Platelets and their role in hemostasis

Abstract

When considering the general purpose of platelets, their main, if not the only, role in the vital activity of the body becomes obvious - ensuring a normal hemostatic process. It is hardly advisable to conduct sometimes the allocation of respiratory, phagocytic, transport, etc. functions of the platelets.

Full Text

При рассмотрении общего предназначения кровяных пластинок становится очевид­ной их основная, если не единственная, роль в жизнедеятельности организма—- обеспечение нормального гемостатического процесса. Вряд ли целесообразно проводи­мое иногда выделение дыхательной, фагоцитарной, транспортной и т. п. функций кровяных пластинок.

Морфология и метаболизм кровяных пластинок

Кровяные пластинки возникают из мегакариоцитов костного мозга, отшнуровываясь от их псевдоподий, проникающих в капилляры. Это подтверждено электронно­микроскопическими исследованиями, присутствием одинаковых белков: фибриногена и тромбостенина [28, 56]. Гистохимические реакции на различные ферменты также одинаковы для обеих клеток.

Из одного мегакариоцита образуется 3000—4000 кровяных пластинок, нормальное количество их—от 150 000 до 350 000 в 1 мм³ крови. Содержание пластинок в крови значительно изменяется под действием различных факторов: эмоционального напря­жения, физической нагрузки, приема пищи и пр. Исследованиями с использованием изотопных меток установлено, что продолжительность жизни кровяных пластинок в организме 8—12 дней [27, 54]. Разрушение кровяных пластинок в норме происходит главным образом в селезенке и печени; некоторые исследователи придают важную роль легким. Определенная часть кровяных пластинок подвергается непрерывной фи­зиологической утилизации в кровеносном русле, поддерживая нормальную прочность сосудистой стенки [42]. Нативные кровяные пластинки имеют форму выпуклого диска с диаметром 1,5—4 м/с. У них нет ядер. В мазках, окрашенных по Гимза — Май- Грюнвальду, в пластинках выявляется центральная, красно-фиолетовая, зернистая часть — грануломер и периферическая, слегка базофильная, гомогенная протоплаз­ма — гиаломер. При электронной микроскопии в кровяных пластинках обнаружено- несколько типов гранул. Оптически плотные а-гранулы с размером 120—300 ммк представляют матрицу с тонкой зернистостью, окруженную мембраной из двух плот­ных слоев, разделенных светлой зоной. Они содержат липопротеиды, участвующие¹ в гемостазе (активный фактор 3 кровяных пластинок) [51, 73]. В них обнаружены также гидролитические ферменты: катепсины, кислая фосфатаза [50], ß-глюкуронида­за [21], в связи с чем можно было бы считать их типичными лизосомами. Мнение  это, однако, оспаривается [67]. Выявляющиеся в виде гребешков, окруженных двуслой­ной мембраной, не особенно многочисленные ß-гранулы являются митохондриями. В гиаломере находится система вакуолей, пузырьков и микроканальцев, объединяемых под общим названием у -гранул. Они соединены с поверхностью клетки и содержат такой же аморфный материал, какой покрывает ее внешнюю оболочку. Совокупность их поэтому выделяется еще как «система, связанная с поверхностью» [36]. Очевидно, на мембранах этой системы происходит синтез тромбостенина — сократительного белка кровяных пластинок [36]. Установлено, что грануломер обеспечивает тромбопластиче­ские, а гиаломер — ретрактальные функции кровяных пластинок [24, 51]. Были отме­чены также небольшие А-гранулы с железосодержащим белком ферритином [65], названные ввиду этого сидеросомами. Считают, что эти элементы способны к ауто­фагии. В кровяных пластинках имеются округлые, плотные гранулы гликогена, играю­щего роль резервного энергетического материала. Содержание его представляет величину такого же порядка, как и в скелетных мышцах [47]. Кроме упомянутых элементов в кровяных пластинках обнаруживают оптически очень плотные включения нейтрального жира [41]. Оболочка кровяных пластинок имеет вид трехслойной мембра­ны толщиной 70—90 А [49]. Ее внутренний и наружный слои толщиной по 20 А построены из белковых молекул. Срединный слой образован двумя подслоями фосфолипидов, обращенных друг к другу гидрофобными группировками. Он стабили­зирован нейтральными жирами и холестерином. Поверх клеточной оболочки пластинок находится амфорный слой толщиной до 500 А, представляющий сложный белково- мукополисахаридный комплекс [10, 57]. Глюцидная часть его состоит из кислых муко­полисахаридов хондроитинсульфата-В и гепаринсульфата, а также нейтральных муко­полисахаридов. Последние включают антигены, придающие кровяным пластинкам групповую специфичность, идентичную свойственной эритроцитам [44], что необходимо учитывать при переливании тромбоцитарной массы. В большом количестве в состав рассматриваемой «супероболочки» входят сиаловые кислоты [48]. Характер ионизации их в физиологических условиях придает поверхности кровяных пластинок избыточный отрицательный заряд [21, 22]. Это имеет значение в поддержании устойчивости кровяных пластинок в кровотоке.

В оболочке кровяных пластинок имеются белки с аденозинтрифосфатазной актив­ностью. Они представлены тромбостенином [11] и ферментативным механизмом, обеспечивающим активный транспорт в клетку ионов калия [18] и 5-окситриптамина (серотонина) [14]. Кроме этих белков, происходящих из самих кровяных пластинок, с их экстрацеллюлярной оболочкой связано много белков, адсорбированных из плаз­мы. Наряду с альбумином, преальбумином, у-глобулином и плазминогеном имеются все плазменные факторы свертывания [3, 13, 40, 49, 56]. Обнаружение в кровяных пластинках адсорбированных плазменных белков подтверждает гипотезу о существо­вании «околопластиночной плазменной атмосферы» [62]. На поверхности кровяных пластинок адсорбированы также биогенные амины. Серотонин поглощается кровяными пластинками сразу после его образования в хромафинных клетках кишечника. Он транспортируется ферментативной системой, использующей энергию АТФ, внутрь клетки и накапливается здесь в гранулах до концентрации, значительно превышающей его содержание по всему организму [14]. Адреналин и норадреналин связываются -рецепторами, имеющимися на поверхности кровяных пластинок [14, 52].

Обмен веществ кровяных пластинок направлен в конечном счете на синтез не­скольких соединений, необходимых для выполнения ими гемостатической функции. Имеются ферментативные системы, обеспечивающие клетку легко используемым источ­ником химической энергии — АТФ. Исходным энергетическим материалом служит главным образом глюкоза. Наиболее выражен в кровяных пластинках процесс ана­эробного гликолиза [8]. Имеются также ферменты, позволяющие использовать в этом процессе гликоген и фруктозу. Менее активен в кровяных пластинках гексозомоно-фосфатный путь расщепления глюкозы. Присутствие в митохондриях пируватдегидро-геназного комплекса и всех ферментов цикла Кребса, хотя и малоактивных, обеспечи­вает полное расщепление до СО₂ и Н₂О пятой части всей глюкозы [47]. Основные потребности кровяных пластинок в АТФ обеспечивает, однако, происходящий в мито­хондриях процесс окислительного фосфорилирования [29]. Имеется ферментативная система, синтезирующая гликоген; таким образом создается энергетический резерв клетки. Часть глюкозы используется в синтезе липидов и белков. В кровяных пластин­ках имеется набор ферментов, обеспечивающих расщепление липидов и окисление жирных кислот. Обнаружены различные нейтральные глицериды, свободный и эстерифицированный холестерин, все виды фосфатидов [49]. С липидами связаны тромбо­пластические свойства кровяных пластинок. Вещество, обусловливающее их, названо фактором 3. Активность фактора 3 кровяных пластинок проявляется изолированным фосфатидилэтаноламином, но на нее влияют также и другие фосфолипиды и их рас­пределение в клетке [68]. Фактор 3, очевидно, является липопротеидом. Наиболее активен он при свертывании в связанном с мембранами состоянии [49]. В момент свертывания только небольшая часть его переходит в плазму [33]. В кровяных пластинках обнаружены различные ферменты катаболизма белков и существует полный набор аминокислот [29]. Из всех эндогенных белков кровяных пластинок кроме фак­тора 3 известно еще три белка, не связанных непосредственно с метаболизмом клетки. Это факторы 2, 4 и 6 (тромбостенин). Они обусловливают гемостатические функции кровяных пластинок. Фактор 2 определенным образом увеличивает восприимчивость фибриногена к действию тромбина. Есть данные, что это белок с небольшим молеку­лярным весом, отщепляющий от фибриногена неидентифицированные пептиды [23]. Под его действием в фибриногене, очевидно, становятся более доступными аргинил-глициль­ные связи, разрываемые тромбином. Фактор 4 кровяных пластинок, известный как антигепариновый, был недавно выделен в очищенном состоянии и оказался термоста­бильным гликопротеидом с молекулярным весом около 10 000 [23]. Он нейтрализует гепарин и антитромбиновую активность продуктов распада фибриногена (антитром­бин VI), а также вызывает полимеризацию растворенных комплексов мономеров фибрина (феномен паракоагуляции) [58]. При свертывании он выбрасывается из кро­вяных пластинок и пока еще невыясненным образом участвует в их агрегации. Фак­тор 6, или тромбостенин, составляет 15% всех белков кровяных пластинок. Он обнаруживается в протоплазме при электронной микроскопии в виде микрофибрилл [10]. Возможно, он является также компонентом оболочки кровяных пластинок. После выделения в очищенном состоянии оказалось, что его молекула состоит из двух субъ­единиц, названных тромбостенинами А и М ввиду близкого сходства с субъединицами актомиозина — сократительного белка мышц [11]. Подобно актомиозину, тромбостенин обладает способностью сокращаться при использовании энергии АТФ. Действие этого белка обеспечивает ретракцию кровяного сгустка. Есть также данные об его участии в агрегации кровяных пластинок [12].

Нуклеиновые кислоты в кровяных пластинках представлены небольшим количе­ством РНК. Имеются все нуклеотиды (в особенности АТФ) и ферменты нуклеинового обмена. Несмотря на отсутствие ДНК, в кровяных пластинках происходит синтезтромбостенина [12]. Он обеспечивается наличием информационной РНК тромбостенина с продолжительностью жизни около 3 дней и клеточных органелл рибосомального типа.

Роль кровяных пластинок в гемостазе

Многостороннее участие кровяных пластинок в гемостазе послужило основанием для выделения в них 12 отдельных факторов, имеющих отношение к этому процессу: 1 — пластиночный ускоритель, соответствует фактору V плазмы; 2 — фибринопласти­ческий фактор; 3 — тромбопластический фактор; 4—антигепариновый фактор; 5 — фиб­риноген кровяных пластинок; 6 — тромбостенин; 7—антифибринолитический фактор, соответствует плазменному ингибитору фибринолизина; 8 — серотонин; 9 — фибрин- стабилизирующий фактор, соответствует фактору XIII плазмы; 10—антитромбопласти­ческий фактор, соответствует плазменному ингибитору тромбопластина; 11 — анти­просветляющий фактор (ингибитор просветляющего эффекта гепарина на липемиче- скую плазму); этот фактор мало изучен, возможно, он соответствует фактору 4 кро­вяных пластинок; 12 — фибринолитический фактор, соответствует фибринолизину плазмы.

Из перечисленных факторов лишь 2, 3, 4 и 6-й являются эндогенными веществами кровяных пластинок. В отношении остальных определенно установлено, что они явля­ются факторами свертывания или ингибиторами, адсорбированными из плазмы. По­этому сейчас их не выделяют в качестве самостоятельных факторов кровяных пласти­нок, тем более, что нумерация их многими исследователями проводилась произвольно.

Кровяные пластинки в процессе гемостаза обеспечивают следующие последователь­ные состояния и эффекты: 1) нормальную проницаемость сосудистой стенки; 2) адге­зию, агрегацию, вязкий метаморфоз, образование тромбоцитарного тромба и сосудистый спазм при повреждении сосуда; 3) быстрое свертывание крови по «внешнему» пути с образованием кровяного сгустка; 4) ретракцию сгустка.

Кровяные пластинки в отличие от эритроцитов и лейкоцитов занимают в крово­токе краевое положение, прилегая к сосудистой стенке. Недавно установлено, что в норме при обнажении базальной мембраны сосуда (в результате слущивания эндотелия или вазодилятации) происходит прилипание к ней кровяных пластинок [15, 71]. Физико-химические основы этого явления остаются пока неясными. При от­сутствии повреждения базальной мембраны адгезия кровяных пластинок обратима и не сопровождается агрегацией и их массивным разрушением. Наряду с этим найде­но, что фрагменты кровяных пластинок включаются в клетки базальной мембраны [42]. Таким образом, очевидно, обеспечивается закрытие межклеточных щелей сосудистой стенки и поддержание ее высокой тромбопластической активности. Барьер из кровяных пластинок препятствует диапедезу форменных элементов через сосудистую стенку, что имеет место при тромбоцитопенических состояниях.

При повреждении сосудистой стенки развертываются явления, объединяемые понятием «первичный (или «пластиночный») гемостаз». Это адгезия, агрегация, выде­ление в кровоток активных веществ, сосудистый спазм, вязкий метаморфоз и образо­вание сгустка кровяных пластинок. К месту повреждения сосудистой стенки происходит прилипание, или адгезия кровяных пластинок. Хорошо установлено, что основную роль при этом играют волокна коллагена [38, 55, 75]. Адгезия к базальной мембране как таковой протекает, однако, быстрее, чем к волокнам коллагена [39], структуры их не идентичны. Адгезия кровяных пластинок к коллагену необратима, протекает очень быстро и не нуждается в присутствии какого-либо кофактора [38]. Она определяется степенью полимеризации [16] и положительным зарядом свободных аминогрупп [74] коллагена, то есть является, по всей видимости, электростатическим феноменом. Кро­вяные пластинки заряжены отрицательно, и это определяет, очевидно, их прилипание к чужеродным поверхностям, фибрину, денатурированным белкам, стеклу и пр. После прилипания к коллагену кровяные пластинки увеличиваются в объеме и претерпевают внутреннюю перестройку [22, 37]. Все вместе это иногда называют «набуханием» кровяных пластинок. Митохондрии и гранулы собираются в центре, микроканальцы организуются по периферии, возникают вакуоли, появляются псевдоподии и разрывы в клеточной оболочке. За упомянутыми изменениями следует явление «высвобожде­ния», или «выброса» в плазму ряда компонентов кровяных пластинок: АДФ, серото­нина, адреналина и норадреналина, калия, факторов 2, 3 и 4, фибриногена, ß -глюку­ронидазы, кислой фосфатазы [32, 41, 49, 58, 70]. Процесс происходит в присутствии ионов кальция с потреблением энергии АТФ и достигает максимума к концу 1-й минуты после повреждения сосудистой стенки. Феномен «высвобождения» активных веществ присущ не только действию коллагена; в такой же мере его вызывают АДФ, тромбин, адреналин, серотонин [30, 34]. Одновременно с адгезией кровяных пластинок к коллагену начинается процесс взаимного прилипания их друг к другу, называемый агрегацией. Ее следует отличать от агглютинации, в основе которой лежат иммунохимические механизмы. В настоящий момент сформировалось убеждение, что агрегация кровяных пластинок обусловлена действием АДФ [25, 30, 34]. В ее присутствии перед агрегацией клетки претерпевают феномен «набухания», как при адгезии к колла­гену [59]. Для последующей агрегации под действием АДФ необходимы ионы кальция и плазменный белок в качестве кофактора [20]. Его идентифицируют с фибриногеном [И, 19] и фактором XIII плазмы [1, 45]. Действие АДФ при агрегации кровяных , пластинок развертывается на поверхности клеток. Вначале получила распространение- гипотеза, согласно которой АДФ при агрегации образует мостики между кровяными пластинками [26]. Однако дальнейшие исследования показали, что АДФ действует, вероятнее всего, как конкурентный ингибитор ферментативной системы, использующей энергию АТФ для обеспечения стабильности мембраны кровяных пластинок [64]. Пред­полагается, что ингибирование изменяет третичную структуру фермента и открывает тем самым «адгезивные» участки [14, 43]. Есть данные, что этим ферментом является тромбостенин [12, 43]. Считают, что между кровяными пластинками при агрегации возникают мостики либо из тромбостеннна [12], либо из фибриногена [14, 69] или растворимых комплексов фибрин-мономера при действии на последние освободивше­гося в присутствии АДФ фактора 4 [58]. Агрегацию кровяных пластинок вызывают также коллаген [55], тромбин [4, 70], адреналин, серотонин [53], растворимые комплексы мономеров фибрина [58] и ряд соединений, не являющихся нормальными компонентами внутренней среды организма [35]. Во всех случаях опа обеспечивается, очевидно, по­средничеством АДФ, поступающей из кровяных пластинок в результате реакции «высвобождения» [30, 70]. Тромбин действует в минимальных количествах. Кроме агрегации он вызывает необратимую деструкцию кровяных пластинок, заканчиваю­щуюся их слиянием в гомогенный сгусток. Это явление называется «вязким метамор­фозом». Оно сопровождается поступлением в кровоток основной массы активных в гемостазе компонентов кровяных пластинок, а также соединений, не выделяемых в; реакции «высвобождения». Агрегация под действием адреналина необратима и проте­кает без предварительных морфологических изменений кровяных пластинок [59]. В фи­зиологических дозах адреналин только потенцирует действие тромбина и АДФ [14].

Последовательность событий при первичном гемостазе представляется в настоя­щее время следующей. Сразу после повреждения наступает рефлекторный спазм со­суда и адгезия кровяных пластинок к волокнам коллагена. Одновременно появляется некоторое количество АДФ «внешнего» происхождения: из поврежденных тканей и гемолизированных эритроцитов [6, 25]. Она вызывает слипание кровяных пласти­нок— «первую волну» агрегации. К этому моменту появляются небольшие количества тромбина. Он возникает в результате активации коллагеном фактора XII и включения «внутреннего» механизма свертывания крови, а также вследствие поступления в кро­воток из поврежденных тканей липопротеидов и включения «внешнего» механизма. В результате адгезии к коллагену, действия АДФ тканей и тромбина развивается феномен «высвобождения» активных веществ кровяных пластинок. Это в свою очередь вызывает более мощную «вторую волну» агрегации под действием АДФ «внутреннего» пластиночного происхождения. Выделяющиеся серотонин и адреналин усиливают про­цесс, а также обусловливают спазм сосуда в месте повреждения. Освобождение- фактора 3 кровяных пластинок обеспечивает далее во «внешнем» механизме сверты­вания крови основной прирост количества тромбина в кровотоке. Одновременно под действием последнего происходит вязкий метаморфоз агрегированных кровяных пласти­нок. Ускоренное факторами 2 и 4 появление фибрина укрепляет образовавшийся таким путем тромбоцитарный тромб. Он служит в дальнейшем основой формирования кровяного сгустка при свертывании крови. Изложенные представления были выражены в ряде схем тромбоцитарного гемостаза. Они не имеют принципиальных отличий- и соответствуют приводимой здесь упрощенной схеме [9].

Механизм ограничения распространения агрегации кровяных пластинок по сосу­дистому руслу пока неясен. В основе его, возможно, лежит действие белков плазмы, эритроцитов и кровяных пластинок по расщеплению АДФ до ЛМФ и аденозина [31, 63]. ЛМФ и аденозин являются мощными физиологическими ингибиторами агрега­ции [14, 64]. К ним принадлежат еще гепарин [4, 17] и продукты деградации фибрино­гена [46]. Выявлено также много нефизиологических ингибиторов агрегации. Через несколько минут после образования кровяного сгустка начинается его сокращение, или ретракция. В течение 2—3 часов из сгустка выжимается сыворотка, и он становится плотным, обеспечивая надежное закрытие места повреждения сосуда. Хорошо уста­новлено, что ретракция обеспечивается тромбостенином, освобождающимся при вязком метаморфозе кровяных пластинок. Необходимая для ретракции энергия, очевидно, в значительной мере поставляется уже в ходе вязкого метаморфоза, в результате выраженного усиления гликолиза тромбином [72]. Молекулярный механизм ретракции, однако, пока неясен. Само предназначение ретракции в гемостазе кроме стягивания поврежденных краев сосуда одни исследователи видят в стимулировании роста тром­ба [61]. другие, наоборот, в повышении антикоагулянтного потенциала крови [7] отжи­маемой сывороткой. Наряду с обеспечением первичного гемостаза и ретракции кровя­ные пластинки, очевидно, принимают определенное участие в фибринолизе. Полагают, что оно состоит в основном в торможении процесса антиплазмином кровяных пласти­нок [60].

Клиническое значение нарушений функционирования кровяных пластинок

Отклонения в образовании кровяных пластинок, равно как и повреждения мета­болизма их в клинике, проявляются в виде склонности к кровоточивости или тромбо- образованию. Имеются наследственные и приобретенные проявления геморрагического синдрома при неполноценности кровяных пластинок. В большинстве случаев наблю­даются петехии, экхимозы, кровотечения из слизистых оболочек, внутренних органов. К наследственным заболеваниям относятся тромбастения Гланцмана, тромбоцито- дистрофия Бернара — Сулье и идиопатическая тромбоцитопеническая пурпура, или собственно болезнь Верльгофа. Установлено, что тромбастения Гланцмана является следствием дефекта одного или нескольких ферментов в клеточных системах, синтези­рующих АТФ [8, 47]. Недостаток последней обусловливает понижение адгезии, агрега­ции пластинок и основной симптом — отсутствие ретракции кровяного сгустка. При тромбоцитодистрофии Бернара — Сулье в результате отсутствия фактора 3 кровяных пластинок резко нарушено образование тромбина, способность к агрегации и ретрак­ции сгустка сохранена [5]. Этиология болезни Верльгофа остается неясной. В развитии геморрагического синдрома при ней основная роль, очевидно, принадлежит общему недостатку фактора 3 кровяных пластинок ввиду резко сниженного количества их (ниже 30 000 в мм³— уровня, признаваемого за критический). При упомянутых забо­леваниях также нарушена проницаемость сосудистой стенки. Это можно поставитъ в связь с выпадением функции кровяных пластинок по поддержанию ее нормальной прочности. Ранее к наследственным нарушениям, обусловленным первичным дефектом кровяных пластинок, относили также болезнь Виллебранда. Однако сейчас большее распространение получает мнение, что это заболевание скорее всего связано со сниже­нием синтеза фактора VIII и некоего плазменного фактора, ответственного за полно­ценность сосудистой стенки [2, 5].Значительно чаще встречаются симптоматические тромбоцитопении и тромбоцито­патии: инфекционно-токсические, иммуно-аллергические (медикаментозные), гиперспленические, радиационные, витаминодефицитные, обусловленные органическими пораже­ниями костного мозга (апластические анемии, лейкозы, карциноматоз костного мозга и пр.). При этом основную роль в проявлении геморрагического синдрома играет, очевидно, общий_; дефицит фактора 3 кровяных пластинок и снижение прочности со­судистой стенки.

Связь повышенного тромбообразования с изолированным нарушением функциони­рования кровяных пластинок прослеживается менее четко, чем при геморрагическом синдроме. Тромбоцитемии при миелопролиферативных и миелофиброзирующих про­цессах сопровождаются тромбоэмболическими осложнениями, по-видимому, в резуль­тате общего увеличения прокоагулянтного потенциала крови факторами кровяных пластинок, разрушающихся в повышенных количествах. При различных состояниях с чрезмерной продукцией адреналина (эмоциональное напряжение, физическая нагруз­ка, кровопотеря и пр.) повышенная свертываемость крови может реализоваться через увеличение адгезивности и агрегации кровяных пластинок. Разрушение тканей (ин­фаркт миокарда, гангрена и пр.) сопровождается усиленным образованием АДФ, что также в результате возрастания адгезивности и агрегации кровяных пластинок и вы­деления тканевых фосфолипидов приводит к повышенному тромбообразованию. Обна­жение коллагеновых волокон сосудистой стенки при некоторых заболеваниях (атеро­склероз и др.)» стимулируя адгезию и агрегацию кровяных пластинок, может быть важным фактором повышенной свертываемости крови при этом.