu na fibrín. Ak sa viečka odstránia, potom fibrínové monoméry polymerizujú za vzniku fibrínových polymérov. Tento proces vyžadoval trombín, enzým, ktorý premieňa fibrinogén na fibrín.

Tento proces tiež vyžaduje vápnik, ktorý pôsobí ako druh lepidla na vzájomné spojenie fibrínových monomérov za vzniku polymérneho vlákna. Fibrínové vlákna tvoria voľnú sieťovinu, ktorá je stabilizovaná zrážacím faktorom XIII. Stabilizovaná sieťovina fibrínových vlákien zachytáva erytrocyty, čím sa vytvára zrazenina, ktorá zastavuje prietok krvi.

Lieky na zrážanie krvných zrazenín:

Krvné zrazeniny môžu byť život ohrozujúce, ak sa nevhodne tvoria na kritických miestach. Zrazeniny, ktoré blokujú koronárne tepny, spôsobujú infarkty, zatiaľ čo zrazeniny, ktoré blokujú tepny v mozgu, spôsobujú mŕtvicu. Lieky, ktoré môžu sprostredkovať odstránenie zrazenín, “clot busters”, sa používajú v prípadoch priťahovania srdca a mŕtvice, aby sa znížilo poškodenie spôsobené zrazeninou.

Lieky používané klinicky na odstránenie detských postieľok zahŕňajú:

1. Aktivátor tkanivového plazminogénu (TPA) bol nedávno klonovaný a teraz ho vo veľkom množstve vyrába biotechnologická spoločnosť Amgen. Klinicky sa používa na rozpustenie zrazenín v koronárnych artériách po srdcovom infarkte. Používa sa tiež na rozpustenie zrazenín v mozgu po mŕtvici.

2. Streptokináza je enzým, ktorý priamo rozpúšťa krvné zrazeniny. Produkujú ho streptokokové baktérie. Baktérie používajú streptokinázu na rozpúšťanie zrazenín, ktoré negatívne ovplyvňujú ich rast v ľudskom hostiteľovi. Tento enzým rozpúšťajúci zrazeniny je zjavne rovnako účinný ako rekombinantný TPA.

Streptokináza stojí 2 doláre za dávku, zatiaľ čo TPA stojí 2 000 dolárov za dávku. Na základe ekonomických obáv je liekom voľby streptokináza. Streptokináza však nie je ľudský enzým, preto ju imunitný systém vníma ako cudziu molekulu, ktorá by mala byť skreslená.

Imunitná odpoveď sa zvyšuje s opakovaným používaním, čo časom obmedzuje účinnosť lieku. TPA je na druhej strane celá molekula huna, ktorú imunitný systém nezničí.


Zrážanie krvi alebo koagulácia

Zrážanie krvi alebo koagulácia je biologický proces, ktorý zastavuje krvácanie. Je životne dôležité, aby sa krv zrážala, keď máme povrchové poranenie, ktoré porušuje krvné cievy. Zrážanie môže zabrániť vykrvácaniu a chrániť nás pred vstupom baktérií a vírusov. Zrazeniny sa tvoria aj vo vnútri nášho tela pri poranení cievy. Tu zabraňujú strate krvi z obehového systému.

Naše telo môže vytvárať zrazeniny a rozkladať ich, keď urobia svoju prácu. U väčšiny ľudí sa medzi týmito dvoma činnosťami udržiava zdravá rovnováha. U niektorých ľudí však dochádza k abnormálnej zrážanlivosti krvi a ich telo nemusí byť schopné odbúravať zrazeniny. Veľká zrazenina vo vnútri cievy je potenciálne nebezpečná, pretože môže blokovať prietok krvi v cieve. Nebezpečné sú aj vnútorné zrazeniny, ktoré sa tvoria bez zjavného poranenia alebo tie, ktoré prechádzajú krvnými cievami.

Koagulácia krvi je fascinujúci a zložitý proces, ktorý zahŕňa mnoho krokov. Proteíny produkované pečeňou a posielané do krvného obehu sú nevyhnutnou súčasťou procesu. Proteíny kolujú po tele v našej krvi a sú kedykoľvek pripravené na akciu. Vonkajšie alebo vnútorné zranenie je spúšťačom, ktorý aktivuje proteíny a uvedie do pohybu proces zrážania krvi.

Krvné bunky a krvné doštičky sa niekedy označujú ako formované prvky v krvi.

Červené krvinky (alebo erytrocyty) prenášajú kyslík do buniek. Päť typov bielych krviniek (leukocytov) bojuje s infekciami rôznymi spôsobmi. Krvné doštičky (trombocyty) sú bunkové fragmenty, ktoré hrajú zásadnú úlohu v procese zrážania krvi. Keď sa aktivujú, vyvinú sa u nich ostnatý vzhľad.


Tvorba α–granúl

Obchodovanie s vezikulami

Vývoj α–granúl sa začína v megakaryocyte, ale pokračuje v cirkulujúcej doštičke. V megakaryocytoch sú granule α– čiastočne odvodené z pučania malých vezikúl obsahujúcich náklad granúl α– z trans-Golgiho siete (obr. 1). 6 , 7 V iných bunkových modeloch je organizovaná zostava obalových proteínov (napr. klatrín, COPII), adaptorových proteínov (napr. AP-1, AP-2, AP-3), fúzneho aparátu (napr. rozpustné receptory pripájacieho proteínu NSF [SNARE]) a monomérne GTPázy (napr. Rabs) sprostredkovávajú obchodovanie s vezikulami a dozrievanie. Zostavenie klatrínového plášťa pravdepodobne funguje aj pri prenose vezikúl z trans-Golgiho siete do granúl v megakaryocytoch. Adaptérové ​​proteíny AP-1, AP-2 a AP-3 spojené s klatrínom sa nachádzajú v krvných doštičkách 8, 9 a predpokladá sa, že fungujú pri tvorbe vezikúl v krvných doštičkách sprostredkovanej klatrínom. 10 Napríklad mutácie v géne kódujúcom AP-3 majú za následok zhoršenú tvorbu hustých granúl. 9 Endocytóza sprostredkovaná klatrínom funguje aj pri dodávaní plazmatickej membrány do granúl α– (obr. 1). Vezikuly vystupujúce buď z trans-Golgiho siete alebo plazmatickej membrány môžu byť následne nasmerované do multivezikulárnych teliesok (MVB).

α–Náklad granúl pochádza z pučania trans-Golgiho siete (TGN) a endocytózy plazmatickej membrány. Oba procesy sú sprostredkované klatrínom. Na tomto obrázku je znázornená endocytóza sprostredkovaná receptormi, môže sa však vyskytnúť aj pinocytóza nákladu granúl. Vezikuly môžu byť následne dodané do multivezikulárnych teliesok (MVB), kde dochádza k triedeniu vezikúl. Je možné, že vezikuly môžu byť dodávané aj priamo do granúl α–. Niektoré vezikuly v MVB obsahujú exozómy. MVB môžu dozrieť, aby sa stali α–granulami.

MVB nachádzajúce sa vo väčšine buniek sú endozomálne štruktúry obsahujúce vezikuly, ktoré sa tvoria z obmedzujúcej membrány endozómu. 11, 12 Sú to typicky prechodné štruktúry zapojené do triedenia vezikúl obsahujúcich endocytózované a novosyntetizované proteíny. V megakaryocytoch slúžia MVB v strednom štádiu tvorby granúl. 13 Husté granule aj granule α–sú triedené podľa MVB. 13, 14 Vezikuly vychádzajúce z trans-Golgiho siete môžu byť dodávané priamo do MVB (obr. 1). 13 Kinetické štúdie na megakaryocytoch ukázali, že transport endocytózovaných proteínov postupuje z endozómov k nezrelým MVB (MVB I, so samotnými vnútornými vezikulami) k zrelým MVB (MVB II, s vnútornými vezikulami a elektrón-hustou matricou) do granúl α–. α–Granuly v MVB obsahujú 30� nm vezikuly, nazývané exozómy. 13 Niektoré exozómy pretrvávajú v zrelých α–granulách a sú vylučované po aktivácii krvných doštičiek. 15 Hoci nie je známe, či všetok alebo väčšina obchodovania s vezikulami do granúl α– prebieha cez MVB, tieto pozorovania naznačujú, že MVB predstavuje vývojové štádium dozrievania granúl α–.

Zrenie α–granúl pokračuje v cirkulujúcich trombocytoch endocytózou plazmatických membrán trombocytov. 16 – 18 Bola opísaná dráha závislá od klatrínu vedúca k dopraveniu plazmatickej membrány do granúl α–, ako aj dráha nezávislá od klatrínu, ktorá prenáša vezikuly do lyzozómov. 18 Na rozdiel od iných buniek si potiahnuté vezikuly v krvných doštičkách zachovávajú svoj klatrínový obal počas obchodovania a počas obdobia po fúzii s α–granulami. 17 Endocytóza krvných doštičiek sa javí ako konštitutívna aktivita krvných doštičiek v pokoji. Molekulárna kontrola endocytózy v krvných doštičkách nie je známa, ale môže zahŕňať receptory rodiny Src Fyn, Fgr, Lck a/alebo Lyn na základe kolokalizačných štúdií, ich tyrozín-fosforylačného stavu 19 , 20 a dôkazov o úlohe rodiny Src receptory pri endocytóze lymfocytov. 21 Štúdie vykonané na psoch hodnotiace akumuláciu fibrinogénu a immoglobulínu, ktoré sú endocytované cirkulujúcimi krvnými doštičkami, ukazujú, že hladiny endocytózovaných, ale nie endogénnych, α–granulových proteínov sa zvyšujú so starnutím krvných doštičiek. 22 Toto pozorovanie potvrdzuje, že konštitutívne obchodovanie s α–granulami pokračuje počas celej životnosti trombocytov.

Triedenie bielkovín

Mnohé α–granulové proteíny sú produkované megakaryocytmi a triedené na α–granuly prostredníctvom regulovanej sekrečnej dráhy. Tieto proteíny sú syntetizované v endoplazmatickom retikule, exportované do Golgiho bunky na zrenie a následne triedené v trans-Golgiho sieti. 23 Hodnotilo sa obchodovanie s niektorými dobre známymi α–granulovými proteínmi syntetizovanými v megakaryocytoch, ako je P-selektín. Počiatočné štúdie na heterológnych bunkách ukázali, že triediaca sekvencia pre P-selektín je obsiahnutá v jeho cytoplazmatickom konci. 24 – 27 Následné štúdie však ukázali, že cytoplazmatický koniec P-selektínu cieli túto adhéznu molekulu na zásobné granuly v endotelových bunkách, ale nie v krvných doštičkách. 25, 28 Toto pozorovanie ukazuje, že zatiaľ čo niektoré princípy triedenia proteínov možno zovšeobecniť medzi bunkovými typmi, mechanizmus triedenia konkrétneho proteínu sa môže medzi bunkovými typmi líšiť.

Hodnotilo sa aj obchodovanie s rozpustnými proteínmi. Štúdia zacielenia CXCL4 (tiež známeho ako doštičkový faktor 4) na granule α– viedla k identifikácii signálnej sekvencie zodpovednej za triedenie chemokínov do granúl α–. 29, 30 Tieto experimenty demonštrujú, že na triedenie CXCL4 do granúl α– je potrebná sekvencia štyroch aminokyselín v exponovanej hydrofilnej slučke. Analogická sekvencia bola identifikovaná v doštičkových chemokínoch RANTES a NAP-2. 30

Rozpustné proteíny musia byť začlenené do vezikúl vytvorených v trans-Golgiho sieti, aby sa stali nákladom v zrelých α–granulách. Na triedenie malých rozpustných chemokínov bol navrhnutý mechanizmus zahŕňajúci väzbu na glykozaminoglykány. Myši, ktorým chýba dominantný krvný doštičkový glykozaminoglykán, serglycín, nedokážu ukladať rozpustné proteíny obsahujúce v podstate nabité oblasti, ako sú CXCL4, PDGF alebo NAP-2, vo svojich α–granulách. 31 Toto pozorovanie naznačuje, že glykozaminoglykány môžu slúžiť ako retenčný mechanizmus pre chemokíny, ktoré majú exponovanú katiónovú oblasť. Mechanizmom na začlenenie väčších rozpustných proteínov do granúl α– je agregácia proteínových monomérov. 32 Hoci sa formálne nepreukázalo, že by sa triedili agregáciou, navrhli sa veľké, samoskladajúce sa proteíny, ako je multimerín, aby sa triedili do nezrelých vezikúl homoagregáciou. 33 vWf sa samostatne zostavuje do vel'kych multivalentnych struktur a bali sa do samostatnej trubicovej konstrukcie v α–granulach. 34, 35 Heterológna expresia vWf môže riadiť tvorbu granúl v bunkových líniách s regulovanou sekrečnou dráhou (napr. bunky AtT-20, HEK293 alebo RIN 5F), ale nie v bunkových líniách, ktoré takúto dráhu nemajú (CHO, COS alebo 3T3 bunky). 36 , 37 Zatiaľ čo agregácia a väzba glykozaminoglykánov predstavujú pravdepodobné mechanizmy na triedenie rozpustných proteínov, pre iné endogénne α–granulové proteíny musia existovať alternatívne triediace receptory.

Plazmatické proteíny sú začlenené do granúl α– prostredníctvom niekoľkých odlišných mechanizmov endocytózy. Počas receptorom sprostredkovanej endocytózy sa plazmatický proteín viaže na povrchový receptor krvných doštičiek a následne sa internalizuje prostredníctvom procesu závislého od klatrínu. Najviac preštudovaným príkladom je inkorporácia fibrinogénu cez integrín αIIbβ3. 38 – 42 Plazmatické proteíny, ako sú imunoglobulíny a albumín, sa inkorporujú do granúl α– prostredníctvom pinocytózy. 43 Endocytóza faktora V megakaryocytmi zahŕňa dva receptory. Po počiatočnej väzbe na špecifický receptor faktora V dochádza k následnej väzbe na proteín-1 súvisiaci s lipoproteínovým receptorom s nízkou hustotou (LRP-1) a nasleduje endocytóza sprostredkovaná klatrínom. 44, 45 Endocytóza α–granulových proteínov sa môže vyskytnúť na úrovni megakaryocytov, krvných doštičiek alebo oboch.

Transport α–granúl na krvné doštičky

α–Granuly tvorene v megakaryocytoch sa musia pri megakaryopoeze distribuovat do trombocytov. Dva modely, ktoré zodpovedajú za dodávanie organel počas megakaryopoézy, zahŕňajú model fragmentácie a model doštičiek. Fragmentačný model predpovedá, že systém demarkačnej membrány megakaryocytov rozdeľuje bunku na oblasti, z ktorých každá obsahuje ich pridelenie organel. 46 Model protrombocytov predpovedá, že pri hlbokej terminálnej reorganizácii megakaryocytov sa krvné doštičky tvoria pozdĺž rozšírených výbežkov nazývaných protrombocyty. 47 – 49 Nedávne štúdie ukázali, že sa tvoria krvné doštičky in vivo prostredníctvom tvorby protrombocytov 50 a že α–granuly sú transportované z megakaryocytov do α–granúl na zväzkoch mikrotubulov. 51 Tieto štúdie demonštrujú, že organely v megakaryocytoch sa pohybujú z bunkového tela do vznikajúcich krvných doštičiek po stopách mikrotubulov, ktoré sú poháňané motorickými proteínmi mikrotubulov. Organely sa pohybujú rýchlosťou 0,1𠄲 μm/min, čo sa zdá byť náhodným smerom. Sú zachytené vo vyvíjajúcich sa krvných doštičkách prostredníctvom zvitkov mikrotubulov, ktoré pretrvávajú v krvných doštičkách. 51

Jednotlivé granuly, ktoré sa pohybujú po dráhach mikrotubulov prokrvných doštičiek, sa zdajú byť heterogénne vzhľadom na náklad (obr. 2). 4 Niektoré α–granuly zafarbené protilátkami namierenými proti vWf, ale nie fibrinogénom. Iné zafarbené protilátkami proti fibrinogénu, ale nie vWf. 4 Zistilo sa, že ďalšie páry antigénov, ako je rastový faktor vaskulárnych endotelových buniek (VEGF) a endostatín, ako aj základný fibroblastový rastový faktor (bFGF) a trombospondín-1, sa tiež nachádzajú v rôznych subpopuláciách granúl α–. 4 Diferenciálne farbenie subpopulácií granúl α– sa pozoruje aj u zrelých krvných doštičiek. 4 , 5 Či rôzne α–subpopulácie granúl predstavujú α–granuly pochádzajúce z rôznych zdrojov (napr. endocytóza verzus regulovaná sekrečná dráha), rozdielne triedené v MVB alebo oddelené zatiaľ neznámymi mechanizmami, je potrebné určiť.

Granuly krvných doštičiek α–sú transportované pozdĺž mikrotubulov z tela megakaryocytov cez dlhé pseudopodiálne predĺženia nazývané protrombocyty. Krvné doštičky sa tvoria ako vydutiny pozdĺž dĺžky týchto predĺžení. α–Granuly sú udržiavané v vznikajúcich trombocytoch pomocou stočených mikrotubulov. Vložka demonštruje subpopulácie granúl α– obsahujúcich rozdielne náklady, ktoré sa prepravujú pozdĺž prostižnej doštičky. α–Granuly s obsahom fibrinogénu sú zobrazené zelenou farbou, zatiaľ čo granule obsahujúce vWf sú zobrazené červenou farbou. (Príloha od Italiano a kol., Krv, 111:1227�.)

Chyby v tvorbe granúl α–

Poruchy tvorby granúl α𠄻oli opísané u pacientov aj u myší. Syndróm šedých doštičiek je najznámejšou z dedičných porúch tvorby granúl (prehľad pozri 52). Tento syndróm je heterogénny a jeho genetické základy musia byť ešte objasnené. α–Granuly sú tiež výrazne znížené pri Medichovej poruche obrovských krvných doštičiek a syndróme bielych doštičiek. 53, 54 Molekulárne defekty, ktoré vedú k týmto syndrómom, však neboli identifikované.

α–Nedostatok granúl môže vyplynúť z mutácií alebo delécií špecifických transkripčných faktorov. Napríklad myši, ktorým chýba Hzf, proteín so zinkovým prstom, ktorý pôsobí ako transkripčný faktor, produkujú megakaryocyty a krvné doštičky s výrazne zníženými α–granulami, čo napodobňuje syndróm šedých doštičiek. Fibrinogén, PDGF a vWf takmer chýbajú na krvných doštičkách s deficitom Hzf. Avšak žiadne mutácie v ortológu Hzf génu boli identifikované v sérii pacientov so syndrómom šedých doštičiek. 56 Mutácie v GATA1 boli opísané u pacientov s trombocytopéniou a výrazne zníženými alebo chýbajúcimi α–granulami. 57, 58 Nasledujúce regulátory zapojené do tvorby granúl však neboli pre tieto mutanty transkripčného faktora charakterizované.

Niektoré mutácie, ktoré vedú k výraznému zníženiu alebo absencii granúl α–, sa vyskytujú v génoch kódujúcich proteíny zapojené do vezikulárneho prenosu. ARC syndróm je výsledkom mutácií v VPS33B gén. 59, 60 VPS33B je proteín spojený s membránou, ktorý sa pevne viaže na SNARE a reguluje ich funkciu. 60 VPS33B sa spája s α–granulami v krvných doštičkách. 59 Pacienti s touto mutáciou majú α𠄽oštičky s deficitom granúl (obr. 3) a ich krvné doštičky nemajú detegovateľné PF4, vWf, fibrinogén ani P-selektín. 59 Toto pozorovanie naznačuje, že strata VPS33B ovplyvňuje začlenenie endogénnych aj endocytózovaných proteínov, ako aj rozpustných proteínov a proteínov viazaných na membránu, do granúl α–. 59 Počet hustých granúl v krvných doštičkách s deficitom VPS33B je trochu zvýšený, čo naznačuje, že funkcia VPS33B nie je kritická pre tvorbu hustých granúl. Izolované nedostatky tvorby hustých granúl s normálnou tvorbou α-granúl, ako napríklad pri Hermanského-Pudlakovom syndróme, sú dobre opísané. Tieto pozorovania ďalej podporujú predpoklad, že tvorba hustých granúl a α–granúl si vyžaduje odlišné mechanizmy na prenos membrán.

Tenkorezné transmisné elektrónové mikrofotografie krvných doštičiek (A) z plodu s mutáciou v VPS33B a (B) krvných doštičiek z nepostihnutého plodu. Veľké množstvo granúl α– označených bielymi šípkami v kontrolných krvných doštičkách chýba v krvných doštičkách s mutantným VSP33B. Bar, 500 nm. (Upravené podľa Lo a kol., krv, 106:4159�).

To znamená, že niektoré mutácie v proteínoch smerujúcich do vezikúl vedú k defektom v tvorbe hustých granúl aj α–granúl, čo naznačuje aspekty zhody medzi týmito dvoma dráhami. Gunmetal myši s mutantnou Rab geranylgeranyl transferázou vykazujú makrotrombocytopéniu s významným defektom v produkcii granúl α– aj hustých granúl. 61 , 62 Zatiaľ čo substráty Rab geranylgeranyl transferázy podieľajúce sa na tvorbe granúl neboli všetky objasnené, Rab27 je hypoprenylovaný u myší so zlatým bronzom a spája sa s α–granulami aj s hustými granulami. 61, 63, 64 Rab27 je malý proteín viažuci GTP, ktorý reguluje prenos membránou. 65 Myši s deficitom Rab27b vykazujú znížený počet α–granúl a hustých granúl v ich megakaryocytoch a zhoršenú tvorbu protrombocytov. 63 Tieto pozorovania naznačujú, že Rab27b môže koordinovať tvorbu prokrvných doštičiek s transportom granúl. Iné proteíny Rab, vrátane Rabs 1a, 1b, 3b, 5a, 5c 6a, 7, 8, 10, 11a 14, 18, 21, 27a, 27b, 32, 37, sú prítomné v krvných doštičkách spojených s membránami a môžu fungovať v transport membrán a tvorba granúl. 8, 66

Chyby v zložení membrány môžu tiež viesť k aberantnej tvorbe granúl α–. Myši, ktorým chýba polovičný transportér ATP-väzbovej kazety, ABCG5, trpia sitosterolémiou, akumuláciou cirkulujúcich rastlinných sterolov a makrotrombocytopéniou charakterizovanou veľkými krvnými doštičkami so zníženým počtom granúl. 67 Sekundárna sitosterolémia po deficite ABCG5 sa vyskytuje aj u ľudí a vedie k makrotrombocytopénii. 68 Dôvod, prečo je membránový systém megakaryocytov citlivejší na rastlinné steroly ako iné bunky, nie je známy. Pozorovanie, že v tomto stave je narušená tvorba granúl, však môže viesť k stratégiám na štúdium toho, ako sa tvoria membrány granúl.


Koagulácia

Tie sofistikovanejšie a odolnejšie opravy sa súhrnne nazývajú koagulácia, tvorba krvnej zrazeniny. Tento proces je niekedy charakterizovaný ako kaskáda, pretože jedna udalosť vyvoláva ďalšiu, ako vo viacúrovňovom vodopáde. Výsledkom je vytvorenie želatínovej, ale robustnej zrazeniny vytvorenej zo sieťoviny fibrín—nerozpustný vláknitý proteín odvodený od fibrinogénu, plazmatického proteínu zavedeného skôr — v ktorom sú zachytené krvné doštičky a krvinky. Obrázok 1 sumarizuje tri kroky hemostázy.

Obrázok 1. (a) Poranenie krvnej cievy spúšťa proces hemostázy. Zrážanie krvi zahŕňa tri kroky. Po prvé, cievny kŕč obmedzuje prietok krvi. Ďalej sa vytvorí doštičková zátka, ktorá dočasne utesní malé otvory v cieve. Koagulácia potom umožňuje opravu steny cievy, keď sa zastaví únik krvi. (b) Syntéza fibrínu v krvných zrazeninách zahŕňa buď vnútornú dráhu, alebo vonkajšiu dráhu, pričom obe vedú k spoločnej dráhe. (poďakovanie: Kevin MacKenzie)

Faktory zrážanlivosti zapojené do koagulácie

V koagulačnej kaskáde chemické látky tzv zrážacie faktory (alebo koagulačné faktory) vyvolávajú reakcie, ktoré aktivujú ešte viac koagulačných faktorov. Tento proces je zložitý, ale začína dvoma základnými cestami:

  • Vonkajšia dráha, ktorá je normálne spúšťaná traumou.
  • Vnútorná dráha, ktorá začína v krvnom obehu a je spúšťaná vnútorným poškodením steny cievy.

Obidve sa spájajú do tretej dráhy, ktorá sa označuje ako spoločná dráha (pozri obrázok 1b). Všetky tri dráhy sú závislé od 12 známych faktorov zrážanlivosti, vrátane Ca2+ a vitamínu K (tabuľka 1). Faktory zrážanlivosti sú vylučované predovšetkým pečeňou a krvnými doštičkami. Na produkciu mnohých z nich potrebuje pečeň vitamín K rozpustný v tukoch. Vitamín K (spolu s biotínom a folátom) je medzi vitamínmi trochu nezvyčajný v tom, že sa nielen konzumuje v strave, ale je tiež syntetizovaný baktériami nachádzajúcimi sa v hrubom čreve. Vápnikový ión, považovaný za faktor IV, pochádza zo stravy a z rozpadu kostí. Niektoré nedávne dôkazy naznačujú, že k aktivácii rôznych faktorov zrážanlivosti dochádza na špecifických receptorových miestach na povrchu krvných doštičiek.

12 faktorov zrážanlivosti je očíslovaných I až XIII podľa poradia ich objavenia. Faktor VI bol kedysi považovaný za zreteľný faktor zrážanlivosti, ale teraz sa predpokladá, že je identický s faktorom V. Namiesto prečíslovania ostatných faktorov bolo dovolené faktoru VI zostať zástupným symbolom a tiež pripomenutím, že poznatky sa časom menia.

Tabuľka 1. Faktory zrážanlivosti
Číslo faktora názov Typ molekuly Zdroj Cesta(y)
ja fibrinogén Plazmový proteín Pečeň Bežné premenené na fibrín
II protrombín Plazmový proteín pečeň* Bežné premenené na trombín
III Tkanivový tromboplastín alebo tkanivový faktor Lipoproteínová zmes Poškodené bunky a krvné doštičky Vonkajšie
IV Ióny vápnika Anorganické ióny v plazme Diéta, krvné doštičky, kostná matrica Celý proces
V Proaccelerin Plazmový proteín Pečeň, krvné doštičky Vonkajšie a vnútorné
VI Nepoužité Nepoužité Nepoužité Nepoužité
VII Proconvertin Plazmový proteín pečeň * Vonkajšie
VIII Antihemolytický faktor A Faktor plazmatického proteínu Platelets and endothelial cells Intrinsic deficiency results in hemophilia A
IX Antihemolytic factor B (plasma thromboplastin component) Plasma protein Liver* Intrinsic deficiency results in hemophilia B
X Stuart–Prower factor (thrombokinase) Proteín Liver* Extrinsic and intrinsic
XI Antihemolytic factor C (plasma thromboplastin antecedent) Plasma protein Pečeň Intrinsic deficiency results in hemophilia C
XII Hageman factor Plasma protein Pečeň Intrinsic initiates clotting in vitro also activates plasmin
XIII Fibrin-stabilizing factor Plasma protein Liver, platelets Stabilizes fibrin slows fibrinolysis
* Vitamin K required.

Extrinsic Pathway

The quicker responding and more direct vonkajšia cesta (tiež známy ako tissue factor pathway) begins when damage occurs to the surrounding tissues, such as in a traumatic injury. Upon contact with blood plasma, the damaged extravascular cells, which are extrinsic to the bloodstream, release factor III (thromboplastin). Sequentially, Ca 2+ then factor VII (proconvertin), which is activated by factor III, are added, forming an enzyme complex. This enzyme complex leads to activation of factor X (Stuart–Prower factor), which activates the common pathway discussed below. The events in the extrinsic pathway are completed in a matter of seconds.

Intrinsic Pathway

The intrinsic pathway (also known as the contact activation pathway) is longer and more complex. In this case, the factors involved are intrinsic to (present within) the bloodstream. The pathway can be prompted by damage to the tissues, resulting from internal factors such as arterial disease however, it is most often initiated when factor XII (Hageman factor) comes into contact with foreign materials, such as when a blood sample is put into a glass test tube. Within the body, factor XII is typically activated when it encounters negatively charged molecules, such as inorganic polymers and phosphate produced earlier in the series of intrinsic pathway reactions. Factor XII sets off a series of reactions that in turn activates factor XI (antihemolytic factor C or plasma thromboplastin antecedent) then factor IX (antihemolytic factor B or plasma thromboplasmin). In the meantime, chemicals released by the platelets increase the rate of these activation reactions. Finally, factor VIII (antihemolytic factor A) from the platelets and endothelial cells combines with factor IX (antihemolytic factor B or plasma thromboplasmin) to form an enzyme complex that activates factor X (Stuart–Prower factor or thrombokinase), leading to the common pathway. The events in the intrinsic pathway are completed in a few minutes.

Common Pathway

Both the intrinsic and extrinsic pathways lead to the common pathway, in which fibrin is produced to seal off the vessel. Once factor X has been activated by either the intrinsic or extrinsic pathway, the enzyme prothrombinase converts factor II, the inactive enzyme prothrombin, into the active enzyme thrombin. (Note that if the enzyme thrombin were not normally in an inactive form, clots would form spontaneously, a condition not consistent with life.) Then, thrombin converts factor I, the insoluble fibrinogen, into the soluble fibrin protein strands. Factor XIII then stabilizes the fibrin clot.


Types - Bleeding Disorders

Bleeding disorders can be inherited , or they can be acquired, meaning you develop them during your lifetime. Acquired bleeding disorders are more common than inherited bleeding disorders.

You may develop a bleeding disorder if something in your body, such as a disease or a medicine, causes your body to stop making blood clotting factors or causes the blood clotting factors to stop working correctly. In addition, problems with your blood vessels can lead to bleeding.

Acquired bleeding disorders include:

Inherited bleeding disorders include the following:

  • Combined deficiency of the vitamin K–dependent clotting factors (VKCFDs), caused by a problem with clotting factors II, VII, IX, and X.
  • HemofíliaA, a condition in which you are missing clotting factor VIII or have low levels of clotting factor VIII. Hemophilia A is the most common type of hemophilia.
  • Hemophilia B, a condition in which you are missing clotting factor IX or have low levels of clotting factor IX.
  • Hemophilia C, a rare condition also known as factor XI deficiency.
  • Von Willebrand disease (VWD), the most common inherited bleeding disorder. The different types of VWD are numbered based on how common the condition is and how severe the symptoms are. For example, VWD 1 is the most common, and symptoms are usually mild, and VWD 3 is uncommon with symptoms that are usually severe.
  • Other inherited bleeding disorders include other factor deficiencies, such as I, II, V, V + VIII, VII, X, XI, or XIII deficiencies. These rare bleeding disorders are named by the clotting factor causing the problem. is a rare inherited condition in which your blood vessels get tangled in different parts of the body, which can lead to bleeding.

Obsah

The gene for human PF4 is located on human chromosome 4. [6]

Platelet factor-4 is a 70-amino acid protein that is released from the alpha-granules of activated platelets and binds with high affinity to heparin. Its major physiologic role appears to be neutralization of heparin-like molecules on the endothelial surface of blood vessels, thereby inhibiting local antithrombin activity and promoting coagulation. As a strong chemoattractant for neutrophils and fibroblasts, PF4 probably has a role in inflammation and wound repair. [5] [7]

PF4 is chemotactic for neutrophils, fibroblasts and monocytes, and interacts with a splice variant of the chemokine receptor CXCR3, known as CXCR3-B. [8]

The heparin:PF4 complex is the antigen in heparin-induced thrombocytopenia, an idiosyncratic autoimmune reaction to the administration of the anticoagulant heparin. [9] PF4 autoantibodies have also been found in patients with thrombosis and features resembling HIT but no prior administration of heparin. [10] Antibodies against PF4 have been implicated in cases of thrombosis and thrombocytopenia subsequent to ChAdOx1 nCoV-19 vaccination (AstraZeneca) as well as Janssen COVID-19 Vaccine (Johnson & Johnson). [11] [12] This phenomenon has been termed vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia (VITT). [ potrebná citácia ]

It is increased in patients with systemic sclerosis that also have interstitial lung disease. [13]

The human platelet factor 4 kills malaria parasites within erythrocytes by selectively lysing the parasite's digestive vacuole. [14]

  1. ^ abcGRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000163737 - Ensembl, May 2017
  2. ^ abcGRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000029373 - Ensembl, May 2017
  3. ^"Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  4. ^
  5. "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  6. ^ ab
  7. Eisman R, Surrey S, Ramachandran B, Schwartz E, Poncz M (July 1990). "Structural and functional comparison of the genes for human platelet factor 4 and PF4alt". Krv. 76 (2): 336–44. doi: 10.1182/blood.V76.2.336.336 . PMID1695112.
  8. ^
  9. O'Donovan N, Galvin M, Morgan JG (1999). "Physical mapping of the CXC chemokine locus on human chromosome 4". Cytogenetics and Cell Genetics. 84 (1–2): 39–42. doi:10.1159/000015209. PMID10343098. S2CID8087808.
  10. ^
  11. "Entrez Gene: PF4 platelet factor 4 (chemokine (C-X-C motif) ligand 4)".
  12. ^
  13. Lasagni L, Francalanci M, Annunziato F, Lazzeri E, Giannini S, Cosmi L, et al. (June 2003). "An alternatively spliced variant of CXCR3 mediates the inhibition of endothelial cell growth induced by IP-10, Mig, and I-TAC, and acts as functional receptor for platelet factor 4". The Journal of Experimental Medicine. 197 (11): 1537–49. doi:10.1084/jem.20021897. PMC2193908 . PMID12782716.
  14. ^
  15. Warkentin TE (March 2007). "Drug-induced immune-mediated thrombocytopenia--from purpura to thrombosis". The New England Journal of Medicine. 356 (9): 891–3. doi:10.1056/NEJMp068309. PMID17329695.
  16. ^
  17. Warkentin TE, Makris M, Jay RM, Kelton JG (July 2008). "A spontaneous prothrombotic disorder resembling heparin-induced thrombocytopenia". The American Journal of Medicine. 121 (7): 632–6. doi:10.1016/j.amjmed.2008.03.012. PMID18589060.
  18. ^
  19. Schultz NH, Sørvoll IH, Michelsen AE, Munthe LA, Lund-Johansen F, Ahlen MT, et al. (April 2021). "Thrombosis and Thrombocytopenia after ChAdOx1 nCoV-19 Vaccination". The New England Journal of Medicine. doi: 10.1056/NEJMoa2104882 . PMID33835768.
  20. ^
  21. Greinacher A, Thiele T, Warkentin TE, Weisser K, Kyrle PA, Eichinger S (April 2021). "Thrombotic Thrombocytopenia after ChAdOx1 nCov-19 Vaccination". The New England Journal of Medicine: NEJMoa2104840. doi: 10.1056/NEJMoa2104840 . PMC8095372 . PMID33835769.
  22. ^
  23. Volkmann ER, Tashkin DP, Roth MD, Clements PJ, Khanna D, Furst DE, et al. (December 2016). "Changes in plasma CXCL4 levels are associated with improvements in lung function in patients receiving immunosuppressive therapy for systemic sclerosis-related interstitial lung disease". Arthritis Research & Therapy. 18 (1): 305. doi:10.1186/s13075-016-1203-y. PMC5203703 . PMID28038680.
  24. ^
  25. Love MS, Millholland MG, Mishra S, Kulkarni S, Freeman KB, Pan W, et al. (December 2012). "Platelet factor 4 activity against P. falciparum and its translation to nonpeptidic mimics as antimalarials". Cell Host & Microbe. 12 (6): 815–23. doi:10.1016/j.chom.2012.10.017. PMC3638032 . PMID23245326.
  • Bikfalvi A, Gimenez-Gallego G (February 2004). "The control of angiogenesis and tumor invasion by platelet factor-4 and platelet factor-4-derived molecules". Semináre o trombóze a hemostáze. 30 (1): 137–44. doi:10.1055/s-2004-822978. PMID15034805.
  • Maurer AM, Zhou B, Han ZC (December 2006). "Roles of platelet factor 4 in hematopoiesis and angiogenesis". rastové faktory. 24 (4): 242–52. doi:10.1080/08977190600988225. PMID17381065. S2CID36468865.
  • Deuel TF, Keim PS, Farmer M, Heinrikson RL (June 1977). "Amino acid sequence of human platelet factor 4". Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických. 74 (6): 2256–8. Bibcode:1977PNAS. 74.2256D. doi:10.1073/pnas.74.6.2256. PMC432148 . PMID267922.
  • Walz DA, Wu VY, de Lamo R, Dene H, McCoy LE (December 1977). "Primary structure of human platelet factor 4". Výskum trombózy. 11 (6): 893–8. doi:10.1016/0049-3848(77)90117-7. PMID601757.
  • Nath N, Lowery CT, Niewiarowski S (April 1975). "Antigenic and antiheparin properties of human platelet factor 4 (PF4)". Krv. 45 (4): 537–50. doi: 10.1182/blood.V45.4.537.537 . PMID803847.
  • Hermodson M, Schmer G, Kurachi K (September 1977). "Isolation, crystallization, and primary amino acid sequence of human platelet factor 4". The Journal of Biological Chemistry. 252 (18): 6276–9. doi: 10.1016/S0021-9258(17)39951-9 . PMID893407.
  • Maione TE, Gray GS, Petro J, Hunt AJ, Donner AL, Bauer SI, et al. (January 1990). "Inhibition of angiogenesis by recombinant human platelet factor-4 and related peptides". Veda. 247 (4938): 77–9. Bibcode:1990Sci. 247. 77M. doi:10.1126/science.1688470. PMID1688470.
  • Han ZC, Bellucci S, Tenza D, Caen JP (April 1990). "Negative regulation of human megakaryocytopoiesis by human platelet factor 4 and beta thromboglobulin: comparative analysis in bone marrow cultures from normal individuals and patients with essential thrombocythaemia and immune thrombocytopenic purpura". British Journal of Haematology. 74 (4): 395–401. doi:10.1111/j.1365-2141.1990.tb06325.x. PMID2140694. S2CID24529258.
  • Poncz M, Surrey S, LaRocco P, Weiss MJ, Rappaport EF, Conway TM, Schwartz E (January 1987). "Cloning and characterization of platelet factor 4 cDNA derived from a human erythroleukemic cell line". Krv. 69 (1): 219–23. doi: 10.1182/blood.V69.1.219.219 . PMID3098319.
  • Griffin CA, Emanuel BS, LaRocco P, Schwartz E, Poncz M (1987). "Human platelet factor 4 gene is mapped to 4q12----q21". Cytogenetics and Cell Genetics. 45 (2): 67–9. doi:10.1159/000132431. PMID3622011.
  • Senior RM, Griffin GL, Huang JS, Walz DA, Deuel TF (February 1983). "Chemotactic activity of platelet alpha granule proteins for fibroblasts". The Journal of Cell Biology. 96 (2): 382–5. doi:10.1083/jcb.96.2.382. PMC2112304 . PMID6187750.
  • Morgan FJ, Begg GS, Chesterman CN (February 1980). "Complete covalent structure of human platelet factor 4". Trombóza a hemostáza. 42 (5): 1652–60. PMID6445090.
  • Deuel TF, Senior RM, Chang D, Griffin GL, Heinrikson RL, Kaiser ET (July 1981). "Platelet factor 4 is chemotactic for neutrophils and monocytes". Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických. 78 (7): 4584–7. Bibcode:1981PNAS. 78.4584D. doi:10.1073/pnas.78.7.4584. PMC319837 . PMID6945600.
  • Brown KJ, Parish CR (November 1994). "Histidine-rich glycoprotein and platelet factor 4 mask heparan sulfate proteoglycans recognized by acidic and basic fibroblast growth factor". Biochémia. 33 (46): 13918–27. doi:10.1021/bi00250a047. PMID7524669.
  • Mayo KH, Roongta V, Ilyina E, Milius R, Barker S, Quinlan C, et al. (September 1995). "NMR solution structure of the 32-kDa platelet factor 4 ELR-motif N-terminal chimera: a symmetric tetramer". Biochémia. 34 (36): 11399–409. doi:10.1021/bi00036a012. PMID7547867.
  • Barker S, Mayo KH (January 1995). "Quarternary structure amplification of protein folding differences observed in 'native' platelet factor-4". FEBS listy. 357 (3): 301–4. doi: 10.1016/0014-5793(94)01384-D . PMID7835432. S2CID12222261.
  • Zhang X, Chen L, Bancroft DP, Lai CK, Maione TE (July 1994). "Crystal structure of recombinant human platelet factor 4". Biochémia. 33 (27): 8361–6. doi:10.1021/bi00193a025. PMID8031770.
  • Horne MK (April 1993). "The effect of secreted heparin-binding proteins on heparin binding to platelets". Výskum trombózy. 70 (1): 91–8. doi:10.1016/0049-3848(93)90226-E. PMID8511754.
  • Kolset SO, Mann DM, Uhlin-Hansen L, Winberg JO, Ruoslahti E (April 1996). "Serglycin-binding proteins in activated macrophages and platelets". Journal of Leukocyte Biology. 59 (4): 545–54. doi:10.1002/jlb.59.4.545. PMID8613703. S2CID23125881.

This article incorporates text from the United States National Library of Medicine, which is in the public domain.


Blood Clotting

Blood clotting (coagulation) is the process by which blood vessels repair ruptures after injury. Injury repair actually begins even before clotting does, through vascular spasm, or muscular contraction of the vessel walls, which reduces blood loss. Clotting itself is a complex cascade of reactions involving platelets, enzýmy , and structural bielkoviny .

Platelets are not whole cells, but rather small packets of membrane-bounded cytoplazme . There are approximately one million platelets in a drop of blood. Damage to the lining of a blood vessel (the endothelial lining) exposes materials that cause platelets to stick to the endothelial cells additional platelets then stick to these. These aggregating platelets release factors that promote accumulation of fibrin, a circulating protein. A blood clot is a meshwork of platelets and blood cells woven together by fibrin.

Accumulation of fibrin must be tightly regulated, of course, to prevent clot formation where there is no wound. Thrombosis is an abnormal localized activation of the clotting system. Disseminated intravascular coagulation is a pathological condition in which the clotting system is activated throughout the circulatory system in response to bacterial toxins, trauma, or other stimuli. A clot may break off, forming an embolus, which can lodge in a small blood vessel, cutting off circulation. If this occurs in the heart, it may cause ischemia (lack of blood flow) or myocardial infarction (heart attack). In the lungs, it causes pulmonary embolism, with loss of capacity for oxygen exchange. In the brain, it can cause stroke.

Because of this need for tight regulation, and the need for rapid response, the clotting mechanism involves a multistep cascade of enzymes, most of whose jobs are to activate the next enzyme in the cascade. In this way, the effect of the initial stimulus (the damaged blood vessel) can be quickly magnified, as a single enzyme at the first stage activates many copies of another enzyme at the next stage, each of which activates many more at the next, and so on. At the same time, the many levels of interaction provide many points of control over the process. This coagulation cascade begins from thirty seconds to several minutes after the injury.

Coagulation can begin with either of two pathways, called the extrinsic and intrinsic pathway, both of which feed into a common pathway that completes the process. The extrinsic pathway begins with a substance called tissue factor (tissue thromboplastin) released by damaged blood vessels and surrounding tissues. In the presence of other plasma proteins (clotting factors) and calcium ióny , this leads to the activation of a protein called factor X. The intrinsic pathway begins with a substance called factor XII, released by blood platelets. Through a series of additional clotting factors, and again in the presence of calcium ions, this pathway also leads to the activation of factor X. One of the necessary factors of the intrinsic pathway is called factor VIII. Mutácia v gén for this factor is the most common cause of hemophilia.

The common pathway begins with the activation of factor X. In the presence of calcium ions and other clotting factors, factor X activates an enzyme called prothrombin activator. This enzyme them converts the plasma protein prothrombin into thrombin. Thrombin is an enzyme that, in turn, converts fibrinogen to fibrin. Here the cascade ends, because fibrin is not an enzyme, but a fibrous protein. It forms strands that stick to the platelets and endothelial cells at the wound, forming a meshwork that, in turn, traps other cells.

Once the clot forms, contraction of the platelets pulls the edges of the wound closer together, and fresh endothelial cells then grow across it, repairing the damaged blood vessel. Over time, fibrin is degraded by plasmin. This enzyme is formed from circulating plasminogen by tissue plasminogen activator (t-PA). Synthetic t-PA is used to dissolve blood clots in stroke, myocardial infarction, pulmonary embolism, and other conditions.


Blood Coagulation and Atherothrombosis

NORMAL COAGULATION PATHWAYS

Coagulation pathways are dependent on a group of proteins termed coagulation factors that are normally present in inactive proenzyme forms ( Table 28-1 ). 1–3 The sequential activation of coagulation factors forms a coagulation cascade that eventually results in fibrin clot formation. The blood coagulation system includes two pathways composed of distinct groups of coagulation factors: the extrinsic or tissue factor-dependent pathway and the intrinsic pathway. The final step in both the extrinsic and the intrinsic pathways is the activation of factor X (fX) to factor Xa (fXa). Generation of fXa merges both pathways in a common pathway that leads to the production of the multifunctional molecule thrombin ( Fig. 28-1 ). In addition, several mechanisms to counteract the coagulation cascade exist to maintain intact blood circulation and prevent clotting. These mechanisms, including antithrombin, the protein C/protein S/thrombomodulin system, and tissue factor pathway inhibitor (TFPI), regulate the coagulation cascade at different levels to mitigate clot formation under physiologic circumstances ( Fig. 28-2 ).

Activation of the extrinsic pathway begins with binding of tissue factor (TF), a cell-surface glycoprotein, to an activated serine protease fVIIa. Exposure of TF to circulating blood is caused by disruption of the endothelial layer as in vascular injury or by heterotropic TF expression in different cell types in response to various stimuli. Small amounts of fVIIa are present (1% to 2%) and circulate in the blood. 4 TF on the cell surface binds to free fVIIa in the plasma to form the TF/fVIIa complex. 5–7 Both proteins possess low enzymatic activity in their free forms, but the TF/fVIIa complex acts as a potent enzyme to further activate free fVII to generate fVIIa, producing more TF/fVIIa complexes to amplify the initial trigger (TF-mediated fVII autoactivation). The TF/fVIIa complex then activates fX to yield fXa, either directly or indirectly by initially converting fIX to fIXa, which subsequently activates fX in the presence of fVIIIa.

The intrinsic pathway is triggered by the autoactivation of fXII to fXIIa, which subsequently initiates the cascade of sequential activation of fXI and fIX to generate fIXa. Then fIXa catalyzes the conversion of fX to fXa, but this reaction requires an activated form of another coagulation factor fVIIIa, which is generated by thrombin-mediated activation of fVIII.

Factor Xa, the end product of both the extrinsic and intrinsic pathways, triggers the common pathway of coagulation by converting prothrombin to thrombin, which in turn initiates formation of fibrin from fibrinogen. The conversion of prothrombin to thrombin requires a cofactor fVa, which is produced by thrombin-mediated activation of fV. Thrombin also activates fXIII to form fXIIIa, which catalyzes the formation of cross-linked fibrin polymer.

Antithrombin (antithrombin III) is a plasma protease inhibitor that inactivates thrombin and other activated coagulation factors in the intrinsic and common pathways by binding to the active site of these enzymes. The anticoagulant heparin's major mechanism of action is to accelerate the formation of these neutralizing complexes.

Protein C is a plasma glycoprotein that is activated by thrombin, and activated protein C (APC) is a potent anticoagulant that inactivates fVa and fVIIIa through the thrombin-thrombomodulin complex. The thrombin-induced activation of protein C occurs physiologically on thrombomodulin, a transmembrane proteoglycan-binding site for thrombin on endothelial cell surfaces. The rate of this reaction is increased by a cofactor, protein S, which increases the affinity of APC for phospholipids in the formation of the membrane-bound protein Case complex ( Fig. 28-3 ).

TFPI is the endogenous inhibitor of the TF/fVIIa complex ( Fig. 28-4 ). TFPI is a multivalent Kunitz-type serine protease inhibitor, consisting of three tandem Kunitz domains, which exerts inhibitory effects against the TF/fVIIa complex and fXa, thereby regulating the extrinsic pathway of coagulation. 8 Endothelial cells are the principal source of plasma TFPI. 9–11

It has recently been recognized that the coagulation mechanism involves the assembly of multiprotein complexes on the phospholipid cellular membrane, including the extrinsic and intrinsic Xase (tenase) complex, prothrombinase complex, and protein Case complex ( Fig. 28-3 , Table 28-2 ). Each complex consists of an enzyme, its zymogen substrate, and its cofactor on the phospholipid membrane surface. The formation of these complexes on the cell membrane surface promotes the reactions in the coagulation and anticoagulation pathways.


The Blood-Clot Problem Is Multiplying

For weeks, Americans looked on as other countries grappled with case reports of rare, sometimes fatal blood abnormalities among those who had received the AstraZeneca vaccine against COVID-19. That vaccine has not yet been authorized by the FDA, so restrictions on its use throughout Europe did not get that much attention in the United States. But Americans experienced a rude awakening this week when public-health officials called for a pause on the use of the Johnson & Johnson vaccine, after a few cases of the same, unusual blood-clotting syndrome turned up among the millions of people in the country who have received it.

The world is now engaged in a vaccination program unlike anything we have seen in our lifetimes, and with it, unprecedented scrutiny of ultra-rare but dangerous side effects. An estimated 852 million COVID-19 vaccine doses have been administered across 154 countries, according to data collected by Bloomberg. Last week, the European Medicines Agency, which regulates medicines in the European Union, concluded that the unusual clotting events were indeed a side effect of the AstraZeneca vaccine by that point, more than 220 cases of dangerous blood abnormalities had been identified. Only half a dozen cases have been documented so far among Americans vaccinated with the Johnson & Johnson vaccine, and a causal link has not yet been established. But the latest news suggests that the scope of this problem might be changing.

Whether the blood issues are ultimately linked to only one vaccine, or two vaccines, or more, it’s absolutely crucial to remember the unrelenting death toll from the coronavirus itself—and the fact that COVID-19 can set off its own chaos in the circulatory system, with blood clots showing up in “almost every organ.” That effect of the disease is just one of many reasons the European Medicines Agency has emphasized that the “overall benefits of the [AstraZeneca] vaccine in preventing COVID-19 outweigh the risks of side effects.” The same is true of Johnson & Johnson’s. These vaccines are saving countless lives across multiple continents.

But it’s also crucial to determine the biological cause of any vaccine-related blood conditions. This global immunization project presents a lot of firsts: the first authorized use of mRNA vaccines like the ones from Pfizer and Moderna the first worldwide use of adenovirus vectors for vaccines like AstraZeneca’s, Johnson & Johnson’s, and Sputnik V and the first attempt to immunize against a coronavirus. Which, if any, of these new frontiers might be linked to serious side effects? Which, if any, of the other vaccines could be drawn into this story, too? How can a tiny but disturbing risk be mitigated as we fight our way out of this pandemic? And what might be the implications for vaccine design in the years to come?

To answer these questions, scientists will have to figure out the biology behind this rare blood condition: what exactly causes it when and why it happens. This is not an easy task. While the evidence available so far is fairly limited, some useful theories have emerged. The notions listed below are not all in competition with one another: Some are overlapping—or even mutually reinforcing—in important ways. And their details matter quite a bit. A better understanding of the cause of this condition may allow us to predict its reach.

Theory 1: Platelet Problems

The leading theory behind the blood abnormalities associated with the AstraZeneca vaccine traces to a case from late February. A 49-year-old nurse in Austria who had received the vaccine developed clotting in her veins and arteries, along with a low platelet count. That’s an odd combination: Platelets are like the bricks of the clotting system, held together with a mortar of molecules called coagulation factors when your body has a shortage of these bricks, it typically has a hard time building clots.

There are a couple of exceptions, though, as the science journalists Kai Kupferschmidt and Gretchen Vogel explained in March. In a condition called disseminated intravascular coagulation, so much clotting occurs that circulating platelets get used up. A rare reaction to a blood-thinning drug called heparin, which is safely prescribed to millions of people in the U.S. every year, can also produce the same signal. When that occurs, heparin attaches itself to a molecule called platelet factor 4, which is released by damaged platelets. The body mistakenly treats this complex as a pathogen before going on to attack the platelet cells directly, which sometimes leads to clots.

A hematologist named Sabine Eichinger first treated the nurse in Austria. She had an inkling that the problem resembled the heparin reaction, so she reached out to Andreas Greinacher at the University of Greifswald in Germany, who has published extensively on that topic over the past three decades. Other, similar cases following immunization with the AstraZeneca vaccine had emerged, and Greinacher rallied his team. They put in 18-hour days in the lab to analyze the patients’ blood samples.

Last Friday, Greinacher and his team published a paper on their findings in the New England Journal of Medicine. In a press briefing, he said they’d analyzed blood from several dozen people who had experienced blood abnormalities after exposure to the AstraZeneca vaccine, and that every single person tested positive for antibodies against platelet factor 4, and against platelet factor 4 joined with another molecule.

On the same day, a separate group in Norway published similar findings from five patients there who had received the AstraZeneca vaccine. Then, in a meeting this week of the Advisory Committee on Immunization Practices, which helps the CDC make vaccine recommendations, it was reported that five of the six American patients who developed this same blood condition after receiving the Johnson & Johnson shot had been tested for antibodies to platelet factor 4—and all were positive. “It is, in my opinion, absolutely clear that there’s a causal relationship” between the presence of these antibodies and the abnormal clotting, Greinacher had said at last Friday’s briefing. “There’s no doubt about this.”

Greinacher has given the blood condition the tongue-twisting moniker of “vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia” or VITT. A lot remains to be confirmed, but if this theory is borne out, scientists will have to determine whether the AstraZeneca vaccine is the only one—or whether the AstraZeneca and Johnson & Johnson vaccines are the only two—that can generate this haywire autoimmune response. Greinacher’s theory has a vital, near-term implication too: Patients who present with blood clots are often given heparin as treatment if what they have is really VITT, then this standard treatment may only make things worse.

Theory 2: The Spike’s the Problem

If the theory above is correct, then some unknown component of a COVID-19 vaccine can, in very rare situations, spur an autoimmune reaction against platelet factor 4. One potential culprit is the all-important spike protein—the one used by coronaviruses to infect cells, and involved in every available COVID-19 vaccine as a training target for the immune system. As it happens, the structure of the platelet factor 4 molecule has some similarities, in its curves and crevices, with that of the spike protein. In other words, training up the body to go after the spike protein could yield antibodies that stick to clotting-related proteins too.

Greinacher does not believe this to be true. In an article posted online, which has not yet been published in a scientific journal, he and others found no evidence that the troubling antibodies found in people with VITT were also binding to the spike protein. That’s “fantastic news,” he said in last Friday’s press briefing, because “otherwise there would have been the risk that many other vaccines might have caused the same problem.”

But others think the role of the spike protein warrants further examination. Michel Goldman, an immunologist at the Free University of Brussels and a former director of Europe’s Innovative Medicines Initiative, told me that unvaccinated people with severe COVID-19 have tiež experienced strange clotting events that mimic what happens in the heparin-related autoimmune disorder. He speculates that the spike protein could be the source of this problem—but not because it looks a bit like platelet factor 4.

It’s possible, he says, that the spike protein interacts with platelets directly and causes them to secrete platelet factor 4. One mouse study published last year by scientists in China found that the spike protein could indeed activate platelets that had been engineered to carry a cell receptor for the coronavirus. Meanwhile, another study from December, not yet published in a journal, suggests that the spike protein can damage the cells that line our blood vessels. Goldman noted that these cells, when perturbed, are known to release molecules that bind to platelet factor 4, which might in turn become a target for rogue antibodies. All of this could potentially contribute to the symptoms seen in VITT.

If the spike protein is involved in the blood disorders that are now under investigation—and that is a gigantic “if”—that isn’t necessarily bad news for all COVID-19 vaccines. While it’s true that each one deploys the coronavirus spike protein, they don’t all use the same version. The Pfizer, Moderna, and Johnson & Johnson vaccines, for example, have a modification in the spike protein that keeps it stabilized and elongated. “The only EMA-approved vaccine that includes a nonstabilized form of the spike is the AstraZeneca vaccine,” Goldman said.

Theory 3: A Suspect Sequence

The AstraZeneca vaccine is built from a non-replicating version of a virus that is thought to be harmless to people, and has been engineered to produce the coronavirus spike protein. That’s the “adenovirus vector” approach, also used in the Johnson & Johnson vaccine, and in Russia’s Sputnik V. But AstraZeneca’s differs from the others’ in that its engineered virus has also been fitted with a small portion of the genetic sequence for a molecule called tissue plasminogen activator, or tPA. When naturally produced in the body, tPA is thought to have a role in regulating normal blood-clotting processes. A manufactured form of the same molecule is often given as a clot-busting drug to people who have suffered strokes. The AstraZeneca vaccine uses a snippet of the gene for tPA that boosts production of the spike protein, with the aim of producing a stronger immune response. *

Some scientists in Europe have wondered whether AstraZeneca’s inclusion of a partial tPA sequence could throw off normal clotting. The European Medicines Agency said in March that there is insufficient evidence to support this theory. And if tPA boli somehow involved in the strange blood disorder, there’s no reason to expect that the same problem would show up among people who received vaccines that don’t include the sequence, such as Johnson & Johnson’s.

It’s possible that some other aspect of the adenovirus technology might be in play, which would explain why the only two vaccines to raise major red flags so far both use that delivery system. A couple of past laboratory studies of blood cells have found evidence that adenoviruses can trigger platelets to secrete clotting-related molecules. Still, it’s important to remember that regulators have not yet confirmed a causal link between the unusual blood disorder and the Johnson & Johnson vaccine.

Theory 4: The Mixed Bag

It could be that lots of things are going on at once. We shouldn’t assume that the same thing is happening in every affected patient, says David Lee, an emergency-medicine doctor at NYU Langone Health. “When you just say, ‘Hey, everybody who had a clotting issue, yeah, let’s pile up all those cases,’ you’re mixing a bag,” he told me. Lee and others have shown that COVID-19 patients produce many different antibodies that go after the body’s own proteins, including one that gloms onto a clotting molecule called annexin A2. If platelet factor 4 is involved in some cases of abnormal clotting after vaccination, Lee said, then annexin A2 or other factors might play important roles in others. He pointed, for example, to another molecule involved in clotting, called fibrinogen. The molecule shows up at abnormal levels both in people with severe COVID-19 and some of those who have suffered rare blood disorders following the AstraZeneca vaccine.

Lee is not alone in thinking that this story might have many different plots. Saskia Middeldorp, a vascular internist at Radboud University Medical Center in the Netherlands, says she was initially convinced by the VITT theory. “I was really, really excited because I figured, ‘Wow, now we’ve got a case definition. It’s not great, of course, that this is occurring, but we know better what to do.’” But when she and her colleagues analyzed blood samples from one Dutch patient who developed strange blood issues after receiving the AstraZeneca vaccine, they did not find antibodies against platelet factor 4. (Greinacher says there might be differences in the laboratory assays used to detect the antibodies, which could explain the different results.)

At any rate, it’s clear that multiple mechanisms could lead to the formation of clots when people get sick with COVID-19. That’s one reason it’s so much safer to develop immunity from vaccination than from being naturally infected, according to David Kaslow, the vice president for essential medicines at PATH, a Seattle nonprofit. When your body is presented with one specific portion of a virus—the spike protein, for example—there may be some tiny risk of immune dysfunction. But this is far, far better than the alternative, where the body is exposed to a full pathogen. Natural infections may lead to all sorts of unexpected effects, including platelet damage and abnormal blood clots. A vaccine that whittles down the virus to a single subcomponent is a huge benefit, Kaslow says, because it provides fewer opportunities for something to go wrong.

Setting aside the question of whether it was good policy to pause the use of the Johnson & Johnson vaccine in the U.S., or to limit the use of AstraZeneca in Europe, more information is likely to emerge in the coming weeks.

The Vaccine Safety Datalink, a collaboration between the CDC and nine large health-care organizations tracking data from anonymized medical records of millions of patients, was already watching for some clotting events, according to Ed Belongia, an investigator with the program and the director of the Center for Clinical Epidemiology and Population Health at Marshfield Clinic Research Institute, in Wisconsin. He told me the Vaccine Safety Datalink had not identified a risk from any of the three vaccines now authorized for emergency use in the U.S. The program is in the process of adding an alert for cerebral venous sinus thrombosis, the form of clotting that turned up in the six Americans who received the Johnson & Johnson vaccine.

The pandemic is still raging around the globe, and there is a real urgency to solve the riddle of the rare blood abnormalities linked to the AstraZeneca shot, and to figure out whether other vaccines carry the same risk. But recent history suggests that health officials might have to decide whether to restrict or resume vaccinations before scientists reach agreement. During the swine-flu pandemic of 2009, for example, a vaccine known as Pandemrix was given in Europe, and then some evidence emerged in Finland that it might be linked to narcolepsy. (The vaccine never became available in the U.S., and it’s no longer manufactured.) Although many scientists consider the narcolepsy risk well established, there is still no consensus on this point.

The wrath of COVID-19 will likely stretch into the years ahead, and it’s plausible that the debate over risks related to COVID-19 vaccines will do the same. The 2009 swine-flu strain never really went away, and many scientists now believe that this coronavirus is here to stay as well. But the current pandemic is unlike any public-health crisis in our lifetimes, and it has led to an unprecedented pace of scientific progress. This could lead us to a quicker, more definitive resolution of the vaccine-related clotting issue. If that happens, what’s been learned will help us continue to navigate the promises and pitfalls of new vaccine technologies, and it might even shed light on how clotting goes awry because of COVID-19 itself.

* This article previously misstated that the snippet of the gene for tPA included in the AstraZeneca vaccine is noncoding. In fact, that snippet is translated into protein, but the resulting protein segment doesn’t have the biological activity of tPA itself and is not thought to appear in the final version of the spike protein.