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Hemostasia e Coagulação Devido a sua natureza fluida, o sangue flui livremente por todo o sistema circulatório. Contudo, se há uma ruptura na “tubulação” do sistema, o sangue se perderá, a não ser que alguns passos sejam dados. Um dos de- safios para o corpo é fechar orifícios nos vasos sanguíneos danificados ao mesmo tempo em que mantém o fluxo sanguíneo pelo vaso. Seria simples bloquear completamente um vaso sanguíneo danificado, do mesmo modo que se coloca uma barreira em uma rua cheia de buracos. Contudo, da mesma maneira que os lojistas daquela rua perdem negócios se o tráfego for bloqueado, as cé- lulas irritadas por esse vaso, situadas após o ponto do dano, morreriam por falta de oxigênio e nutrientes se o vaso fosse com- pletamente bloqueado. A tarefa do corpo é permitir o fluxo sanguíneo pelo vaso en- quanto repara simultaneamente a parede danificada. Esse desafio é complicado pelo fato de que o sangue no sistema está sob pressão. Se o “remendo” do reparo for muito fraco, ele é rompido pela pressão sanguínea. Por essa razão, interromper a perda de sangue en- volve diversos passos. Primeiro, a pressão no vaso deve ser diminuída por tempo sufi- ciente para criar um tampão mecânico se- guro na forma de um coágulo de sangue. Uma vez que o coágulo está no lugar e a perda de sangue foi interrompida, os meca- nismos de reparo do corpo podem assumir o controle. Então, enquanto a ferida é repa- rada, as enzimas gradualmente dissolver o coágulo enquanto leucócitos fagocíticos in- gerem e destroem os detritos. A hemostasia evita a perda de sangue dos vasos danificados A hemostasia é o processo de manter o sangue dentro de um vaso sanguíneo dani- ficado. (O oposto de hemostasia é hemor- ragia.) A hemostasia possui três passos principais: • Vasoconstrição; • Bloqueio temporário por tampão pla- quetário; • Coagulação. O primeiro passo na hemostasia é a cons- trição imediata dos vasos danificados, a fim de reduzir o fluxo sanguíneo e a pressão no vaso temporariamente. Se você aplicar pressão sobre um ferimento que está san- grando, você também diminuirá o fluxo dentro do vaso danificado. A vasoconstri- ção normalmente é causada por moléculas parácrinas liberadas do endotélio. A vasoconstrição é rapidamente seguida pelo segundo passo, o bloqueio mecânico do orifício por um tampão plaquetário solto. A formação do tampão inicia com a adesão plaquetária, quando as plaquetas aderem ou são exportas ao colágeno na área danificada. As plaquetas aderidas tor- nam-se ativar, liberando citocinas na área ao redor da lesão. Esses fatores plaquetá- rios reforçam a vasoconstrição local e ati- vam mais plaquetas, que se agregam ou se ligam umas às outras para formar um tam- pão plaquetário solto. As plaquetas ati- vando mais plaquetas são um exemplo de alça de retroalimentação positiva. Simultaneamente, o colágeno exposto e o fator tecidual (uma mistura de proteínas e fosfolipídeos) iniciam o terceiro passo, a formação de uma rede de proteína fibrina, que estabiliza o tampão plaquetário para formar um coágulo. A fibrina é o produto final de uma série de reações enzimáticas, denominada cascata da coagulação. Al- guns fatores químicos envolvidos na cas- cata da coagulação também promovem a adesão e a agregação plaquetária na região danificada. Por fim, quando o vaso danifi- cado é reparado, o coágulo retrai quando a fibrina é lentamente dissolvida pela enzima plasmina. O corpo deve manter o equilíbrio adequado durante a hemostasia. Pouca hemostasia permite sangramento excessivo; muita cria trombos, coágulos sanguíneos que aderem a paredes de vasos não danificados. Um trombo grande pode bloquear o lúmen do vaso e interromper o fluxo sanguíneo. Embora a hemostasia pareça fácil de se en- tender, algumas questões permanecem sem resposta nos níveis molecular e celular. A coagulação sanguínea inapropriada tem um importante papel em acidentes vasculares encefálicos e cardíacos. Mutações herdadas que afetam a função das plaquetas podem levar a coágulos inapropriados ou sangra- mento excessivo, devido a falhas na he- mostasia. Um estudo detalhado da hemostasia en- volve diversos fatores químicos, alguns dos quais desempenham muitos papéis e pos- suem múltiplos nomes. Assim, aprender sobre a hemostasia pode ser especialmente desafiador. Por exemplo, alguns fatores participam da coagulação e da formação dos tampões plaquetários, e um fator da cascata ativa enzimas tanto para a forma- ção quanto para a dissolução do coágulo. Devido à complexidade da cascata de coa- gulação, somente discutimos alguns aspec- tos da hemostasia em detalhes. A ativação das plaquetas inicia o pro- cesso da coagulação Quando um vaso sanguíneo é inicialmente danificado, o colágeno exposto e substân- cias químicas provenientes das células en- doteliais ativam as plaquetas. Em geral, o endotélio dos vasos sanguíneos separa as fibras de colágeno da matriz do sangue cir- culante. Todavia, quando o vaso está dani- ficado, o colágeno é exposto e as plaquetas rapidamente começam a aderir nele. As plaquetas aderem ao colágeno com a ajuda de integrinas, proteínas receptoras de membrana que são ligadas ao citoesque- leto. A ligação ativa as plaquetas e elas li- beram o conteúdo de seus grânulos intrace- lulares, incluindo seratonina (5-hidroxi- triptamina), ADP e fator de ativação pla- quetária (PAF). O PAF inicia uma alça de retroalimentação positiva, ativando mais plaquetas. O PAF também inicia vias que convertem os fosfolipídeos de membrana em trombo- xano A2. A serotonina e o tromboxano A2 são vasoconstritores. Eles também contri- buem para a agregação plaquetária, junta- mente com ADP e PAF. O resultado final é o crescimento de um tampão plaquetário que sela a parede do vaso danificado. Se a agregação plaquetária é um evento de retroalimentação positiva, o que impede que o tampão plaquetário continue se for- mando e se espalhe além do local da lesão para outras áreas da parede do vaso? A está no fato de que as plaquetas não aderem ao endotélio normal. As células endoteliais vasculares intactas convertem seus lipídeos de membrana em prostaciclina¸ um eico- sanoide que bloqueia a adesão e agregação plaquetárias. O óxido nítrico, liberado pelo endotélio normal e íntegro, também inibe a adesão das plaquetas. A combinação da atração das plaquetas para o local da lesão e a repulsão da parede normal do vaso cria uma resposta localizada que limita o tam- pão plaquetário à área danificada. A coagulação transforma o tampão plaquetário em um coágulo O terceiro principal passo na hemostasia, a coagulação é um processo complexo, no qual o fluido sanguíneo forma um coágulo gelatinoso. A coagulação é dividida em duas vias que, eventualmente, convergem a uma via co- mum. Uma via intrínseca inicia quando o dano aos tecidos expõe o colágeno. Por isso, a via intrínseca é também conhe- cida como via de ativação por contato. A via intrínseca usa proteínas já presentes no plasma. O colágeno ativa a primeira en- zima o fator XII, iniciando-se a cascata. Uma via extrínseca inicia quando os teci- dos danificados expõem o fator tecidual, também chamado de tromboplastina teci- dual ou fator III. A via extrínseca é tam- bém chamada de via de lesão celular ou via do fator tecidual. O fator tecidual ativa o fator VII, iniciando a via extrínseca. As duas vias unem-se na via comum, pro- duzindo trombina, que é a enzima que converte o fibrinogênio em polímeros in- solúveis de fibrina. Essas fibras de fibrina se tornam parte do coágulo. A coagulação foi incialmente considerada como uma cascata similar à cascata de se- gundo mensageiro da transdução de sinal. Em cada passo, uma enzima converte um precursor inativo em uma enzima ativa,muitas vezes com a ajuda de Ca2+, fosfoli- pídeos da membrana, ou outros fatores. Contudo, agora sabemos que o processo é mais do que uma simples cascata. Os fato- res das vias intrínseca e extrínseca intera- gem entre si, fazendo da coagulação uma rede, em vez de uma simples cascata. Além disso, várias alças de retroalimentação po- sitiva sustentam a cascata até que uma ou mais das proteínas plasmáticas participan- tes seja completamente consumida. O passo final da coagulação é a conversão de fibrinogênio em fibrina, uma reação ca- talisada pela enzima trombina. As fibras de fibrina permeiam o tampão plaquetário e retêm eritrócitos dentro de sua malha. O fa- tor XIII ativo converte a fibrina em um po- límero com ligações cruzadas, o qual esta- biliza o coágulo. Os coágulos são apenas uma correção tem- porária. Conforme o vaso danificado lenta- mente é reparado, o coágulo é desintegrado quando a fibrina é quebrada em fragmentos pela enzima plasmina. Uma forma inativa da plasmina, o plasminogênio, é parte do coágulo. Depois da coagulação, a trombina, um fator na cascata de coagula- ção, age com um segundo fator, chamado de ativador de plasminogênio tecidual (tPA) para converter o plasminogênio ina- tivo em plasmina. A plasmina, então, que- bra a fibrina, em um processo chamado de fibrinólise. O grande número de fatores envolvidos na coagulação e o fato de que um único fator pode ter diferentes nomes pode ser con- fuso. Os cientistas atribuíram n´meros aos fatores de coagulação, porém os fatores não são numerados na ordem em que eles par- ticipam da cascata de coagulação. Em vez disso, eles foram numerados de acordo com a ordem em que eles foram descobertos. Hemostasia Hemostasia, que não deve ser confundida com o termo muito parecido homeostasia, é uma sequência de respostas que inter- rompe o sangramento. Quando os vasos sanguíneos são danificados ou sofrem rup- tura, a resposta hemostática precisa ser rá- pida, localizada na região do dano e cuida- dosamente controlada para que seja efetiva. Três mecanismos reduzem a perda de san- gue: • Espasmo vascular; • Formação de tampão plaquetário; • Coagulação sanguínea. Quando bem-sucedida, a hemostasia evita hemorragia, que consiste na perda de grande volume de sangue dos vasos. Os mecanismos hemostáticos conseguem evi- tar a hemorragia de vasos sanguíneos pe- quenos, porém as hemorragias substanciais de vasos maiores demandam intervenção médica. Espasmo vascular Quando artérias ou arteríolas são danifica- das, o músculo liso arranjado de forma cir- cular em suas paredes contrai-se de imedi- ato, uma reação chamada de espasmo vas- cular. O espasmo vascular reduz a perda de sangue por vários minutos a algumas horas, tempo durante o qual os outros mecanis- mos hemostáticos entram em ação. O es- pasmo é provavelmente causado pelo dano ao músculo liso, por substâncias liberadas de plaquetas ativadas e por reflexos inicia- dos pelos receptores de dor. Formação de tampão plaquetário Considerando seu tamanho pequeno, as plaquetas armazenam uma impressionante variedade de substâncias químicas. Dentro de muitas vesículas são encontrados fatores de coagulação, ADP, ATP, Ca2+ e seroto- nina. Também estão presentes enzimas que produzem tromboxano A2, uma prosta- glandina; fator estabilizador da fibrina, que ajuda a fortalecer o coágulo sanguíneo; lisossomos; algumas mitocôndrias; sistema de membrana que captam e armazenam cálcio e fornecem canais para liberação dos conteúdos dos grânulos; e glicogênio. Também dentro das plaquetas é encontrado o fator de crescimento derivado das pla- quetas (PDGF), um hormônio que pro- move a proliferação de células endoteliais vasculares, fibras de músculo liso vascular e fibroblastos com objetivo de ajudar o re- paro das paredes danificadas dos vasos san- guíneos. A formação do tampão plaquetá- rio ocorre da seguinte maneira: 1. Inicialmente, as plaquetas entram em contato e se fixam a partes do vaso san- guíneo danificado, como fibras de colá- geno do tecido conjuntivo subjacente às células endoteliais danificadas. Esse processo é chamado de adesão plaque- tária. 2. Essa adesão ativa as plaquetas e suas características mudam de maneira drás- tica. As plaquetas estendem muitas pro- jeções que possibilitam entrar em con- tato e interagir umas com as outras; as plaquetas começam a liberar os conteú- dos das suas vesículas. Essa fase é chamada de reação de liberação de plaquetas. O ADP liberado e o trombo- xano A2 atuam como vasoconstritores, promovendo e sustentando a contração do músculo vascular liso, o que diminui o fluxo de sangue pelo vaso lesado. 3. A liberação de ADP torna as outras pla- quetas da área visguentas, e essa condi- ção das plaquetas recém-recrutadas e ativadas promovem a adesão às plaque- tas originalmente ativadas. Essa aglo- meração de plaquetas é chamada de agregação plaquetária. Por fim, o acú- mulo e a fixação de numerosas plaque- tas formam uma massa chamada de tampão plaquetário. O tampão plaquetário é muito eficaz na prevenção da perda de sangue no vaso pe- queno. Embora inicialmente o tampão pla- quetário seja frouxo, ele passa a ser bas- tante firma quando é reforçado por fila- mentos de fibrina formados durante a coa- gulação. O tampão plaquetário pode cessar a perda de sangue por completo se o orifí- cio no vaso sanguíneo não for muito grande. Coagulação do Sangue Normalmente, o sangue permanece em seu estado líquido enquanto se encontra no in- terior dos vasos sanguíneos. Se for coletado do corpo, no entanto, torna-se espesso e forma um gel. Por fim, o gel se separa do líquido. O líquido de cor palha, chamado soro, é simplesmente plasma sanguíneo sem as proteínas de coagulação. O gel é chamado de coágulo sanguíneo, que con- siste em uma rede de fibras proteicas inso- lúveis chamadas de fibrina, na qual os ele- mentos figurados do sangue são aprisiona- dos. O processo de formação do gel, chamado de coagulação, consiste em uma série de reações químicas que culmina na formação de filamentos de fibrina. Se o sangue coa- gula com muita facilidade, uma das conse- quências pode ser trombose – coagulação em um vaso não danificado. Se o sangue demora muito para coagular, pode ocorrer hemorragia. A coagulação envolve inúmeras substân- cias conhecidas como fatores de coagula- ção. Esses fatores incluem os íons cálcio (Ca2+), várias enzimas inativas sintetizadas por hepatócitos e liberadas na corrente san- guínea e diversas moléculas associadas às plaquetas ou liberadas pelos tecidos danifi- cados. A maioria dos fatores de coagulação é identificada por numerais romanos que indicam a ordem da sua descoberta (não ne- cessariamente a ordem da sua participação no processo de coagulação). A coagulação consiste em uma cascata complexa de reações enzimáticas na qual cada fator de coagulação ativa várias molé- culas do fator seguinte em uma sequência fixa. Por fim, forma-se a proteína insolúvel fibrina. A coagulação pode ser dividida em três estágios: 1. Duas vias, chamadas de via extrínseca e intrínseca, que serão descritas breve- mente, levam à formação de protrombi- nase. Uma vez formada a protrombi- nase, as etapas envolvidas nas duas fa- ses seguintes da coagulação são as mes- mas tanto na via intrínseca quanto na extrínseca e, juntas, essas duas fases são chamadas de via comum; 2. A protrombinase converte a protrom- bina (uma proteína plasmática formada pelo fígado) na enzima trombina; 3. A trombina converte fibrinogênio solú- vel (outra proteína plasmática formada pelo fígado) em fibrina insolúvel. A fi- brina forma os filamentos do coágulo. Via extrínseca A via extrínseca da coagulação sanguínea apresenta menos etapas que a via intrínsecae ocorre rapidamente – em uma questão de segundos se o traumatismo for importante. É assim chamada porque uma proteína te- cidual chamada de fator tecidual (FT), também conhecida como tromboplastina, passa para o sangue a partir de células do lado de fora dos vasos sanguíneos (extrín- secas aos) e inicia a formação da protrom- binase. O FT é uma mistura complexa de lipoproteínas e fosfolipídeos liberada nas superfícies de células danificadas. Na pre- sença de Ca2+, o FT começa uma sequência de reações que, por fim, ativa o fator de coagulação X. Uma vez ativado, o fator X se combina com o fator V na presença de Ca2+ para formar a enzima ativa protrombi- nase, completando a via extrínseca. Via intrínseca A via intrínseca da coagulação sanguínea é a mais complexa que a via extrínseca e ocorre mais lentamente, em geral, em al- guns minutos. A via intrínseca é assim cha- mada porque seus ativadores ou estão em contato direto com o sangue ou estão con- tidos no sangue (intrínsecos ao): não há ne- cessidade de dano tecidual externo. Se as células endoteliais se tornam rugosas ou são danificadas, o sangue pode entrar em contato com as fibras de colágeno no tecido conjuntivo ao redor do endotélio do vaso sanguíneo. Além disso, o trauma às células endoteliais causa danos às plaquetas, resul- tando na liberação plaquetária de fosfolipí- dios. O contato com as fibras de colágeno (ou com as paredes de vidro do tudo de co- leta de sangue) ativa o fator de coagulação XII, que começa uma sequência de reações que, por fim, ativa o fator de coagulação X. Fosfolipídios plaquetários e Ca2+, tam- bém podem participar da ativação do fator X. Uma vez ativado, o fator X se combina com o fator V para formar a enzima ativa protrombinase (assim como acontece na via extrínseca), completando a via intrín- seca. Via comum A formação da protrombinase marca o co- meço da via comum. No segundo estágio da coagulação do sangue, a protrombinase e o Ca2+ catalisam a conversão da protrom- bina em trombina. No terceiro estágio, a trombina, na presença de Ca2+, converte fi- brinogênio, que é solúvel, em filamentos de fibrina frouxos, que são insolúveis. A trom- bina também ativa o fator XIII (fator esta- bilizador da fibrina), que fortalece e estabi- liza os filamentos de fibrina em um coágulo forte. O plasma contém um pouco de fator XIII, que também é liberado pelas plaque- tas presas no coágulo. A trombina exerce dois efeitos de feedback positivo. Na primeira alça de feedback po- sitivo, que envolve o fator V, acelera a for- mação de protrombinase. A protrombinase, por suas vez, acelera a produção de mais trombina e assim por diante. Na segunda alça de feedback positivo, a trombina ativa plaquetas, que reforçam sua agregação e a liberação dos fosfolipídeos plaquetários. Retração do Coágulo Uma vez formado, o coágulo tampa a área rompida do vaso sanguíneo e, dessa forma, interrompe a perda de sangue. A retração do coágulo consiste na consolidação ou fortalecimento do coágulo de fibrina. Os fi- lamentos de fibrina fixados às superfícies danificadas do vaso sanguíneo vão gradati- vamente se contraindo conforme são reco- bertos pelas plaquetas. Com a retração do coágulo, as margens do vaso danificado são aproximadas, diminuindo o risco de mais danos. Durante a retração, um pouco de soro pode escapar por entre os filamentos de fibrina, sem perder elementos figurados do sangue. A retração normal depende da concentração adequada de plaquetas no co- águlo, que liberam fator XIII e outros fa- tores, fortalecendo e estabilizando o coá- gulo. Assim, pode ocorrer o reparo perma- nente do vaso sanguíneo. Por fim, os fi- broblastos formam tecido conjuntivo na área rompida e novas células reparam o re- vestimento do vaso. Função da vitamina K na coagulação A coagulação normal depende de níveis adequados de vitamina K no corpo. Em- bora a vitamina K não esteja envolvida na formação do coágulo propriamente dito, ela é necessária para a síntese de quatro fa- tores de coagulação. Normalmente, produ- zia por bactérias que habitam o intestino grosso, a vitamina K é lipossolúvel e pode ser absorvida pelo revestimento do intes- tino passando para o sangue se a absorção de lipídios for normal. Com frequência, as pessoas que sofrem de distúrbios que retar- dam a absorção de lipídeos (p. ex., libera- ção inadequada de bile no intestino del- gado) apresentam sangramento descontrolado em consequência da defici- ência de vitamina K. Mecanismos de controle hemostático Muitas vezes ao longo do dia, pequenos co- águlos começam a se formar, quase sempre em um local de pequena rugosidade ou em uma placa aterosclerótica em desenvolvi- mento dentro de um vaso sanguíneo. Uma vez que a coagulação do sangue envolve amplificação e ciclos de feedback positivo, o coágulo tende a crescer, criando um po- tencial para comprometer o fluxo sanguí- neo através de vasos não danificados. O sistema fibrinolítico dissolve pequenos coágulos inapropriados; além disso, desfaz coágulos em um local danificado desde que o dano esteja reparado. A dissolução de um coágulo é chamada de fibrinólise. Quando um coágulo é formado, uma enzima plas- mática inativa chamada plasminogênio é incorporada ao coágulo. Tanto os tecidos do corpo quanto o sangue contêm substân- cias que podem ativar o plasminogênio, que passa a se chamar plasmina ou fribri- nolisina, uma enzima plasmática ativa. En- tre essas substâncias estão a trombina, o fa- tor XII ativado e o ativador do plasmi- nogênio tecidual (t-PA), que é sintetizado nas células endoteliais da maioria dos teci- dos e liberado no sangue. Uma vez for- mada, a plasmina consegue dissolver um coágulo por meio da digestão dos filamen- tos de fibrina e inativação de substâncias como fibrinogênio, protrombina e fatores V e XII. Mesmo que a trombina exerça efeito de feedback positivo na coagulação do san- gue, a formação do coágulo normalmente permanece restrita ao local do dano. Um coágulo não se estende além do local le- sado na circulação geral, em parte porque a fibrina absorve trombina no coágulo. Outro motivo para a formação localizada de coá- gulo é a dispersão de parte dos fatores de coagulação pelo sangue, cujas concentra- ções não são altas o suficiente para promo- ver a coagulação disseminada. Vários outros mecanismos também contro- lam a coagulação do sangue. Por exemplo, as células endoteliais e os leucócitos produ- zem uma prostaglandina chamada prosta- ciclina que se opõe às ações do trombo- xano A2. A prostaciclina é um poderoso inibidor da adesão e da liberação plaquetá- rias. Além disso, o sangue apresenta substâncias que retardam, suprimem ou evitam a coa- gulação sanguínea, chamadas anticoagu- lantes. Entre essas substâncias, incluímos a antitrombina, que bloqueia a ação de vá- rios fatores, inclusive XII, X e II (pro- trombina); a heparina, um anticoagulante produzido pelos mastócitos e basófilos, que se combina à antitrombina e aumenta sua efetividade no bloqueio da trombina; e a proteína C ativada (PCA), que inativa os dois principais fatores de coagulação não bloqueados pela antitrombina e intensifica a atividade dos ativadores de plasminogê- nio. Lactentes que não possuem a capaci- dade de produzir PCA devido a mutação genética em geral morrem por conta de co- águlos sanguíneos durante o primeiro ano de vida. Coagulação intravascular Apesar dos mecanismos fibrinolíticos e an- ticoagulantes, não raro, coágulos sanguí- neos se formam dentro do sistema circula- tório. Tais coágulos podem ser iniciados por superfícies endoteliais rugosas de um vaso sanguíneo resultantes de ateroscle- rose, traumatismo ou infecção. Essas condições induzem à adesão de pla- quetas. Coágulos intravasculares também podem se formarquando o sangue flui muito lentamente (estase), possibilitando que fatores de coagulação se acumulem no local em concentrações altas o suficiente para iniciar a coagulação. A coagulação em um vaso sanguíneo não rompido (normal- mente uma veia) é chamada de trombose. O coágulo, chamado trombo, pode se dis- solver por si só, espontaneamente. Se per- manecer intacto, no entanto, o trombo pode se deslocar e ser levado pelo sangue. Coá- gulos sanguíneos, bolhas de ar, gordura de ossos quebrados ou fragmentos transporta- dos na corrente sanguínea são chamados de êmbolo. Um êmbolo que se desprende de uma parede arterial pode se alojar em uma artéria de diâmetro menor e bloquear o fluxo de sangue para um órgão vital. Quando o êmbolo se aloja nos pulmões, a condição é chamada de embolia pulmo- nar. Hemostasia e Coagulação A hemostasia evita a perda de sangue dos vasos danificados A ativação das plaquetas inicia o processo da coagulação A coagulação transforma o tampão plaquetário em um coágulo Hemostasia Espasmo vascular Formação de tampão plaquetário Coagulação do Sangue Via intrínseca Via comum Retração do Coágulo Função da vitamina K na coagulação Mecanismos de controle hemostático Coagulação intravascular
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