血液凝固机理

1、血液凝固机理血液凝固机理液凝固的化学本质是溶胶状态的纤维蛋白原转变为凝胶状态的纤维蛋白，催化此反应的主 要是凝血酶。 而正常血液中以无活性的凝血酶原形式存在， 在一定条件下被激活而成为凝血 酶。凝血酶原激活物是由活化的凝血固子与磷脂胶粒和钙形成的复合物。4 / 10因此， 凝血因子的活化是导致血液凝固的触发机制。 据触发凝血过程的方式不同， 又有内源 性 （intrinsic） 与外源性 （extrinsic） 凝血之分。内源性凝血指因心血管内膜受损或血液抽出体外 接触异物表面而触发的， 仅有血管内凝血因子参与的凝血过程； 而外源性凝血则指有受损组 织释放的组织凝血活素所参与的凝血过程。血液凝

2、固过程的梗概可图解如下图：一）凝血酶原激活物的生成Xa、 Va、X 被激活 的激活有两凝血酶原激活物由活化的凝血因子 Ca2+ 及磷脂胶粒构成的复合体。因子 为 Xa 是此过程的关键步骤。因子 条途径：即内源性和外源性途径。1. 内源性途径内源性途径涉及多种凝血因子活化，可分为二步：1）接触活化接触活化是因子，也称 Hagemann 因子的激活作用。此蛋白质在接触到荷负电的表面， 如玻璃或在体内接触到胶原蛋白时，发生构象改变，激活的因子 a 为一蛋白酶，能将激肽 释放酶原转变为激肽释放酶，又可活化因子，形成一个正反馈。同时因子 a 还可激活下一个因子， 将它转变为 a。此外， 在因子活化中还有

3、高分子量激肽 原（high molecular weight kininogen,HMWK） 的参与 （见下图 ）。2）磷脂胶粒反应阶段活化的即 a 作用于因子，在Ca2+ 的存在下水解因子产生a，因子 a 无酶活性，但可使因子X 的活化反应速度提高 1000 倍。活化的因子 X（ 即 Xa） 及凝血酶都有激活因子和的作用。活化的因子 Xa 、Va 和 Ca2+ 结合在磷脂胶粒上形成 凝血酶原激活物。 磷脂胶粒是由血小板提供的富含丝氨酸磷脂的脂蛋白， 对凝血因子和 Ca2+ 有较强的亲和力，从因子的活化到凝血酶原激活物的生成一系列反应均在磷胶胶粒上进 行，故称磷脂胶粒反应阶段 （见下左图 ）。

4、2. 外源性途径组织损伤后释放因子 （组织凝血活素 ），它是一种脂蛋白，在脑、肺、胎盘等组织中含量最 丰富，它的磷脂部分类似血小板所提供的磷脂胶粒， 能把血浆中凝血因子和 X 通过 Ca2+ 桥而结合在其表面上。因子可由 a和凝血酶激活、 亦可被 Xa激活、 a可激活因子 X产生 Xa ，而组织凝血活 素的蛋白部分可使此反应加速 16,000 倍。未活化的因子也具有催化作用，但仅有 a 的2%（ 见上右图 ）。（二）凝血酶原的激活凝血酶原 （，prothrombin） 是含 582 氨基酸残基的酶原， 被因子 Xa 在 Arg Thr 及 Arg Ile处切开，切除 N 端274 个氨基酸残基

5、， 余下 308 个氨基酸 残基分成 A、 B 两条肽链，由一个二硫键相连，即为凝血酶 （thrombin） 。 （如右图 ）因子 Va 无酶活性，但可 使 Xa 的活性增强 350 倍， 加速凝血酶的生成。磷脂 胶粒与酶 （Xa）和底物 （凝 血酶原 ）之间借 Ca2+ 作为 桥相连。因凝血酶原肽链 的 N 未端含有 10 个 羧基谷氨酸残基。相邻的 羧基可与 Ca2+ 形成复合 体。另一方面， Ca2+ 又可 与磷脂中磷酸基结合，这 样使 Xa 和 Va 与凝血酶原接触在一起，于是 Xa 将凝血酶原水解为凝血酶 （见右图 ）。凝血酶原及因子、均由肝合成，合成过程中需要维素K 作为辅因子。缺

6、乏 Vitk 则生成异常凝血酶原，只有正常活性的10% 。研究表明 Vitk 参与凝血酶原 羧基谷氨酸的生成。 Vitk 参与羧基化的机理为： 氢醌型 Vitk 在酶的催化下夺去 -C 上的一个质子， 使-C血液凝固机理呈阴离子， 而和 CO2 结合。 2,3- 环氧 Vitk 则在酶催化下被硫辛酸还原而重复利用， 因而 Vitk 在此羧化反应中起辅酶的作用。 （见下图 ）（三）纤维蛋白原转变为纤维蛋白血液凝固的实质是纤维蛋白凝胶的生成，它是血浆中纤维蛋白原（fibrinogen） 在凝血酶作用下降解为纤维蛋白并聚合成不溶性的网状结构（见右图）。纤维蛋白原分子由两对 -链、 -链及 -链组成，

7、每 3 条肽链 （ 、 、 绞）合成索状，形成两条索状肽链，在N末12 / 10端有二硫键使态个分子得到稳定。 及 肽链的 N 端分别有一段 16 个及 14 个氨基酸的小 肽，称为纤维肽 A 及 B 。因此，纤维蛋白原可写为 （AB）见2（下左图 ）。凝血酶的本质为一种蛋白水解酶，能特异性作用于A和 B链上的精甘肽键。切除 A、B 纤维肽。因纤维肽 A 及 B 均为酸性肽，带较多负电荷。由于电荷排斥作用阻碍纤维蛋白 原之间聚合。切除纤维肽 A 及 B 转变为纤 维蛋白后负性减小， 同时暴露了互补结合位 点，有利于自动聚合， 纤维蛋白单位通过边 靠边、端靠端的聚合形成聚合链。 此种多聚 体不稳

8、定，称为软凝块 (soft clot) 。它再通 过因子 X a 的作用结成牢固的网(见右 图)。因子 Xa 为转肽酶，能催化一个单 体的谷氨酸残基的 羧基与另一单体的 赖氨酸残基的氨基之间形成共价结合， 其间 释出 NH3( 见下图 )。因此，因子 X a 称为 纤维蛋白稳定因子(fibrin stabilizingfactor,FSF) 。因子 X 存 在于血小板及血浆中， 经凝血酶切除部分肽 段后被激活为 X a。由此产生的稳定纤维蛋白网与软凝块不同， 它们在 5M 的脲及 1% 氯乙酸溶液中不溶 解。在血小板的血栓收缩蛋白作用下，此网状结构收缩， 于是伤口边缘彼此靠近， 易于伤口 闭合

9、。成纤维细胞的表面带有一种类似纤维蛋白的蛋白质，称粘连蛋白，它由 a 催化与纤 维蛋白结成网。并将纤维蛋白固定下来。所以，因子 a 还直接参与伤口的愈合。总结上述凝血过程可归纳出以下特点：1. 凝血因子的活化本质上为蛋白质的有限水解，而许多凝血因了本身既是蛋白酶，又是酶作用的底物。这些本质为蛋白酶的凝血因子（、 ）的氨基酸顺序很相似，与许多丝氨酸蛋白酶同源； 活性中心的丝催化活性的结构域。 而 N 端的氨基酸序列变化较大， 决定各凝血因子作用底和磷脂参加。2. 磷脂胶粒（内源性途径由血小板，外源性途径由组织凝血活素提供）使活化反应在250 个氨基酸残基同源性很高， 是具有氨酸残基参与肽键的水解

10、。 C 端约胶粒表面进行，大大提高反应速度，而 Ca 的作用在于促进物的专一性。它们催化的反应需 Ca2+酶和底物与磷脂表面的结合。3. 凝血因子活化呈瀑布效应 （cascade） 使血液凝固具有高效率和精密调控的特征。如右图所 示。4. 维生素 K 在内、外源性凝血中均有重要作用。5. 凝血过程中的正反馈使反应不断加速，但终产物纤维蛋白有抗凝血作用。机体内凝血与 抗凝血是密切联系的。由上所述， 凝血过程是一个级联放大的瀑布效应， 加之正反馈作用， 可把最初生成的酶活性 极大增强，把所有步骤加起来可增强 106 倍。如此高的激活速度会对机体构成危险，就是 说，此过程一旦启动，整个血液就会凝固起

11、来。此外，血凝可造成心肌梗死、脑血栓等严重疾病。 因此，机体内的凝血作用必须保持适度。实事上， 血浆及血管内皮等处存在着多种抗 凝物质，凝血过程中生成的纤维蛋白（抗凝血酶 ）有强烈吸附凝血酶的作用。血浆中抗凝血蛋白 （antithrombin 抗凝血酶 ）是一种分子量约 58 ，000 的糖蛋白，能与具有蛋白酶作用的凝血因子 （a、IXa、Xa、a、a）以 11分子比结合形成复合物，从而封闭酶的活性中 心。肝素（heparin） 能加速复合体的形成， 使抗凝血酶的活性提高数百倍。 肝素是由肥大细胞 和嗜碱性粒细胞产生的高分子酸性粘多糖， 是一种重要抗凝血物质、 除上述作用外， 尚具有抑制血小板

12、的粘附、 集聚， 从而影响血小板磷脂的释放等作用。 肝素作为抗凝剂已广泛应用集聚，62,000 的糖蛋白，以酶原形式存在， 被凝血酶激活后能水解 a 及 a，从 而发挥抗凝血功能。 先天性缺乏 C 蛋 白者，往往在婴儿期即死于广泛的血 栓。 除天然存在于血浆中的抗凝物质外， 临床上常用一些人工抗凝剂如草酸 盐和柠檬酸盐，它们的作用是通过螯 合去除 Ca2+ 。此外还有双香豆素类 化合物能拮抗 Vitk ，而发挥抗凝血作用（见右图 ）。血液凝固 clotting of blood血液的可凝固性质对机体有重要保护作用。当血管系统受伤时，必须迅速可靠地封闭起来， 以尽可能减少出血。血小板变形 （粘性

13、变态 ）参于封闭作用，此种封闭作用要靠纤维蛋白凝结 物的支持， 而后者的形成是多种凝血因子相互作用， 发生一系列酶促反应的结果。 目前已发 现的凝血因子有 14 种。这些凝血因子（见下表）除 Ca2+ 外均为蛋白质，大多是由肝脏合成的血浆糖蛋白，它们 大多属蛋白水解酶类。有 7 种为蛋白酶原，在凝血过程中被激活。无活性的凝血因子用罗 马数码表示，其活性型以附加的下角码 a 字来表示。表: 凝血因于命名及其部分特性凝同义名合成分子量亚基含糖量血浆浓度衍生物功能血 因 子场所数目mg%纤维蛋白原（ Fibrinogen）肝340,000（人，牛）3×23-4200-400纤维蛋白形成凝

14、胶凝血酶原（ Prothrombin）肝68,700（人）72,000（牛）18.2(人)10-1410-15凝血酶蛋白酶组织凝血活素( TissueThromboplastin)各组 织细 胞330,00220,000(牛)辅因子钙离子( Calcium Ion)辅因子前加速素( Proaccelerin)肝290,000-400,000多聚11-185-10( Va)"辅因子血清凝血活酶转变加速素（Convertin） 又称 SPCA ）肝63,000(人)19.10.4-0.7a蛋白酶抗甲种箇以病球蛋白 （Antihemotpilic Globulin 简写 AHG）肝1,100,000（人， 牛）？6（人）9（牛）15-20a辅因子血浆凝血活素成分 （Plasma Thromboplastin 简写 PTC） 又名 抗乙种血友病因子肝55,400（人， 牛）1263-5a蛋白酶Stuart-Prower 因子肝55,000（人， 牛）1105-10a蛋白酶血浆凝血活素前质 （Plasma Thro mboplastin Antecedent 简 写 PTA） 又名抗丙种血友病因 子肝网状内皮系统160,000（人，牛）2120.5-0.9a蛋白酶接因子 （Hageman 因子）网状内皮系统