Quando uma lesão afecta a integridade das paredes dos copos sanguíneos, se põem em marcha uma série de mecanismos que tendem a limitar a perda de sangue. Estes mecanismos chamados de "hemostasia" compreendem a vasoconstricción local do copo, o depósito e agregación de plaquetas e a coagulación do sangue.
Denomina-se coagulación ao processo, pelo qual, o sangue perde sua liquidez, se tornando similar a um gel em primeiro lugar e depois sólida, sem experimentar uma verdadeira mudança de estado.
Este processo é devido, em última instância, a que uma proteína soluble que normalmente se encontra no sangue, o fibrinógeno, experimenta uma mudança química que a converte em insoluble e com a capacidade de entrelazarse com outras moléculas iguais, para formar enormes agregados macromoléculares em forma de uma rede tridimensional.
O fibrinógeno, uma vez transformado, recebe o nome de fibrina. Coagulación é portanto, o processo enzimático pelo qual o fibrinógeno soluble se converte em fibrina insoluble, capaz de polimerizar e entrecruzarse.
Um coágulo é, portanto, uma rede tridimensional de fibrina que eventualmente tem atrapado entre suas fibras a outras proteínas, água, sais e até células sanguíneas.
Por uma convenção denomina-se "trombo" a um coágulo formado no interior de um copo sanguíneo.
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O processo de coagulación implica toda uma série de reacções enzimáticas encadeadas de tal forma que actuam como um alud ou avalanche, se amplificando na cada passo: um par de moléculas iniciadoras activam um número algo maior de outras moléculas, as que a sua vez activam um número ainda maior de outras moléculas, etc.
Nesta série de reacções intervêm mais de 12 proteínas, iones de Ca 2+ e alguns fosfolípidos de membranas celulares.
À cada um destes compostos participantes na cascata de coagulación se lhes denomina "Factor" e comummente lho designa por um número romano eleito de acordo à ordem em que foram descobertos.
Sete dos factores de coagulación (precalicreína —factor V—, protrombina —Factor II—, proconvertina —factor VII—, factor antihemofílico beta —IX—, factor Stuart —X—, tromboplastina plasmática —XI— e factor Hageman —XII—) são zimógenos sintetizados no hígado, isto é, proenzimas que normalmente não têm uma actividade catalítica importante, mas que podem se converter em enzimas activas quando se hidrolizan determinadas uniões peptídicas de suas moléculas.
Estas proenzimas, uma vez recortadas, convertem-se em proteasas da família das serina proteasas; capazes de activar às seguintes enzimas da cascata.
Uma enzima activa "recorta" uma porção da seguinte proteína inactiva da cascata, activando-a.
Alguns factores de coagulación requerem vitamina K para sua síntese no hígado, entre eles os factores II (protrombina), VII (proconvertina), IX (antihemofílico beta) e X (Stuart).
| Factor | Nome | Massa (KDa) | Nível em plasma (mg/dl) | Função | ||||
| I | Fibrinógeno | 340 | 250-400 | Converte-se em fibrina por acção da trombina. A fibrina constitui a rede que forma o coágulo. | ||||
| II | Protrombina | 72 | 10-14 | Converte-se em trombina pela acção do factor Xa .A trombina cataliza a formação de fibrina a partir de fibrinógeno. | ||||
| III | Tromboplastina ou factor tisular | Liberta-se com o dano celular; participa junto com o factor VIIa em a activação do factor X pela via extrínseca. | ||||||
| IV | Ión Calcio | 40 Dá | 4-5 | Median a união dos factores IX, X, VII e II a fosfolípidos de membrana. | ||||
| V | proacelerina (leiden) | colspan="2"| 1 | Potência a acção de Xa sobre a protrombina | |||||
| VI | Não existe | -- | -- | --. | ||||
| VII | Proconvertina | 45-54 | 0.05 | Participa na via extrínseca, forma um complexo com os factores III e Ca2+ que activa ao factor X. | ||||
| VIII:C | Factor antihemofílico | 285 | 0.1-0.2 | Indispensável para a acção do factor X (junto com o IXa ).Sua ausência provoca hemofilia A. | ||||
| VIII:R | Factor Von Willebrand | >10000 | Média a união do factor VIII:C a plaquetas. Sua ausência causa a Doença de Von Willebrand. | |||||
| IX | Factor Christmas | 57 | 0.3 | Convertido em IXa por o XIa .O complexo IXa -VII-Ca2+ activa ao factor X. Sua ausência é a causa da hemofilia B. | ||||
| X | Factor Stuart-Prower | 59 | 1 | Activado pelo complexo IXa -VIII-Ca2+ na via intrinseca ou por VII-III-Ca2+ na extrínseca, é responsável pela hidrólisis de protrombina para formar trombina. | ||||
| XI | Tromboplastina plasmática ou antecedente trombo plastínico de plasma | 160 | 0.5 | Convertido na proteasa XIa por acção do factor XIIa ;XIa activa ao factor IX. | ||||
| XII | Factor Hageman | 76 | -- | Activa-se em contacto com superfícies estranhas por médio de calicreína associada a quininógeno de alto peso molecular; converte ao factor XI em XIa .Suaausência é a causa da hemofilia C. | ||||
| XIII | Pretransglutaminidasa ou factor Laili-Lorand | 320 | 1-2 | Activado a XIIIa ,também chamado transglutaminidasa, pela acção da trombina. Forma enlaces cruzados entre restos de lisina e glutamina contíguos dos filamentos de fibrina, estabilizando-os. | ||||
| Precalicreína | Factor Fletcher | -- | -- | Activada a calicreína, juntamente com o quininógeno de alto peso molecular converte ao factor XII em XIIa .. | ||||
| quininógeno de alto peso molecular | Factor Fitzgerald-Flaujeac-Williams | -- | -- | Coadyuva com a calicreína na activação do factor XII. | ||||
A cascata de coagulación divide-se para seu estudo, classicamente em três vias: A via intrínseca, a via extrínseca e a via comum.
As vias intrínseca e extrínseca são as vias de iniciación da cascata, enquanto a via comum é para onde confluyen as outras duas desembocando na conversão de fibrinógeno em fibrina.
Esta divisão é um tanto arbitrária e tem mais que ver com as deficiências das técnicas que em seu momento se utilizaram para desentrañar os mecanismos implicados, que com o que ocorre realmente em uma lesão vascular; já que neste último caso estabelecem-se várias interrelacciones entre as vias de iniciación.
A cada reacção destas vias dá como resultado o montado de um complexo composto por uma enzima (factor de coagulación activado), um sustrato (proenzima de um factor de coagulación) e um cofactor que actua possibilitando a reacção.
Estes componentes montam-se em general sobre uma superfície fosfolipídica e mantêm-se unidos por médio de pontes formados por iones Ca2+. Portanto a reacção em cascata tende a produzir em um lugar onde esta montagem pode ocorrer; por exemplo sobre a superfície de plaquetas activadas.
Tanto a via intrínseca como a via extrínseca desembocam na conversão do factor X em Xa (a letra "a" como subíndice "a "significa activado") ponto no que se inicia a via comum.
Recebe este nome como antigamente pensava-se que o sangue era capaz de coagular "intrinsecamente" por esta via sem necessidade de contar com a ajuda de factores externos. Actualmente sabe-se que isto não é exactamente assim.
O processo de coagulación nesta via desencadeia-se quando o sangue entra em contacto com uma superfície "estranha", isto é, diferente ao endotelio vascular.
No caso de uma lesão vascular, a membrana basal do endotelio ou as fibras colágenas do tecido conectivo, proporcionam o ponto de iniciación.
Em general as superfícies polianiónicas (carregadas negativamente) podem cumprir o mesmo papel, tanto materiais orgânicos como a celulosa, ou não orgânicos como o vidro, o caolín ou algumas resinas podem actuar como desencadenantes da reacção.
A esta via é possível subdividirla em três passos:
Nesta etapa participam quatro proteínas: Precalicreína, Quininógeno de alto peso molecular (HMWK) e os factores XII e XI. Esta etapa não requer de iones calcio.
Estes quatro factores se adsorben sobre a superfície carregada negativamente, formando o complexo cebador ou de iniciación. Destes factores o XII funciona como verdadeiro iniciador, já que conquanto é uma proenzima, possui uma pequena actividade catalítica que atinge para activar à precalicreína a convertendo em calicreína.
Em segunda instância a calicreína actua catalíticamente sobre o factor XII para convertê-lo em XIIa ,uma enzima muitíssimo mais activa. A actividade catalítica da calicreína vê-se potenciada pelo HMWK.
Por último a proteasa XIIa actua sobre o factor XI para libertar XIa ..
O factor IX encontra-se no plasma como uma proenzima. Em presença de iones Ca2+ o factor XIa cataliza a ruptura de uma união peptídica na molécula do factor IX para formar um glucopéptido de 10 KDa e libertar por outro lado ao factor IXa ..
O factor IX encontra-se ausente em pessoas com hemofilia tipo B.
Sobre a membrana das plaquetas forma-se um complexo constituído pelos factores IXa ,X e VIII.
Os residuos gama-carboxiglutamato dos factores IXa e X actuam como quelantes do ión Ca2+, permitindo que estes componentes formem um complexo unido por médio de pontes de iones calcio e ajudando a que o complexo se ancore aos fosfolípidos de membrana.
Primeiro unem-se os factores X e IXà a membrana e depois une-se o VIII.
O factor VIII é em realidade um homorodímero, formado por quatro correntes proteicas, a cada uma codificada por um gene diferente (VIII:C e VIII:R). O componente VIII:C é conhecido como "componente antihemofílico" e actua como cofactor do IXa em a activação do factor X, o componente VIII:R é o que permite a união do factor VIII ao complexo.
A ausência do componente antihemofílico causa hemofilia A ..
O complexo formado pelos factores IXa -X-VIII-Fosfolípidose Ca2+ actua sobre o factor X para convertê-lo em Xa ..
Neste ponto conclui a via intrínseca.
Recebeu este nome como foi possível notar desde um primeiro momento que a iniciación desta via requeria de factores alheios ao sangue.
Quando o sangue entra em contacto com tecidos lesionados ou se mistura com extractos de tecidos, se gera muito rapidamente factor Xa .Neste caso a activação da proenzima X é mediada por um complexo formado por factor VII, Ca2+ e tromboplastina (telefonema também factor III ou factor tisular).
O factor tisular é uma lipoproteína sintetizada no endotelio dos copos sanguíneos de todos os tecidos, ainda que é especialmente abundante em pulmão, cérebro e placenta. O factor tisular encontra-se normalmente "sequestrado" no interior das células endoteliales e é secretado em resposta a uma lesão, ou baixo o efeito de algumas citoquinas tais como o Factor de Necrosis Tumoral (TNF), InterLeucina 1 (IL-1); ou por endotoxinas bacterianas.
A via extrínseca é muito rápida, cumpre-se em mal uns segundos e compreende dois passos; enquanto a intrínseca insume vários minutos.
Em primeiro lugar o factor VII une-se à porção fosfolipídica do factor tisular graças a seus residuos gama-carboxiglutamato, utilizando iones Ca2+ como pontes. Este complexo provoca a activação do factor VIIa ..
O complexo VIIa -III-Ca2+ actua sobre o factor X convertendo-o na proteasa activo Xa .Neste ponto termina a via extrínseca e inicia-se a via comum
Chegando no ponto em que se activa o factor X, ambas vias confluyen na chamada via comum.
A via comum termina com a conversão de fibrinógeno em fibrina, e o posterior entrecruzamiento da mesma estabilizando o coágulo.
A via comum implica três etapas:
A trombina (também chamada factor II a )é uma proteasa gerada pela ruptura da corrente proteica da proenzima protrombina (factor II), uma glicoproteína constituída por 582 aminoácidos e com 12 pontes disulfuro intracatenarios.
A trombina activa-se depois de que a proteasa Xa hidroliza duas uniões peptídicas da protrombina. O Xa produz em primeiro termo a escisión de um fragmento de 32 KDa da região N-terminal da corrente, cortando sobre uma união arginina-treonina. Em segundo termo produz a ruptura de um enlace entre uma arginina e uma isoleucina; no entanto estes dois últimos fragmentos permanecem unidos por uma ponte disulfuro.
A trombina é uma serina-proteasa similar à tripsina, mas bem mais selectiva. Ataca quase de maneira exclusiva as uniões arginina com um aminoácido carregado positivamente em seus sustratos.
A conversão de protrombina a trombina devida ao factor Xa acelera-se notavelmente pela formação de um complexo com o factor Va e Ca2+ sobre a superfície das membranas plaquetarias (fosfolípidos de membrana).
O factor Xa e a protrombina se adsorben sobre a membrana utilizando iones Ca2+ como pontes. O factor Va une-se à protrombina acelerando a reacção.
O factor Va produz-se pela acção da trombina sobre o factor V em um claro exemplo de uma reacção que vai se acelerando à medida que progride (autoacelerada).
O fibrinógeno (factor I) é uma glicoproteína composta por seis correntes polipeptídicas: dois A-alfa, dois B-beta e duas gama; unidas entre si por pontes disulfuro.
Trata-se de uma molécula alongada e simétrica formada por três domínios globulares conectados por segmentos fibrilares.
A cada metade da molécula encontra-se formada por três correntes (A-alfa, B-beta e gama) que se enrollan em um triplo hélice muito compacta nos sectores fibrilares. Os extremos amino das seis correntes reúnem-se no domínio globular central.
Em um facto que pareceria muito curioso, o extremos N-terminais das correntes A-alfa e B-beta emergem como cabos livres do domínio globular central.
Estas correntes são muito ricas em aspartato e glutamato, ademais as correntes B-beta poseeen nesta região residuos tirosina-Ou-sulfato formados postraduccionalmente. Estes residuos com uma alta tendência a adquirir ónus negativa contribuem a formar uma região central com uma muito alta densidade de ónus.
Esta região electronegativa central é a responsável pela repulsión entre moléculas de fibrina que as mantém em solução.
A trombina ataca os enlaces arginina-glicina presentes nestes "cabos livres", separando quatro péptidos; dois segmentos A de 18 aminoácidos a cada um (provenientes das correntes A-alfa), e dois segmentos B de 20 aminoácidos (provenientes das correntes B-beta). A estes péptidos costuma-lhos denominar "fibrinopéptidos".
O resto que fica da molécula é um monómero de fibrina de composição alfa2beta2gama2.
Ao eliminar-se os fibinopéptidos desaparecem as forças de repulsión intermoleculares com o que os monómeros de fibrina tendem a se agrupar espontaneamente formando associações altamente ordenadas.
Os monómeros dispõem-se um a seguir do outro, cabeça com cabeça em forma de longas fibras. Estas fibras a sua vez formam manojos, emparejándose com outras fibras de tal maneira que a região central dos monómeros de fibrina de uma se encontra rodeada pelas cabeças dos monómeros de fibrina das outras.
Este emparejamiento faz-se possível graças a interaciones de tipo electrostático e ponte hidrógeno entre as regiões centrais dos monómeros de uma e as cabeças globulares de outras.
Faze-los paralelos de fibrina polimerizada formam uma associação laxa, que se encontra em equilíbrio com a forma monomérica da molécula; pelo que seria impossível que cumprissem seu papel de formar um coágulo estável sem reforçar esta estrutura por médio de enlaces covalentes entre fibras vizinhas.
A formação destas "pontes" covalentes intercatenarios é catalizada pela enzima transglutaminasa (conhecida também como factor XIIIa )..
A transglutaminidasa cataliza a formação de enlaces amida entre restos glutamina e lisina de fibras próximas entre si. Na reacção liberta-se amoníaco em forma de ión amonio (NH4+).
Esta enzima forma-se a partir do factor XIII por acção da trombina.
Como a cascata de coagulación consiste em uma série de reacções que vão se amplificando e se acelerando na cada passo, é lógico pensar que deve existir algum mecanismo de regulação; um "travão" à reacção em corrente; já que de progredir sem controle em poucos minutos poderia provocar um taponamiento em massa dos copos sanguíneos (trombosis diseminada).
Vários mecanismos intervêm na regulação da cascata de reacções:
A proteína C é uma proenzima que se encontra normalmente no plasma, e cuja síntese no hígado é dependente da vitamina K.
Esta proteína é convertida em uma proteasa activa pela acção da trombina.
A proteína Ca actua especificamente degradando aos factores Va e VIIIa ,com o que limita a projecção da cascata.
É interessante notar o triplo papel que desempenha a trombina: cataliza a formação de fibrina, activa à enzima responsável de sua entrecruzamiento, e uma vez que o processo de coagulación e estabilização do coágulo está em marcha; exerce acções tendientes a limitá-lo.
A antitrombina III é uma glicoproteína de 60 Kda sintetizada no hígado sem depender da vitamina K, é considerada a principal inhibidora da coagulación.
Esta proteína actua inhibiendo irreversiblemente a vários factores procoagulantes activos, o principal dos quais é a trombina; ainda que também actua sobre a calicreína e os factores Xa ,XIa e XIIa ..
A acção da antitrombina é notavelmente aumentada pelo heteropolisacárido heparina. A heparina encontra-se no endotelio dos copos sanguíneos e nos gránulos das células cebadas, tem uma poderosa acção anticoagulante já que facilita a união da antitrombina III com os factores procoagulantes activos.
Existem outras anti-proteasas sanguíneas que também exercem acção anticoagulante ainda que menos potente tais como a alfa2 macroglobulina e a alfa1 antitripsina.
Um anticoagulante é, como seu nome o indica, uma substância química que atrasa ou impede a coagulación do sangue, já seja no interior de um organismo (In Vivo) ou no exterior (In vitro)
Existem diferentes tipos de anticoagulantes que actuam dificultando ou impedindo algum dos passos da cascata de coagulación.
Existem dois tipos principais de anticoagulantes, os anticoagulantes para uso "In vitro" e os que têm emprego "In Vivo", entre estes últimos se encontram os medicamentos com acção anticoagulante.
Em general os anticoagulantes para uso In vitro actuam como quelantes do ión Ca2+, de maneira tal que este não pode participar na formação dos complexos que activam ao factor X, e portanto se interrompe a cascata de coagulación quase em seu início.
Os anticoagulantes para uso In Vivo actuam de maneiras um pouco mais complicadas. A adição de alguns agentes quelantes tais como o EDTA entranham um grave risco para a saúde do indivíduo submetido a tratamento, já que estes agentes são capazes de acomplejar grande quantidade de iones com alta afinidad, alguns dos quais desempenham importantes funções no organismo tais como oCu 2+, Fé3+, Zn2+, etc; enquanto outros agentes acomplejantes do calcio tais como o citrato, não têm grande utilidade já que são rapidamente metabolizados perdendo sua capacidade anticoagulante.
Entre os coagulantes para uso in vivo encontramos substâncias tais como a heparina ou os anticoagulantes dicumarínicos.
Este grupo de anticoagulantes definem-se como "medicamentos que impedem a coagulación ou a agregación plaquetaria"
Este tipo de medicamentos têm utilidade naquelas patologias causadas por um trombo sanguíneo, já seja para facilitar sua dissolução (trombolisis) ou bem para prevenir que os trombos se repitam.
Neste árticulo vamos centrar-nos naqueles que impedem a cascata de coagulación:
Já que é um composto fisilógico presente a grande quantidade nos mamiferos, comummente utiliza-se heparina obtida de pulmão de vaca ou de mucosa intestinal de porco convenientemente apurada. A potência difere segundo a origem, mas hoje em dia vêm estandarizadas em UI, pelo que se podem comparar só com este índice.
Comercialmente obtém-se em forma de dois sais (cálcica e sódica) que não guardam demasiada diferença em sua actividade. As cálcicas usam-se preferencialmente por via subcutánea, já que resultam menos dolorosas, mas por via endovenosa podem utilizar-se ambas. A heparina NUNCA se administra via intramuscular.
A Heparina utiliza-se quando se precisa de acção anticoagulante rápida e por pouco tempo. Na prevenção de trombosis venosas de cirurgia utiliza-se a baixas doses, 5.000UI, duas horas dantes da intervenção e depois a cada 12 horas até a alta do paciente.
As heparinas de baixo peso molecular são fragmentos de importância molecular entre 3.500 e 6.000, com isso tem uma vida mais longa e aumenta sua biodisponibilidad. Tem uma menor inhibición da agregación plaquetaria. Não substituem às heparinas tradicionais senão que em terapias de baixa dose são mais cómodas por que se aplicam 1 sozinha vez ao dia.
Em terapias de altas doses utilizam-se as heparinas tradicionais.
Todos eles são inhibidores da vitamina K (aVK). Como a vitamina K intervém como cofactor enzimático na síntese dos factores II,VII,IX e X (concretamente na gama-carboxilación destes); o resultado é que provoca o aparecimento em sangue, de umas formas inactivas dos mesmos denominadas PIVKAs (“Proteins Induced by Vitamin K Antagonists”).
Dada a diferente vida média que apresentam os factores de coagulación (o tempo que pemanecen em sangue dantes de ser degradados), por exemplo o VII começa a descer em 6 horas mas o II demora cerca de 70, não se consegue uma anticoagulación efectiva até o 3º-4º dia de tratamento e o efeito não se estabiliza até após uma semana.
Curioso é que a activação de duas inhibidores fisiológicos da coagulación como são as Proteínas C e S de importância fundamental(inhiben aos Factores V e VIII activados), também depende da Vit. K, pelo que os cumarínicos originam um “paradoxo bioquímica” anticoagulante-procoagulante.
Não obstante, seu efeito anticoagulante supera amplamente ao procoagulante, pelo que só pode ter consequências clinicamente significativas em raros casos (Déficits congénitos de Proteína C ou S) e de forma transitória ao início do tratamento..
Após que o coágulo se estabeleceu, começa o reparo dos tecidos afectados com o processo de cicatrización . Para fazer possível isto o coágulo é colonizado por células que formarão novos tecidos e no processo vai sendo degradado.
A degradação da fibrina (fibrinólisis), componente maioritária do coágulo, é catalizada pela enzima plasmina, uma serina proteasa que ataca as uniões peptídicas na região triplo hélice dos monómeros de fibrina.
A plasmina gera-se a partir do plasminógeno, um precursor inactivo; activando-se tanto pela acção de factores intrínsecos (próprios da cascata de coagulación) como extrínsecos, o mais importante dos quais é produzido pelo endotelio vascular. Denomina-se-lhe "activador tisular do plasminógeno" (t-PA).
O gene deste factor tem sido clonado e actualmente pode-se obter a proteína produzida por tecnologia de DNA recombinante.
Este factor costuma utilizar-se em clínica para favorecer a dissolução de trombos.