Emostasi

L’emostasi è il meccanismo fisiologico che presiede al processo di

coagulazione del sangue in presenza di condizioni che determinano la

fuoriuscita di questo dal letto vasale.

L’emostasi è regolata dal corretto equilibro omeostatico tra azione di

Fattori pro-coagulativi

Fattori anti-coagulativi

In essa si distinguono tre distinti meccanismi che operano in maniera

sinergica:

Contrazione della muscolatura liscia della parete del vaso danneggiato

(vasocostrizione)

Adesione delle piastrine e formazione del tappo piastrinico

Attivazione del fibrinogeno in fibrina e formazione del coagulo di fibrina.

Ruolo dell’endotelio

Le cellule endoteliali svolgono una funzione anticoagulante se integre e procoagulante

se lese:

La funzione anticoagulante si esplica attraverso la sintesi:

dell’attivatore tissutale del plasminogeno (tPA) che attiva la trasformazione del

plasminogeno in plasmina (enzima fibrinolitico).

di glicosaminoglicani (eparino-simili) che aumentano l’attività dell’antitrombina III

(ATIII), proteina prodotta dal fegato e neutralizzante i fattori della coagulazione.

di prostaciclina I2 (PGI2) dall’ac. arachidonico che causa vasodilatazione e inibisce

l’aggregazione piastrinica

di trombomodulina che concorre all’attivazione della proteina C, inibitore della

coagulazione.

La funzione procoagulativa si traduce:

nella possibilità per le piastrine, in presenza della lesione endoteliale, di venire a

contatto con il collagene sottoendoteliale lamina basale.

nell’attivazione del fattore di von Willebrand (vWF) che lega le piastrine al collagene

e attiva l’aggregazione piastrinica

liberazione della tromboplastina tissutale (TF o FIII) che attiva il fattore VII nella via

estrinseca della coagulazione.

Bilancio emostatico

Trombosi

Normale Ipocoagulabilità

Emorragie

Ipercoagulabilità

Evoluzione del processo

emostatico

Inizia quando il sangue viene a contatto con sostanze diverse da quelle presenti sulla superficie endoteliale delle pareti dei vasi.

Emostasi primaria• rapida formazione di un tappo piastrinico a livello della lesione• avviene in pochi secondi• fondamentale per arrestare la fuoriuscita di sangue dai vasi

capillari e dalle venule

Emostasi secondaria

• attivazione del sistema della coagulazione formazione della

fibrina rafforza il trombo emostatico primario

• richiede alcuni minuti

• importante soprattutto per bloccare la fuoriuscita del sangue

dai vasi di calibro maggiore

Fattori coinvolti nell’emostasi

Vasi

Piastrine

Fibrinolisi / inibitori

Proteine della

coagulazione

Fasi del processo emostatico1- Vascolare contrazione Riduzione lume

muscolatura vasale vascolare

2- Piastrinica - adesione

- risposta biochimica Formazione- shape change tappo- degranulazione piastrinico- aggregazione

3- Coagulativa attivazione di Formazione proteasi plasmatiche coagulo fibrina

4- fibrinolitica attivazione sistema Dissoluzionefibrinolitico coagulo

RIPARAZIONE LESIONE VASCOLARE

FASE VASCOLARE

Primo evento del processo emostatico

Contrazione cellule tunica media

Stimolazione nerva vasorum

Rilascio endotelina (endotelio)

Rilascio serotonina piastrinica

VASOCOSTRIZIONE UTILE A RIDURRE

MOMENTANEAMENTE LA PERDITA DI

SANGUE

Piastrine

Le piastrine sono cellule prive di nucleo e di forma ovoidale/tondeggiante di circa30nm di diametro e v.m. 7 giorni. Il loro numero oscilla tra 200.000-400.000/mL.

La cellula è dotata di una ricca struttura citoscheletrica che, ancorata allamembrana, modula la forma cellulare.

Sono presenti recettori di membrana per il riconoscimento dei segnali cheattivano l’adesione e aggregazione piastrinica.

• Recettori per il fibrinogeno

• Recettori per il collagene

• Recettore per il fattore di von Willebrand

L’adesione piastrinica è indotta dal sangue a contatto con l’endotelio danneggiatoe/o i tessuti sottoendoteliali ed è attivata da citochine prodotte e rilasciate dallecellule endoteliali.

Produzione di molecole di adesione che consentono l’adesione delle piastrineall'endotelio

Produzione di prostaglandine, trombossani e leucotrieni

Aumento della concentrazione intracellulare del Ca (apertura dei canali per ilCa).

Fase piastrinica

Contatto del sangue con sostanze non endoteliali attivazione piastrinica

adesione delle piastrine alla matrice extracellulare esposta (collagene) mediante recettori specifici e passaggio da una forma discoidale (discociti) ad una forma sferica (sferociti) con protrusione di pseudopodi (“shape change”)

secrezione con liberazione di molecole ad attività vasocostritrice e/o pro-aggregante (serotonina, tromboxano TXA2, adenosindifosfato (ADP) e ioni calcio)

aggregazione:

• mediata principalmente dall’ADP e dal TXA2

• porta alla formazione di un aggregato piastrinico di crescenti dimensioni (tappo emostatico piastrinico o primario)

• in seguito alla produzione della trombina e della fibrina il tappo emostatico primario si trasformerà in una massa di piastrine saldate irreversibilmente tappo emostatico secondario o definitivo

Il ruolo del metabolismo dell’ac.

Arachidonico L’attivazione della fosfolipasi A2 piastrinica

innesca importanti processi metabolici a

carico dell’ac. Arachidonico.

E’ particolarmente attiva la via della ciclo-

ossigenasi (COX-1 piastrinica) con

produzione di:

Endoperossidi (PGH2)

Trombossano A2 (TXA2) che stimola

l’aggregazione piastrinica e la

vasocostrizione.

Nell’endotelio integro è invece attiva la

COX-2 endoteliale con produzione di:

Prostaciclina (PGI2) e cAMP che stimolano

la vasodilatazione inibendo l’aggregazione

piastrinica.

Aspirina e FANS agiscono inibendo

preferenzialmente la COX-1 piastrinica.

Coagulazione

La coagulazione del sangue è espressione dell’attivazione di una cascataenzimatica in cui i fattori coinvolti sono normalmente presenti nel sangue in unaforma inattiva.

L’obiettivo è:

Conversione della protrombina in trombina

Conversione del fibrinogeno in monomeri di fibrina che si aggregano formandoun reticolo insolubile che ingloba le cellule plasmatiche e costituisce il coagulo.

Successivamente, mediata dalla capacità contrattile delle piastrine, ha luogo la

Retrazione del coagulo - è allontanata la parte liquida del sangue (siero).

L’attivazione del sistema della coagulazione può avvenire attraverso due vie cheportano entrambe all’attivazione della trombina:

Via intrinseca – innescata dall’attivazione del fattore XII (Hageman) a seguito delcontatto con superfici cariche negativamente o comunque diversedall’endoteliocita (ruolo fisiologico non pienamente definito).

Via estrinseca – innescata dal danno della parete vasale che porta al rilascio dinumerose sostanze (tromboplastina tissutale) che nell’insieme attivano il FattoreVII (è la via fisiologicamente più attiva)

La presenza di ioni Ca ha un ruolo essenziale nell’attivazione di molti dei fattoricoagulativi.

La sintesi dei fattori della coagulazione (proteine) ha luogo negli epatociti e richiedeun adeguato apporto di vitamina K.

Componenti del sistema della

coagulazione

I fattori della coagulazione sono serino-proteasi presenti nel sangue in

forma di zimogeni, i quali vengono attivati “a cascata”, fino alla

formazione del reticolo di di fibrina.

Fanno eccezione il fattore V ed il fattore VIII (cofattori), ed il fibrinogeno,

che non sono serino-proteasi.

Gli ioni Ca2+, ed i fosfolipidi delle superfici cellulari, in particolare i

fosfolipidi della superficie delle piastrine, hanno un ruolo critico

nell’attivazione delle cascata coagulativa.

Come altri analoghi sistemi multi-proteasici (sistema del complemento,

sistema fibrinolitico), anche il sistema della coagulazione si “organizza”

spazialmente e funzionalmente su “fasi solide” rappresentate dalle

superfici cellulari, dove gli ioni Ca hanno la funzione di favorire

l’interazione tra enzima, eventuale cofattore e fosfolipidi.

Fattori della coagulazioneFattore Denominazione Emivita Sintesi

I fibrinogeno 5gg fegato

II protombina 2-3gg fegato

III tromboplastina ubiquitaria

IV calcio

V proaccelerina 1gg fegato,endotelio,megac.

VII proconvertina 5h fegato

VIII f.antiemof. A 15h fegato,reni

IX f.antiemofilico B 20h fegato

X f. Stuart 2gg fegato

XI f.antiemofilico C 2gg fegato

XII Hageman 2gg fegato

XIII f.stabilizzante la

fibrina

5gg Fegato,megacariociti

Funzioni della vitamina K

La vitamina K catalizza la carbossilazione dell’ac. glutammico

presente nei precursori dei fattori K-dipendenti, che sono privi

della capacità di fissare gli ioni Ca2+, mentre acquistano tale

capacità dopo la formazione dell’acido g-carbossiglutammico.

I fattori della coagulazione K-dipendenti sono: la protrombina, il

fattore VII, il fattore IX ed il fattore X.

I farmaci antagonisti della vitamina K (dicumarolici),

anticoagulanti indiretti, sono in grado di inibire la carbossilazione

dell’ac. glutammico, determinano l’arresto della sintesi e

l’accumulo di fattori inattivi che interferiscono negativamente con

l’attivazione del fattore X.

Regolazione della coagulazione

I meccanismi di controllo della coagulazione sono indispensabili per evitare che il

sangue coaguli spontaneamente e per impedire eccessi coagulativi sproporzionati

rispetto alla lesione vascolare.

1 ml di sangue è potenzialmente capace di indurre in 15 secondi la coagulazione di

tutto il sangue.

I meccanismi principali che intervengono sono:

1. Flusso sanguigno

2. Inattivazione delle proteasi e dei cofattori da parte di inibitori fisiologici

• Antitrombina III (AT-III)

• Proteina C/Proteina S

• Tissue Factor Pathway Inhibitor (TFPI)

• C1-inattivatore

• alfa2-macroglobulina

• alfa1-anti-tripsina

3. Demolizione dei prodotti della coagulazione

• Attivazione del sistema fibrinolitico

Inibitori fisiologici della

coagulazione (1) Antitrombina III (ATIII) è una proteasi serinica (prodotta dal fegato) che inibisce

la trombina, il fattore Xa e, in minor misura, i fattori IXa, XIa e XIIa

La sua attività inibitoria è modesta ma viene enormemente amplificata

dall’eparina e dai glicosaminoglicani eparino- simili (eparansolfato) presenti

sulla superfice degli endoteliociti.

L’attività anticoagulante è quindi localizzata sull’endotelio integro.

TROMBINA

SITO CATALITICO ATIII

CENTRO REATTIVODELL’INIBITORE

Siti lisinici

EPARINA

+

L’ eparina velocizza lareazione di oltre 3 ordinidi grandezza, quindi si stacca e catalizzal’interazione di altre duemolecole

EPARINA

Inibitori fisiologici della

coagulazione (2) La proteina C è una proteina plasmatica vitamina K-dipendente che acquisisce il

suo effetto anticoagulante legata alla trombina.

Il legame alla trombina è mediato dalla trombomodulina, un proteoglicano

transmembrana presente sulla superficie degli endoteliociti

La proteina C attivata inattiva i fattori V e VIII a stimola la fibrinolisi

L’azione proteolitica della proteina C è stimolata dalla proteina S un cofattore

plasmatico vitamina K-dipendente.

Superficie cellula endoteliale

Trombomodulina

TrombinaProteina CProteina S

Proteina C attivataVaVIIIa

Degradazione proteolitica estensiva del Va e del VIIIa,primariamente sulla superficie piastrinica, ma anche su quella endoteliale e leucocitaria

Ca++

Inibitori fisiologici della

coagulazione (3) L’inibitore della via del fattore tissutale (Tissue Factor Pathway Inhibitor TFPI) è

una proteina che circola nel plasma legata a lipoproteine.

Si lega anche ai glicosaminoglicani sulla superficie degli endoteliociti (può

essere rilasciata dall’eparina.

E’ secreto dalle piastrine attivate dalla trombina

Il TFPI blocca l’attivazione del fattore X da parte del complesso TF-VIIa, inibendo

quindi la via estrinseca della coagulazione.TFVIIa

IX IXa

X Xa

VIIIa

Via comune

TFPI

Xa

TFPI + XaIl TFPI, dopo aver reagito con ilfattore Xa, neutralizza il fattoreVIIa, inattivando la via estrinsecadella coagulazione

Fibrinolisi

La fibrinolisi è il processo che determina la disgregazione ed il

riassorbimento del coagulo.

E’ principalmente indotta dall’attivatore tissutale del plasminogeno (tPA)

prodotto dalle cellule endoteliali

Il tPA induce la conversione del plasminogeno (presente nel coagulo

come precursore inattivo) in plasmina.

La plasmina è una serino-proteasi che agisce digerendo il reticolo di

fibrina riducendolo a frammenti peptidici a basso peso molecolare

(fibrinopeptidi).

Plasminogeno e plasmina si localizzano sulla fibrina ed anche il tPA

agisce solo sul plasminogeno legato alla fibrina, limitando l’azione

fibrinolitica al reticolo di fibrina.

Inibitori della plasmina (PAI, alfa2-antiplasmina) presenti in circolo,

limitano la sua potente attività proteasica.

Bilancio emostatico

Trombosi

Normale Ipocoagulabilità

Emorragie

Ipercoagulabilità

TROMBOSI

Processo patologico che dà luogo

alla formazione di una massa

semisolida, chiamata TROMBO,

formata dai costituenti del

sangue, all’interno del sistema

vascolare.

Tale massa aderisce alla parete

del vaso almeno in un punto e si

forma quando l’individuo è ancora

in vita.

Rappresenta l’estensione

patologica del normale processo

emostatico

PATOGENESI DEI TROMBI

Triade di Virchow (1856)

1. Fattori meccanici legati

ad alterazioni del flusso

sanguigno

2. Alterazioni dell’endotelio

della parete vascolare

3. Alterazioni dei

componenti ematici

dell’emostasi

LA TROMBOGENESIa b

cd

1 2

34

5

6 7

8

99

10

Le cellule endoteliali (1) vengono danneggiate,

con esposizione delle fibre collagene

sottoendoteliali (2), cui aderiscono le piastrine (3).

Le piastrine aderiscono l’una con l’altra sul

punto di lesione formando un aggregato (4).

La contemporanea attivazione del sistema

emocoaugulativo porta alla formazione del

reticolo di fibrina (5). Le cellule endoteliali

vengono così stimolate a liberare l’attivatore

tissutale del plasminogeno (6).

Il coagulo (7) , ormai retratto e in parte digerito dal

sistema fibrinolitico, va incontro a un processo di

organizzazione per proliferazione dei fibroblasti (8),

infiltrazione di granulociti neutrofili e di macrofagi (9),

con possibile ricanalizzazione parziale da parte dei

capillari neoformati (10).

Alterazioni del flusso sanguigno

Turbolenza del flusso sanguigno con formazione di vortici (maggior

responsabile di trombosi arteriose e cardiache)

punti di biforcazione

zone di stenosi severa, comprese le placche aterosclerotiche

Rallentamento del flusso sanguigno da stasi (maggior responsabile di trombosi

venose)

1. CAUSE GENERALI:

• Insufficienza cardiaca congestizia (insufficienza del cuore destro).

• Sindromi da iperviscosità (policitemia, anemia falciforme)

2. CAUSE LOCALI:

• Vene degli arti inferiori (dilatazioni varicose, ostacolato deflusso per

prolungata immobilizzazione, ridotta attività muscolare, occlusione del

drenaggio venoso).

• Cuore e grandi vasi (aneurismi, patologie della valvola mitrale,

fibrillazione atriale, infarto del miocardio)

Alterazioni patologiche della

coagulazione

Alterazioni ereditarie o acquisite nelle tappe del processo della coagulazionepossono determinare una patologia emorragica.

Forme ereditarie (da mancata sintesi di un fattore della coagulazione)

• Emofilia A (dipendente da un deficit totale o parziale del fattore VIII) ècausata da mutazioni del gene F8 sul cromosoma X è una patologiagenetica X-linked recessiva.

• Emofilia B (dipendente da un deficit del fattore IX) con analogomeccanismo di trasmissione ereditaria.

Forme acquisite

• Ipovitaminosi K

un ridotto apporto di vitamina K (dieta o flora batterica) determina unaridotta sintesi epatica dei fattori della coagulazione (VII, IX, X eprotrombina).

• Epatopatie (che riduca la capacità di sintesi dei fattori dellacoagulazione)

• Terapia anticoagulante

• Malattie autoimmuni.

L’albero genealogico della

Regina Vittoria…

Emophilia: The Royal Disease

… ha coinvolto le più importanti

monarchie europee.

Science 2009