16. 혈액응고 * 혈액응고란 -- 혈장내의 응고인자 ( 비활성형 ) 가 효소적으로 활성화 되어 fibrinogen 을 fibrin 으로 바꾸는 현상 * 응고인자의 분류 ① contact proteins ② prothrombin proteins ③ fibrinogen(thrombin.

Presentation on theme: "16. 혈액응고 * 혈액응고란 -- 혈장내의 응고인자 ( 비활성형 ) 가 효소적으로 활성화 되어 fibrinogen 을 fibrin 으로 바꾸는 현상 * 응고인자의 분류 ① contact proteins ② prothrombin proteins ③ fibrinogen(thrombin."— Presentation transcript:

1 16. 혈액응고 * 혈액응고란 -- 혈장내의 응고인자 ( 비활성형 ) 가 효소적으로 활성화 되어 fibrinogen 을 fibrin 으로 바꾸는 현상 * 응고인자의 분류 ① contact proteins ② prothrombin proteins ③ fibrinogen(thrombin sensitive proteins) * 응고인자의 종류 : ① 12 개 ( I- XIII, VI=V)-- 1954 년 국제 혈액응고인자 명명 위원회 ② Prekallikrein ③ 고분자 kininogen(HMWK) ④ Phospholipids * 단계별 응고과정 : * 1 단계 응고과정 -- thromboplastin 형성 내인계 -- plasma thromboplastin 형성 -- 혈액 속의 응고인자 관여 외인계 -- tissue thromboplastin 형성 -- 조직인자 관여 * 2 단계 응고과정 -- Prothrombin→ Thrombin * 3 단계 응고과정 : Fibrinogen→ Fibrin

2 * 혈액 응고인자의 일반성상 * 전구효소 ( 응고 전단계 효소, 불활성형 ): II, VII, IX, X, XI, XII, pekallikrein * 보효소 ( 활성화 반응 보조인자 ): 효소작용을 하지 않는 인자 III, IV(Ca++), V, VIII, HMWK, PF-3(phospholipid) * 활성형 : 아래첨자 a 를 붙힌다 Xa, kallikrein(← prekellikrein). 예외 --XII 인자 기전 -- 응고반응 중 전단계의 활성화 인자에 의해 peptide chain 의 arginine 또는 lysine 의 C 말단축이 절단되어 활성인자로 전환된다. * transaminase( 아미노기 전이효소 )-- XIII * Prothrombin family: 1) 정의 -- 구조가 prothrombin 과 유사 2) Vitamin K 의존성 단백질. 간에서 합성 3) 종류 -- II, VII, IX, X, Protein C (Protein S, Protein Z) 4) Gla domain(γ-carboxyglutamic acid) 형성 5) 기능 -- serine protease, PL 상에서 활성화 반응 또는 억제반응에 관여

3 IXa ↓ VIIIa X-→ Xa * VIII 인자 -- vWF 와 복합물형성. 결핍 시 -- Hemophilia A (IX 결핍 -- Hemophilia B) 1% 이하 시 출혈 I. 응고과정 1. 외인계 응고과정 tissue factor(tissue thromboplastin, TF) + 제 VII 인자 + Ca++ → TF(III)-VII-Ca(Complex) ↓Ca++ IX 인자 → IXa X 인자 →Xa VII 인자 → VIIa(serine protease) * Tissue factor-- endotoxin, IL-1, TNF 에 의해 합성

4 외인계 (Extrinsic) coagulation initiated thromboplastin ↓ Factor VII-→ Factor VIIa ↓ Factor X-→ Factor Xa (Tissue thromboplastin) ↓ Va, PL Ca++ Prothrombin(II)-→ Thrombin ↓ Fibrinogen-→ Fibrin(soluble, monomer) ↓ XIIIa Fibrin(insoluble, clot, stable) ** Prothrombin(II)-→ Thrombin ↓ Factor XIII-→ Factor XIIIa ↓ Fibrin(soluble, monomer)-→ Fibrin(insoluble, clot, stable)

5 2. 내인계 응고과정 HMWK, prekallikrein ↓ Factor XII + 이물면 (-)-→ XIIa ↓ XI-→ XIa (serine protease) ↓ Ca++ IX-→ IXa ↓ PL, Ca++, VIIIa X-→ Xa (plasma thromboplastin) * 이물면 -- kaolin, dextran, glass, celite, ellagic acid, sulfatides

6 내인계 (Intrinsic) coagulation initiated Factor XII-→ Factor XIIa ↓ Factor XI-→ Factor XIa Ca++ ↓ Factor IX-→ Factor IXa VIIIa, PL ↓ Factor X-→ Factor Xa ↓ Va, PL Ca++ Prothrombin(II)-→ Thrombin ↓ Fibrinogen-→ Fibrin(soluble, monomer) ↓ Fibrin(insoluble, clot, stable)

7 3. 공통경로 1) 외인계에 의한 제 X 인자의 활성화 : VIIa, tissue factor, Ca++ Xa, IXa Ca++ ↓ ↓ VII + tissue factor-→ VIIa + TF(complex) ↓ X 인자 -→Xa 2) 내인계에 의한 제 X 인자의 활성화 : IXa, VIII, PL, Ca++ XI VIII ↓ ↓ XIa- VIIIa(complex) ↓ Ca++, PL X-→ Xa

8 3) 활성화된 X 인자에 의한 Prothrombin 의 활성화 Xa ↓ V, PF-3, Ca++ prothrombin-→ thrombin ↓ fibrinogen-→ fibrin monomer + fibrinopeptide A, B ↓ fibrin polymer(insoluble)

9 4. 응고억제 응고 억제물질의 이상 → 반복성 혈전증, 색전증 1) 응고억제 인자 및 물질 (1) 생리적 순환성 저지물질 -- 단백분해효소의 불활성화 ① C1-inhibitor(C1-INH)-- XIIa, kallikrein 의 활성을 억제 ② α1--antitrypsin(α1-AT)-- XIa 의 불활성화 ③ Antithrombin III(AT-III)-- IXa, Xa, thrombin 의 활성을 억제 ④ α2-macroglobulin(α2-M)-- kallikrein, thrombin, plasmin 의 활성 억제. 2 차 기능성 억제제 ( 섬유소용해계 효소 억제 ) (2) 외인성 저지물질 ① Heparin-- antithrombin 에 관여 ② Hirudin-- 거머리의 협선에서 분리된 항응고물질. Antithrombin (3) 기타 ① Oxalate 와 citrate 첨가 -- 혈액으로 부터 calcium 을 제거 ② 섬유소 제거 -- 유리봉으로 젓거나 혈액에 유리구슬을 넣고 흔들어 fibrin 을 제거

10 5. 섬유소 형성과 용해 * Thrombin-- fibrinogen, XIII, V, VIII( 응고인자 ) 과 혈소판 막 당단백, Portein C, Protein S 에 효소로 작용 thrombin ↓ fibrinogen-→ fibrin monomer + fibrinopeptide A, B ↓ fibrin dimer ↓ fibrin polymer(insoluble) * 형성된 fibrin 은 당단백 ( 혈소판 수용체 ), 점착단백질 (thrombospondin, fibronectin, platelet fibrinogen) 과 결합 ex) XIIIa← fibronectin → fibrin. GPIb(GPIIb/IIIa) ← vWF → 기질

11 섬유소 형성 ( 혈액응고 ) ↔ 섬유소 용해 ( 선용 ) ( 혈전성 질환 ) ( 출혈성 질환 ) proteolytic feedback Protein C, 섬유소 용해 ** 응고억제 ( 응괴제거 ) 과정 = 섬유소 용해반응 1) 순환혈액 자체가 응괴 (plug) 나 응집된 혈소판을 제거 2) Protein C 의 활성화 (by thrombin + thrombomodulin) * protein C-- protein S 와 1:1 결합 → 복합물 ↓ Ca++, PL Va, VIIIa 분해 3) 응괴와 결합도 : (Protein C, Protein S, AT-III) > (Xa, thrombin) * Thromboembolic disease-- 응고억제인자가 결핍된 질환 4) t-PA 의 방출 ( 섬유소 용해 활성화 )– by) 내피세포 plasminogen activator 방출 ↓ plasminogen -→ plasmin ( 섬유소원 분해 )

12 ** 섬유소원의 분해 기전 : fibrinogen--→ fragment X-→ fragment D ↑ fragment Y-→ fragment D (MW 85,000) plasmin fragment E (MW 55,000) X, Y fragment-- 초기 (early) FDP D, E fragment-- 후기 (late) FDP ** Plasminogen activator 의 종류 ① fibrinolysokinase(fibrinokinase)-- 조직과 혈장 (direct) ② urokinase-- urine (direct) ③ staphylokinase, streptokinase(indirect) -- bacteria( 섬유소 용해 ) (indirect) * Streptokinase 의 기전 : proactivator I-→ activator I ↑ │ streptokinase ↓ plasminogen-→ plasmin

13 II. 응고, 섬유소 용해 및 조절 * 혈액의 응고 -- 응고계 serine protease 가 활성형으로 전환되어 형성 * 섬유소 용해 -- 섬유소 용해능 전구효소 (serine protease) 가 활성형으로 전환되어 용해 ↓ plasminogen-→ plasmin * 혈관 내피세포의 기능 -- ① 응고억제 -- thrombomodulin, heparan 분비 ② 전구효소의 불활성화 VII (VIIa) + TF(tissue factor)--→ TF/VII complex(TF/VIIa complex) XIIa, Xa ↓ TF/VII--→ (TF/VIIa) ↓ IX, X--→ IXa, Xa ↓Va prothrombin--→ thrombin

14 ▶ Serine protease(Sp) 단백질 분해효소. 동물 (50% 이상 ), 미생물, 식물에서 발견. 기능 : 고등동물에서 음식물의 소화, 혈액응고, 섬유소 용해, 면역, 보체반응, 홀몬생성, 배란과 수정, 식작용, 세포증식, 발생, 분화, 노화, 암의 전 이에 관여하는 물질 종류 : 응고계 -- XIIa, XIa, Xa, IXa, VIIa, thrombin, activated protein C, plasma kallikrin 섬유소 용해계 -- plasmin, tissue -PA, urine-PA 분류 -- a) 비한정분해효소 -- 기질특이성이 낮아 주로 음식물의 소화, 노화 단백질, 불필요한 단백질 분해에 관여 예 ) Chymoprypsin, Trypsin, Elastase, Plasmin, Kinase, Tryptase, 악하샘의 protease b) 한정분해효소 -- 효소전구체를 불가역적으로 가수분해시켜 활성 화 반응을 일으키는 것 예 ) XIIa, XIa, Xa, IXa, VIIa, thrombin, activated protein C, plasma kallikrin

15 * Sp inhibitor-- Sp 의 활성을 제어 조절하며 이상시 조직의 염증, 혈전증, 출혈증, 불임증 유발 * 대표적인 Sp 와 생리작용 및 이상에 의한 병태 혈액응고 -- XIIa, XIa, Xa, IXa, VIIa, IIa, activated protein C, plasma, kallikrin 출혈증, 혈전증, 뇌색전, DIC, 심근경색 용해 -- plasmin, tissue plasminogen activator, urokinase 출혈증 식작용 -- elastase, tryptase 염증, 폐기종, 류마티즘

16 반응기구 : 단백질 분자구조내의 특정 serine 잔기와 histidine 잔기에 의해 발생 ① peptide 소화 ② peptide chain 의 절단으로 단백질의 성숙, 생리활성 발현, 대사의 조절 기전 : 효소분자내의 serine 잔기에 기질이 고정 → acylation, deacylation 반응 * acylation: ① 활성화 Ser-OH 의 H(proton) 가 His 의 N 으로 이동 ② Ser-O 의 O 가 기질의 carboxy 탄소를 공격 → 기질의 carboxy 탄소는 중간 체의 천이상태 ③ proton 이 기질의 N 으로 이동 → 기질의 peptide 결합 절단 → NH2- R2 (carboxy 말단 ) 는 효소로부터 분리 → R2-C=O( 기질의 아미노 말단 ) 과 효소가 결합 -- acyl 중간체 형성 * deacylation: ① NH2-R2 대신에 들어간 H2O 의 산소가 acyl 복합체의 carboxy radical 을 공격 → 다시 중간체 천이상태 ② 효소는 본래되로 돌아가고 기질의 가수분해산물 (R1-C-OH) 생성

17 * 혈액응고조절 인자 -- TFPI, antithrombin * 응고억제 기전 ① Serine protease inhibitor(antithrombin)– thrombin, Xa, Ixa 활설억제 ② kallikrein, XIIa, IXa ③ thrombin 에 의한 억제 -- Va, VIIIa 불활성화 * 섬유소 용해기전 ① thrombin 자극 → 내피세포 -- t-plasminogen activator 유리 ↓ plasminogen-→ plasmin ↓ fibrinogen, fibrin 분해 -→ FgDP, FDP 생성 thrombin 활성억제, 섬유소중합억제 ② prourokinase 합성 ( 내피세포 )--→ urokinase (u-PA) ↓ plasminogen--→ plasmin * prourokinase 합성 ( 내피세포 )--→ urokinase ↑ 내피세포, kallikrein

18 III. 응고인자 1. Fibrinogen(Factor I) * 특성 -- 간에서 생성 (1.7-5.0g/day) 증가 -- 조직의 상해, 염증, 스트레스 선천성 fibrinogen 이상증 ( 무섬유소원혈증환자 )-- 출혈성 경향 * 분포 -- 혈장단백질, α-granule * 기전 (3 단계 )-- fibrinogen--→ fibrin 1 단계 2 단계 3 단계 α-thrombin α-thrombin α-thrombin ↓ ↓ ↓ fibrinogen→ fibrin monomer→ fibrin polymer→ fibrin(gel)-→ fibrin(stable) ↘ ↘ ↘ ↑ FpA(fibrinopeptide) FpB FpC XIIIa

19 * Fibrin monomer 형성단계 ① α-thrombin ↓ fibrinogen→ fibrin monomer ↘ FpA(fibrinopeptide) ② Thick fibrin fiber 에 긴 protofibril 이 결합 -→ 응괴 (polymer, fibrin network) 형성 ③ lysine side chain + glutamic side chain-- stable ↑ ( 촉매 ) XIII → XIIIa ↑ thrombin, Ca++ 구조 -- Aα, Bβ, γ2 ( 한상씩 3 개의 polypeptide 로 구성 )

20 (1) 섬유소 및 섬유소원의 분해 ** 섬유소원의 분해 -- plasmin 에 의해 → FgDP ** 섬유소의 분해 – (a) 섬유소원의 분해보다 느리다 (b) 분해산물과 fibrin monomer 가 단일구조 ( 공유, 비공유결합 ) (c) 완전분해되면 dimer form(fragment D, D-dimer) (2) 생체내에서 섬유소 용해계의 활성화 조절 t-PA, u-PA ↓ plasminogen--→ plasmin plasmin 불활성화 -- PAI-1, α2-antiplasmin

21 2. Prothrombin(Factor II) * 특성 -- 간에서 합성, vit. K 의존성. serine protease 의 전구체형 r-carboxyglutamic acid(Gla domain, 10 군데 ) 함유, sulfide bond(3 군데 ), methionine 이 시작 아미노산 * 활성화 기전 : prothrombin―→ thrombin ↑ Ca++, PL, Xa/Va(prothromninase) * Xa 에 의한 활성화 prothrombin→ thrombin (293 cystein 과 438 cystein 이 sulfide 결합 ) ↑ Xa Ca++, PL, Xa/Va(prothromninase) 에 의해 분해로 Thrombin 생성

22 ** α-thrombin 생성 prothrombin→ thrombin 때 293 cystein 과 438 cystein 이 sulfide 결합 ↑ Xa (1) Thrombin α-thrombin: Xa/Va, Ca++, PL 복합물 (prothromninase) 에 의해 분해된 활성 형 * 기능 -- ① 혈액응고 (fibrinogen 을 fibrin 화 ) ② 섬유소 용해계 (Protein C 활성화 → Va, VIIIa 를 불활성화 ) ③ platelet 도 활성화 ④ 보조인자 (V, VIII. XIII) 활성화 ⑤ 항응고 ⑥ 조직의 수복 ⑦ 세포 ( 평활근세포, 대식세포, 내피세포 ) 분화 촉진

23 3. Tissue thromboplastin(Factor III) * 분포 -- 조직 ( 뇌, 폐 ) 외막 -- 정상적인 혈액 내 (x) VII (VIIa) + TF(tissue factor)--→ TF/VII (TF/VIIa) XIIa, Xa ↓ TF/VII--→ (TF/VIIa) ↓ IX, X--→ IXa, Xa * 활성화 기전 -- PHA, endotoxin, IL-1, TNF, phorbol esters, thrombin 에 의해 혈관내피세포가 조직인자로 활성화 * 기능 -- IX, X ―→ IXa, Xa ↑ Ca++, PL, VIIa

24 4. Factor Ⅴ * 특성 -- 간에서 합성 ( 심한 간질환 시 인자가 감소 ) (α- 혈소판 (α- 과립 ) 의 V 인자는 일차지혈 시 혈소판 응집에 관여 선천적 결핍증 (parahemophilia)–--V 활성이 낮고, 상염색체열성유전 * 기능 -- ① thrombin 에 의해 활성화 되어, 보조인자로 작용 prothrombin―→ thrombin ↑ PL, Va, Xa, Ca++ ② Va 의 불활성화 -- Protein C 에 의해

25 5. Factor VII * 특성 -- 간에서 합성, Vit. K 필요, glycoprotein. γ-carboxyglutamic acid 가짐 (Gla domain), serine protease, EGF(epidermal growth factor) * 기능 -- ① X―→ Xa ↑ VIIa, Ca++, tissue thromboplastin 기전 -- Gla domain ② IX―→ Ixa * 활성화 기전 -- ① VII―→ VIIa ↑ II, IXa, Xa, XIIa, Ca++, PL ② 자기촉매기전에 의해 ( 조직 인자와 반응, 외인계 )

26 6. Factor VIII * 특성 -- 간과 내피세포에서 합성 ( 분포 -- 간, 폐, 심장 ) von Willebrand factor 와 복합물 형성하여 혈중 순환 ** von Willebrand factor-- 노출한 내피하 혈관 구조물이나 그 밖의 다른 물질표면에 혈소판이 정상적으로 부착할 때 필요한 인자 * 기능 -- X―→ Xa ↑ IXa, VIII, Ca++, PL * 활성화 기전 -- Xa, thrombin 에 의한 보조인자 * 유전양식 -- 성염색체 열성. hemophilia gene 에 의해 조절 * 결핍시 A 형 혈우병 (hemophilia A) 이 발병 -- 남자에게 치사인자 고도 -- 응고인자의 양이 2% 이하 -- 관절내, 근육, 장기내 자연출혈 중등도 -- 2-10%-- 조직상해 후의 출혈 경증 -- 응고인자가 20-30% 함유 – 심한 외상이나 수술시 출혈 -- 일상에선 무증상 검사소견 -- BT( 정상 ). CT 와 thromboplastin 형성시간 ( 연장 )

27 7. Factor IX * 특성 -- 간에서 합성, Vit. K 필요, glycoprotein(α-globulin). Gla domain, EGF domain 을 갖는다, serine protease 결핍시 B 형 혈우병 (hemophilia B)— 남자 * 활성화 과정 -- ① Ca++, PL 존재하에 XIa 에 의해 활성화 — activation peptide 분리 (145-146 사이, 180-181 사이 ) ② VIIa/ TF complex 에 의해 활성화 ③ Russell`s viper venom 에 의해 활성화 (145-146 사이 절단 ) 활성화 촉진 기전 -- Gla domain(IX 인자내 ) + Ca++ + PL→ IX complex + III→ complex 형성 -- 인지질 교질입자 (PLs micelle) 상에서의 촉진 * 기능 -- X―→ Xa

28 8. Factor X * 특성 -- 간에서 합성, Vit. K 필요, glycoprotein(α-globulin). serine protease, Gla domain * 활성화 기전 -- ① Ca++, PL 의 존재하에 IXa/VIIIa 에 의해 활성화 -- activation peptide 분리 (52-53 사이 ) ( 내 ) ② VIIa/TF(III) 에 의해서도 활성화 ( 외 ) ③ Russell 살무사 독약 (Russell vipor venom) 에 의해 활성화 * 유전양식 -- 상염색체 열성유전 -- 이형접합 -- 무증상, 비정상출혈 동형접합 -- 출혈성 경향 * 응고능검사 (X 인자 결핍유무 )-- PT, aPTT, RVV assay - X Ketchikan(PT, aPTT, RVV-- 연장 ) X Marseille(PT, aPTT-- 연장, RVV-- 정상 ) X San antonio(PT-- 정상, aPTT-- 연장 ) Stuart-Power factor(BT, TT-- 정상 ) * 기능 -- prothrombin―→ thrombin. VII―→ VIIa ↑ ↑ Xa Xa

29 9. Factor XI * 특성 -- 간에서 합성, 혈중에선 HMWK 와 복합물 형태로 순환 결핍시 C 형 혈우병 (hemophilia C) * 활성화 과정 -- ① 자가활성화 ( 음전하 물질하에 ) ② thrombin 에 의해 ③ 음전하 물질하에 XIIa, XIa, thrombin 에 의해 -- in vitro * 활성조절인자 -- AT-III, α1-protease inhibitor, C1-inhibitor, α2-antiplasmin * 활성억제인자 -- plasminogen activator inhibitor 1, Proetin C inhibitor * 유전양식 -- 상염색체 열성 * 기능 -- IX―→ IXa

30 10. Factor XII * 특성 -- 간에서 합성. 내인계 응고기전에 중요한 인자 결핍시 심근경색, 폐색전증 유발 검사소견 -- PT( 정상 ), aPTT( 연장 --fibrinolysis 에 작용 ) * 활성화 과정 -- ① plasma kallikrein 에 의해 ② glass( 초자유리 ), celite, kaolin, ellagic acid, skin, collagen 에 의해 -- in vitro * 기능 -- ① XI ―→ XIa ② VII ―→ VIIa

31 11. 응고인자 Factor XIII * 활성화 기전 -- XIII―→ XIIIa ↑ thrombin * 기능 -- ① fibrin monomer 와 polymer 사이를 안정화 --> fibrin gel 을 안정화 ② 섬유소 용해억제 (α2-antiplasmin 과 함께 ) * 특성 -- 결핍시 혈액응고 (blood clot) 는 약하게 된다. 12. Thrombomodulin * 기능 -- ① 응고항진 -- * thrombin 과 결합하여 V, VIII, XIII 활성화, * 혈소판 활성화 ② 응고억제 -- Protein C 활성화 * 분포 -- lung, placenta, spleen, liver 순

32 13. Prekallikrein * 기능 -- XII, HMWK, urokinase 활성화 * 활성화 기전 -- prekallikrein-→ kallikrein ↑ HMWK, Ca++, XIIa * 불활성화 -- α2-macroglobulin 과 C1-inhibitor 에 의해 * 특성 -- 간에서 합성. HMWK 와 복합체 형성 순환 14. HMWK(High molecular weight kininogen) * 특성 -- prekallikrein 과 XI 와 결합된 형태로 순환 (in vivo) kaolin 과 함께 복합물 형성 (in vitro) * 기능 -- ① XII ―→ XIIa ② Prekallikrein―→ kallikrein * 생리적 기능 -- antithrombotic, 혈소판점착 억제, profibrinolytic, 혈류량 증가 검사소견 -- aPTT( 연장 )