前言:血栓形成的原因很複雜,相關因子不下二十種之多,有些因子間的交互影響至今尚有爭議,因此本文僅代表作者之觀點。為了簡便之故,本文不詳列參考資料,文中若有不週之處,尚請各方先進不吝指正 。
血栓的種類
血栓( thrombi )可分為白血栓( white thrombus )、紅血栓( red thrombus )、及纖維團 (fibrin deposit) 。
白血栓主要含凝血纖維 (fibrin) 與血小板( platelets ),其紅血球含量相當少,看起來不是紅色,所以叫白血栓,其實是帶點微黃色,它主要出現在血管破損處,尤其是在血流快速的管壁,如動脈管。
紅血栓主要含凝血纖維與紅血球,只要血流緩慢的地方它就會出現,通常是在靜脈,即使管壁完全正常。當然,管壁若有破損而產生白血栓後,紅血栓通常也會隨即形成而連成一片,達到迅速止血的效果。
纖維團則只含有凝血纖維,由於體積小,只會引起微血管的栓塞。
這三種血栓都有一個共同的組成:凝血纖維,所以就先從凝血纖維是如何形成的談起。
凝血纖維的形成
凝血纖維的前身叫做凝血纖維原 (fibrinogen ,即 I( 註一 )) ,平常就隨著血液到處遊走,它是由肝臟所製造的長條型蛋白(約 46 nm 長),帶有很多負電,所以彼此並不會互相聚集。若碰到了 凝血 酶 ( thrombin ,即 IIa ),它 帶有負電的 小片段就會被切掉,即形成了 凝血纖維 ,後者不但溶解度降低,同時纖維會彼此吸引而互相聚集成網狀。不過這種聚集是相當鬆散的,必須由活化的凝血因子十三( XIIIa )將纖維間之殘基做進一步的催化成共價鍵,才會變成非常穩固的結構。 有趣的是, 凝血 酶除了會催化凝血纖維形成,還會促進 XIII 成為 XIIIa ,因而使凝血纖維所聚集之網狀結構更加穩固。
註一 : I 是指凝血因子 I ,早在 19 世紀初科學家就已經對凝血的過程展開系統的研究。凝血纖維最早被純化出來,所以稱為凝血因子 I ,催化它的酵素凝血 酶就稱為凝血因子 II ,如此依次命名,最多到 XIII (也就是十三),後來就沒有再繼續命名了,但目前已知與凝血有關之因子並不止十三個,而原有之命名中,也有不再使用的,如 VI ,因為後來發現 VI 其實是 Va 。 Va 中的小寫 a 是代表 activated ,所以 Va 就是已活化的 V 。在已命名的因子中, IV 是鈣離子,所以沒有活化與否的問題,其他的都有活化與非活化兩種型式。
血小板的聚集
血小板和其他血球一樣,是在骨髓中製造後釋入血液中的,一般人血液約含有 15-40 萬個 /mm 3 。它的直徑大約是紅血球的 1/5 ,平常是平滑的圓盤形,也和紅血球一樣沒有細胞核。當血管損傷後,管壁中的膠原蛋白 (collagen) 會裸露出來,血小板表面有膠原蛋白的受體,碰到膠原蛋白後,很快就吸附在膠原蛋白上,而且會產生形變(亦即活化),表面會形成許多突起,看起來像隻章魚。 活化的血小板表面還有凝血纖維原受體,所以血小板可經由與凝血纖維原結合,及與膠原蛋白吸附等作用而聚集成塊,暫時將破損處堵住。 活化的血小板同時還會釋放出許多物質,包括 ADP 、鈣離子、血清素 (serotonin) 、血小板活化因子 (PAF) 、血小板因子 4(platelet factor 4) 、 (fibronectin) 、 凝血纖維原、凝血因子 V 、 XIII 、 vW F (von Willebrand factor ) 、 thromboxaneA2 等,還會將酸性磷脂 (acidic phospholipids) 轉至表面。其中 PFA 、 thromboxaneA2 可使得更多血小板被活化。
前凝血 酶( prothrombin ,即 II )在 血小板上活化
前凝血 酶是 凝血 酶的前身,並無催化活性,它是由肝臟製造後釋入血液中的,平常它和血小板在血液中一起循流相安無事。當血小板活化後,表面就多了酸性磷脂,容易吸引帶正電的鈣離子;而鈣離子的正電又對血液中的 前凝血 酶之 N 端具有吸引力,使得 前凝血 酶來到活化的血小板表面。血小板表面還有因子 Va ( V 的活化型)的受體,所以會與 Va 結合; Va 又會與因子 Xa ( X 的活化型)結合, Xa 是一種蛋白酵素,可修飾 前凝血 酶使其轉變成 凝血 酶 ( IIa )。若沒有鈣離子存在, 前凝血 酶將不容易接近帶負電的血小板表面, 前凝血 酶活化速率將降低最少 50 倍; 凝血 酶還可以將 V 轉化成 Va ,若沒有 Va 因子將 Xa 集中到 血小板 表面來, 前凝血 酶活化速率將降低約 350 倍。由此可見 凝血 酶形成的關鍵是在 Xa ,而 Xa 的形成則有兩種途徑:外因性途徑 (extrinsic pathway) 與內因性途徑 (inrinsic pathway) 。
外因性途徑,又稱組因子途徑 (tissue factor pathway)
組因子( TF )是血管內皮細胞破裂後所釋放之蛋白,尤其在胎盤、肺、與腦部含量非常多。當它與因子 VII 結合後也同時活化了後者,也就是 TF-VII ,此複合物可催化 X 成為 Xa ;而 Xa 則反過來可使 VII 成為 VIIa , VIIa 可單獨進行催化而產生更多 Xa 。另外 TF-VII 複合物還可催化 IX 成為 IXa ,後者也可催化產生 Xa 。這樣的生理反應可以對血管的損傷產生立即的止血效應。此時 Xa 的產生已可由 VIIa 及 IXa 進行, TF-VII 就不需要了,所以幾乎是 TF-VII 形成後不久,就和另一個抑制性因子 TFPI(tissue factor pathway inhitbior) 結合而失去功能。 Xa 形成後就會催化 凝血 酶 的形成;而 凝血 酶 除了會催化形成前述的凝血纖維、 Va 外,還會催化使 VIII 形成 VIIIa ,使原本與 vWF 結合在一起的 VIII 因而分開, VIIIa 可促進 IXa 的活性。 IXa 像 VIIa 一樣可催化形成 Xa ,若有 VIIIa 存在下,其催化能力可提高 500 倍,因而產生更多 Xa ,使凝血作用更快進行。
內因性途徑,又稱接觸活化途徑( contact activation pathway )
當血管異常而導致膠原蛋白裸露時,血液中之 kallikrein 就會將因子 XII 轉變成 XIIa ,後者再將 XI 轉變成 XIa 。 XIa 則催化形成 IXa 、 Xa ,一如前述。當血液接觸到玻璃或陶瓷製品時,也會誘導產生 XIIa ,所以此途徑又稱接觸活化途徑。此途徑和外因性途徑之差別僅在 IXa 之形成是由 XIa 所催化, XIa 而又是由 XIIa 而來,至於 IXa 形成之後的其他反應均相同,最後也會產生 Xa 、凝血酶,進而促進凝血。由於在基因上缺乏 XII 或 kallikrein 的病人並不會造成出血反應,所以一般相信此途徑對凝血的影響相對較小。
上述各因子之交互影響以簡圖示之如下:
由圖可知,能直接促進血塊生成的酵素只有一個,就是 凝血 酶,其他的因子都是間接促進 凝血 酶的活性,其調控的複雜性只是證明了此凝血機制的重要,保證了當生理需要時,一定能迅速凝血。