生物化學(xué)與分子生物學(xué):第二節(jié)　血液凝固

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血液的可凝固性質(zhì)對機(jī)體有重要保護(hù)作用。當(dāng)血管系統(tǒng)受傷時，必須迅速可靠地封閉起來，以盡可能減少出血。血小板變形(粘性變態(tài))參于封閉作用，此種封閉作用要靠纖維蛋白凝結(jié)物的支持，而后者的形成是多種凝血因子相互作用，發(fā)生一系列酶促反應(yīng)的結(jié)果。目前已發(fā)現(xiàn)的凝血因…

這些凝血因子除Ca2＋外均為蛋白質(zhì)，大多是由肝臟合成的血漿糖蛋白，它們大多屬蛋白水解酶類。有7種為蛋白酶原，在凝血過程中被激活。無活性的凝血因子用羅馬數(shù)碼表示，其活性型以附加的下角碼a字來表示。

圖10-1　血液凝固過程

一、血液凝固的機(jī)理

血液凝固的化學(xué)本質(zhì)是溶膠狀態(tài)的纖維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)的纖維蛋白，催化此反應(yīng)的主　要是凝血酶。而正常血液中以無活性的凝血酶原形式存在，在一定條件下被激活而成為凝血酶。凝血酶原激活物是由活化的凝血固子與磷脂膠粒和鈣形成的復(fù)合物。因此，凝血因子的活化是導(dǎo)致血液凝固的觸發(fā)機(jī)制。據(jù)觸發(fā)凝血過程的方式不同，又有內(nèi)源性(intrinsic)與外源性(extrinsic)凝血之分。內(nèi)源性凝血指因心血管內(nèi)膜受損或血液抽出體外接觸異物表面而觸發(fā)的，僅有血管內(nèi)凝血因子參與的凝血過程；而外源性凝血則指有受損組織釋放的組織凝血活素所參與的凝血過程。血液凝固過程的梗概可圖解如下：(圖10－1)

二、凝血酶原激活物的生成

凝血酶原激活物由活化的凝血因子Xa、Va、Ca＋＋及磷脂膠粒構(gòu)成的復(fù)合體。因子X被激活為Xa是此過程的關(guān)鍵步驟。因子X的激活有兩條途徑：即內(nèi)源性和外源性途徑。

表10-3　凝血因于命名及其部分特性

凝血因子	同義名	合成場所	分子量	亞基數(shù)目	含糖量％	血漿濃度mg%	衍生物	功能
Ⅰ	纖維蛋白原（Fibrinogen)	肝	340,000（人，牛)	3×2	3-4	200-400	纖維蛋白	形成凝膠
Ⅱ	凝血酶原（Prothrombin)	肝	68,700（人) 72,000（牛)	1	8.2（人) 10-14（牛)	10-15	凝血酶	蛋白酶
Ⅲ	組織凝血活素（Tissue Thromboplastin)	各組織細(xì)胞	330,00 220,000（牛)					輔因子
Ⅳ	鈣離子（Calcium Ion)							輔因子
Ⅴ	前加速素（Proaccelerin)	肝	290,000-400,000	多聚	11-18	5-10	Ⅳ（Va)	輔因子
Ⅶ	血清凝血活酶轉(zhuǎn)變加速素(Convertin)又稱SPCA)	肝	63,000（人)	1	9.1	0.4-0.7	Ⅶa	蛋白酶
Ⅷ	抗甲種箇以病球蛋白(Antihemotpilic Globulin簡寫AHG)	肝為主	1,100,000（人，牛)	？	6（人) 9（牛)	15-20	Ⅷa	輔因子
Ⅸ	血漿凝血活素成分(Plasma Thromboplastin簡寫PTC)又名抗乙種血友病因子	肝	55,400（人，牛)	1	26	3-5	Ⅸa	蛋白酶
Ⅹ	Stuart-Prower因子	肝	55,000（人，牛)	1	10	5-10	Ⅹa	蛋白酶
Ⅺ	血漿凝血活素前質(zhì)(Plasma Thro mboplastin Antecedent簡寫PTA)又名抗丙種血友病因子	肝？網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)？	160,000（人，牛)	2	12	0.5-0.9	Ⅺa	蛋白酶
Ⅻ	接因子(Hageman因子)	網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)？	90,00（牛) 82,000（人)	3	15	0.1-0.5	Ⅻa	蛋白酶
XⅢ	纖維蛋白穩(wěn)定因子(Fibrin Stabilizing Factor簡寫FSK)	血水板？肝？	320,000（血漿) 146,000-165,000 （血小板)	5（血漿)	1-2	Ⅻa	形成橋鍵
	前激肽釋放酶(Prekallidrein)	肝	80,000	1	10	1-2	激肽釋放酶	蛋白酶
	高分子量激肽原(High Molecular Weight Kininogen HMWK)		110,000-15,000	1	?	7	緩激肽	輔因子

羅馬數(shù)字后的a表示活化的意思（activated),因子Ⅵ實(shí)際上就是Ⅴa。

(一)內(nèi)源性途徑

內(nèi)源性途徑涉及多種凝血因子活化，可分為二步：

1.接觸活化　是因子Ⅻ，也稱Hagemann因子的激活作用。此蛋白質(zhì)在接觸到荷負(fù)電的表面，如玻璃或在體內(nèi)接觸到膠原蛋白時，發(fā)生構(gòu)象改變，激活的因子Ⅻa為一蛋白酶，能將激肽釋放酶原轉(zhuǎn)變?yōu)榧る尼尫琶�，又可活化因子Ⅻ，形成一個正反饋。同時因子Ⅻa還可激活下一個因子Ⅺ，將它轉(zhuǎn)變?yōu)棰鸻。此外，在Ⅻ因子活化中還有高分子量激肽原(high molecular weightkininogen,HMWK)的參與(圖10－2)。

圖10－2　內(nèi)源性凝血的接觸活化階段

2.磷脂膠粒反應(yīng)階段：活化的Ⅻ即Ⅻa作用于因子Ⅺ，在Ca＋＋的存在下水解因子Ⅺ產(chǎn)生Ⅺa，因子Ⅺa無酶活性，但可使因子X的活化反應(yīng)速度提高1000倍。活化的因子X(即Xa)及凝血酶都有激活因子Ⅷ和Ⅴ的作用。活化的因子Xa、Va和Ca＋＋結(jié)合在磷脂膠粒上形成凝血酶原激活物。磷脂膠粒是由血小板提供的富含絲氨酸磷脂的脂蛋白，對凝血因子和Ca＋＋有較強(qiáng)的親和力，從因子Ⅺ的活化到凝血酶原激活物的生成一系列反應(yīng)均在磷膠膠粒上進(jìn)行，故稱磷脂膠粒反應(yīng)階段。(圖10－3)

圖10－3　內(nèi)源性凝血的磷脂膠粒反應(yīng)階段

(*主要在外源性凝血中起作用因子Ⅶa亦可使因子活化·虛線……示正反饋回路)

(二)外源性途徑

組織損傷后釋放因子Ⅲ(組織凝血活素)，它是一種脂蛋白，在腦、肺、胎盤等組織中含量最豐富，它的磷脂部分類似血小板所提供的磷脂膠粒，能把血漿中凝血因子Ⅶ和X通過Ca＋＋橋而結(jié)合在其表面上。因子Ⅶ可由Ⅻa和凝血酶激活、亦可被Xa激活、Ⅶa可激活因子X產(chǎn)生Xa，而組織凝血活素的蛋白部分可使此反應(yīng)加速16，000倍。未活化的因子Ⅶ也具有催化作用，但僅有Ⅶa的2%(圖10－4)。

圖10-4　外源性凝血中凝血酶原激活物的生成及凝血酶生成(虛線示正反饋回路)

三、凝血酶原的激活

凝血酶原(Ⅱ，prothrombin)是含582氨基酸殘基的酶原，被因子Xa在Arg－Thr及Arg－Ile處切開，切除N端274個氨基酸殘基，余下308個氨基酸殘基分成A、B兩條肽鏈，由一個二硫鍵相連，即為凝血酶(thrombin)。(圖10－5)因子Va無酶活性，但可使Xa的活性增強(qiáng)350倍，加速凝血酶的生成。磷脂膠粒與酶(Xa)和底物(凝血酶原)之間借Ca＋＋作為橋相連。因凝血酶原肽鏈的N未端含有10個γ羧基谷氨酸殘基。相鄰的羧基可與Ca＋＋形成復(fù)合體。另一方面，Ca＋＋又可與磷脂中磷酸基結(jié)合，這樣使Xa和Va與凝血酶原接觸在一起，于是Xa將凝血酶原水解為凝血酶(圖10－6)。

圖10－5　因子Xa激活凝血酶原示意圖

圖10－6　凝血酶的生成

凝血酶原及因子Ⅶ、Ⅺ、Ⅹ均由肝合成，合成過程中需要維素K作為輔因子。缺乏Vitk則生成異常凝血酶原，只有正常活性的1?%。研究表明Vitk參與凝血酶原γ羧基谷氨酸的生成。Vitk參與羧基化的機(jī)理為：氫醌型Vitk在酶的催化下奪去γC上的一個質(zhì)子，使γ－C呈陰離子，而和CO2結(jié)合。2，3環(huán)氧Vitk則在酶催化下被硫辛酸還原而重復(fù)利用，因而Vitk在此羧化反應(yīng)中起輔酶的作用。(圖10－7)

圖10－7　維生素K在谷氨酸殘基r－羧化反應(yīng)中的作用(維生素K循環(huán))

四、纖維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白

圖10－8　纖維素蛋白原分子示意圖

上半為電鏡下的分子形狀　下半示6條多肽鏈，

一為雙硫鍵，▲為凝血酶作用點(diǎn)

圖10－9　纖維素蛋白凝膠的生成

血液凝固的實(shí)質(zhì)是纖維蛋www.med126.com白凝膠的生成，它是血漿中纖維蛋白原(fibrinogen)在凝血酶作用下降解為纖維蛋白并聚合成不溶性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

纖維蛋白原分子由兩對α鏈、β－鏈及γ－鏈組成，每3條肽鏈(α、β、γ)絞合成索狀，形成兩條索狀肽鏈，在N末端有二硫鍵使態(tài)個分子得到穩(wěn)定。α及β肽鏈的N－端分別有一段16個及14個氨基酸的小肽，稱為纖維肽A及B。因此，纖維蛋白原可寫為(AαBβγ)2(圖10-8)。

凝血酶的本質(zhì)為一種蛋白水解酶，能特異性作用于Aα和Bβ鏈上的精－甘肽鍵。切除A、B纖維肽。因纖維肽A及B均為酸性肽，帶較多負(fù)電荷。由于電荷排斥作用阻礙纖維蛋白原之間聚合。切除纖維肽A及B轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白后負(fù)性減小，同時暴露了互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)，有利于自動聚合，纖維蛋白單位通過邊靠邊、端靠端的聚合形成聚合鏈。此種多聚體不穩(wěn)定，稱為軟凝塊(soft clot)。它再通過因子XⅢa的作用結(jié)成牢固的網(wǎng)。因子XⅢa為轉(zhuǎn)肽酶，能催化一個單體的谷氨酸殘基的γ－羧基與另一單體的賴氨酸殘基的氨基之間形成共價結(jié)合，其間釋出NH3(圖10－9，10)。因此，因子XⅢa稱為纖維蛋白穩(wěn)定因子(fibrin stabilizingfactor,FSF)。因子XⅢ存在于血小板及血漿中，經(jīng)凝血酶切除部分肽段m.bhskgw.cn后被激活為XⅢa。

由此產(chǎn)生的穩(wěn)定纖維蛋白網(wǎng)與軟凝塊不同，它們在5M的脲及1%氯乙酸溶液中不溶解。在血小板的血栓收縮蛋白作用下，此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)收縮，于是傷口邊緣彼此靠近，易于傷口閉合。成纖維細(xì)胞的表面帶有一種類似纖維蛋白的蛋白質(zhì)，稱粘連蛋白，它由Ⅻa催化與纖維蛋白結(jié)成網(wǎng)。并將纖維蛋白固定下來。所以，因子Ⅻa還直接參與傷口的愈合。

圖10－10　因子XⅢa作用機(jī)理

總結(jié)上述凝血過程可歸納出以下特點(diǎn)：

1.凝血因子的活化本質(zhì)上為蛋白質(zhì)的有限水解，而許多凝血因了本身既是蛋白酶，又是酶作用的底物。這些本質(zhì)為蛋白酶的凝血因子(Ⅱ、Ⅵ、Ⅺ、Ⅹ、Ⅻ)的氨基酸順序很相似，與許多絲氨酸蛋白酶同源；活性中心的絲氨酸殘基參與肽鍵的水解。C－端約250個氨基酸殘基同源性很高，是具有催化活性的結(jié)構(gòu)域。而N端的氨基酸序列變化較大，決定各凝血因子作用底物的專一性。它們催化的反應(yīng)需Ca＋＋和磷脂參加。

圖10－11　血液凝固的瀑布效應(yīng)

2.磷脂膠粒(內(nèi)源性途徑由血小板，外源性途徑由組織凝血活素提供)使活化反應(yīng)在膠粒表面進(jìn)行，大大提高反應(yīng)速度，而Ca＋＋的作用在于促進(jìn)酶和底物與磷脂表面的結(jié)合。

3.凝血因子活化呈瀑布效應(yīng)(cascade)使血液凝固具有高效率和精密調(diào)控的特征。如圖10－11所示。

4.維生素K在內(nèi)、外源性凝血中均有重要作用。

5.凝血過程中的正反饋使反應(yīng)不斷加速，但終產(chǎn)物纖維蛋白有抗凝血作用。機(jī)體內(nèi)凝血與抗凝血是密切聯(lián)系的。

五、凝血作用的調(diào)節(jié)

由上所述，凝血過程是一個級聯(lián)放大的瀑布效應(yīng)，加之正反饋?zhàn)饔�，可把最初生成的酶活性極大增強(qiáng)，把所有步驟加起來可增強(qiáng)106倍。如此高的激活速度會對機(jī)體構(gòu)成危險(xiǎn)，就是說，此過程一旦啟動，整個血液就會凝固起來。此外，血凝可造成心肌梗死、腦血栓等嚴(yán)重疾病。因此，機(jī)體內(nèi)的凝血作用必須保持適度。實(shí)事上，血漿及血管內(nèi)皮等處存在著多種抗凝物質(zhì)，凝血過程中生成的纖維蛋白(抗凝血酶Ⅰ)有強(qiáng)烈吸附凝血酶的作用。血漿中抗凝血蛋白(antithrombin抗凝血酶Ⅲ)是一種分子量約58，000的糖蛋白，能與具有蛋白酶作用的凝血因子(Ⅱa、IXa、Xa、Ⅺa、Ⅻa)以1：1分子比結(jié)合形成復(fù)合物，從而封閉酶的活性中心。肝素(heparin)能加速復(fù)合體的形成，使抗凝血酶的活性提高數(shù)百倍。肝素是由肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞產(chǎn)生的高分子酸性粘多糖，是一種重要抗凝血物質(zhì)、除上述作用外，尚具有抑制血小板的粘附、集聚，從而影響血小板磷脂的釋放等作用。肝素作為抗凝劑已廣泛應(yīng)用于臨床。

圖10－12　幾種抗凝物質(zhì)結(jié)構(gòu)

血漿中還存在另一種抗凝血的蛋白質(zhì)桟蛋白。含Gla殘基，是分子量約62，000的糖蛋白，以酶原形式存在，被凝血酶激活后能水解Ⅴa及Ⅶa，從而發(fā)揮抗凝血功能。先天性缺乏C蛋白者，往往在嬰兒期即死于廣泛的血栓。

除天然存在于血漿中的抗凝物質(zhì)外，臨床上常用一些人工抗凝劑如草酸鹽和檸檬酸鹽，它們的作用是通過螯合去除Ca。此外還有雙香豆素類化合物能拮抗Vitk，而發(fā)揮抗凝血作用(圖10－12)。

六、纖維蛋白溶解

血液凝固所產(chǎn)生的纖維蛋白可被血漿中纖維蛋白溶酶系統(tǒng)重新溶解，對于防止血栓形成和保持血流通暢具有重要意義。正常人的一些分泌液(如乳汁、唾液、淚液、子宮及陰道分泌物、精液等)中均含有纖維蛋白溶酶原(plasminogen)激活物，激活纖維蛋白溶解過程，隨時清除分泌管道內(nèi)的纖維蛋白，以保持分泌管道的通暢及月經(jīng)血液的流動性。

(一)纖維蛋白溶解機(jī)理

纖維蛋白溶解(fibrinolysis)過程可分為二相，即纖維蛋白酶原激活和纖維蛋白溶解。

1.纖維蛋白酶原的激活

(1)纖維蛋白酶原激活物：

血液中纖維蛋白酶(plasmin，簡稱纖溶酶)以纖溶酶原形式存在，只有在纖溶激活物作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槔w溶酶才具有活性。纖溶激活物可分為組織激活物和血液激活物兩大類。

組織激活物主存在于組織細(xì)胞溶酶體中，以子宮、前列腺、甲狀腺、肺、腎等含量較多。其中研究的最好的是腎中的尿激酶(urokinase)，因其可少量出現(xiàn)在尿液中而得名。對腎小管血栓的溶解具有重要作用。

血液激活物主要來自靜脈、微靜脈的血管內(nèi)皮細(xì)胞。在受到某些刺激(如劇烈運(yùn)動、情緒緊張、創(chuàng)傷、休克等)時，可促使內(nèi)皮細(xì)胞合成增多并釋放入血。已知血小板釋放5桯T對血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放纖溶激活物具有重要意義。

此外，由溶血性鏈球菌提取的一種蛋白質(zhì)稱為鏈激酶(streptokinase)，能與纖溶酶原形成復(fù)合物，后者具有纖溶激活物的性質(zhì)。尿激酶和鏈激酶目前已廣泛應(yīng)用于臨床溶栓治療。

(2)纖溶酶原的激活

纖溶酶原為分子量86，000的蛋白。纖溶激活物均為蛋白水解酶，能水解纖溶酶原使之在肽鏈的ArgVal間切斷而活化生成纖溶酶。纖溶酶本身亦可活化纖溶酶原，同時還可水解纖維蛋白原、因子Ⅴ、Ⅶ、IX和Ⅻ等，從而抑制凝血。

2.纖維蛋白的溶解

纖維蛋白的溶解過程是分步進(jìn)行的，首先被纖溶酶水解釋出A、B、C小分子多肽，留下X片段仍保留凝固特性。X片斷進(jìn)一步水解為片斷D和Y，Y再水解為D和E片斷。(圖1013)最終分解產(chǎn)物為A、B、C、D、E五種片段。這些片斷統(tǒng)稱為纖維蛋白降解產(chǎn)物(fibrin degradationproduct,FDP)。FDP的生理作用是：片斷X，Y可與纖維蛋白單體聚合，抑制多聚體的生成；片斷D可直接抑制纖維蛋白單體的聚合；片斷Y、E則可競爭抑制凝血酶。而且，大部分FDP可干擾血小板的粘附、聚集�？梢奆DP在抗凝中有重要作用。