Sinh lý quá trình đông cầm máu

1.     Đại cương:

Đông cầm máu là sự thay đổi tình trạng vật lý của máu để chuyển một protein hòa tan thành một gen rắn là sợi huyết nhằm mục đích lấp chỗ tổn thương thành mạch hạn chế mất máu đồng thời cũng tham gia duy trì tình trạng lỏng của máu.

Quá trình đông cầm máu bao gồm các tác động qua lại mật thiết giữa ba thành phần: thành mạch, các tế bào máu và các protein huyết tương họat động dưới hình thức phản ứng men. Quá trình này hoạt động theo yêu cầu và bị điều hòa bởi các yếu tố thần kinh và thể dịch.

Trong cơ thể luôn có sự cân bằng giữa hai hệ thống: làm đông máu và chống lại quá trình đông máu. Một hệ thống mang tính bảo vệ cơ thể tránh chảy máu, một hệ thống đóng vai trò gìn giữ lưu thông lòng mạch để luôn bảo đảm tuần hoàn duy trì sự sống. Mất cân bằng hai hệ này sẽ dẫn đến hậu quả làm tắc mạch hoặc chảy máu.

2.     Các yếu tố tham gia hoạt hóa đông cầm máu:

2.1.         Co mạch:

Khi mạch máu bị tổn thương, các yếu tố thần kinh và thể dịch sẽ tác động làm co mạch làm giảm khẩu kính mạch máu và giảm lưu lượng dòng chảy tạo điều kiện cho tiểu cầu dính vào lớp dưới nội mạc.

2.2.         Nội mạc và lớp dưới nội mạc:

2.2.1. Tế bào nội mạc:

Các tế bào nội mạc có vai trò rất quan trọng trong việc chống tạo huyết khối cũng như tạo cân bằng giữa hệ thống các yếu tố đông máu huyết tương và hệ thống các chất hoạt hóa đông cầm máu nhờ một số đặc tính và cấu trúc sau:

-         Các tế bào nội mạc có một lớp glycocalyx trên bề mặt, trong đó chứa heparin sunphat (có vai trò chống đông máu) và glycosaminoglycan (có khả năng hoạt hóa antithrombinIII cũng là chất ức chế đông máu mạnh)

-         Tế bào nội mạc tham gia vào quá trình điều hòa vận mạch nhờ chuyển hóa và bất hoạt các peptid hoạt mạch.

-         Nội mạc chứa men prostacyclin synthetase có tác dụng chuyển acid arachidonic thành prostaglandin, một chất ức chế tiểu cầu rất mạnh.

-         Tế bào nội mạc chứa thrombomodulin là chất khi gắn với thrombin sẽ hoạt hóa protein C để thoái giáng và ức chế yếu tố đông máu có tên Va, VIIIa. Ngoài ra nó cũng tổng hợp được protein S là đồng yếu tố của protein C.

-         Khi có mặt thrombin, tế bào nội mạc cũng có thể hoạt hóa được plasminogen để khởi động tiêu fibrin.

-         Tế bào nội mạc cũng tổng hợp được yếu tố Von Willebrand (w-WF), yếu tố rất quan trọng cần thiết cho quá trình dính tiểu cầu vào collagen của tổ chức dưới nội mạc để khởi động quá trình đông máu.

2.2.2. Tổ chức dưới nội mạc:

Tổ chức này bao gồm rất nhiều thành phần như collagen, tổ chức chun, màng nền, vi sợi, proteoglycan, mucopolysarcarid, fibronectin…Khi thành mạch bị tổn thương, các thành phần dưới nội mạc bị bộc lộ sẽ gây dính tiểu cầu (nhất là dính vào collagen) để hoạt hóa quá trình cầm máu.

2.3.         Tiểu cầu:

Tiểu cầu đóng vai trò quan trọng trong hình thành đinh cầm máu Hayem (nút trắng tiểu cầu) thông qua chức năng dính, giải phóng và ngưng tập.

Chức năng dính của tiểu cầu vào lớp dưới nội mạc khi thành mạch tổn thương phụ thuộc vào yếu tố Von Willebrand và glycoprotein màng tiểu cầu. Sau khi dính tiểu cầu quá trình giải phóng nhiều chất như ADP, serotonin, yếu tố 4 tiểu cầu….tiếp tục hoạt hóa quá trình đông máu. Phản ứng giải phóng này bị ức chế bởi prostacyclin. Các chất mà tiểu cầu vừa giải phóng ra như ADP và thromboxan A2 sẽ thúc đẩy tiểu cầu dính vào nhau và khuếch đại phản ứng giải phóng để tạo một khối tiểu cầu đủ lớn có thể nút vùng thành mạch tổn thương.

2.4.         Yếu tố Von Willebrand:

Là yếu tố được tổng hợp từ tế bào nội mạc và mẫu tiểu cầu. Chúng lưu hành trong máu dưới dạng tách rời hoặc tạo phức hợp gắn với yếu tố VIII đông máu (VIII:C). Yếu tố này có vai trò rất quan trọng trong cầm máu kỳ đầu vì nó là cầu nối liên kết giữa tiểu cầu và collagen khi thành mạch bị tổn thương tạo đinh cầm máu. Ngoài ra, vì là chất mang yếu tố VIII nên nó cũng có vai trò trong quá trình đông máu huyết tương.

2.5.         Các yếu tố đông máu huyết tương:

Các yếu tố đông máu đã được xác định được đặt tên bằng cách đánh số La mã theo thứ tự tìm ra, tuy nhiên về sau người ta nhận thấy một số yếu tố  không tương ứng với một protein riêng biệt nào nên số đó đã bị bỏ đi (như III, IV, VI), ngoài ra một số yếu tố mới phát hiện thì không đánh số nữa.

Bảng các yếu tố đông máu:

 Các yếu tố đông máu bản chất là các glycoprotein được phân nhóm khác nhau tùy theo chức năng nên ta có các nhóm zymogen (dạng tiền men) hay  đồng yếu tố, hoặc có những yếu tố chỉ là cơ chất như fibrinogen.

Ion Canxi có vai trò quan trọng trong đông máu vì nó tạo điều kiện thuận lợi cho các yếu tố phụ thuộc vitamin K kết hợp với phopsholipid. Ion canxi cũng cần thiết cho một số phản ứng của một số yếu tố không phụ thuộc vitamin K như thể hiện hoạt tính men của XIIIa, ổn định yếu tố V và phức hệ yếu tố Willebrand và VIII:C.

Yếu tố tổ chức hay thromboplastin ngoại sinh được sinh ra khi tổ chức dập nát, có tác dụng khởi động con đường đông máu nội sinh. Yếu tố này không có hoạt tính men mà hoạt động như một đồng yếu tố để hoạt hóa yếu tố VII và X.

Các yếu tố đông máu huyết tương thường được phân chia thành 3 nhóm như sau:

2.5.1.  Nhóm các yếu tố tiếp xúc:

Gồm 4 yếu tố tham gia vào giai đọan khởi động con đường đông máu nội sinh khi máu tiếp xúc với lớp dưới nội mạc. Đó là các yếu tố XI, XII, prekallikrein và H.M.W.K. Các yếu tố này có  đặc điểm chung là bền vững, ổn định tốt trong huyết tương lưu trữ, không phụ thuộc vitamin K khi tổng hợp và không phụ thuộc ion canxi khi hoạt hóa.

2.5.2.  Nhóm các yếu tố phụ thuộc vitamin K (hay nhóm prothrombin) :

Gồm các yếu tố II, VII, IX, X. Các yếu tố này đều là zymogen (tiền men) của các serin protease (men hoạt động). Đặc điểm chung là đều phụ thuộc vitamin K khi tổng hợp và cần có ion canxi khi hoạt hóa. Khi lưu hành bình thường chúng không có hoạt tính enzyme nhưng có thể bị biến thành serin protease khi phân cắt lựa chọn một hoặc hai dây nối peptid. Các yếu tố trong nhóm này không bị tiêu thụ trong quá trình đông máu nên chúng sẽ có mặt trong huyết thanh (trừ yếu tố II) và chúng ổn định trong huyết tương lưu trữ. Khi cơ thể thiếu vitamin K thì gan chỉ tổng hợp ra tiền chất của các yếu tố trên, các tiền chất có hoạt tính sinh học đông máu rất thấp và đôi khi còn có hoạt tính ức chế đông máu, được gọi chung là PIVKA (proteins induced by vitamin K absence or antagonists).

2.5.3.  Nhóm fibrinogen:

Gồm các yếu tố I,V, VIII, XIII. Các yếu tố này đều chịu tác động qua lại của thrombin. Đặc điểm chung của các yếu tố này là bị tiêu thụ trong quá trình đông máu nên không có mặt trong huyết thanh và nhanh bị hủy (mất hoạt tính trong huyết tương lưu trữ). Yếu tố VIII còn có đặc điểm không lưu hành đơn độc trong huyết tương mà sau khi tổng hợp ra chỉ thời gian ngắn (8-12 phút) là chúng sẽ gắn với yếu tố von Willebrand nhờ đó mà đảm bảo được tính ổn định của yếu tố này.

3.     Các giai đoạn của đông cầm máu trong cơ thể:

Quá trình đông cầm máu trong cơ thể nhằm bịt kín chỗ tổn thương, không cho máu thoát khỏi thành mạch được phân chia làm 3 giai đoạn chính như sau:

-         Giai đoạn cầm máu ban đầu ( còn gọi là giai đoạn thành mạch tiểu cầu)

-         Giai đoạn đông máu huyết tương

-         Giai đoạn tiêu sợi huyết

3.1.         Giai đoạn cầm máu ban đầu:

Khi thành mạch bị tổn thương, quá trình cầm máu lập tức xảy ra. Đầu tiên là phản xạ co mạch dưới tác động của các cơ chế thần kinh (phản xạ tự vệ) và thể dịch (dưới tác động của angiotensin II do tế bào nội mạc phóng thích). Mạch máu khi co lại sẽ làm giảm tốc độ dòng chảy tạo điều kiện bám dính tiểu cầu, việc này rất hiệu quả trong cầm máu ở những mạch máu nhỏ và mao mạch.

Thành mạch bị tổn thương cũng làm bộc lộ lớp dưới nội mạc (collagen, sợi chun….) tạo nên bề mặt không trơn nhẵn và có lực hút tĩnh điện tạo điều kiện cho tiểu cầu bám dính dễ dàng. Tuy nhiên để tiểu cầu có thể bám dính được tối đa cần phải có vai trò của yếu tố von Willebrand và các yếu tố GPIb, GPIIb-IIIa nằm trên màng tiểu cầu. Sự kết dính tiểu cầu xảy ra gần như ngay tức khắc khi thành mạch vừa tổn thương, không phụ thuộc vào canxi hay các yếu tố đông máu huyết tương khác.

Tiểu cầu sau khi bị dính sẽ bị hoạt hóa (thay đổi hình dạng) và giải phóng ra một loạt các sản phẩm như ADP, serotonin, epinerphrin và các dẫn xuất của prostaglandin, đặc biệt quan trọng là thromboxan A2. Các sản phẩm sẽ có tác dụng khuếch đại quá trình ngưng tập tiểu cầu. Các tiểu cầu dính vào nhau tạo nên nút tiểu cầu, nút này lớn lên  nhanh chóng và chỉ sau một vài phút đã có thể bịt kín vùng mạch máu (nhỏ) bị tổn thương. Nút tiểu cầu này có tên là nút trắng tiểu cầu hay đinh cầm máu Hayem. Sau khi hình thành, ngoài chức năng lấp mạch, nút trắng tiểu cầu còn làm bộc lộ yếu tố 3 tiểu cầu (một phospholipid bề mặt tiểu cầu) có khả năng thúc đẩy quá trình đông máu. Với những vết thương lớn, đây chỉ là khởi đầu cho quá trình hình thành cục đông bằng con đường đông máu huyết tương.

Sơ đồ 1. giai đoạn cầm máu ban đầu:

Thành mạch tổn thương

Tiểu cầu

Dính vào collagen (lớp dưới nội mạc)

Phóng thích các yếu tố tiểu cầu (ADP,thromboxan A2…)

Kết dính tiểu cầu có hồi phục→yếu tố tiểu cầu

Thrombin tiểu cầu

Kết dính tiểu cầu không hồi phục

Thrombin huyết tương

Đinh cầm máu Hayem (nút trắng tiểu cầu)

3.2.         Giai đoạn đông máu huyết tương:

Quá trình đông máu huyết tương có thể được phát động bằng hai con đường: nội sinh do máu tiếp xúc với bề mặt mang điện tích âm (trong cơ thể là lớp dưới nội mạc, trong thực nghiệm là các bề mặt thủy tinh hay kaolin) hoặc ngoại sinh nhờ vai trò của yếu tố tổ chức. Kết quả khởi động hai con đường đều mang lại kết quả tạo phức hệ prothrombinase làm nhiệm vụ chuyển prothrombin thành thrombin-chất có vai trò rất lớn trong đông cầm máu. Fibrinogen dưới tác dụng của thrombin sẽ tạo ra lưới fibrin giam giữ tiểu cầu và các thành phần khác của máu tạo nên cục máu ổn định vững chắc có đủ khả năng cầm máu.

Các yếu tố đông máu huyết tương sẽ bị hoạt hóa theo kiểu dây chuyền và được ví như dòng thác phản ứng men do hầu hết các yếu tố đông máu đều là serinprotease nghĩa là có khả năng thủy phân các dây peptid. Ví dụ chỉ cần một lượng rất nhỏ (1 phân tử gam) yếu tố XI hoạt hóa thì đã có thể thủy phân để hoạt hóa liên tục các yếu tố IX, X, prothrombin để tạo ra tới 2´10⁸ phân tử gam fibrin.

Người ta chia quá trình đông máu huyết tương thành 3 thời kỳ:

-         Thời kỳ hình thành throboplastin hoạt hóa (phức hệ prothrombinase) bằng đường nội sinh và ngoại sinh.

-         Thời kỳ hình thành thrombin

-         Thời kỳ hình thành fibrin.

Sự phân chia này chỉ mang tính tương đối vì trên thực tế các giai đoạn của quá trình đông máu đan xen với nhau một cách phức tạp, chính vì vậy mà rối loạn đông máu vẫn là vấn đề rất phức tạp.

3.2.1.  Thời kỳ hình thành throboplastin hoạt hóa:

a.     Con đường đông máu nội sinh:

Khi thành mạch tổn thương được bộc lộ, nhóm các yếu tố tiếp xúc trong máu (XII, XI, prekallikrein và H.M.W.K) gặp và cố định lên bề mặt điện tích âm của lớp dưới nội mạc do đó làm hoạt hóa yếu tố IX thành IXa. IXa được hình thành cùng với sự có mặt của ion canxi, đồng yếu tố VIII:C và phospholipid của tiểu cầu tạo thành phức hệ prothrombinase hay thromboplastin nội sinh. Ngoài ra IXa còn có khả năng hoạt hóa yếu tố VII nên đây là đầu mối tạo liên hệ giữa hai con đường nội sinh và ngoại sinh.

b.     Con đường đông máu ngoại sinh:

Con đường này được khởi phát khi các lipoprotein từ tổ chức bị tổn thương (yếu tố tổ chức-TF) hoạt hóa yếu tố VII thành VIIa. Quá trình này được khuếch đại nhờ chính phức hợp TF-VIIa. Yếu tố VIIa và phức hợp TF-VIIa cùng sự có mặt của Ca++ có thể xúc tác hoạt hóa trực tiếp yếu tố X và TF cũng là đồng yếu tố gia tốc cho sự hoạt hóa này.

3.2.2.  Thời kỳ hình thành thrombin:

Thromboplastin hoạt hóa (hay là phức hệ prothrombinase) được hình thành từ hai con đường nội sinh và ngoại sinh sẽ có khả năng chuyển prothrombin thành thrombin.

Thrombin là yếu tố có vai trò rất quan trọng trong sinh lý đông cầm máu cũng như các tình trạng bệnh lý. Thrombin là chìa khóa cho sự hình thành fibrin bằng cách chuyển fibrinogen thành fibrin và hoạt hóa yếu tố XIII giúp ổn định sợi huyết. Thrombin mở rộng đông máu huyết tương bằng cách hoạt hóa VIII:C và V làm gia tốc phản ứng hình thành Xa nên tăng hoạt hóa prothrombin. Thrombin cũng có thể làm tăng tốc độ hình thành chính mình. Thrombin là chất kích tập tiểu cầu mạnh vì nó cố định lên bề mặt bạch cầu làm hoạt hóa chúng. Ngoài ra thrombin còn có thể thúc đẩy chuyển plasminogen thành plasmin vì khi thrombin gắn vào tế bào nội mạc thì kích thích giải phóng t-PA (tissue plasminogen activator). Nó cũng góp phần thúc đẩy kích thích tăng sinh các tế bào tơ (fibroblast). Tuy nhiên thrombin lại là chất có thể giới hạn sự lan rộng của đông máu khi hạn chế hoạt động của chính mình thông qua hoạt hóa protein C.

3.2.3.  Thời kỳ hình thành fibrin:

Thrombin được tạo ra sẽ thủy phân fibrinogen thành fibrin monomer (fibrinopeptid A và B). Fibrin monomer trùng hợp với nhau thành fibrin polymer, đây là mối liên kết không bền vững, có thể chuyển đổi hai chiều. Yếu tố XIIIa được tạo ra dưới  tác động của thrombin sẽ giúp fibrin polymer trở nên ổn định và tạo ra mối liên kết không hồi phục của fibrin với các các protein khác như fibronectin, α2antiplasmin… nên cục đông hình thành vững chắc hơn. Cục sợi huyết hình thành là khối gel hóa bao gồm lưới fibrin (đường kính khoảng 1mm) trong đó giam giữ hồng cầu, bạch cầu và đặc biệt là tiểu cầu. Sau đó cục máu sẽ co lại nhờ một protein tiểu cầu tên là actomyosin.

Sơ đồ 2. Quá trình đông máu huyết tương.

3.3.         Giai đoạn tiêu sợi huyết:

Sau khi cục đông đã hoàn thành nhiệm vụ lấp kín chỗ tổn thương, cơ thể sẽ tíêp tục quá trình sẹo hóa và sau đó cục sợi huyết sẽ được tiêu đi để trả lại sự thông thoáng cho mạch máu đảm bảo nuôi dưỡng tổ chức phía dưới chỗ tổn thương. Quá trình tiêu cục đông là nhờ hệ tiêu sợi huyết. Plasminogen là một b globulin tồn tại trong máu dưới dạng tiền men, khi hoạt hóa tạo thành plasmin có tác dụng tiêu protein. Plasminogen được hoạt hóa nhờ t-PA tiết ra từ tế bào nội mạc. Plasmin có thể tiêu fibrinogen, fibrin, yếu tố V, VIII và nhiều protein khác. Plasmin bị ức chế bởi a2 antiplasmin và a2 macroglobulin, còn t-PA thì bị ức chế bởi PAI 1.

Sơ đồ 3. Quá trình tiêu sợi huyết

4.     Các chất ức chế đông máu sinh lý:

Quá trình đông cầm máu trong cơ thể là phản xạ tự vệ nhằm cầm máu ở vết thương thành mạch nhưng lại có thể gây hậu quả tắc mạch, vì vậy quá trình này cần phải có sự kiểm soát và điều hòa của cơ thể. Một số yếu tố đông máu sẽ được pha loãng và bị gan đào thải, mặt khác sẽ có các chất ức chế làm bất hoạt các yếu tố đã được hoạt hóa hoặc làm thoái hóa các đồng yếu tố. Các chất ức chế sinh lý này nếu thiếu hụt sẽ gây ra hiện tượng tắc mạch.

Các chất ức chế đông máu được chia làm hai nhóm tùy theo hoạt động cảu chúng.

-         Nhóm 1: gồm các chất ức chế serin protease, chúng tạo thành phức hợp với các yếu tố đông máu. Các chất này là: anti thrombin III (ATIII), đồng yếu tố II của heparin, α macroglobulin, α 1 anti trypsin và chất ức chế C1S. Nhóm này có khả năng ức chế thrombin, kallikrein, XIa, XIIa

-         Nhóm 2: gồm 2 protein huyết tương là protein C và protein S và một protein màng tên là thrombomodulin. Hệ thống men này có thể làm thoái hóa 2 đồng yếu tố của phản ứng men là yếu tố Va và VIII:C. Protein C có thể được hoạt hóa bằng chính thrombin.

Các chất ức chế đông máu sinh lý hầu hết được tổng hợp ở tế bào gan, trừ thrombomodulin là do tế bào nội mạc tổng hợp nên.