Gesamtschema der Koagulationshämostase
Die Koagulationshämostase stellt eine komplexe Kaskade enzymatischer Reaktionen dar, deren Auslöser stets eine Verletzung der Gefässwand ist. Der gesamte Prozess wird klassisch in drei aufeinanderfolgende Phasen unterteilt:
- Bildung der Protrombinase (die komplexeste und langwierigste Phase).
- Bildung von Trombin (schneller Schritt).
- Bildung von unlöslichem Fibrin und Entstehung eines kompakten Thrombus.
Phase I: Bildung der Protrombinase
Das Wesen der ersten, komplexesten Phase besteht in der Bildung der Protrombinase – eines Enzymkomplexes, der den aktivierten Faktor Xa, Faktor Va, $Ca^{2+}$-Ionen und Phospholipide umfasst.
Die Aktivierung des zentralen Bindeglieds (Faktor X) kann auf zwei Wegen erfolgen:
- Extrinsisches Gerinnungssystem (extrinsischer Weg). Wird durch den Kontakt von Blut mit beschädigtem Gewebe ausgelöst. Aus zerstörten Zellen wird Gewebetromboplastin freigesetzt. Unter Beteiligung von Calciumionen aktiviert es Faktor VII zu VIIa. Es bildet sich ein Komplex (VIIa + $Ca^{2+}$ + Gewebetromboplastin), der Faktor X aktiviert. Das Resultat ist die Bildung der Gewebe-Protrombinase.
- Intrinsisches Gerinnungssystem (intrinsischer Weg). Wird innerhalb der Gefässbahn initiiert, wenn Faktor XII mit subendothelialem Kollagen in Kontakt kommt. Eine Kaskade wird in Gang gesetzt: XII wird zu XIIa aktiviert, welches XI zu XIa aktiviert. Danach aktiviert XIa IX zu IXa. Faktor IXa bildet einen Tenasekomplex mit Faktor VIIIa, Calciumionen und Phospholipiden (als Matrix dienen die Membranen zerstörter Thrombozyten und Erythrozyten). Dieser Komplex aktiviert Faktor X. Das Resultat ist die Bildung der Blut-Protrombinase.
Beide Wege (sowohl der extrinsische als auch der intrinsische) münden in der Aktivierungsstufe von Faktor X und bilden den gemeinsamen Protrombinase-Komplex (Xa + Va + $Ca^{2+}$ + Phospholipide).
Phase II: Bildung von Trombin
Dies ist eine sehr schnelle Phase, die lediglich 2–5 Sekunden dauert.
Die im ersten Schritt gebildete Protrombinase adsorbiert inaktives Protrombin (Faktor II) an sich. Unter der Einwirkung des Enzymkomplexes wird dieses rasant in aktives Trombin (Faktor IIa) umgewandelt.
Phase III: Bildung von Fibrin und rotem Thrombus
Der abschliessende Schritt der Hämostase ist die Umwandlung eines löslichen Plasmaproteins in unlösliche Fäden, die das Gerüst des Thrombus bilden. Der Prozess verläuft in mehreren Schritten:
- Bildung von Monomeren. Aktives Trombin wirkt auf Fibrinogen (Faktor I) ein und spaltet niedermolekulare Peptide davon ab. Als Ergebnis entstehen Fibrinmonomermoleküle.
- Polymerisation. Unter Beteiligung von Calciumionen verbinden sich die Monomere spontan miteinander und bilden lösliches Fibrinpolymer.
- Stabilisierung. Trombin aktiviert Faktor XIII (fibrinstabilisierender Faktor). Unter dessen Einfluss (sowie unter Beteiligung von Gewebefibrinase) wandelt sich das Fibrinpolymer in unlösliches Fibrin um.
Abschliessend findet die Retraktion (Kontraktion) des entstandenen Gerinnsels statt. Die Fäden des unlöslichen Fibrins bilden ein Netzwerk, das fest mit dem Thrombozytenaggregat und beschädigtem Gewebe verbunden ist. In dieses Netzwerk werden geformte Blutelemente, in erster Linie Erythrozyten, eingeschlossen. So bildet sich ein kompakter roter Thrombus, der den Gefässdefekt zuverlässig verschliesst.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welche Gerinnungsfaktoren sind Vitamin-K-abhängig?
Vitamin-K-abhängige Gerinnungsfaktoren sind die Faktoren II (Protrombin), VII, IX, X sowie die Proteine C und S. Diese Faktoren stellen Serinproteasen dar, für deren Synthese in der Leber die Anwesenheit von Vitamin K erforderlich ist. Es fungiert als Coenzym bei der $\gamma$-Carboxylierung von Glutaminsäureresten in den Molekülen dieser Proteine. Als Ergebnis entsteht $\gamma$-Carboxyglutaminsäure, die eine doppelte negative Ladung aufweist. Diese posttranslationale Modifikation ist für die anschliessende Bindung der Gerinnungsfaktoren an Calciumionen und deren Fixierung an den Phospholipiden der Zellmembranen notwendig.
Aufgrund welcher kontraktilen Proteine findet die Retraktion des Blutgerinnsels statt?
Die Retraktion des Blutgerinnsels erfolgt durch die Kontraktion des Actomyosin-Komplexes der Thrombozytenproteine, der als Thrombosthenin bezeichnet wird. Unter dem Einfluss von Trombin wird dieser kontraktile Komplex aktiviert, was zur Kontraktion der Thrombozyten führt. Als Ergebnis dieses Prozesses kommt es zu einer Zusammenziehung der Fibrinfäden, einer Verdichtung des Thrombus, einer Verringerung seines Volumens und einer zuverlässigen Verankerung des Blutgerinnsels an der Verletzungsstelle des Blutgefässes.
Welche primären und sekundären natürlichen Antikoagulanzien gibt es?
Natürliche Antikoagulanzien werden in primäre, die permanent im Blutplasma vorhanden sind, und sekundäre, die erst während des Gerinnungsprozesses selbst entstehen, unterteilt.
Primäre Antikoagulanzien:
- Antithrombine – inhibieren Proteasen des Gerinnungssystems (Trombin, Faktoren X, V, VIII). Der Hauptvertreter ist Antithrombin III.
- Heparin – hemmt die Koagulations- und Thrombozytenhämostase, verstärkt die Wirkung von Antithrombin III drastisch.
- Antitromboplastine – hemmen die Bildung und Wirkung der Protrombinase.
Sekundäre Antikoagulanzien:
- Fibrinopeptide – abgebautes Fibrin (Ergebnis der Fibrinolyse), das die Wirkung von Trombin hemmt.
- Plasmin – inaktiviert die Gerinnungsfaktoren V und VIII durch Proteolyse.
Welche Rolle spielen Calciumionen (Faktor IV) bei der Koagulationshämostase?
Bei der Koagulationshämostase fungieren Calciumionen als „Brücke“ zwischen Proteinen und Lipiden und gewährleisten die Fixierung von Enzymen an der Phospholipidmatrix. Calcium ist an der Bildung multimolekularer Enzymkomplexe auf der Membranoberfläche beteiligt.
Calciumionen sind Bestandteil der Komplexe der Gewebe- und Blut-Protrombinase, beteiligen sich an der Aktivierung von Faktor VII und fördern zudem die Polymerisation von Fibrinmonomeren zur Bildung von Fibrinpolymer. Ohne Calciumionen gerinnt das Blut nicht.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Worin besteht der Unterschied zwischen dem extrinsischen und dem intrinsischen Gerinnungsweg?
Der extrinsische Weg wird durch Gewebetromboplastin aus verletztem Gewebe ausgelöst und verläuft sehr schnell (5–10 Sekunden). Der intrinsische Weg wird durch den Kontakt von Blut mit Gefässwandkollagen initiiert, erfordert eine grössere Reaktionskaskade und verläuft langsamer (5–7 Minuten).
Was ist im fertigen Protrombinase-Komplex enthalten?
Die Protrombinase besteht aus aktiviertem Faktor Xa, Faktor Va, Calciumionen ($Ca^{2+}$) und Phospholipiden.
Wie entsteht unlösliches Fibrin?
Zuerst wandelt Trombin Fibrinogen in Fibrinmonomere um. Danach polymerisieren diese unter Beteiligung von Calcium zu löslichem Fibrin. Die endgültige Stabilisierung zu unlöslichem Fibrin gewährleistet der aktivierte Faktor XIII.
Warum wird der Thrombus als „rot“ bezeichnet?
Weil in das entstandene Netzwerk aus Fibrinfäden unlöslicher Fibrinfäden geformte Blutelemente, vor allem Erythrozyten, eingeflochten werden, welche dem Thrombus die rote Farbe verleihen.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Die Rolle von Calciumionen in jeder Phase der Kaskade
- Die Beteiligung von Thrombozyten- und Erythrozytentromboplastin
- Der Mechanismus der Blutgerinnselretraktion
- Der Zusammenhang zwischen Koagulations- und Fibrinolysesystem
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