Chapter 15.
지혈
(Hemostasis)
지혈
• 혈관이 상해를 받았거나 혈관벽에 결합이 발생
– 지혈과 응고계의 활성화 반응
– 혈관 밖으로 유출되는 혈액의 손실을 방지 – 혈관수복, 섬유소용해 과정
• 정상적인 혈관내피세포
– 혈전생성을 억제
– 혈소판의 활성화를 억제
• Nitric oxide(NO), prostaglandin I2(PGI2)
– 혈관내에서 혈소판의 점착과 혈액이 응고되는 것을 방지
• 혈관내피세포 탈락
– 교원섬유(collagen)가 노출
– 혈소판이 점착, 응집하여 혈전형성
• 혈전생성시 혈관내피세포
– Plasminogen activator (tPA, uPA)를 방출
• 혈전을 용해
• 평상시 혈관내피세포
– 보호장벽 역할
• 반은성이 높은 점착 단백질(collagen, fibronection, laminin, vitronectin, von Willebrand 등)
• 혈장성분, 혈구
지혈과 유지
• 1단계
– 지혈
• 1차지혈 – 혈소판의 활성화로 지혈마개 생성
• 2차지혈 – 응고인자들의 활성화로 적색혈전 생성
• 2단계
– 응괴의 용해 방지
• 내피세포와 혈소판에서 plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1) 분비
• tPA(Tissue type plasminogen activator) 활성을 중화
• 3단계
– 섬유소 용해를 억제
• Thrombin이 thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor(TAFI)를 활성화
– Carboxypeptidase B proenzyme
Chapter 16.
혈액응고
(Blood coagulation)
• 혈액응고
– 혈장내에 비활성형(zymogen)으로 존재하는 단백성분인 혈액응고인자 – 응고개시인자를 시작으로 순차적으로 활성화
– 섬유소원이 불용성의 섬유소로 변하는 일련의 복잡한 화학반응과정
• 응고과정
– 외인계 응고과정 – 내인계 응고과정 – 공통경로
• 물리적인 특성에 따른 응고인자의 분류
– 섬유소원 혹은 트롬빈민감단백질(Fibrinogen or thrombin sensitive proteins)
• I, V, VIII, XIII
• 섬유소가 형성되는 동안 소모(소모성 그룹)
• 혈장에 존재
– 프로트롬빈단백질(Prothrombin proteins)
• II, VII, IX, X
• 합성시 비타만 K가 필요
• 혈장, 혈청에 모두 존재
• BaSO4에 흡착됨
– 접촉단백질(Contact proteins)
• IX, XII, prekallikrein, high molecular weight kininogen(HMWK)
• 응고인자의 최초 활성화에 관여
3 응고인자
• 혈액응고에 관여하는 단백질
– 대부분 간에서 합성되어 혈액내로 유입
• 간세포로부터 mRNA를 분리하여 단백질을 클로닝
• mRNA를 통해 cDNA 생성
– Plasmid나 phage에 주입하여 다량 증폭시킨 다음 동정, 염기서열분석을 실시
• mRNA를 통해 단백질의 구조, 기능, 생합성, 인자들의 상호 유기적 관계, 응고질환에 대한 연구
• 응고인자의 대량 생산기술이 개발됨
– 혈우병A (VIII) – 혈우병B (IX) – 혈우병C (XI)
1) 응고인자 I, 섬유소원 (Fibrinogen)
– 분자량 340,000 Da 인 고분자단백질
– 성인 1일 1.7~5 g 정도를 간실질세포에서 합성 – 혈장내에서 반감기는 3~5일 정도
• 혈소판의 α-과립에서도 발견됨
– 섬유소원이 불용성의 섬유소로 전환되는 3단계
• 트롬빈에 의해 섬유소단량체 형성
• 3단계의 비공유회합과정
• XIIIa에 의한 섬유소중합체의 안정화 단계
– 섬유소원의 구조
• 3개의 다른 폴리펩티드가 한 쌍씩 존재하는 당단백질
– α, β, γ chain
– 섬유소원의 유전자
• 염색체 4번 q23~q32에 존재
• 3개 유전자의 DNA 길이는 약 50 kb 정도
– DNA 수준에서 이상섬유소원 연구
• 대부분 α-chain의 19번 아미노산이 치환
(1) 섬유소원 및 섬유소의 분해
– 섬유소원은 플라스민에 의해 분해됨 – 섬유소의 분해는 섬유소원분해와 다름
2) 응고인자 II, Prothrombin
– 간에서 합성되면 분자량이 72,000 Da인 당단백질 – 비타민 K 의존성
– Life time은 대략 60시간
– 혈액중에 1~2 uM(100~150 ug/ml)
– 칼슘이온, 인지질, Xa/Va 복합물에 의해 활성화
(1) 트롬빈 (Thromnib)
– 프로트롬빈의 활성화형
• α-thrombin
• 혈액응고, 섬유소용해계, 혈소판의 활성화, 각종 효소나 응고과정에 관여하는 보조인자의 활성화 기능 등
• 뇌, 횡격막, 위, 콩팥, 지라, 장관, 자궁, 태반, 부신조직 등에서도 적은 양이 발견됨
1) Gla domain과 fragment 1(Gla domain and Kringle 1)
• 트롬빈에 의해 프로트롬빈의 155~156 사이가 절단
• Gla domain과 kringle 1 domain이 분리
– Gla domain은 칼슘이온과 결합하여 분자구조를 변화시킴
– Kringle 1 domain의 기능은 불분명하나 프로트롬빈분해효소 내에 있는 V인자와 관련이 있을 것으로 추정
2) 프로트롬빈 fragment 2(Kringle 2)
• 아미노산 156~271번까지의 영역
• 트롬빈에 의해 271~272 사이가 절단
• 아미노산서열이 kringle domain 1과 아주 유사
3) Prethrombin 2와 thrombin
• 아미노산 272~579번까지의 영역
– Xa가 320~321 사이를 절단 – 트롬빈이 284~285 사이를 절단 – 292번 Cys와 439번 Cys가 이황화결합
4) 기질/억제제 결합부위(Substrate/inhibitor binding sites)
• 트롬빈에는 기질, 억제제결합부위, α-보조인자, sodium site가 결합하는 부위가 있음
3) 응고인자 III, Tissue thromboplastin
– 인지질과 단단하게 결합되어 있는 막 당단백질 – 263개의 아미노산(분자량 29,593 Da)
• 219개는 세포외, 23개는 세포막 사이, 21개는 세포질내에 위치
4) 응고인자 V, Proaccelerin
– 분자량 330,000 Da의 당단백질로 단쇄구조를 함 (아미노산 2196개) – 간과 거대핵세포에서 합성
– 혈중농도는 대략 10 ug/ml
– 1947년 Owren이 심한 출혈성질환 증세를 가진환자로부터 5번째로 발견 – 혈액 속에 있는 V인자의 약 25%는 혈소판의 α-granule에서 방출됨
• 혈소판에서 검출된 V인자
– 거대핵세포에서factor V mRNA가 검출됨
– 기능
• 트롬빈에 의해 활성화
• 프로트롬빈이 트롬빈으로 전환될 때 보조인자로 작용
– 칼슘이온과 인지질의 존재하에Xa의 활성화를 촉매
5) 응고인자 VII, Proconvertin
– 분자량 50,000 Da의 당단백질 (아미노산 406개) – 간에서 합성되어 혈액 중으로 유입
• 혈중에서 반감기가 약 3.5시간으로 가장 짧음
– 합성될 때 비타민 K가 필요 – 혈중농도는 500 ng/ml 정도 – 활성화
• Autoactivation에 의해 VIIa로 활성화
• IIa, IXa, Xa, XIIa 등에 의해 활성
• 99%는 tissue factor와 1:1로 결합한 다음 IIa, IXa, Xa에 의해 활성화
– 유전자
• 13번 염색체 q34에 존재
• 12.8 kb의 크기에 8개의 exon, 7개의 intron으로 구성
– EGF(epidermal growth factor) domain이 존재
• Factor VIIa-Tissue factor 복합물의 안정화와 칼슘이온결합에 작용
6) 응고인자 VIII, Antihemophilic factor A
– 분자량 330,000 Da의 당단백질 (아미노산 2351개) – 간과 내피세포에서 합성되어 혈액 중으로 유입
• von Willebrand 인자와 복합물을 형성하여 순환 (1:50의 비율)
– 기능
• Factor IXa, 칼슘이온, 인지질의 존재하에 X인자의 활성화를 촉진
– 활성화
• Xa인자나 트롬빈에 의해 활성화
– 유전자
• X 염색체 q28에 위치
• 크기는 190 kb(X 염색체 DNA의 0.1%)
• 26개의 엑손과 25개의 인트론으로 구성 (5% 정도가 엑손)
– 성염색체 열성유전 – 혈우병 A
• Factor VIII의 결핍
– 과오돌연변이, 정지돌연변이
• 혈중 20~30% 정도는 경증
– 일상생활에서 무증상, 심한 외상이나 수술상태에서 출혈
• 혈중 2~10% 정도는 중증
– 조직상해 후에 출혈
• 혈중 2% 이하면 심한 증상
– 관절, 근육, 장기내에서 자연적인 출혈
– 후천적 혈우병
• 자가항체 형성
– 자가면역질환, 악성종양환자
7) 응고인자 IX, Antihemophilic factor B
– 분자량 56,000 Da의 당단백으로 415개의 아미노산 (17%가 탄수화물) – 간에서 합성되고 비타민 K 의존성
– EGF domain 보유
• Factor VII, X, protein C, protein S
– Factor XIa, VIIa/TF에 의해 활성화
– Russell’s viper venom에 의해서도 활성화
• http://youtu.be/4WvnjCkLbvY
– 유전자
• X 염색체의 q27에 위치
• 크기는 34 kb이며 8개의 엑손과 7개의 인트론으로 구성
– 혈우병 B
• 혈우병 A와 임상증상이 유사하며 IX 인자의 결핍으로 나타남
– 과오돌연변이
8) 응고인자 X, Stuart prower factor
– 분자량 56,000 Da의 당단백으로 415개의 아미노산 (17%가 탄수화물) – 간에서 합성되고 비타민 K 의존성
– 활성화
• Factor IXa에 의해 활성화
– Tenase complex(Ca ion, factor IXa, VIIIa complex)
• Factor VIIa/TF에 의해 활성화
• Russell’s viper venom에 의해 활성화
– 유전자
• 염색체 13번 q32-qter에 위치
• 27 kb의 크기
• 상염색체 열성유전
9) 응고인자 XI(Plasma thromboplastin antecedent)
– 분자량이 160,000 Da인 당단백질 (607개의 아미노산, 탄수화물 5%) – 간에서 합성되어 혈중에 HMWK와 복합물을 형성하여 순환
– 활성화
• 음전하물질(dextran sulfate, sulfatide, heparin)존재하에 자가활성
• 활성화된 혈소판의 표면에 있는 트롬빈에 의해 활성화
– 4개의 apple domain
• Domain 1, 2, 4는 HMWK과 결합
• Domain 2, 3은 IX와 결합
• Domain 4는 XIIa와 결합
– 유전자
• 염색체 4번 q32~35에 위치
• 23 kb의 크기
– 혈우병 C
• 빈도가 적고 일반적으로 발견하기 힘듬
• 수술이나 교통사고 후에 자연적인 출혈
• 상염색체성 열성유전
10) 응고인자 XII, Hageman factor
– 분자량이 80,000 Da이며 간에서 합성 (615개의 아미노산) – Zymogen형으로 β-globulin의 일종
– 혈장내 농도는 31 ug/ml 정도 – 활성화
• 음전하나 HMWK 존재하에 혈장 kallikrein에 의해 활성화
• 자가활성화
• XIIa는 prekallikrein과 XIa를 활성화 (feed back 기능)
– 유전자
• 염색체 5번 q33-qter에 위치
– XII 인자 결핍
• 심근경색, 폐색전증을 유발
11) 응고인자 XIII, Fibrin stabilizing factor
– 분자량이 320,000 Da
– 혈액내 섬유소원과 결합하여 순환
• 혈장에서 반감기는 약 10일 정도
– 트롬빈에 의해서 XIIIa로 활성화(Ca ion 필요)
• 섬유소안정화, 손상조직의 수복기능
– 구조는 2개의 A subunit과 2 개의 B subunit으로 구성
• A2B2hetero tetramer
– Factor XIII 결핍시 (1% 이하)
• 심한 출혈성 질환
• 여성의 경우 유산을 유발
(1) XIII 인자의 A subunit
– 분자량 83,000 Da이며 혈액 중에는 heterotetramer로 순환
– 세포나 조직(태반, 전립선, 자궁, 혈소판, 큰포식세포)에는 dimer로 존재
– 생합성과 분비기전에 대해서는 아직 불분명하나 골수에서 합성된 것으로 추정 – 혈중 농도는 15 mg/ml
– 유전자
• 염색체 6번 p24-25
• 160 kb의 크기
(2) XIII인자의 B subunit
– 분자량 76,500 Da되는 혈장 당단백질(8.5% 탄수화물)
– 간에서 합성되어 혈중에는 dimer나 heterotetramer로 순환 – 혈중농도는 21 mg/ml 정도
– 섬유소가 형성된 후에도 혈청 중에 존재 – 유전자
• 염색체 1번 q31-32.1
12) 트롬보모듈린 (Thrombomodulin, TM)
– 혈관내피세포막에 존재하는 혈액항응고성 당단백 – 분자량 78,000 Da되는 막단백
– 순환혈장 중에는 TM의 분해산물인 저분자의 TM 항원이 존재
• 증가하면 내피세포의 장애 정도를 추측하는 지표
– N-말단이 세포외측에 존재하여 트롬빈과 결합
• Factor V, VIII, XIII의 활성화, 혈소판활성화 등의 응고항진기능
• Protein C를 활성화시켜 응고를 억제시키는 기능
– 장기의 동·정맥, 모세혈관 및 림프관의 내피세포에 존재
• 특히 폐에 가장 많고 태반, 지라, 췌장, 간, 심장, 콩팥 순으로 함유
– 유전자
• 염색체 20번 p11.2-cen
• 3.5 kb의 크기
• 인트론 부분없이 하나의 엑손으로 구성
• 6개의 EGF domain 존재
13) 프리칼리크레인 Prekallikrein, Fletcher factor
– 분자량 85,000과 88,000 Da의 두 가지 형이 존재(glycosylayion에 따라) – γ-globurin의 일종으로 혈중농도는 42 ug/ml 정도
• 75%는 HMWK와 결합하고 25% 정도는 free PK로 순환
– XIIa에 의해 활성화 – 구조가 factor XI와 유사
• 4개의 apple domain 보유
14) 고분자량키니노겐 High-molecular-weight-kininogen, HMWK, Fitzherald factor
– 혈장 내에서 prekallikrein과 factor XI과 결합된 형태로 순환
• HK – α-globulin의 일종으로 분자량 120,000 Da 정도
• LK – β-globulin의 일종으로 분자량 66,000 Da 정도
– XIIa에 의해 활성화
• Factor XI과 prekallikrein을 활성화시키는 보조인자
– 생리적 기능
• Antithrombotic 기능, 혈소판점착억제기능, profibrinolytic 기능
• 혈류랑을 증가 시키는 기능
– Bioactive peptide(BK)
• 9개의 펩타이드로 구성
• 혈소판의 기능을 억제, 혈관평활근육 성장을 촉진
– 유전자
• 염색체 3번 26-qter
