Диссертация (Моделирование структуры липополисахаридов и их роли в процессе патологического свертывания крови), страница 4

Этот эффект предположительно связан с тем, чтодаже очень небольшое количество тромбоцитов является достаточным для предоставлениянеобходимой каталитической поверхности для обеспечения скорости образования тромбина,достаточной для распространения волны свертывания крови [9].Уменьшение концентрации факторов свертывания в плазме крови, в свою очередь, можетпрепятствовать формирования автоволны свертывания. В частности, в случае гемофилии Aи B недостаток ключевых факторов каскада свертывания (FVIII и FIX) нарушает процесс16автокаталитической наработки тромбина и, как следствие, рост сгустка определяется скоростью диффузии реагентов, что ведет к существенному замедлению процесса и, видимо,объясняет развитие кровотечений у пациентов [41].Менее очевидны последствия недостаточности FXI у пациентов с гемофилией C. Несмотря на то, что в нескольких исследованиях сообщалось о повышенном риске кровотечения упациентов c пониженным уровнем FXI [52, 53] и о повышенном риске сердечно-сосудистыхзаболеваний у пациентов с повышенным уровнем FXI [54,55], корреляция между риском развития патологии и уровнем активности FXI невелика [52].

В отличие от петли обратной связифакторов VIII и V, чье действие в каскаде свертывания требует присутствия активированныхфакторов IXa и Xa, петля обратной связи FXI зависит только от наличия в системе тромбина.В экспериментахin vitroбыло показано, что при концентрации FXI ниже некоторого кри-тического значения в системе не наблюдается образование автоволны свертывания [44, 48].Этот эффект был объяснен тем, что низкая скорость ингибирования FXIa позволяет емудиффундировать на большие расстояния от места активации, что делает вклад FXIa принципиально необходимым для распространения волны тромбина на большом расстоянии отместа повреждения [48]. Первичный ответ системы свертывания, при этом, почти полностьюзависит от активации петли положительной обратной связи FV [56], что, по-видимому, объясняет более низкие риски кровотечений для пациентов, больных гемофилией C по сравнениюс пациентами с гемофилией A или B.1.2Механизмы остановки роста тромбаРаспространение волны тромбина в плазме крови регулируется несколькими механизмами,предотвращающими полный переход плазмы в гелеобразное состояние.

В первую очередь,это два основных биохимических антикоагулянтных механизма [6]: путь антитромбина и путьактивированного протеина C. Недостаток антитромбина или протеина C у людей приводятк повышенному риску тромбоза [57–59].Антитромбин является ингибитором FХа, тромбина и FIXa, а также факторов внешнегопути ТФ и FVIIa (см. раздел 1.3), тем самым контролируя процесс формирования тромбинана начальном этапе активации системы свертывания [60–62]. Путь протеина C необходимдля предотвращения роста тромба в область неповрежденных стенок сосуда. Он запускается, когда тромбин связывается с тромбомодулином (ТМ) на поверхности неповрежденныхэндотелиальных клеток. Детали этого процесса подробно описаны в обзоре [63].

Тромбинтромбомодулиновый комплекс активирует протеин С (образуя активированный протеин С,17APC), причем процесс интенсифицируется, когда протеин С связан с рецептором белка эндотелиальных клеток (EPCR). Когда APC диссоциирует от EPCR, он связывается с белком S ипротеолитически инактивирует факторы Va и VIIIa. Без этих факторов FХа и FIXa не могутэффективно активировать тромбин и FX, соответственно.

Поэтому инактивация кофакторовполностью останавливает дальнейшее распространение волны тромбина. Вin vitroэкспери-ментах было показано, что активация пути APC путем добавления к плазме ТМ можетостановить рост сгустка при определенных значениях концентраций факторов крови [44,48].Помимо ингибиторов факторов свертывания, важную роль в остановке роста тромба играет ток крови. В самом деле, самоподдерживающееся распространение волны свертываниякрови может происходить только в условиях, когда вклад диффузии в процессы массопереноса превышает вклад конвекции [9, 46, 47, 64]. Таким образом, распространение автоволнытромбина, наблюдаемое invitro[38–44,46,47,65], скорее всего, имеет место в системах invivoтолько в случае мелких сосудов с медленным кровотоком, а также в случае застоя крови [9].Как было показано в экспериментах в искусственных капиллярах с иммобилизованным навнутренней поверхности тромбомодулином, значительное замедление распространения волны свертывания в неподвижной плазме за счет действия пути APC возможно только в случаеочень маленьких капилляров (отношение объема к поверхности ∼ 5 мкм), в то время как вкапиллярах более крупного размера (отношение объема к поверхности ∼ 50 мкм), эффектоказывается незначительным [47].

Таким образом, уже для сосудов с диаметром более 0.2 ммдля остановки роста тромба недостаточно только активации протеина С на интактном эндотелии, и существенную играют процессы механического переноса потоком [9, 47, 66].1.3Активация системы свертыванияНачальное количество тромбина может быть сформировано в результате двух типов событий: активации внешнего или внутреннего пути каскада свертывания [67, 68]. Внешний путьсистемы свертывания активируется при контакте белков плазмы крови с тканевым фактором (ТФ) — белком, экспрессируемым всеми клетками организма, кроме эндотелиальных иклеток крови, и потому отсутствующим в плазме при нормальных условиях. ТФ формируетактивный комплекс с FVII, который, в свою очередь, активирует FX, который запускает процесс наработки тромбина.

Наиболее частым событием, ведущим к попаданию ТФ в кровяноерусло является обнажение субэндотелиальной ткани при механическом повреждении стенки сосуда. Таким образом, внешний путь играет ключевую роль в остановке кровотеченияпри нормальном гемостазе. Основным ингибитором внешнего пути является ингибитор пу-18ти тканевого фактора (TFPI), инактивирующий комплекс [FVIIa, TF] через формированиемембранного комплекса с FХа [69], а также антитромбин (см. раздел 1.2).Все участники внутреннего (контактного) пути активации свертывания крови, в своюочередь, всегда присутствуют в крови.

Активация внутреннего пути происходит при контакте фактора XII (фактора Хагемана) с чужеродной отрицательно заряженной поверхностью.Активация FXII на отрицательно заряженных поверхностях происходит за счет его конформационного изменения и может запускать процесс автокаталитической активации FXII черезограниченный протеолиз [70–72]. Связанный фактор XII активирует превращение прекалликреина (PK) в калликреин (Kr), а последний, в свою очередь, расщепляет FXII гораздо эффективнее, чем сам FXIIa [73]. Высокомолекулярный кининоген (HMWK), присутствующийв плазме, способствует связыванию PK и FXII с поверхностью [74] и, таким образом, играетроль кофактора в этой реакции, ускоряя дальнейшую активацию прекалликреина [74, 75].Активированный FXII расщепляет FXI, тем самым запуская остальные реакции каскадасвертывания [33, 76].

Предполагается, что роль контактного пути является критичной дляпроцесса тромбообразовании в патологических ситуациях, в то время как его влияние нанормальный гемостаз мало. Эти гипотезы были частично подтверждены нормальной выживаемостью и пониженным риском образования тромбов у мышей с выключенными генамиFXII [77], и у мышей и приматов с выключением по гену прекалликреина [78].1.4Пороговое поведение системы свертывания крови: эксперименти моделиОдним из важнейших свойств системы свертывания крови является ее триггерное поведение:переход из одного устойчивого состояния в другое в зависимости от величины возмущенияи параметров системы.

Известно, что процесс свертывания крови может быть условно разделен на несколько этапов, каждый из которых определяет динамику наработки тромбинав определенном пространственно-временно интервале [56, 79]. Так, имеются экспериментальные и модельные данные о том, что путь ТФ не вносит вклад в наработку тромбина на стадиираспространения волны свертывания, однако определяет величину начального возмущениясистемы [80, 81]. При этом, самоподдерживающееся распространение волны в системе зависит только от динамики протекания основных реакций каскада свертывания при участиифакторов IX, VIII, XI [40, 44]. Путь APC, в свою очередь, не влияет на начальную активацию системы свертывания и играет роль только на этапе остановки роста тромба [48].

Такимобразом, именно величина возмущения на этапе первичной активации системы свертывания19определяет то, начнется ли распространение волны тромбина в пространстве, в то время какостановка распространения волны тромбина определяется только действием ингибирующихмеханизмов.Важную роль в понимании триггерного поведение системы свертывания сыграло математическое моделирование [13]. Основным подходом в таких исследованиях является рассмотрение системы обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) или реакционнодиффузионных уравнений для описания динамики основных реакций каскада свертывания.Уже первые модели реакций наработки тромбина, сформулированные в отсутствие представления о положительных обратных связях каскада свертывания [82], позволили воспроизвестихарактерную лавинообразную наработку тромбина на первичном этапе активации, необходимую для переключения системы свертывания [10].