Koagulacija, također poznata kao zgrušavanje, je proces kojim krv prelazi iz tečnosti u gel, formirajući krvni ugrušak. To potencijalno rezultira hemostazom, prestankom gubitka krvi iz oštećenog suda, nakon čega slijedi popravak. Mehanizam koagulacije uključuje aktivaciju, adheziju i agregaciju trombocita, kao i taloženje i sazrijevanje fibrina.
Koagulacija počinje skoro trenutno nakon povrede endotela koji oblaže krvni sud. Izlaganje krvi subendotelnom prostoru pokreće dva procesa: promjene u trombocitima i izlaganje subendotelnog tkivnog faktora plazmi faktora VII, što na kraju dovodi do stvaranja umreženog fibrina. Trombociti odmah formiraju čep na mjestu povrede; ovo se zove "primarna hemostaza". Sekundarna hemostaza se dešava istovremeno: dodatni faktori koagulacije (zgrušavanja) izvan faktora VII (navedeni u nastavku) reaguju u kaskadi, formirajući fibrinske niti, koji jačaju trombocitni čep.
Poremećaji koagulacije su bolesna stanja koja mogu dovesti do problema sa hemoragijom, modricama ili trombozom.
Koagulacija je visoko konzervirana kroz biološku evoluciju. Kod svih sisara, koagulacija uključuje i ćelijske komponente (trombociti) i proteinkisle komponente (ovdje, faktori koagulacije). Koagulacijski put u ljudi je najopsežnije istražen i najbolje je shvaćen.
Fiziologija thumb|300px|right| Interakcija vWF i GP1b alfa. GP1b receptor na površini trombocita omogućava da se trombociti vežu za vWF, koji je izložen oštećenju vaskulature. VWF A1 domen (žuti) je u interakciji sa vanćelijskim domenom GP1ba (plavi).
Aktivacija trombocita Kada je endotel oštećen, normalno izolovani osnovni kolagen izložen je cirkulišućim trombocitima, koji se direktno vezuju za kolagen pomoću površinskih receptora glikoprotein Ia/IIa specifičnih za kolagen. Ovu adheziju dodatno ojačava von Willebrand faktor (vWF), koji se oslobađa iz endotela i iz trombocita; vWF formira dodatne veze između trombocitnog glikoproteina Ib/IX/V i domena A1. ]Ova lokalizacija trombocita u vanćelijskom matriksuekstracelularnom matriksu podstiče interakciju kolagena sa trombocitnimm glikoproteinom VI. Vezivanje kolagena za glikoprotein VI pokreće signalnu kaskadu koja rezultira aktivacijom trombocitnog integrina. Aktivirani integrini posreduju čvrsto vezivanje trombocita za vanćelijski matriks. Ovim procesom se trombociti lijepe na mjesto ozljede.
Aktivirani trombociti oslobađaju sadržaj uskladištenih granula u krvnu plazmu. Granule uključuju ADP, serotonin, faktor aktivacije trombocita (PAF), vWF, trombocitni faktor 4 i [ [Tromboksan A2|tromboksan A2]] (TXA2), koji zauzvrat aktivira dodatne trombocite. Sadržaj granula aktivira kaskadu Gq-vezani proteinski receptor, što rezultira povećanom koncentracijom kalcija u citosolu trombocita. Kalcij aktivira protein-kinazu C, koja zauzvrat aktivira fosfolipazu A2 (PLA2). PLA2 zatim modifikuje integrin membranu glikoprotein IIb/IIIa, povećavajući njen afinitet za vezivanje fibrinogena. Aktivirani trombociti mijenjaju oblik iz sfernog u zvjezdasti, a fibrinogenske poprečne veze sa glikoproteinom IIb/IIIa pomažu u agregaciji susjednih trombocita (završavanje primarne hemostaze).
Koagulacijska kaskada right|thumb|350px| Klasični put koagulacije krvi
thumb| Savremeni pregled puta koagulacije. Ručno nacrtani kompozit sa sličnih crteža koji je predstavio profesor Dzung Le, MD, PhD, na UCSD konferencijama kliničke hemije 14. i 21. oktobra 2014. Originalna shema iz Uvoda u hematologiju Samuela I. Rapaporta. 2. izdanje; Lippencott: 1987. Dr Le je dodao dio faktora XI na osnovu rada iz 2000. godine. Slični crteži dr. Lea predstavili su razvoj ove kaskade u šest kadrova, poput stripa. Koagulacijska kaskada sekundarne hemostaze ima dva početna puta koja dovode do formiranja fibrina. To su "put kontaktne aktivacije" (također poznat kao unutrašnji put) i "put tkivnog faktora" (također poznat kao vanjski put); oba vode do istih temeljnih reakcija koje proizvode fibrin. Ranije se smatralo da su dva puta koagulacijske kaskade podjednako važna, ali je sada poznato da je primarni put za iniciranje koagulacije krvi „tkivni faktor“ (vanjski) put. Putevi su niz reakcija u kojima se zimogen (neaktivni prekursor enzima) serin-proteaza i njen glikoproteinski kofaktor aktiviraju da postanu aktivne komponente koje zatim kataliziraju sljedeće reakcija u kaskadi, što na kraju rezultira umreženim fibrinom. Faktori koagulacije su općenito označeni rimskim brojevimas, s malim slovom a koji označava aktivni oblik.
Faktori koagulacije su općenito enzimi zvani serin-proteaze, koji djeluju cijepanjem nizvodnih proteina. Izuzetak su tkivni faktor, FV, FVIII, FXIII. Tkivni faktori, FV i FVIII su glikoproteini, a faktor XIII je transglutaminaza. Faktori koagulacije cirkulišu kao neaktivni zimogeni. Kaskada koagulacije je stoga klasično podijeljena na tri puta. Putevi tkivnog faktora i aktivacije kontakta aktiviraju konačni zajednički put faktora X, trombina i fibrina.
Put tkivnog faktora (vanjski) Glavna uloga tkivnog faktora (TF) puta je da generiše "trombinski prasak", proces kojim je trombin, najvažniji sastojak kaskade koagulacije u smislu njegovih povratnih aktivacijskih uloga pušten veoma brzo. FVIIa cirkuliše u većoj količini nego bilo koji drugi aktivirani faktor koagulacije. Proces uključuje sljedeće korake:
Nakon oštećenja krvnog suda, FVII napušta cirkulaciju i dolazi u kontakt sa tkivnim faktorom izraženim na ćelijama koje nose tkivni faktor (stromal fibroblasti i leukociti), formirajući aktivirani kompleks (TF-FVIIa ). TF-FVIIa aktivira FIX i FX. FVII se sam aktivira od strane trombina, FXIa, FXII i FXa. Aktivacija FX (za formiranje FXa) pomoću TF-FVIIa je skoro odmah inhibirana inhibitor puta tkivnog faktora (TFPI). FXa i njegov kofaktor FVa formiraju protrombinaza kompleks, koji aktivira protrombin u trombin. Trombin zatim aktivira druge komponente kaskade koagulacije, uključujući FV i FVIII (koji formira kompleks sa FIX), i aktivira i oslobađa FVIII od vezivanja za vWF. FVIIIa je kofaktor FIXa, i zajedno čine "tenase" kompleks, koji aktivira FX; i tako se ciklus nastavlja. ("Tenaza" je kontrakcija od "deset" i sufiksa "-ase" koji se koristi za enzime.)
Put aktivacije kontakta (unutrašnji) Put aktivacije kontakta počinje formiranjem primarnog kompleksa na kolagenu, pomoću kininogena visoke molekularne težine (HMWK), prekalikreina i FXII (Hagemanovog faktora). Prekalikrein se pretvara u kalikrein i FXII postaje FXIIa. FXIIa pretvara FXI u FXIa. Faktor XIa aktivira FIX, koji sa svojim kofaktorom FVIIIa formira tenazni kompleks, koji aktivira FX do FXa. Manju ulogu koju kontaktni aktivacijski put ima u pokretanju formiranja ugruška može se ilustrovati činjenicom da osobe s teškim nedostatkom FXII, HMWK i prekalikreina nemaju poremećaj krvarenja. Umjesto toga, čini se da je sistem kontaktne aktivacije više uključen u upale, i urođenu imunost. Uprkos tome, ometanje puta može pružiti zaštitu od tromboze, bez značajnog rizika od krvarenja.
Konačni zajednički put Podjela koagulacije na dva puta je proizvoljna, a proizilazi iz laboratorijskih testova u kojima su mjerena vremena zgrušavanja bilo nakon što je zgrušavanje inicirano staklom, unutrašnjim putem; ili je zgrušavanje inicirano tromboplastinom (mješavina tkivnog faktora i fosfolipida), vanjskim putem.
Nadalje, konačna shema zajedničkog puta implicira da se protrombin pretvara u trombin samo kada na njega djeluju unutrašnji ili vanjski putevi, što je previše pojednostavljeno. U stvari, trombin se stvara aktiviranim trombocitima na početku trombocitnog čepa, što zauzvrat podstiče veću aktivaciju trombocita.
Trombin funkcioniše ne samo da pretvara fibrinogen u fibrin, on također aktivira faktore VIII i V i njihov inhibitor protein C (u prisustvu trombomodulina); aktivira i faktor XIII, koji formira kovalentne veze koje poprečno povezuju fibrinske polimere nastale iz aktiviranih monomera.
Kaskada koagulacije održava se u protrombotskom stanju kontinuiranom aktivacijom FVIII i FIX kako bi se formirao tenazni kompleks, sve dok se ne reguliše putem antikoagulansnih puteva.
Shema koagulacije zasnovane na ćelijama Noviji model mehanizma koagulacije objašnjava zamršenu kombinaciju ćelijskih i biohemijskih događaja koji se dešavaju tokom procesa koagulacije in vivo. Uz prokoagulantne i antikoagulantne proteine plazme, normalna fiziološka koagulacija zahtijeva prisustvo dva tipa ćelija za formiranje koagulacionih kompleksa: ćelije koje eksprimiraju tkivni faktor (obično vanćelijski) i trombocita.
Proces koagulacije odvija se u dvije faze. Prva je faza inicijacije, koja se javlja u ćelijama koje eksprimiraju tkivni faktor. Nakon toga slijedi faza propagacije, koja se javlja na aktiviranim trombocitima. Faza inicijacije, posredovana izlaganjem tkivnom faktoru, odvija se klasičnim vanjskim putem i doprinosi oko 5% proizvodnje trombina. Pojačana proizvodnja trombina događa se klasičnim unutrašnim putem u fazi propagacije; oko 95% trombina generiraće se tokom ove druge faze.
Za funkcioniranje kompleksa potrebni su tenaza i protrombinaza, kalcij i fosfolipidi (sastojci trombocitne membrane) Kalcij posreduje u vezivanju kompleksa, preko terminalnih gama-karboksi ostataka na faktoru Xa i faktoru IXa za fosfolipidne površine izražene trombocitima, kao i prokoagulantne mikročestice ili mikrovezikule izlučene iz njih. Kalcijum je također neophodan i na drugim tačkama kaskade koagulacije. Kalcijevi ioni imaju glavnu ulogu u regulaciji kaskade koagulacije, koja je najvažnija u održavanju hemostaze. Osim aktivacije trombocita, ioni kalcija odgovorni su za potpunu aktivaciju nekoliko faktora koagulacije, uključujući i faktor koagulacije XIII.
Vitamin K Vitamin K je esencijalni faktor jetrene gama-glutamil karboksilaze, koji dodaje karboksilnu grupu na ostatke glutaminske kiseline na faktorima II, VII, IX i X, kao i protein S , protein C i protein Z. Dodavanjem gama-karboksilne grupe ostacima glutamata na nezrelim faktorima zgrušavanja, sam vitamin K se oksidira. Drugi enzim, vitamin K epoksid-reduktaza (VKORC), reducira vitamin K nazad u njegov aktivni oblik. Vitamin K epoksid-reduktaza je farmakološki važna kao meta antikoagulansa varfarina i srodnih kumarina, kao što su acenokumarol, fenprokumon i dikumarol. Ovi lijekovi stvaraju manjak smanjenog vitamina K, blokiranjem VKORC, čime se inhibira sazrijevanje faktora zgrušavanja. Nedostatak vitamina K iz drugih uzroka (npr. malapsorpcija) ili poremećeni metabolizam vitamina K u bolesti (npr. zatajenje jetre) dovode do stvaranja PIVKA (proteina nastalih u nedostatku vitamina K), koji su djelomično ili potpuno ne-gama karboksilirani, utičući na sposobnost faktora koagulacije da se vežu za fosfolipide.
Regulatori 400px|thumb|right| Koagulacija sa strelicama za negativnu i pozitivnu povratnu informaciju. Pet mehanizama drži pod kontrolom aktivaciju trombocita i kaskadu koagulacije. Abnormalnosti mogu dovesti do povećane sklonosti trombozi:
Protein C Protein C je glavni fiziološki antikoagulant. To je vitamin K- zavisni enzim serin proteaza koji se aktivira trombinom u aktivirani protein C (APC). Protein C se aktivira u sekvenci koja počinje vezivanjem proteina C i trombina za protein ćelijske površine trombomodulin. Trombomodulin veže ove proteine na način da aktivira protein C. Aktivirani oblik, zajedno sa proteinom S i fosfolipidom kao kofaktorima, razgrađuje FVa i FVIIIa. Kvantitativni ili kvalitativni nedostatak bilo kojeg (proteina C ili proteina S) može dovesti do trombofilije (sklonosti razvoju tromboze). Oslabljeno djelovanje proteina C (aktivirana otpornost na protein C), na primjer koji ima "Leiden" varijantu faktora V ili visoke razine FVIII, također može dovesti do sklonosti trombozi.
Antitrombin