Emostasi L emostasi è il meccanismo fisiologico che presiede al processo di coagulazione del sangue in presenza di condizioni che determinano la fuoriuscita di questo dal letto vasale. L emostasi è regolata dal corretto equilibro omeostatico tra azione di Fattori pro-coagulativi Fattori anti-coagulativi In essa si distinguono tre distinti meccanismi che operano in maniera sinergica: Contrazione della muscolatura liscia della parete del vaso danneggiato (vasocostrizione) Adesione delle piastrine e formazione del tappo piastrinico Attivazione del fibrinogeno in fibrina e formazione del coagulo di fibrina.
Ruolo dell endotelio Le cellule endoteliali svolgono una funzione anticoagulante se integre e procoagulante se lese: La funzione anticoagulante si esplica attraverso la sintesi: dell attivatore tissutale del plasminogeno (tpa) che attiva la trasformazione del plasminogeno in plasmina (enzima fibrinolitico). di glicosaminoglicani (eparino-simili) che aumentano l attività dell antitrombina III (ATIII), proteina prodotta dal fegato e neutralizzante i fattori della coagulazione. di prostaciclina I2 (PGI 2 ) dall ac. arachidonico che causa vasodilatazione e inibisce l aggregazione piastrinica di trombomodulina che concorre all attivazione della proteina C, inibitore della coagulazione. La funzione procoagulativa si traduce: nella possibilità per le piastrine, in presenza della lesione endoteliale, di venire a contatto con il collagene sottoendoteliale lamina basale. nell attivazione del fattore di von Willebrand (vwf) che lega le piastrine al collagene e attiva l aggregazione piastrinica liberazione della tromboplastina tissutale (TF o FIII) che attiva il fattore VII nella via estrinseca della coagulazione.
Bilancio emostatico Ipercoagulabilità Normale Ipocoagulabilità Trombosi Emorragie
Evoluzione del processo emostatico Inizia quando il sangue viene a contatto con sostanze diverse da quelle presenti sulla superficie endoteliale delle pareti dei vasi. Emostasi primaria rapida formazione di un tappo piastrinico a livello della lesione avviene in pochi secondi fondamentale per arrestare la fuoriuscita di sangue dai vasi capillari e dalle venule Emostasi secondaria attivazione del sistema della coagulazione formazione della fibrina rafforza il trombo emostatico primario richiede alcuni minuti importante soprattutto per bloccare la fuoriuscita del sangue dai vasi di calibro maggiore
Fattori coinvolti nell emostasi Vasi Proteine della coagulazione Piastrine Fibrinolisi / inibitori
Fasi del processo emostatico 1- Vascolare contrazione Riduzione lume muscolatura vasale vascolare 2- Piastrinica - adesione - risposta biochimica Formazione - shape change tappo - degranulazione piastrinico - aggregazione 3- Coagulativa attivazione di Formazione proteasi plasmatiche coagulo fibrina 4- fibrinolitica attivazione sistema Dissoluzione fibrinolitico coagulo RIPARAZIONE LESIONE VASCOLARE
FASE VASCOLARE Primo evento del processo emostatico Contrazione cellule tunica media Stimolazione nerva vasorum Rilascio endotelina (endotelio) Rilascio serotonina piastrinica VASOCOSTRIZIONE UTILE A RIDURRE MOMENTANEAMENTE LA PERDITA DI SANGUE
Piastrine Le piastrine sono cellule prive di nucleo e di forma ovoidale/tondeggiante di circa 30nm di diametro e v.m. 7 giorni. Il loro numero oscilla tra 200.000-400.000/mL. La cellula è dotata di una ricca struttura citoscheletrica che, ancorata alla membrana, modula la forma cellulare. Sono presenti recettori di membrana per il riconoscimento dei segnali che attivano l adesione e aggregazione piastrinica. Recettori per il fibrinogeno Recettori per il collagene Recettore per il fattore di von Willebrand L adesione piastrinica è indotta dal sangue a contatto con l endotelio danneggiato e/o i tessuti sottoendoteliali ed è attivata da citochine prodotte e rilasciate dalle cellule endoteliali. Produzione di molecole di adesione che consentono l adesione delle piastrine all'endotelio Produzione di prostaglandine, trombossani e leucotrieni Aumento della concentrazione intracellulare del Ca (apertura dei canali per il Ca).
Fase piastrinica Contatto del sangue con sostanze non endoteliali attivazione piastrinica adesione delle piastrine alla matrice extracellulare esposta (collagene) mediante recettori specifici e passaggio da una forma discoidale (discociti) ad una forma sferica (sferociti) con protrusione di pseudopodi ( shape change ) secrezione con liberazione di molecole ad attività vasocostritrice e/o pro-aggregante (serotonina, tromboxano TXA2, adenosindifosfato (ADP) e ioni calcio) aggregazione: mediata principalmente dall ADP e dal TXA2 porta alla formazione di un aggregato piastrinico di crescenti dimensioni (tappo emostatico piastrinico o primario) in seguito alla produzione della trombina e della fibrina il tappo emostatico primario si trasformerà in una massa di piastrine saldate irreversibilmente tappo emostatico secondario o definitivo
Il ruolo del metabolismo dell ac. Arachidonico L attivazione della fosfolipasi A 2 piastrinica innesca importanti processi metabolici a carico dell ac. Arachidonico. E particolarmente attiva la via della cicloossigenasi (COX-1 piastrinica) con produzione di: Endoperossidi (PGH 2 ) Trombossano A 2 (TXA 2 ) che stimola l aggregazione piastrinica e la vasocostrizione. Nell endotelio integro è invece attiva la COX-2 endoteliale con produzione di: Prostaciclina (PGI 2 ) e camp che stimolano la vasodilatazione inibendo l aggregazione piastrinica. Aspirina e FANS agiscono inibendo preferenzialmente la COX-1 piastrinica.
Coagulazione La coagulazione del sangue è espressione dell attivazione di una cascata enzimatica in cui i fattori coinvolti sono normalmente presenti nel sangue in una forma inattiva. L obiettivo è: Conversione della protrombina in trombina Conversione del fibrinogeno in monomeri di fibrina che si aggregano formando un reticolo insolubile che ingloba le cellule plasmatiche e costituisce il coagulo. Successivamente, mediata dalla capacità contrattile delle piastrine, ha luogo la Retrazione del coagulo - è allontanata la parte liquida del sangue (siero). L attivazione del sistema della coagulazione può avvenire attraverso due vie che portano entrambe all attivazione della trombina: Via intrinseca innescata dall attivazione del fattore XII (Hageman) a seguito del contatto con superfici cariche negativamente o comunque diverse dall endoteliocita (ruolo fisiologico non pienamente definito). Via estrinseca innescata dal danno della parete vasale che porta al rilascio di numerose sostanze (tromboplastina tissutale) che nell insieme attivano il Fattore VII (è la via fisiologicamente più attiva) La presenza di ioni Ca ha un ruolo essenziale nell attivazione di molti dei fattori coagulativi. La sintesi dei fattori della coagulazione (proteine) ha luogo negli epatociti e richiede un adeguato apporto di vitamina K.
Componenti del sistema della coagulazione I fattori della coagulazione sono serino-proteasi presenti nel sangue in forma di zimogeni, i quali vengono attivati a cascata, fino alla formazione del reticolo di di fibrina. Fanno eccezione il fattore V ed il fattore VIII (cofattori), ed il fibrinogeno, che non sono serino-proteasi. Gli ioni Ca 2+, ed i fosfolipidi delle superfici cellulari, in particolare i fosfolipidi della superficie delle piastrine, hanno un ruolo critico nell attivazione delle cascata coagulativa. Come altri analoghi sistemi multi-proteasici (sistema del complemento, sistema fibrinolitico), anche il sistema della coagulazione si organizza spazialmente e funzionalmente su fasi solide rappresentate dalle superfici cellulari, dove gli ioni Ca hanno la funzione di favorire l interazione tra enzima, eventuale cofattore e fosfolipidi.
Fattori della coagulazione Fattore Denominazione Emivita Sintesi I fibrinogeno 5gg fegato II protombina 2-3gg fegato III tromboplastina ubiquitaria IV calcio V proaccelerina 1gg fegato,endotelio,megac. VII proconvertina 5h fegato VIII f.antiemof. A 15h fegato,reni IX f.antiemofilico B 20h fegato X f. Stuart 2gg fegato XI f.antiemofilico C 2gg fegato XII Hageman 2gg fegato XIII f.stabilizzante la fibrina 5gg Fegato,megacariociti
Funzioni della vitamina K La vitamina K catalizza la carbossilazione dell ac. glutammico presente nei precursori dei fattori K-dipendenti, che sono privi della capacità di fissare gli ioni Ca 2+, mentre acquistano tale capacità dopo la formazione dell acido g-carbossiglutammico. I fattori della coagulazione K-dipendenti sono: la protrombina, il fattore VII, il fattore IX ed il fattore X. I farmaci antagonisti della vitamina K (dicumarolici), anticoagulanti indiretti, sono in grado di inibire la carbossilazione dell ac. glutammico, determinano l arresto della sintesi e l accumulo di fattori inattivi che interferiscono negativamente con l attivazione del fattore X.
Regolazione della coagulazione I meccanismi di controllo della coagulazione sono indispensabili per evitare che il sangue coaguli spontaneamente e per impedire eccessi coagulativi sproporzionati rispetto alla lesione vascolare. 1 ml di sangue è potenzialmente capace di indurre in 15 secondi la coagulazione di tutto il sangue. I meccanismi principali che intervengono sono: 1. Flusso sanguigno 2. Inattivazione delle proteasi e dei cofattori da parte di inibitori fisiologici Antitrombina III (AT-III) Proteina C/Proteina S Tissue Factor Pathway Inhibitor (TFPI) C1-inattivatore alfa2-macroglobulina alfa1-anti-tripsina 3. Demolizione dei prodotti della coagulazione Attivazione del sistema fibrinolitico
Inibitori fisiologici della coagulazione (1) Antitrombina III (ATIII) è una proteasi serinica (prodotta dal fegato) che inibisce la trombina, il fattore Xa e, in minor misura, i fattori IXa, XIa e XIIa La sua attività inibitoria è modesta ma viene enormemente amplificata dall eparina e dai glicosaminoglicani eparino- simili (eparansolfato) presenti sulla superfice degli endoteliociti. L attività anticoagulante è quindi localizzata sull endotelio integro. SITO CATALITICO ATIII TROMBINA CENTRO REATTIVO DELL INIBITORE Siti lisinici + EPARINA L eparina velocizza la reazione di oltre 3 ordini di grandezza, quindi si stacca e catalizza l interazione di altre due molecole EPARINA
Inibitori fisiologici della coagulazione (2) La proteina C è una proteina plasmatica vitamina K-dipendente che acquisisce il suo effetto anticoagulante legata alla trombina. Il legame alla trombina è mediato dalla trombomodulina, un proteoglicano transmembrana presente sulla superficie degli endoteliociti La proteina C attivata inattiva i fattori V e VIII a stimola la fibrinolisi L azione proteolitica della proteina C è stimolata dalla proteina S un cofattore plasmatico vitamina K-dipendente. Trombina Proteina S Proteina C Ca++ Proteina C attivata Va VIIIa Superficie cellula endoteliale Trombomodulina Degradazione proteolitica estensiva del Va e del VIIIa, primariamente sulla superficie piastrinica, ma anche su quella endoteliale e leucocitaria
Inibitori fisiologici della coagulazione (3) L inibitore della via del fattore tissutale (Tissue Factor Pathway Inhibitor TFPI) è una proteina che circola nel plasma legata a lipoproteine. Si lega anche ai glicosaminoglicani sulla superficie degli endoteliociti (può essere rilasciata dall eparina. E secreto dalle piastrine attivate dalla trombina Il TFPI blocca l attivazione del fattore X da parte del complesso TF-VIIa, inibendo quindi la via estrinseca della coagulazione. VIIa TF IX IXa VIIIa X Xa TFPI Xa Via comune TFPI + Xa Il TFPI, dopo aver reagito con il fattore Xa, neutralizza il fattore VIIa, inattivando la via estrinseca della coagulazione
Fibrinolisi La fibrinolisi è il processo che determina la disgregazione ed il riassorbimento del coagulo. E principalmente indotta dall attivatore tissutale del plasminogeno (tpa) prodotto dalle cellule endoteliali Il tpa induce la conversione del plasminogeno (presente nel coagulo come precursore inattivo) in plasmina. La plasmina è una serino-proteasi che agisce digerendo il reticolo di fibrina riducendolo a frammenti peptidici a basso peso molecolare (fibrinopeptidi). Plasminogeno e plasmina si localizzano sulla fibrina ed anche il tpa agisce solo sul plasminogeno legato alla fibrina, limitando l azione fibrinolitica al reticolo di fibrina. Inibitori della plasmina (PAI, alfa2-antiplasmina) presenti in circolo, limitano la sua potente attività proteasica.
Bilancio emostatico Ipercoagulabilità Normale Ipocoagulabilità Trombosi Emorragie
TROMBOSI Processo patologico che dà luogo alla formazione di una massa semisolida, chiamata TROMBO, formata dai costituenti del sangue, all interno del sistema vascolare. Tale massa aderisce alla parete del vaso almeno in un punto e si forma quando l individuo è ancora in vita. Rappresenta l estensione patologica del normale processo emostatico PATOGENESI DEI TROMBI Triade di Virchow (1856) 1. Fattori meccanici legati ad alterazioni del flusso sanguigno 2. Alterazioni dell endotelio della parete vascolare 3. Alterazioni dei componenti ematici dell emostasi
a LA TROMBOGENESI 3 b 4 1 2 Le cellule endoteliali (1) vengono danneggiate, con esposizione delle fibre collagene sottoendoteliali (2), cui aderiscono le piastrine (3). Le piastrine aderiscono l una con l altra sul punto di lesione formando un aggregato (4). c 5 d 9 6 7 9 10 8 La contemporanea attivazione del sistema emocoaugulativo porta alla formazione del reticolo di fibrina (5). Le cellule endoteliali vengono così stimolate a liberare l attivatore tissutale del plasminogeno (6). Il coagulo (7), ormai retratto e in parte digerito dal sistema fibrinolitico, va incontro a un processo di organizzazione per proliferazione dei fibroblasti (8), infiltrazione di granulociti neutrofili e di macrofagi (9), con possibile ricanalizzazione parziale da parte dei capillari neoformati (10).
Alterazioni del flusso sanguigno Turbolenza del flusso sanguigno con formazione di vortici (maggior responsabile di trombosi arteriose e cardiache) punti di biforcazione zone di stenosi severa, comprese le placche aterosclerotiche Rallentamento del flusso sanguigno da stasi (maggior responsabile di trombosi venose) 1. CAUSE GENERALI: Insufficienza cardiaca congestizia (insufficienza del cuore destro). Sindromi da iperviscosità (policitemia, anemia falciforme) 2. CAUSE LOCALI: Vene degli arti inferiori (dilatazioni varicose, ostacolato deflusso per prolungata immobilizzazione, ridotta attività muscolare, occlusione del drenaggio venoso). Cuore e grandi vasi (aneurismi, patologie della valvola mitrale, fibrillazione atriale, infarto del miocardio)
Alterazioni patologiche della coagulazione Alterazioni ereditarie o acquisite nelle tappe del processo della coagulazione possono determinare una patologia emorragica. Forme ereditarie (da mancata sintesi di un fattore della coagulazione) Emofilia A (dipendente da un deficit totale o parziale del fattore VIII) è causata da mutazioni del gene F8 sul cromosoma X è una patologia genetica X-linked recessiva. Emofilia B (dipendente da un deficit del fattore IX) con analogo meccanismo di trasmissione ereditaria. Forme acquisite Ipovitaminosi K un ridotto apporto di vitamina K (dieta o flora batterica) determina una ridotta sintesi epatica dei fattori della coagulazione (VII, IX, X e protrombina). Epatopatie (che riduca la capacità di sintesi dei fattori della coagulazione) Terapia anticoagulante Malattie autoimmuni.
L albero genealogico della Regina Vittoria Emophilia: The Royal Disease
ha coinvolto le più importanti monarchie europee.
Science 2009