Blutgerinnung – Ablauf der Hämostase
Gerinnung (sekundäre Hämostase)
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Die Blutgerinnung – Koagulation genannt – bezeichnet den Prozess, der die Blutung bremst, damit die Heilung beginnt. Dieser Vorgang hemmt übermäßige Blutungen, sofern Arterien oder Venen durchtrennt oder durchbohrt sind.
Die Blutgerinnung in Phasen
Der deutsche Internist und Physiologe Paul Oskar Morawitz (1879 – 1936) forschte bezüglich der Blutgerinnung. Diese teilte er in drei Phasen ein:
- die Aktivierungs-Phase (Phase der Thrombozyten-Aktivierung),
- die Koagulations-Phase (Phase der Blutgerinnung) und
- die Retraktions-Phase (Phase der Reparatur).
Die Unterteilung der sekundären Hämostase
Die intrinsische sowie die extrinsische Gerinnungs-Kaskaden bilden die Systeme, in welche Experten die sekundäre Hämostase (Blutgerinnung) trennen. Bei beiden Systemen spielen Gerinnungs-Faktoren eine Rolle, die jeweils die Aktivierung des nächsten Faktors anstoßen. Dies geschieht in einem mehrstufigen Ablauf. Am Ende der Reaktionsfolgen steht die Fibrin-Polymerisation.
Über die Bildung von Faktor X führen beide Systeme am Schluss in die Thrombinbildung, den Faktor II. Diese regt wiederum die Bildung von Fibrinogen (im Blut gelöste Vorstufe des Fibrins) sowie dessen Polymerisation an. Letzteres bezeichnet die Verbindung gleichartiger Moleküle zu einem neuen Stoff, in diesem Fall Fibrin.
Das intrinsische System der Blutgerinnung
Das intrinsische System repariert langsam und gründlich
Beim intrinsischen System (Intrinsic System = inneres System) handelt es sich um das endogene System der Blutgerinnung. Dieses kommt zum Einsatz, sobald Gefäßsysteme eine Schädigung erfahren. Das umliegende Gewebe blutet nicht; die Wunde beschränkt sich auf die Gefäßinnenhaut. Das Aktiveren der Gerinnungs-Faktoren dauert mehrere Minuten.
Die unebenen Stellen innerhalb der Gefäßwand (unphysiologische Oberflächen) sowie Kollagen und Fremdmaterial bilden negativ geladene Oberflächen. Diese initiieren durch ihren Kontakt mit Thrombozyten die Umwandlung des als Enzym, bzw. Proenzym vorliegenden inaktiven Gerinnungs-Faktors XII (Hagemann-Faktor) in seine aktive Form. Diese bringt im Anschluss daran den Faktor XI (Rosenthal-Faktor) in Gang und dieser den Faktor IX (Hämophilie – B-Faktor). Der Vorgang setzt sich bis zur Bildung des Fibrins vor. Er unterliegt einer festgelegten Reihenfolge.
Bei der intrinsischen Blutgerinnung handelt es sich um einen Bestandteil der sekundären Hämostae. Daher finden die Reaktionen dieses Systems vorwiegend auf den aktivierten Thrombozyten statt. Das Ziel dieser Art der Blutgerinnung besteht in der fortdauernden Fibrinbildung. Bei dem intrinsischen System spielen der Faktor VIII und der von-Willebrand-Faktor eine tragende Rolle.
Die Blutgerinnung erfolgt zuerst im endogenen System
Das intrinsische System existiert als die endogene Variante der Hämostase. Im Englischen bezeichnet sich dieser Prozess als Intrinsic System. Übersetzt heißt die intrinsische Blutgerinnung somit inneres System. Diese Art der Gerinnung erfolgt, wenn etwas Gefäßsysteme im Organismus zerstört.
Dabei entsteht keine Blutung umliegender Gewebeschichten. Das bedeutet, dass sich eine Verletzung ausschließlich auf der Gefäß-Innenhaut befindet. Um die Blutung zu stoppen, bedarf es der Aktivierung der Gerinnungs-Faktoren. Dieser Prozess nimmt nur wenige Minuten in Anspruch. In jedem Fall unterliegt er einer festen Reihenfolge.
Das intrinsische System ist eine Gerinnungs-Kaskade
Kommt es zu einer Verletzung der Haut, beginnt die Blutgerinnung. Bereits in der Aktivierungsphase kommen die Thrombozyten, die Blutplättchen, mit negativ geladenen Oberflächen in Kontakt. Zu diesen unphysiologischen Oberflächen gehören beispielsweise Kollagen und anderes körperfremdes Material.
Dabei aktivieren sich die Faktoren XII, der Hagemann-Faktor, und XI, der Rosenthal-Faktor. Innerhalb des Organismus entsteht aus diesem Grund eine Gerinnungs-Kaskade. Diese bezeichnen die Experten als intrinsische Blutgerinnung.
Innerhalb des intrinsischen Systems bildet sich Thrombin. Es entstehen dabei keine großen Mengen, da eine Hemmung durch den TFPI erfolgt. Bei den TFPI handelt es sich um den Tissue Factor Pathway Inhibitor. Das Entstehen des Thrombins bewirkt den Aktivator-Komplex:
- des Faktors IX,
- des Faktors V
- und des Faktors VIII.
Der Faktor VIII besteht als multimeres Glykoprotein. Seine Synthese erfolgt in Endothelzellen und Megakaryozyten. Um diesen Faktor nachzuweisen, untersuchen die Mediziner vorwiegend das Plasma sowie die Thrombozyten.
Der Faktor VIII gilt bei der Gerinnungs-Kaskade innerhalb der intrinsischen Blutgerinnung als Katalysator. Durch ihn aktiviert sich der Faktor X. Dafür löst sich der Faktor VIII aus senem Trägerprotein. Dieses zeigt sich in Form des von-Willebrand-Faktors. Letzterer führt Faktor VIII zu der Blutung. Eine Verbindung der Protein-Rezeptoren der Blutplättchen und dem Endothel entsteht. Dies erhält eine hohe Relevanz, um die Blutung zu stillen.
Die Aktivierung der Proteine erfolgt mehrstufig
In dem klassischen Modell der Gerinnung existiert eine Unterscheidung der Aktivierungs-Phasen. Somit gibt es die intrinsische und die extrinsische Aktivierung. In beiden Fällen kommt es zu einer mehrstufigen Abfolge der Protein-Aktivierung innerhalb des zellfreien Plasmas. Am Schluss der intrinsischen Blutgerinnung zeigt sich die Fibrin-Polymerisation. Der durch das System gebildete Faktor X sowie das Thrombin lösen das Entstehen von Fibrinogen aus.
Im Blut besteht es als Vorstufe des Fibrins. Sobald der Faktor II, das Prothrombin, das Fibrinogen aktiviert, wandelt es sich zu dem benötigten Fibrin um. Bilden sich im Anschluss Fibrinketten, entsteht im Normalfall ein Blutgerinnsel. Dieses zeigt sich dicht genug, um das Bluten der Gefäße zu unterbinden.
Die mehrstufige Abfolge dieser Art der Hämostase erhält eine hohe Priorität. Schließlich bedingt in diesem Fall ein Faktor den anderen. Das bedeutet, dass die festgelegte Reihenfolge bei der intrinsischen Blutgerinnung eine tragende Rolle spielt. Funktioniert ein Prozess nicht, schlägt die Hämostase fehl und es kommt zu schwerwiegenden Komplikationen. Fehlt dem Organismus beispielsweise der Faktor VIII, leidet der Betroffene an einer Hämophilie. Dabei handelt es sich um die Bluterkrankheit.
Die Zusammenfassung der intrinsischen Blutgerinnung
Das intrinsische System, auch endogenes System genannt, gehört zu der sekundären Hämostase. Eine spezielle Rolle erhält es in der Aktivierungs-Phase der Gerinnungs-Faktoren.
Entsteht in einer Gefäßwand ein Riss, kommt es während der inneren Blutgerinnung zu einer festgelegten Reihenfolge von Aktivierungs-Prozessen. Sie bedingen einander, sodass am Schluss das Fibrin entsteht. Durch Verbindungsketten des Fibrins entstehen Blutgerinnsel, welche die Blutung stoppen.
Der von-Willebrand-Faktor und seine Aufgabe bei der Fibrinbildung
Von wesentlicher Bedeutung bei der Fibrinbildung sind der Faktor VIII (Hämophilie – A-Faktor) der Blutgerinnung sowie sein Trägerprotein, der „von-Willebrand-Faktor“. Mit dem Faktor VIII bezeichnen Mediziner ein multimeres in den Megakaryozyten und Endothelzellen synthetisiertes Glykoprotein.
Nachzuweisen ist es in den Thrombozyten und im Blutplasma. Bei der Gerinnungs-Kaskade erfüllt der Faktor VIII seine Aufgabe als Katalysator bei der Aktivierung des als Faktor X bezeichneten Stuart-Power-Faktors. Dies geschieht um bis zu drei Zehnerpotenzen oder mehr. Um sein Ziel zu erreichen, nimmt er sich Thrombin (Faktor IIa) zu Hilfe, um sich aus dem von-Willebrand-Faktor herauszulösen.
Dieser führte ihn zuvor an den Ort der Blutung. Dort verbindet er die Glykoproteinrezeptoren GPIIa und GPIIb/IIIa der Thrombozyten mit dem Endothelium.
Das extrinsische System handelt sofort und schnell
Das extrinsische System (exogenes System) der Blutgerinnung handelt innerhalb von Sekunden, sobald eine äußere Gewebe-Verletzung geschieht. Damit verhindert es einen großen Blutverlust.
Tritt Blut durch die defekten Gefäße in das Gewebe ein, kommt der aus den verletzten Gewebszellen freigesetzte Faktor III der Blutgerinnung ins Spiel. Der als Gewebs-Thrombokinase oder Gewebs-Thromboplastin bezeichnete Tissue-Faktor stößt den Gerinnungs-Faktor VII an, der sich zu Faktor VIIa umwandelt. Bei Letzterem handelt es sich um das stark vom Vitamin K abhängige Prokonvertin. Experten bezeichnen ihn auch als „stabilen Faktor“ oder Prothrombinogen. Gemeinsam mit Kalzium aktiviert der Faktor VIIa wiederum den Stuart-Power-Faktor (Faktor X) zu Faktor Xa. Ab diesem Zeitpunkt verlaufen die kommenden Prozesse der durch äußere und innere Faktoren ausgelösten Blutgerinnung gleich ab.
Der folgende Vorgang – die Aktivierung von Faktor V (Proakzelerin) zu Akzelerin (Faktor Va) – ist vom Kalzium (Faktor IV) abhängig. Der Faktor Va schubst die Entstehung von Thrombin durch das Spalten von Prothrombin (Faktor II) an. Das Thrombin (Faktor IIa) wiederum löst sich von der Oberfläche der Thrombozyten. In der Koagulations-Phase spaltet es dadurch bedingt aus Fibrinogen (Faktor I) Monomere (niedermolekulare Einheiten) ab.
Diese lagern sich zu polymerem Fibrin zusammen. Mit der Hilfe des Faktors XIII entstehen zwischen den Monomeren konvalente Bindungen, die den Thrombus stabilisieren. Die berets aneinandergelagerten Thrombozyten vernetzt das Fibrin und festigt somit den Verschluss der Wunde. Durch das Einbetten roter Blutkörperchen bildet sich ein roter Thrombus. Die kontrahierenden Thrombozyten stoßen die Retraktions-Phase an.
Die Retraktions-Phase – Vorstufe der Wundheilung und Fibrinolyse
Der Begriff Retraktion kommt aus dem lateinischen „retrahere“ was im Deutschen „zurückziehen“ bedeutet. Im Rahmen der eigentlichen Blutgerinnung, der sekundären Hämostase, ziehen sich innerhalb der Retraktions-Phase nach der Bildung des fertigen Thrombus die Wundränder zusammen. Dies bewirkt das mechanische Verschließen der Wunde. Das Zusammenziehen, unterstützt durch den PDGF (platelet-derived growth factor), fördert das Eindringen von Bindegewebs-Zellen. Dies bildet den Übergang zur Wundheilung und der Fibrinolyse (Fibrinspaltung). Letztgenannte löst mit der Hilfe des Enzyms Plasmin den Thrombus wieder auf.
Eine ausreichende Koagulation ist für den Menschen essenziell
Die Blutgerinnung ist von Bedeutung, sobald die Blutgefäße verletzt sind. Ohne den Prozess der Koagulation blutet eine Stichwunde oder eine andere Verletzung kontinuierlich. Dies führt zum Verlust von Menschenleben, obwohl die Verletzung geringfügig erscheint.
Mängel bei den Gerinnungsfaktoren verursachen andauernde Blutungen nach chirurgischen Eingriffen oder Verletzungen. Bei Krankheiten wie Hämophilie ist das Defizit der Blutgerinnung auf geerbte Mängel zurückzuführen. Bei anderen Gerinnungsstörungen entstehen diese Defizite durch Erkrankungen aufgrund von Vitamin-K-Mangel.
Hämophilie tritt auf, sofern das Blut ineffektiv gerinnt. Diese Erkrankung – verursacht durch ein rezessives Merkmal – tritt überwiegend beim männlichen Geschlecht auf. Frauen sind teilweise Träger des genetischen Defekts und übergeben es an ihre Kinder. Typischerweise umfassen die Symptome der Hämophilie leichte Blutergüsse, spontane Blutungen ohne Ursache und Blutungen in den Gelenken. Darüber hinaus bluten die Harnwege. Betroffene beklagen Blut beim Stuhlgang und dauerhafte Blutungen aus kleinen Schnittwunden.
Risiken bei Blutgerinnung
Welche Risiken bergen Blutgerinnsel in den verschiedenen Körperbereichen?
Ein Blutgerinnsel, das den Fluss von sauerstoffreichem Blut unterbindet, führt zu schweren Organ- und Gewebeschäden. Der Grad der Folgen ist abhängig davon, wo sich das Blutgerinnsel befindet. Ein Gerinnsel im Auge führt zu irreversibler Blindheit. Die arterielle Blutgerinnung im Gehirn verhindert die Sauerstoffzufuhr. Dies führt zu Schlaganfällen, Temperaturverlust bis hin zu Lähmungen im Gesicht. Sofern sich das Blutgerinnsel auf der linken Seite des Gehirns befindet, leidet der Betroffene als Folge unter Sprachstörungen. Andere Symptome sind Schwächeanfälle, Kopfschmerzen, Sehstörungen und Verwirrung.
Arterielle Blutgerinnsel im Herzen verhindern die Sauerstoffzufuhr. Ein Herzinfarkt droht. Das erste Symptom ist ein Schmerz, der in der Brust beginnt und in die Arme, den Rücken und den Kiefer übergeht. Ein unregelmäßiger Herzschlag, erhöhter Puls und Engegefühl in der Brust warnen vor einem Herzinfarkt. Andere Symptome sind Atemnot, Übelkeit, Erbrechen und Ohnmacht. Ein arterielles Blutgerinnsel im Bauch führt zu intensiven Bauchschmerzen, Durchfall und Erbrechen. Sofern die Blutgerinnung dem Darmbereich den Sauerstoff entzieht, ist womöglich der Durchfall blutig.
Das arterielle Blutgerinnsel in der Lunge ist als Lungenembolie bekannt. Kurzatmigkeit ist das bekannteste Vorzeichen.
Die Symptome einer Lungenembolie treten plötzlich auf und ähneln einer Panikattacke einschließlich schneller Atmung, Ohnmacht oder Benommenheit. Bei einem arteriellen Blutgerinnsel in den Gliedmaßen ist plötzlicher Schmerz im Arm oder Bein ein erstes Anzeichen für dieses Körperteil. Ein dumpfes Pochen in den Venen zählt ebenfalls zu den Symptomen. Die betroffenen Glieder werden warm und geschwollen. Sie nehmen zeitweise einen bläulich-weißen Farbton an. Schwächeanfälle oder Lähmungen sind weitere Begleiterscheinungen.
Medikamente mit riskanten Nebenwirkungen bezüglich der Blutgerinnung
Zeitweise beeinflussen Erkrankungen wie Thrombozytopenie die Blutgerinnung. Dieser Zustand führt zu einer geringen Anzahl an Blutplättchen. Die Plättchen spielen eine wichtige Rolle bei der Blutgerinnung. Sofern ihre Werte niedrig sind, ist die medizinische Intervention notwendig, um starke Blutungen zu verhindern.
Zu den Medikamenten, welche die Blutgerinnung beeinflussen, gehören Antikoagulantien wie Coumadin und Aspirin. Diese Medikamente benutzen die Anwender, um Blut zu verdünnen und um Blutgerinnsel zu verhüten. Patienten mit einem hohen Risiko für Herzinfarkte und Schlaganfälle sind betroffen.
Die Blutgerinnung zusammengefasst
Die Blutgerinnung erfolgt durch intrinsische und extrinsische Gerinnungs-Kaskaden. Je nach Art der Verletzung verlaufen diese schnell oder langsam. Der Vorgang der Blutgerinnung endet mit der Bildung eines Geflechts aus Fibrinfasern mit eingebetteten Erythrozyten und Thrombozyten. Dieses löst sich durch die anschließende Fibrinspaltung wieder auf.
Quellen und Informationen:
- Wolfgang Piper: Innere Medizin. 2. Auflage. Stuttgart 2012: Springer-Verlag. ISBN-10: 3642331076.
- Gerd Herold: Innere Medizin. Köln 2019: G. Herold Verlag. ISBN-10: 3981466063.
- www.chemgapedia.de/vsengine/glossary/de/blutgerinnungskaskade.glos.html
- www.aerzteblatt.de/archiv/64186/Basiswissen-Gerinnungslabor
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