凝血
概論
- 凝血 (coagulation) → 凝血酶 (thrombin) 產生 → 轉化可溶性纖維蛋白原 (fibrinogen) 成纖維蛋白 (fibrin)
- 機制：酶原 (zymogen) 連鎖激活(無活性前驅物 → 有活性蛋白酶)
- 3大關鍵酶複合體：外源酶 (extrinsic tenase)、內源酶 (intrinsic tenase)、凝血酶原酶 (prothrombinase)
酶複合體組裝
- 每個複合體 = 維生素 K (vitamin K) 依賴性酶 + 非酶輔因子
- 在陰離子磷脂膜上組裝(Ca²⁺依賴)
- 各複合體激活基質 → 成為下一複合體的酶
- 小刺激 → 強大放大反應
放大效應
- 初始凝血酶激活輔因子 (cofactor) & 血小板
- 激活血小板供應陰離子表面供複合體組裝 → 快速凝血酶產生
- 陰離子磷脂表面對最大催化活性必需
- 將酶、輔因子、基質靠近 → ↓擴散限制
維生素K依賴性因子
- 凝血酶原 (prothrombin)、因子 VII、IX、X
- 合成含 γ-羧基麩氨酸 (γ-carboxyglutamic acid, Gla) 殘基於 N 末端
- Gla 域 → ↑對磷脂酰絲氨酸 (phosphatidylserine) 豐富膜的親和力(Ca²⁺依賴)
- 輔因子V & VIII亦有脂質結合域促進複合體組裝
凝血三期
- 啟動期：外源酶介導；產生初始凝血酶爆發用於血小板 & 因子激活
- 傳播期：內源酶介導；爆炸性凝血酶產生維持凝血反應
- 終止期：蛋白酶抑制劑介導；確保凝血酶產生局部 & 有限
細胞貢獻
- 組織因子 (tissue factor, TF) 暴露於單核細胞 & 血管外細胞
- 血小板膜電容化
- 損傷內皮支持凝血(PAR4缺陷小鼠雷射損傷後仍形成顯著血栓)
- 紅細胞結合損傷內皮 & 表達原凝血性磷脂 → 額外組裝位點
- 激活中性粒細胞擠出 NET (neutrophil extracellular trap, 核DNA、組蛋白、金屬蛋白酶)
- NET 結合/激活血小板、捕獲紅細胞、激活接觸途徑
外源酶
- 表達組織因子 (TF) 細胞暴露於血液時形成
- TF 來源：
- 動脈粥樣硬化斑塊破裂(核心富含巨噬細胞 & TF 表達細胞)
- 脫落血管壁損傷 → 暴露血管壁下纖維母細胞 (fibroblasts) & 平滑肌細胞 (smooth muscle cells) 上的 TF
- 激活循環單核細胞 & 單核細胞衍生微粒 (monocyte-derived microvesicles) /細胞外囊泡 (extracellular vesicles)
TF轉移
- 帶 TF 單核細胞/微粒結合血小板或白細胞 & 融合質膜
- 結合激活內皮細胞上粘著分子或激活血小板上P-選擇素
- 可能解釋靜脈血栓形成無明顯血管壁損傷
TF生物學
- TF = 整合膜蛋白 (integral membrane protein)；因子 VIIa 受體
- 血液含微量因子 VIIa 且無 TF 時活性可忽略
- TF 存在於細胞表面加密(無活性)形式
- 解密：二硫鍵重排(經蛋白-二硫異構酶 (protein disulfide isomerase, PDI)) + 磷脂酰絲氨酸暴露於外膜
複合體功能
- 因子 VIIa 結合 TF(Ca²⁺依賴) → 外源酶複合體
- 強效激活因子 IX & X
- 因子 IXa → 內源酶的酶
- 因子 Xa → 凝血酶原酶的酶
- 啟動期必要介質
內源酶
- 因子 IXa + 因子 VIIIa 在陰離子血小板/細胞表面 → 內源酶複合體
因子 VIII 激活
- 循環與 vWF (von Willebrand factor) 絡合
- 凝血酶裂解因子 VIII → VIIIa & 從 vWF 釋放
- 激活血小板表達因子 VIIIa 結合位點
複合體組裝 & 功能
- 因子 VIIIa 結合因子 IXa(Ca²⁺依賴) → 激活因子 X
- 完整複合體催化效率 = 10⁶倍 > 單獨因子 IXa
- 缺膜或 VIIIa 幾乎完全廢除活性
- 激活因子 X 速率 50-100倍快於外源酶
- 傳播期關鍵
臨床意義
- 因子 VIII 缺乏 = 血友病 A (hemophilia A)
- 因子 IX 缺乏 = 血友病 B (hemophilia B)
- 均 → 催化效率喪失
接觸途徑
- 成分：因子 XII、XI、IX、激肽釋放酶 (kallikrein)
- 名稱源於與人工物質(杜鵑花酸、矽膠)接觸激活需求
- 用於 aPTT (activated partial thromboplastin time) 分析觸發凝血
- 缺乏因子 XII、前激肽釋放酶或 HMW (high molecular weight) 激肽原患者不出血
因子XI
- 嚴重缺乏 → 創傷/手術後出血，但自發出血罕見
- 血漿濃度不可靠預測出血傾向
- 凝血酶可反饋激活因子 XI → 繞過因子 XII & 接觸途徑
- 血小板衍生因子 XI 可能對止血比循環因子 XI 更重要
激活級聯
- 因子 XII 結合㊉電荷或人工表面 → 構象改變 → 激活
- 因子 XIIa 轉化前激肽釋放酶到激肽釋放酶 (HMW 激肽原加速)
- XIIa & 激肽釋放酶均反饋激活額外因子 XII
- XIIa 激活因子 XI → XIa(因子 IX 主要激活劑)
血栓形成中角色
- 導管 & 血液接觸裝置(支架、機械心瓣、ECMO (extracorporeal membrane oxygenation)) 經接觸途徑觸發凝血
- 動物模型：
- 因子 XI 缺乏小鼠：保護免於動脈血栓但不出血 → 止血 & 血栓形成明確分界
- 因子 XII 缺乏小鼠：亦耐藥血管損傷部位凝血形成
- 生理激活劑：NET、核酸、無機多磷酸(來自激活血小板/微生物)
治療靶點
- 藥物類別：生物抑制劑、反義寡核苷酸 (antisense oligonucleotide, ASO)、抗體、小分子抑制劑、適體 (aptamer)
- ASO ↓因子 XI 濃度 & 抗因子 XIa 抗體均在全膝關節置換後期 ↓術後 VTE (venous thromboembolism) 不↑出血
- 器械相關血栓 ← 人工表面接觸途徑激活 = 裝置故障主要原因
- 可 → PE (pulmonary embolism)、冠狀動脈阻塞、中風
- 吸引靶點：↓血栓形成對止血影響小
血栓穩定性
- NET & 損傷斑塊細胞 DNA/RNA 激活因子 XII
- 小鼠給 DNA/RNA 降解酶 → 減弱動脈血栓形成
- 激活血小板多磷酸亦激活因子 XII
- 因子 XII- 或 XI-缺乏小鼠形成小、不穩定血栓
人類證據
- 不穩定心絞痛患者↑血漿因子 XIa 濃度
- 2 期：因子 XI 敲低(ASO) 或 XIa 抑制(mAb (monoclonal antibody)) ↓選擇性膝關節置換術後期 VTE
- 接觸系統在器械相關血栓 & TF 啟動凝血時血栓傳播重要(例術後重大)
凝血酶原酶
- 唯一生理凝血酶產生者；止血必需
複合體組裝
- 因子 Xa + 因子 Va 在陰離子磷脂膜上(Ca²⁺依賴)
- 激活血小板從 α-顆粒釋放因子 V
- 血小板衍生因子 V 可能比血漿因子 V 更重要
- 血漿因子 V 需凝血酶激活；血小板衍生已部分激活具實質輔因子活性
- 激活血小板表達特異因子 Va 結合位點 → Va 作為 Xa 受體
- 催化效率：↑ 10⁵倍 Xa 融入凝血酶原酶複合體時
凝血酶原轉化
- 凝血酶原 (prothrombin) 結合複合體 → 轉化凝血酶
- 釋放凝血酶原片段 1.2 (prothrombin fragment 1.2, F1.2) — 血漿 F1.2 濃度 = 凝血酶原激活標記
- 凝血酶原 = 最豐富凝血因子 → 有效激活產生高局部凝血酶濃度
終止
- 凝血酶調節必需因凝血酶凝固纖維蛋白原、激活細胞/血小板、介導抗凝 & 抗纖溶過程
TFPI (tissue factor pathway inhibitor, 組織因子途徑抑制劑)
- 位於血小板 & 微血管內皮細胞
- 抑制因子 VIIa(因子 Xa 依賴方式)
- 蛋白 S (protein S) 結合 TFPI & 作為輔因子：
- TFPI 反應
- APC (activated protein C) 介導因子 Va & VIIIa 無活性
- TFPI 亦結合因子 V → 減弱凝血酶原酶組裝
- 有效停止TF介導啟動(但不在足夠Xa產生前)
抗凝血酶
- Serpin (serine protease inhibitor) 控制放大期高凝血酶濃度
- 亦無活性化因子 VIIa、IXa、Xa、XIa
- 僅中等抑制活性除非伴細胞相關糖胺聚糖 (glycosaminoglycan, GAG)（例肝素硫酸 (heparan sulfate)）
- 肝素使用生化基礎(結構相似來自肥大細胞 & 腸粘膜細胞糖胺聚糖)
蛋白 C 抗凝途徑
- 凝血酶催化蛋白 C (protein C) 激活存在內皮結合凝血酶調節蛋白 (thrombomodulin) & EPCR (endothelial protein C receptor)
- APC = 重要抗凝 & 抗發炎介質
- APC 無活性化 FVa & FVIIIa → 無法作輔因子
- FVIIIa 無活性化經 APC 由完整 FV & 激活中間體促進(但⊖由 FVa)
- TFPI + 抗凝血酶 + APC 協力確保凝血酶產生局部 & 有限
- 在止血失衡，足夠凝血酶可克服這些檢查
纖維蛋白形成
- 凝血酶轉化可溶纖維蛋白原 → 不溶纖維蛋白 (insoluble fibrin)
纖維蛋白原結構
- 二聚體分子；各半 = 3 條多肽鏈：Aα、Bβ、γ
- 二硫鍵連接鏈及連接兩半
- 三結節狀：中央 E 域側邊 2 個 D 域
- E 域(N 末端)由環繞線圈區連接側 D 域
纖維蛋白單體產生
- 凝血酶裂解 Aα & Bβ 鏈肽鍵在 N 末端
- 釋放纖維蛋白肽 A (fibrinopeptide A, FPA) & 纖維蛋白肽 B (fibrinopeptide B, FPB) → 纖維蛋白單體
- 血漿纖維蛋白肽濃度 = 凝血酶活性指標
原纖維形成
- 纖維蛋白肽釋放創造新N末端(結節)自E域延伸
- 結節插入其他單體D域預成孔
- 創造原纖維：纖維蛋白單體非共價連接半交錯、重疊方式
纖維蛋白穩定化
- 非共價連接原纖維缺張力強度
- 血小板增進穩定性經 GPIIb/IIIa (glycoprotein IIb/IIIa integrin) 結合纖維蛋白 & 促進密集纖維蛋白網
- 因子 XIIIa 共價交聯鄰近單體 α & γ 鏈(Ca²⁺依賴)
- 使纖維蛋白耐物理應力 & 降解
因子 XIII (factor XIII, transglutaminase)
- 循環為異二聚體(A & B 亞基對)
- 活動 & Ca²⁺結合位點在 A 亞基
- 血小板衍生因子 XIII = 僅 A 亞基
- 血漿 & 血小板因子 XIII 均凝血酶激化(纖維蛋白依賴)
- 交聯 → 張力強度 & 捕獲紅細胞 → 維持血栓完整性
- 止血依賴纖維蛋白形成 & 降解(纖溶系統)間動態平衡
相關筆記
- 止血及血栓形成疾患之治療
- 止血之連結與動態
- 因子VIII生物學
- 遺傳性因子XI缺乏
- 臨床表現與管理
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