Hämostatisches System: Überblick

Hämostatisches System

• Das hämostatische System (Hämostase) ist für die Aufrechterhaltung des Blutflusses in den Gefäßen und die Blutstillung nach Verletzungen verantwortlich.
• Es besteht aus drei Komponenten: vaskuläre, zelluläre (Thrombozyten) und plasmatische Komponenten (Gerinnungsfaktoren/-inhibitoren, Fibrinolyseaktivatoren/-inhibitoren).
• Das hämostatische System läuft in drei Phasen ab: primäre/zelluläre Hämostase, sekundäre/plasmatische Hämostase und Fibrinolyse.
• Die primäre Hämostase beinhaltet die Blutstillung durch einen reversiblen, primären Thrombus (Thrombozytenthrombus).
• Die sekundäre/plasmatische Hämostase beinhaltet die Blutgerinnung durch einen irreversiblen, sekundären Thrombus (Fibrinthrombus).
• Fibrinolyse beinhaltet die Auflösung des Fibrins in einem Thrombus.
• Aktivatoren und Inhibitoren von Gerinnung und Fibrinolyse sorgen für ein Gleichgewicht.
• Ein Ungleichgewicht kann zu Blutungen oder Thrombosen führen.

Primäre Hämostase

• Die primäre Hämostase sorgt für die Blutstillung nach 1-5 Minuten durch einen reversiblen, primären Thrombus (Thrombozytenthrombus).
• Diagnostisch wird die Blutungszeit gemessen.

Gefäßsystem

• Eine intakte Endothelschicht verhindert eine Aktivierung der Hämostase.
• Antikoagulatorische Wirkung sorgt durch eine kontinuierliche Blutströmung und Inhibitoren gegen Thrombozytenaggregation.
• Bei Endothelläsion kommt es zu Vasokonstriktion und der Anheftung von Thrombozyten.
• Endothelzellen setzen zusätzlich verschiedene gerinnungsaktive Substanzen frei.

Thrombozyten

• Thrombozyten sind kernlose Fragmente von Megakaryozyten, die inaktive Thrombozyten mit diskoider Form, die sich bei Aktivierung ändert (Schwellung, Pseudopodienbildung).
• Thrombozyten besitzen Speichergranula mit Inhaltsstoffen, die bei Aktivierung für die Hämatose freigesetzt werden.
• Die Aktivierung der Thrombozyten erfolgt durch Kontakt mit freigelegten subendothelialen Kollagenfasern über GPla/lla-Rezeptoren, was zur Thrombozyten-Adhäsion führt.
• Zusätzlich werden Substanzen aus der Granula freigesetzt.
• Thrombozyten binden über GPIb/V/IX-Rezeptoren an den Von-Willebrand-Faktor (VWF), der in Endothelzellen synthetisiert wird.
• Der VWF dient als Brücke, die sowohl die primäre als auch die sekundäre Hämostase betrifft.
• Durch die Aktivierung von GPIIb/Illa-Rezeptoren erfolgt die Bindung von Fibrinogen, die Thrombozyten untereinander vernetzt und einen reversiblen Thrombozyten-Aggregat bildet.
• Thrombozyten stellen prokoagulante Oberflächen für das plasmatische Gerinnungssystem bereitstellen.

Sekundäre Hämostase

• Die sekundäre Hämostase ist ein komplexer enzymatischer Vorgang, bei dem inaktive Proenzyme und Kofaktoren (Gerinnungsfaktoren) kaskadenartig zu aktiven Enzymen umgewandelt werden.
• Dieses klassische Gerinnungsmodell wird auch als Kaskadenmodell/Wasserfallmodell bezeichnet.
• Dies führt nach 5-10 Minuten zur Ausbildung eines festen Fasernetzes aus Fibrin mit eingeschlossenen Thrombozyten, Erythrozyten und Leukozyten.
• Mit zunehmendem Verständnis über die Komplexität wurde das Kaskadenmodell in ein zellbasiertes Gerinnungsmodell überführt.
• Dieses Modell läuft in drei Stadien ab: Initiations-, Amplifikations- und Propagationsphase.
• Das zellbasierte Modell spiegelt die Abläufe im menschlichen Körper besser wider, aber das Kaskadenmodell ist einfacher zum Lernen.

Gerinnungsfaktoren

• An der sekundären Hämostase sind 15 Gerinnungsfaktoren beteiligt, die bis auf Calciumionen Proteine sind.
• Die Faktoren haben eine anerkannte Nomenklatur mit römischen Zahlen, wobei die Zahlen nicht der Reihenfolge der Aktivierung entsprechen.
• Die Wirkung der Enzyme wird durch die Bildung von Komplexen beschleunigt, die aus Enzym, Kofaktoren, Ca2+ und freigelegten PL-Oberflächen bestehen.
• Zu den Kofaktoren zählen FV und FVIII, die die Prothrombin- bzw. FX-Aktivierung beschleunigen.
• Der Gewebefaktor ist ein Kofaktor für FVII, dessen Wirkung durch Komplexbildung verstärkt wird.
• Ca2+ ist für die FVII-Aktivierung notwendig und wirkt als Kofaktor.

Kaskadenmodell

Unterscheidung in drei Phasen:

• Aktivierung: endogen (intrinsisch) und exogen (extrinsisch)
• Thrombin-Bildung
• Fibrin-Bildung
• Die endogene Aktivierung erfolgt durch Kontakt des FXII mit unphysiologisch geladenen Membranoberflächen unter Mitwirkung von HMWK und Kallikrein.
• FXlla wandelt FXI in FXla um, der den FIX aktiviert.
• FIXa, FVIlla, Ca2+ und PL bilden den Tenasekomplex, der den FX zu FXa aktiviert.
• Die exogene Aktivierung erfolgt durch Kontakt von extravaskulärem Tissue Factor (TF) mit dem im Blut zirkulierenden FVII.
• TF und FVII bilden an den Zellmembranen einen Komplex, wodurch FVII zu FVlla aktiviert wird.
• FVlla, Ca2 + und PL aktivieren den FX zu FXa.
• Der exogene FVIla aktiviert über die sog. „Josso-Schleife“ auch den FIX des intrinsischen Systems.
• Thrombin (Flla) entsteht durch Abspaltung aus Prothrombin (FII) durch FXa, FVa, Ca2+ und den Prothrombinase-Komplex.
• Ab der Bildung des FXa laufen beide Systeme gemeinsam als sog. gemeinsame Endstrecke ab.
• Thrombin spaltet aus Fibrinogen (FI) die Fibrinopeptide A und B (FPA, FPB) ab.
• Die endgültige Verfestigung des Fibrinnetzwerkes katalysiert FXIlla durch Bildung kovalenter Querverbindungen zu einem Thrombus.

Zellbasiertes Gerinnungsmodell

• Unterteilung in drei Phasen: Initiation, Amplifikation und Propagation.
• Die Initiationsphase beginnt mit dem Kontakt von Tissue Factor (TF) mit im Blut zirkulierenden FVII auf Zellmembranen.
• FVlla, Ca2+ und PL aktivieren FX zu FXa und FIX zu FIXa.
• In der Amplifikationsphase bilden sich geringen Mengen des Prothrombinasekomplexes, der Prothrombin in Thrombin umwandelt.
• Dieses Thrombin aktiviert Thrombozyten, auf deren Oberfläche sich FVa, FVIIla und FXla anlagern, wodurch FIXa ebenfalls auf der Thrombozytenoberfläche aktiviert wird.
• In der Propagationsphase bilden die aktivierten Thrombozyten auf ihrer Oberfläche negativ geladene Phospholipide (PL) aus und erzeugen große Mengen Thrombin (Thrombin-Burst).
• Thrombin spaltet Fibrinogen und aktiviert FXIII zu FXIIIa, wodurch ein stabiles Fibringerinnsel entsteht.

Fibrinolyse

• Fibrinolyse bewirkt die Auflösung des Thrombus, wodurch verschlossene Gefäßabschnitte rekanalisiert werden und die Gerinnselbildung lokal beschränkt bleibt.
• Die Fibrinolyse wird gleichzeitig mit der Hämostase aktiviert, setzt aber langsamer ein.
• Es lassen sich drei Phasen unterscheiden: Aktivierung des Plasminogens, Plasmin-Bildung und Fibrin-Spaltung

Plasminogenaktivatoren

• Das zentrale Enzym ist Plasmin, das als inaktives Proenzym Plasminogen im Blut zirkuliert.
• Plasminogen wird in der Leber gebildet und an die Fibrinfäden des Gerinnsels abgegeben
• Endothelzellen synthetisieren den Gewebeplasminogenaktivator (t-PA), dessen Aktivität durch Bindung an Fibrin gesteigert wird und die Plasmin-Bildung lokal begrenzt.
• Urokinase wird von Bindegewebszellen synthetisiert und durch FXlla und Kallikrein zur aktiven Zweikettenform Urokinase umgewandelt.
• Fibrinolytika werden zu therapeutischen Zwecken eingesetzt, wobei Alteplase ein körpereigenes Fibrinolytikum ist.

Plasmin-Bildung und Fibrin(ogen)-Spaltung

• Plasmin wird enzymatisch durch Plasminogenaktivatoren aus Plasminogen freigesetzt und spaltet Fibrin und Fibrinogen.
• Es wirkt auch autokatalytisch.
• Durch die Fibrinogen)-Spaltung entstehen Fibrinogen- und Fibrin-Spaltprodukte, wobei die Quervernetzung der D-Fragmente zu D-Dimeren charakteristisch ist.
• Der D-Dimer Nachweis dient der Ausschlussdiagnostik bei V.a. venöse Thromboembolien

Regulation des Gerinnungssystems

Um eine unkontrollierte Gerinnung zu verhindern, verfügt das hämostatische System hat verschiedene Mechanismen:

• Gerinnungsinhibitoren (Antithrombine)
• Fibrinolyseinhibitoren (Antiplasmine)

Gerinnungsinhibitoren

• Thrombomodulin (TM) bindet an unverletzte Gefäßendothelzellen und inaktiviert Thrombin, aktiviert Protein C und den Thrombin-Activatable Fibrinolysis Inhibitor (TAFI).
• Antithrombin (AT) ist der Hauptvertreter der Gerinnungsinhibitoren, dessen Wirkung durch Heparin um das 1000fache erhöht wird.
• Protein C (PC) und Protein S (PS) sind Vitamin K-abhängige Proteine, die APC und PS aktiviert.
• Tissue Factor Pathway Inhibitor (TFPI) bildet es einen Komplex mit FVlla und FXa.
• C1-Inhibitor (C1-INH) hemmt die ersten Komplementfaktoren und Gerinnungsfaktoren.

Fibrinolyseinhibitoren

• a2-Antiplasmin (a2AP), der Hauptvertreter der Fibrinolyseinhibitoren hemmt Flla und Plasmin.
• a2-Makroglobulin (a2M) zählt zu den Akute-Phase-Proteinen und hemmt Flla und Plasmin.
• Plasminogenaktivatorinhibitor (PAI) hemmt t-PA und u-PA.
• Thrombin-Activatable Fibrinolysis Inhibitor (TAFI) hemmt Plasminogen, wodurch das Fibrinnetz vor einem vorzeitigen Abbau geschützt wird.

Antikoagulation

• Eine unerwünschte Blutgerinnung kann zu Gefäßverschlüssen (Thrombosen) führen.
• Therapeutische Hemmung wird unterteilt in direkte Antikoagulantien, indirekte Antikoagulantien und Thrombozytenaggregationshemmer.
• Die Dosierung richtet sich nach Prophylaxe oder Therapie.
• Die Angabe der Dosierung erfolgt in Internationalen Einheiten (IE).

Hirudin

• Hirudin wird heute gentechnisch produziert und hemmt Thrombin.
• Anwendung intravenös, intramuskulär oder subkutan.
• NW: erhöhtes Blutungsrisiko, allergische Reaktionen
• Labortest: aPTT, PiCT

Nicht-Vitamin-K-abhängige orale Antikoagulanzien

• Dabigatran, Rivaroxaban, Apixaban und Edoxaban gehören zu den direkten oralen Antikoagulantien (DOAK).
• Anwendung oral.
• Prothrombinkonzentrat (PPSB) als Erstmaßnahme bei starker Blutungsneigung.
• Indikation: Thromboseprophylaxe, Schlaganfallprophylaxe
• Hauptvorteile: einfache Anwendung mit konstanter Dosierung, weniger Interaktionen, schnellere Wirksamkeit
• Hauptnachteile: höhere Kosten und Kontraindikation bei Patienten mit Niereninsuffizienz und/oder Lebererkrankungen, sowie bei Schwangerschaft.

Heparin

• Heparin kommt als unfraktioniertes (UFH) und niedermolekulares, fraktioniertes Heparin (NMH) zum Einsatz.
• UFH bindet an AT und hemmt schneller FXa und Thrombin.
• NMH hemmt an AT und hemmt FXa.
• Anwendung intravenös. Antidot Protamin. Ist bei Intensivmedizinische Gründe angezeigt (Österreich).
• Heparin-induzierte Thrombopenie (HIT) ist eine Verminderung der Thrombozytenzahl und der Verlauf einer Heparinprophylaxe bzw. -therapie entstehen kann.

Vitamin K-Antagonisten

• Vitamin-K-Antagonisten sind Cumarin bzw. Cumarin-Derivate.
• Phenprocoumon (Marcoumar®) hauptsächlich in Österreich in Verwendung.
• Warfarin (Coumadin®) hauptsächlich in USA in Verwendung.
• Acenocoumarol (Sintrom®)
• hemmen Vitamin K-Wirkung und somit FI, FVII, FIX, FX sowie Protein C und Protein S • NW: erhöhte Blutungsrisiko
• teratogen → strenge Kontraindikation während Schwangerschaft! – Antikoagulierte Personen sollten einen Notfall-Pass bei sich tragen

Acetylsalicylsäure und Clopidogrel

• Acetylsalicylsäure (ASS, Aspirin®) ist das bekannteste Medikament zur Hemmung der Thrombozytenaggregation.
• Beide zeigen gleiche Wirksamkeit, wobei Clopidogrel wesentlich teurer ist als ASS.

Gerinnungsanalytik

• Zur Qualität und Zuverlässigkeit der Laborergebnisse sind alle Prozesse sind ausschlaggebend.
• Gerinnungsuntersuchungen dienen der: Kontrolle von Antikoagulanzientherapien Präoperativen Kontrolle Diagnostik einer Hämostasestörung bei positiver Anamnese

Präanalytik

Blutabnahme:

• BA erfolgt am nüchternen Patienten, sitzend oder liegend
• Venöse Stauung der Vene nicht länger als 1 min Entnahmeröhrchen: Zitrat-Röhrchen für Gerinnungstests CTAD-Röhrchen für Thrombozytenfunktionstests EDTA-Röhrchen für Thrombozytenzählung und molekularbiologische Analyse
• Zitrat-Röhrchen müssen bis zur Markierung gefüllt werden, da das Mischungsverhältnis bei Gerinnungsuntersuchungen 1:10 beträgt:
• sofortiges Mischen nach der Abnahme (5x vorsichtig Kippen) Reihenfolge der Entnahmeröhrchen beachten: Serum - Zitrat - Heparin - EDTA Plasmagewinnung:
• Zitrat-Vollblut möglichst rasch zentrifugieren. Das gewonnene Zitratplasma möglichst zellfrei abpipettieren Analysenverweigerung:
• falsches Blutabnahmeröhrchen
• Gerinnsel im Zitratblut : Transport der Probe/Vollblut Schonend und schnell
• Zeithöchst 4 Stunden

Lagerung der Probe/Vollblut vs. Plasma Zitrat-Vollblut: höchstens 4 Stunden Einflussgrößen: Alter, Schwangerschaft, Ernährung, Arzneimittel Das „ideale" Untersuchungsmaterial für Gerinnungsanalysen gewinnt man durch: ungestaute Venenpunktion, korrekt befülltes Zitratröhrchen, gemischtes Blutabnahmeröhrchen.

Analytik

Bei der Gerinnungsanalyse können folgende Testprinzipien unterschieden werden: Aktivitätstests, Immunologische Tests; Molekularbiologische Tests, -Point-of-Care-Tests

Aktivitätstests

Koagulometrische Methode: Erfasst die Geschwindigkeit der Gerinnselbildung. Thrombin → Fibringerinnsel Chromogene Methode Erfasst eine Farbreaktion. Enzym → Farbreaktion

Manuelle Methoden:

• Kippmethode Durch Kippen (ca. 80°) eines Kunststoff-Einmalröhrchens Häkchenmethode: Ein Häkchen oder eine Öse wird in regelmäßigen Abständen durch den Analysenansatz hindurchgeführt. Mechanisierte Methoden: Kugelkoagulometer:

Immunologische Messverfahren

erfassen die Konzentration von Gerinnungsfaktoren und inhibitoren über Antigen. Gerinnungsfaktoren und -inhibitoren sind Proteine (AG) gegen die spezifische Antikörper (AK) hergestellt werden können. Erfassen die Konzentration von Gerinnungsfaktoren

Molekularbiologische Methoden

Molekularbiologische Methoden basieren zumeist auf der Methode der Polymerasekettenreaktion (PCR) angewandt werden. Mutations in Genregionen durchlaufen

Point-of-Care-Test

Point-of-Care-Tests (POCT) sind rasch und einfach durchzuführende und zugleich zuverlässige Tests, Tests in Patientennähe auch selbst durchführbar. z.B. CoaguChek® zur INR-, PFA 100 oder Ultegra®-RPFA Multipla®-Analyzer

Kalibrierung von gerinnungsanalytischen Messverfahren

Kalibrierung dient der „Eichung" des Mess-Systems, um sicher zu stellen, dass die Ergebnisse korrekt und präzise sind. Durch die Messung von Poolplasmen wird eine Bezugsgerade erstellt

Qualitätskontrolle im Gerinnungslabor

dient dazu grobe, zufällige und systematische Fehler aufzudecken MitHilfe externerund internerQualitätskontrollen werden Präzision und Richtigkeit der Analysen überprüft. externe Qualitätskontrolle ermöglichtdie Kontrolle der Richtigkeit der Analysen interne Qualitätskontrollermöglicht die Kontrolle der Richtigkeit und Präzision.dazu wird Kontrollplasma analysiertKontrollkarte angelegt

Gerinnungsdiagnostik

Globale Richtlinien der Gerinnungsdiagnostik Allgemeines Screening: aPTT, PTZ, Fibrinogen Antikoagulantienkontrolle: aPTT, PTZ/INR, Thrombozyten bzw. Präoperatives Screening: aPTT, PTZ, Fibrinogen, Abklärung Blutungsneigung : aPTT, PTZ, Fibrinogen, Einzelfaktoren Abklärung Thromboseneigung: PTT, PTZ, Fibrinogen, Thrombozyten

Thrombozytäres System (Thrombozytenzählung)

Thrombozytenzählung Thrombozytenfunktion Indikation: präoperatives Screening Ursachen für erhöhte Blutungsneigung: verminderte Thrombozytenzahl (Thrombozytopenie) durch Folge: Verlängerung der Blutungszeit (siehe 3.1.2.1) Methoden: Elektronische Zählung Referenzbereich der Thrombozytenzahl: 150 – 350 G/I <20 G/I besteht Blutungsgefahr!

Thrombozytenfunktion

Indikation: erhöhte Blutungsneigung gestörte Thrombozytenfunktion Methods: Blutungszeit Verschlusszeit Thrombozytenaggregationstest (Die Sensitivität des Tests ist relativ gering, wodurch leichte Störungen der Thrombozytenfunktion übersehen werden können) Die Verschlusszeit hängt von der Thrombozytenfunktion ab und kann mittels Platelet Function - CTAD- Die Aggregationsfähigkeit hängt von der Thrombozytenfunktion ab

Plasmatisches System

GlobaleTests (Screeningtests):

• aPTT erfasst das endogenes plasmatisches System
• PTZ/TPZ/Quick erfasst das exogenes plasmatische System
• TZ, RZ bzw. Fibrinogen erfassen die Endphase

Aktivierte partielle Thromboplastinzeit

Die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT, Abb. 22) erfasst die Funktion des Systems Indikation:

• Präoperatives Screening
• Verdacht auf Blutgerinnungsstörung bzw. Suchtest für Hämophilie
• Kontrolle der Heparin-Therapie Referenzbereich von aPTT: 26 – 42 sec CAVE: methoden- und geräteabhängig! Verlängerte aPTT: Mangel an des endogenen Systems Verkürzte aPTT: Abnahmefehler

Prothrombinzeit

Die Prothrombinzeit (PTZ, Abb. 23), auch Thromboplastinzeit (TPZ) genannt, Funktiondes exogenen Indikation:

• Präoperatives Screening
• Kontrolle bei oraler Antikoagulanzientherapie mit Cumarinen
• Verdacht auf Blutgerinnungsstörung ( -Verlaufskontrolle bei Lebererkrankungen Messung von prozentwert (%)des Normalwertes INR angegeben. Referenzbereich der PTZ: 70 – 130%
• < 10% Neigung zu Spontanblutungen!* Erniedrigte PTZ:* Antikoagulanzientherapie K-Neugeborene (physiologisch)

Standardisierung: PTZ schwer standardisierbar Um eine bessere Vergleichbarkeit erhalten, wird die PTZ entweder in % des Normalwertes angegeben Erstellung einer Bezugskurve: Aus einem Plasmapool von mindestens 40 Normalspendern