生物化學(xué)與分子生物學(xué):第二節(jié)　血液凝固

血液的可凝固性質(zhì)對(duì)機(jī)體有重要保護(hù)作用。當(dāng)血管系統(tǒng)受傷時(shí)，必須迅速可靠地封閉起來(lái)，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)的凝血因子有14種(表10-3)。

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(lèi)。有7種為蛋白酶原，在凝血過(guò)程中被激活。無(wú)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(lái)表示。

圖10-1　血液凝固過(guò)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�膠狀態(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(wú)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(guò)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(guò)程；而外源性凝血?jiǎng)t指有受損組織釋放的組織凝血活素所參與的凝血過(guò)程。血液凝固過(guò)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X(jué)a、Va、Ca＋＋及磷脂膠粒構(gòu)成的復(fù)合體。因子X(jué)被激活為Xa是此過(guò)程的關(guān)鍵步驟。因子X(jué)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

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�惨蜃拥募せ钭饔�。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(shí)，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)榧る尼尫琶福�又可活化因子Ⅻ，形成一個(gè)正反饋。同時(shí)因子Ⅻa還可激活下一個(gè)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(wú)酶活性，但可使因子X(jué)的活化反應(yīng)速度提高1000倍。活化的因子X(jué)(即Xa)及凝血酶都有激活因子Ⅷ和Ⅴ的作用�；罨�的因子X(jué)a、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(duì)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(pán)等組織中含量最豐富，它的磷脂部分類(lèi)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(guò)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(jué)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X(jué)a在Arg－Thr及Arg－Ile處切開(kāi)，切除N�捕�274個(gè)氨基酸殘基，余下308個(gè)氨基酸殘基分成A、B兩條肽鏈，由一個(gè)二硫鍵相連，即為凝血酶(thrombin)。(圖10－5)因子Va無(wú)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�参炊撕�有10個(gè)γ�掺然�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X(jué)a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(guò)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�掺然�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�睠上的一個(gè)質(zhì)子，使γ－C呈陰離子，而和CO2結(jié)合。2，3�箔h(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(duì)α�叉湣ⅵ拢�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(gè)分子得到穩(wěn)定。α及β肽鏈的N－端分別有一段16個(gè)及14個(gè)氨基酸的小肽，稱為纖維肽A及B。因此，纖維蛋白原可寫(xiě)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(shí)暴露了互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)，有利于自動(dòng)聚合，纖維蛋白單位通過(guò)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(guò)因子X(jué)Ⅲa的作用結(jié)成牢固的網(wǎng)。因子X(jué)Ⅲa為轉(zhuǎn)肽酶，能催化一個(gè)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(jià)結(jié)合，其間釋出NH3(圖10－9，10)。因此，因子X(jué)Ⅲa稱為纖維蛋白穩(wěn)定因子(fibrin stabilizingfactor,FSF)。因子X(jué)Ⅲ存在于血小板及血漿中，經(jīng)凝血酶切除部分肽段zxtf.net.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?cè)?M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(lèi)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(lái)。所以，因子Ⅻa還直接參與傷口的愈合。

圖10－10　因子X(jué)Ⅲa作用機(jī)理

總結(jié)上述凝血過(guò)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(gè)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�捕说陌被�酸序列變化較大，決定各凝血因子作用底物的專(zhuān)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(guò)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(guò)程是一個(gè)級(jí)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(lái)可增強(qiáng)106倍。如此高的激活速度會(huì)對(duì)機(jī)體構(gòu)成危險(xiǎn)，就是說(shuō)，此過(guò)程一旦啟動(dòng)，整個(gè)血液就會(huì)凝固起來(lái)。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(guò)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?gòu)?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(guò)螯合去除Ca�丁４送膺�有雙香豆素類(lèi)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(duì)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(guò)程，隨時(shí)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(dòng)性。

(一)纖維蛋白溶解機(jī)理

纖維蛋白溶解(fibrinolysis)過(guò)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(jiǎn)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(lèi)。

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(duì)腎小管血栓的溶解具有重要作用。

血液激活物主要來(lái)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(dòng)、情緒緊張、創(chuàng)傷、休克等)時(shí)，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(duì)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�睼al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(shí)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(guò)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(jìng)爭(zhēng)抑制凝血酶。而且，大部分FDP可干擾血小板的粘附、聚集�？梢�(jiàn)FDP在抗凝中有重要作用。

圖10－13　纖溶酶對(duì)纖維蛋白(原)的降解(片段下的數(shù)字為分子量)

(二)纖溶抑制物

機(jī)體組織和體液廣泛存在纖溶抑制物。按其作用可分為：纖溶酶原激活的抑制物；纖溶酶抑制物，又稱抗纖溶酶(antiplasmin)。

圖10－14　纖維蛋白溶解過(guò)程

圖10－15　凝血全過(guò)程示意圖(→示轉(zhuǎn)變或釋放；→示催化作用；

除接觸活化階段外，均需Ca＋＋參與，圖中未顯示)

正常血液中抗纖溶酶活性是纖溶酶活性的20?0倍。故在生理?xiàng)l件下，纖溶酶難以發(fā)揮作用�？估w溶酶有兩種：①慢作用的抗纖維酶，屬α1抗胰蛋白酶，分子量為45，000，可與纖溶酶形成牢固的復(fù)合物。②快作用抗纖溶酶，屬α2巨球蛋白，分子量80，000，是纖溶酶的競(jìng)爭(zhēng)抑制劑。

血小板中纖溶抑制物是快速作用的抗纖溶酶。在血栓形成早期，血小板纖溶抑制作用大于纖溶激活作用；在血栓生成以后，隨著血小板內(nèi)5桯T的釋放，則血管內(nèi)皮釋放血液激活物增多，又引起纖維蛋白溶解，防止血栓繼續(xù)增長(zhǎng)而阻塞血流循環(huán)。

因此可見(jiàn)機(jī)體內(nèi)血液凝固、抗凝、纖溶與抗纖溶是相互抑制、相互協(xié)調(diào)、共同維護(hù)血液系統(tǒng)的正常生理功能，其相互關(guān)系可見(jiàn)圖10－14～17。

　圖10－16　凝血與纖溶的比較

圖10－17　凝血與纖溶的相互關(guān)系