凝血机制论文-血液中的平衡-毕设论文

血液中的平衡
摘要血液中含有各种营养成分，具有营养组织、调节器官活动和防御有害物质的作用。

血液储存着人体的健康信息，包括遗传病在内的很多疾病都需要验血。

许多凝血功能障碍疾病的治疗以及手术前对病人凝血功能的检查都要求我们对机体的凝血
与抗凝机制有深入透彻的了解。

本文通过对传统凝血理论以及近年来有关的进展的介绍，展示了血液内各种因子相互作用最终使血液凝固的过程。

此外，文章还对抗凝机制、纤溶机制及有关疾病（以血友病为例）进行了简要叙述。

关键词传统凝血理论对凝血的新认识抗凝血机制
引言从出生开始，血液就一刻不停地在我们体内流动。

但当我们意外受伤时，一般不会出现血流不止的情况，血液很快便会在伤口处凝固。

这些本是大家都习以为常的事情，可是你知道吗？维持血液中的平衡其实是一个相当复杂的过程。

在人体受到物理损伤后，血小板会受到损伤部位·激活因素的刺激，聚集成血小板凝块，起到初级止血作用。

接着血小板又经过复杂的变化使凝血酶产生，从而将临近血浆中的纤维蛋白原变成纤维蛋白。

互相交织的纤维蛋白使血小板凝块与血细胞缠结成血凝块，即血栓。

同时血小板的突起伸入纤维蛋白网内，血小板微丝（肌动蛋白）和肌球蛋白的收缩使血栓更加坚实，起到更加有效的止血作用，这是二级止血作用[1]。

在生理性止血功能中，血液的凝固是十分重要的组成部分。

凝血实质上是一系列凝血因子相继被酶解激活，最终生成凝血酶，从而使血浆中的可溶性纤维蛋白原变成不可溶的纤维蛋白的过程[2]。

参与这一过程的因子很多，既包括凝血因子I、II、III、IV、V、VII、VIII、IX、X、XI、XII、XIII（因子VI事实上是活化的因子V，已经取消其命名）等主要凝血因子，也包括PK、HMWK等辅助凝血因子[2]。

正常情况下，
凝血过程十分迅速。

为了做到这一点，凝血机制内部采用级联机制逐级放大凝血信号，并有很多正反馈环节加强凝血过程。

此外，凝血机制也和其它止血机制（尤其是血小板血栓形成机制）相互作用，彼此加强。

与此同时，为了防止正常情况下意外形成血栓，或出血部位形成的血栓不受控制，机体还有抗凝机制和纤溶机制来与凝血机制平衡[3]。

凝血与抗凝间的动态平衡，是机体维持血液流动状态和防止血液流失的关键。

因此，有关凝血机理的研究一直是倍受人们关注的课题，对它的认识也经历了一段曲折而又逐渐深入的过程。

一、传统凝血理论
通常认为，血液凝固的过程可以大致划分为三个阶段，分别是凝血酶原激活物形成、凝血酶原转化为凝血酶和纤维蛋白原转化为纤维蛋白。

凝血酶原激活物形成有两类不同的机制（内源性途径和外源性途径），这两套机制最后汇总于凝血酶形成和纤维蛋白形成，因此后两者也被称为共同途径[3]。

（见下图）
凝血机制图解
1.内源性凝血途径
内源性凝血途径是指参与凝血的因子全部来自血液，通常因血液与带负电荷的异物表面（如玻璃、白陶土、硫酸酯、胶原等）接触而启动[2]。

Davie和Ratnoff及Macfarlane 分别提出的凝血的瀑布学说为内源性凝血途径的建立奠定了基础[4]。

当该途径被激活时，首先是因子XII（接触因子）由酶原激活成XIIa,后者除能激活因子XI（ROSENTHAL 因子）外，又同时使血浆中的激肽释放酶原(PK)激活。

PK在精氨酸（371）—异亮氨酸（372）处的肽键断裂，转变为由重链和轻链组成的激肽释放酶，酶活性中心为轻
链。

激活后的激肽释放酶在高分子量激肽原（high-molecular-weight kininogen，HMW-K)的促进下又进一步使因子XII激活，但此时不再是接触激活而是肽键水解激活，使其成为XIIf。

这是一正反馈效应，无论XIIa还是XIIf都具有相同的活力[3]。

激活后的XIa在Ca2+存在的条件下接着又使因子IX激活。

此过程较缓慢，是内源性途径的控速步骤[3,5]。

因子Ⅻ是由596个氨基酸残基所组成，因子Ⅺ是由两个亚基所组成，每一亚基含607个氨基酸残基，其结构与血浆激肽释放酶很类似。

因子Ⅸ由416个氨基酸残基所组成，与磷脂结合的部位在轻链，而酶的催化活性部位则在重链。

当它被激活时，分子中两个肽键即精氨酸（145）—丙氨酸（146）和精氨酸（180）—缬氨酸（181）断裂。

Ⅸ分子在释放一短肽后形成由二硫键连结的两条肽链，释放的短肽含有35个氨基酸残基，被称为因子Ⅸ激活肽（FIXP）。

与此同时，血小板也被激活，继而释放磷脂和血小板因子3（platelet factor 3，PF3）。

活化的因子Ⅸa在Ca2+与磷脂存在下与因子Ⅷ和PF3形成复合物，使因子Ⅹ（Stuart Prower因子）激活为因子Ⅹa[6]。

在此反应中因子Ⅸa起酶催化作用，而因子Ⅷ只是起调节作用，由于它也能与因子Ⅹ结合，从而可使局部的底物浓度增高。

事实上单独因子Ⅸa也能使因子Ⅹ激活，但在因子Ⅷ参与下反应速度可增加数千倍以上[6]。

因子Ⅷ还会在因子Ⅹa及凝血酶的激活下而成为因子VIIIa，这也是一正反馈效应。

因子Ⅷ是一分子量达百万以上的糖蛋白，高盐浓度下解离成分子量约20万的亚基[7]。

2.外源性凝血途径
早在20世纪初，Morawitz提出的经典凝血理论就为外源性凝血途径的建立奠定了基础[4]。

与内源性途径相对应，外源性激活系统中的因子并非全部来自血浆。

当体内组织受到损伤时，会释放凝血因子III，即组织因子（Tissue Factor,TF)。

TF是一种特异性跨膜糖蛋白，由263个氨基酸残基组成，分子量为45KD。

它存在于血管内皮细胞中，分布于体内各组织，在肺、脑、胎盘中尤为丰富[5]。

在正常生理情况下，血
浆中并不存在TF，血管内皮细胞及各种血细胞表面也无其活性表达。

但在血管损伤或血管内皮细胞及单核细胞受到细菌内毒素、免疫复合物、肿瘤坏死因子等因素刺激后，TF将得以与血液接触，此时TF便会在Ca2+的参与下与因子VII结合成1:1的复合物。

而因子VII一旦与TF结合，将很快被活化的因子X激活成具有强酶解活性的因子VIIa。

这一过程是因子Xa通过断裂VIIa分子中精氨酸（152）—异亮氨酸（153）处的肽键而使单链的VII分子转为双链来实现的。

除因子Xa外，因子IXa、凝血酶及因子VIIa对因子VII也有同样的激活作用（其中因子VIIa的激活作用称为自身激活）[5]。

因子VII活化为因子VIIa后与TF形成FVIIa-TF复合物，它的作用是在Ca2+的参与下激活因子X和因子IX。

在这一反应，因子VIIa是作为蛋白酶发挥酶解作用的，而TF只起调节作用，它可使VIIa的催化活力提高1000倍左右[6]。

因子X和因子IX 被激活后，新生成的因子Xa和因子IXa又可以激活因子VII使之转变为因子VIIa，从而形成凝血激活的正反馈放大效应[7]。

3.共同途径
（1）凝血酶原转化为凝血酶
上述内源性途径形成的FⅨa-FⅧa复合物和外源性途径形成的TF-FⅦ/FⅦa复合物，主要作用均为活化因子X。

因子Ⅹ由448个氨基酸残基所组成，它与因子Ⅸ相似，与磷脂及因子Ⅴ的结合部位在轻链，而酶的催化活性部位在重链。

当被激活时，分子中重链氨基端的精氨酸（52）—异亮氨酸（53）键断裂。

与因子IX的激活类似，因子X的激活也伴有一激活肽（FXP）的形成，该短肽含有35个氨基酸残基。

激活后的因子X与Ca2+、磷脂及因子V共同形成一复合物，后者最终使凝血酶原（因子II）激活为凝血酶（因子IIa)[7]。

因子V的性质与因子VIII有很多相似之处，它不是起酶的催化作用，而是加速凝血酶原的激活，当因子V与磷脂同时存在时激活过程可加速2万倍[6]。

凝血酶形成后，会反馈激活因子V、VII、VIII、X、XI以及凝血酶原。

凝
血酶激活凝血酶原的能力比FⅩa-Ca2+-FⅤa复合物还强，可形成一个强烈的正反馈环路[7]。

（2）纤维蛋白原转化成纤维蛋白
纤维蛋白原是一种相对分子质量为340KD的糖蛋白，由肝细胞合成并分泌。

每一个纤维蛋白原分子由3对不同的多肽链Aα，Bβ和γ组成，多肽链间及内部通过二硫键相连，成空间对称。

A、B分别代表被凝血酶自α、β肽链氨基端水解释放的肽段，因此形成纤维蛋白后可用（α、β、γ）2来表示[8]。

在凝血过程中，从纤维蛋白原转化为纤维蛋白大致上可分为三个阶段：
①纤维蛋白单体的形成
当凝血酶作用于纤维蛋白原时，首先释放α链氨基端的肽段A,然后释放β链氨基端的肽段B，剩下的部分即为纤维蛋白单体。

不同种属的纤维蛋白原A、B肽段的水解位置都在精氨酸（16）－甘氨酸（17）肽键上。

肽段A、B的氨基酸组成可因种属不同而有很大差异，但都带有2～6个负电荷，并含有某些特殊氨基酸，如肽段A中含有带磷酸基的丝氨酸，肽段B中含有带硫酸基的酪氨酸。

正因为肽段A、B带有净负电荷，所以纤维蛋白原分子在未经凝血酶水解前由于静电相斥而不能聚合[9]。

②纤维蛋白单体的聚合
在纤维蛋白单体的聚合过程中肽段A的释放起主要作用，使纤维蛋白单体首尾聚合形成原纤丝，而肽段B的释放能使聚合加速并开始侧向聚合。

纤维蛋白单体由于A、B肽段的释放，在每一个亚基上暴露出2个相嵌的互补区，单体间就可藉非共价键首尾或侧向聚合[9]。

③纤维蛋白的交联
激活后的凝血酶除水解纤维蛋白原释放肽段A、B外，在Ca2+存在下又同时激活因子XIII，后者能使聚合的纤维蛋白在邻近的肽链间形成桥键，而成为稳定而交联的
纤维蛋白多聚体。

因子XIII为转谷氨酰胺酶，它能使肽链间赖氨酸残基上的ε氨基与谷氨酰胺残基上的γ酰胺基连结成新的肽键。

每一纤维蛋白单体最多能形成6个共价桥键，若每分子内有2～3个，就可形成很稳定的交联纤维蛋白[9]。

二、对凝血模式的新认识
组织因子和因子XII分别是外源性和内源性凝血途径的启动因子。

组织因子缺乏可导致严重出血,理论上讲,Ⅻ因子缺乏也会导致严重出血,但缺乏Ⅻ因子的所有个体均无出血表现,反而表现出不同程度的血栓形成倾向,由此,传统的凝血瀑布学说开始遭到怀疑[7]。

大量基础研究对凝血机制进行了新的探索。

目前认为,因子XII对体内血栓形成的作用不大,动脉和静脉系统血栓均开始于内皮损伤暴露的组织因子启动的外源性凝血途径,随后生成了少量凝血酶。

早期生成的凝血酶局部浓度低,并不直接激活纤维蛋白原成为纤维蛋白,而是首先通过大量激活血小板,为进一步的血栓形成提供平台,随后激活因子Ⅴ和因子Ⅷ,最后激活因子Ⅺ生成因子Ⅺa。

此后,以血小板磷脂表面为反应平台,因子Ⅺa进一步激活因子Ⅸ生成Ⅸa,因子Ⅸa在因子Ⅷa的辅助下大量激活因子Ⅹ生成Ⅹa,最终,Ⅹa在因子Ⅷa的辅助下,大量激活凝血酶原生成凝血酶。

此时,早期生成的微量凝血酶经过数级放大,产生了数量庞大的凝血酶,并迅速而且大量地激活纤维蛋白原为纤维蛋白,最终形成血栓[7]。

按照机制不同,机体所形成的血栓可分为自身性血栓和接触性血栓。

自身性血栓包括生理性止血血栓以及动脉、静脉系统的病理性血栓。

接触性血栓指血液与身体以外异物接触所形成的血栓。

无论是动脉还是静脉系统的自身性血栓,其形成的触发点均来自于内皮的损伤。

内皮损伤后暴露出组织因子,组织因子与血液中的因子Ⅶ/Ⅶa结合形成TF-Ⅶ/Ⅶa复合物,可激活凝血系统最终形成血栓,该途径即为自身性血栓途径。

因子Ⅻ(接触因子)启动的血栓形成过程为接触性血栓途径。

因子Ⅻ不参与人体自身性血栓形成,因此,因子Ⅻ缺乏者的生理性止血功能不会受到影响,也就不会出现出血倾向[6]。

三、抗凝机制和纤溶机制
1.抗凝机制
正常机体的抗凝血机制是由细胞和体液两方面组成的，它是平衡凝血机制的重要成分[10]。

(1)抗凝血因子
抗凝血因子主要由以下成分组成：
①抗凝血酶和肝素辅因子Ⅱ；
②蛋白C系统：包括蛋白C、蛋白S、凝血酶调节蛋白、活化蛋白C抑制物、蛋白Z；
③组织因子途径抑制物(TFPI)；
④其他：α2-巨球蛋白，α1-抗胰蛋白酶、活化补体-1抑制物等[11]。

（2）抗凝血因子的抗凝作用
①细胞抗凝作用
体内单核—吞噬细胞体内单核—吞噬细胞和肝细胞等对进入血流的促凝物质和被激活的凝血因子进行吞噬、清除或摄取、灭活，使它们失去活性，以维持血液的相对稳定性[12]。

②体液抗凝作用
抗凝血酶作用：
(1)由肝和内皮细胞合成的抗凝血酶，在肝素的介导下，形成抗凝血酶—肝素复合物，灭活FIIa、FIXa、F X a、FXI a和FXIIa等凝血因子，这种抗凝作用占体内总抗凝血作用的50％～67%[13]。

(2)由肝合成的肝素辅因子-Ⅱ，主要灭活凝血酶，其次灭活F X a[14]。

●蛋白C系统：蛋白C（PC)、蛋白S(PS)和蛋白Z(PZ)是一组由肝细胞合成的依赖
维生素K的抗凝蛋白，在凝血酶和表达于内皮细胞表面的凝血酶调节蛋白复合物(T—TM )的作用下，PC转变为活化蛋白C(APC)；APC在PS协同下，灭活F V a、
F VIIa，并增强纤溶活性，但APC也受活化蛋白C抑制物(APCI)的抑制。

PZ与蛋
白Z依赖的蛋白酶抑制物结合，进一步与FX a形成FX a-ZPI-PZ复合物，从而灭活F X a[15]。

●组织因子途径抑制物(TFPI)：由内皮细胞和肝合成，分为TFPI—l和TFPI一2两
种。

前者有抑制TF-FVII a复合物和F X a的作用，后者有抑制其他丝氨酸蛋白酶(如纤溶酶等)和胰蛋白酶等的作用[16]。

●其他抗凝蛋白：α2-巨球蛋白、α1-抗胰蛋白酶等作用较弱，确切的临床意义尚不完
全清楚[16]。

2.纤溶机制
血液凝固过程中形成的纤维蛋白，被溶解液化的过程，即纤维蛋白溶解（简称纤溶）。

纤溶是体内重要的抗凝血过程，它和凝血过程一样，也是机体的一种保护性生理反应。

对体内血液经常保持液体状态与管道畅通起着重要的作用[17]。

纤溶系统包括：纤维蛋白溶解酶、纤溶酶的激活物与抑制物3个组成部分。

纤溶的基本过程可分为两个阶段：纤溶酶原的激活与纤维蛋白的降解[18]。

四、相关疾病
与出、凝血机制异常有关的疾病种类很多，这里仅以血友病为例。

血友病是一种由于血液中某些凝血因子的缺乏而导致患者产生严重凝血障碍的遗传性出血性疾病，男女均可发病，但绝大部分患者为男性。

包括血友病A（甲）、血友病B（乙）和因子XI缺乏症（曾称血友病丙）。

前两者为性连锁隐性遗传，后者为常染色体不完全隐性遗传[19]。

血友病在先天性出血性疾病中最为常见，出血是该病的主要临床表现。

治疗方法包括局部止血、替代疗法等。

后者中新兴的疗法包括重组人凝血因子（注射用重组人凝血因子VIIa，诺其）治疗，因其无人工污染，安全性高的特点，有日后普及的趋势[20]。

总结对于凝血机理的研究因其重要的意义，一直是人们关注的重点。

人们对于凝血机理的认识也在不断深入的研究中得到进一步补充和发展，凝血理论日臻完善。

但随着认识的深入，发现的问题必定会越来越多。

现已日益清楚，所谓内源性或外源性途径并非绝对独立，而是互相联系的，这也进一步说明了凝血机制的复杂性。

凝血因子间复杂的相互作用，各个因子究竟在凝血过程中发挥怎样的作用，各种凝血功能障碍疾病的致病机理以及相关药物的开发还有术前对病人凝血功能检查方法的改进等等，这些问题都等着我们去探明，需要我们去解决。

虽然探索的过程艰辛，但这些问题一旦被突破，必将使凝血机理的基础研究和临床应用出现重大进展，也会给更多出、凝血机制异常疾病患者的治疗带来新的希望。

参考文献
[1]SMITH S A,MORRISSEY J H. Polyphosphate enhances fibrin clot structure.
[J].Blood.2008.112:2810—2816.
[2]姚泰，罗自强. 生理学.[M]. 北京: 人民卫生出版社. 2001.
[3]Pollack CV, et al. The Journal of Emergency Medicine.[J]. 2008(34)4: 417-428.
[4]Nemerson Y. The tissue factor pathway of blood coagulation.[J]. Semin Hematol.1992.29-170.
[5]Dunn CJ, et al. Drugs.[J]. 2000(60) 1: 203-237.
[6]Monroe DM, et al. Arterioscler Thromb Vasc Biol. [J].2006.26:41-48.
[7]Renne T, et al. JEM.[J] .2005 (202)2: 271-281.
[8]Bowley S R ,Okumura N ,Lord S T. Impaired protofibril formation in fibrinogen gamma N308K is due to altered D: D and “A:a” interactions.[J].Biochemistry.2009.48:8656-8663.
[9]Patibandla P K, Tyagi N, Dean W L, et al.Fibrinogen induces alterations of endothl eliacell tight junction proteins.[J]. J Cell Physiol.2009.221:195-203.
[10]王鸿利.实验诊断学.[M].北京：人民卫生出版社.2005.125-132.
[11]彭黎明，邓承祺.现代血栓与止血的实验室检测及其应用.[M].北京：人民卫生出版社.2004.1-39.
[12]李家增，王鸿利，贺石林.现代出血病学.[M].上海：上海科学技术文献出版
社.2004.12-56.
[13]王振义，李家增，阮长耿等.血栓与之学基础理论与临床.[M].上海：上海科学技术出版社.2004.3-175.
[14]王鸿利，王学峰.血栓病临床新技术.[M].北京：人民军医出版社.2003.1-67.
[15]Lyonel G. Israels, ESther D. Israels. Mechanisms in hematology.[M].3rd edition. Canada Core Health Service Inc.2002.319-348.
[16]Hoffman R, Benz EJ Jr. , Shattil DJ, et al.Hematology: Basis Principles and Practice.[M].3rd edition.New York:Churchill Livingstone. 2000. 1741-1745.
[17]Bikfaivi A , Bicknell R . Recent advances in angiogenesis , anti-angiogenesis and vascular targeting.[J].Trends Pharmacol Sci.2002.23(12):576-582.
[18]BATH P,ALGERT C,CHAPMAN N,et al.Association of mean platelet volume with risk of stroke among 3134 individuals with history of cerebrovascular disease.[J].Stroke. 2004.35:622-631.
[19]颜存粮，彭黎明.弥散性血管内凝血实验诊断的系统评价.[J].中华检验医学杂
志.2003.26（11）：686-690.
[20]COPPO P ,WOLF M ,VEYRADIER A ,et al.Prognostic value of inhibitory
anti-ADAMTSI3 antibodies in adult-acquired thrombotic thrombocytopenic purpura.[J].Br J Heamatol.2006.132(1):66-74.。