血液はどのように凝固するのか?

血液は、酸素や栄養分を細胞に運ぶ重要な機能を担っている欠くことのできない液体です。


人間の体重のほぼ1/10は、血液で構成されています(男性は±5.5リットル、女性は±4.5リットル)。血液は、私たちの細胞に酸素や栄養素を運ぶだけでなく、私たちの免疫システムや体温の恒常性にも重要な役割を果たしています(1)。

血液に関するいくつかの事実

- 1パイントの献血で、3人の人間を救うことができます。

- 血は、赤いとは限りません。

- ヒトの体には、10万kmもの血管が体内を走っています。

- 血小板、白血球、赤血球が、血液の黄色の液体成分である血漿中に浮遊しています。

- ヒトの血液には、少量の金を含む金属の原子が含まれています。

- 赤血球には、核がありません。

- 集団によって変わりますが、血液には、A、B、AB、Oの4つの型があります。各血液型は、RhD陽性またはRhD陰性のいずれかに分類され、合計8つの主な血液型が存在します。

血液の凝結・凝固 - 血液凝固カスケード

凝固は、血液凝固カスケードと呼ばれる多段階のプロセスです(2)。血液凝固カスケードは、外因系経路、内因系経路、共通系経路の3つの経路に分類されます(図1)。

図1.血液凝固カスケード。経路のポスターのダウンロードはこちら

外因系経路は、損傷を受けた細胞や組織から放出されます。これは組織因子経路としても知られています。内因系経路は、第XII因子によるトロンビン活性化の並列経路です(図2)。これは、壊れた血管壁のコラーゲン線維に血液が遭遇することで引き起こされます。 どちらの経路も最終的にはプロトロンビン活性化因子を産生し、これが、プロトロンビンがトロンビンになって、その後フィブリノーゲンがフィブリンに変換されるという共通系経路を誘発します(3)。ここで注意しなければならないのは、これはあくまで簡単な説明であり、研究では、このプロセスはかなり複雑であることが示唆されています。しかし、血液凝固をよりよく理解するための有用なアプローチです。

図2.1:100に希釈した第XII因子抗体(66089-1-Ig)と、Alexa Fluor 488標識AffiniPureヤギ 抗マウスIgG(H+L)を用いて、(-20℃エタノール)固定したHepG2細胞の免疫蛍光分析。

13の血液凝固因子

私たちの体は、特殊なタンパク質を形成し、傷口で塊を固定することで血液を凝固させる凝固因子を活性化します。ヒトには13の血液凝固因子(4)があり、その大部分は肝臓で産生されています(表1)。

血液凝固因子 一般名 ソース 経路 分類
第I因子 フィブリノーゲン 肝臓 共通系 フィブリノーゲン系
第II因子
(図3)
プロトロンビン 肝臓 共通系 ビタミンK依存性タンパク質
第III因子            組織因子またはトロンボプラスチン 損傷を受けた組織細胞、血小板がトロンボプラスチンを放出する 外因系 N/A
第IV因子 カルシウムイオン 骨、および小腸内膜からの吸収 外在系、内在系、共通系 N/A
第V因子
(図4)
プロアクセレリンまたは不安定凝固因子 肝臓および血小板 N/A フィブリノーゲン系
第VI因子 アクセレリン、もはや使用されていない N/A 共通系 N/A
第VII因子 プロコンベルチンまたは安定凝固因子 肝臓 外因系 ビタミンK依存性タンパク質
第VIII因子
(図5)
抗血友病因子 血小板および血管の内膜 内因系 フィブリノーゲン系
第IX因子 血漿トロンボプラスチン成分/クリスマス因子 肝臓 内因系 ビタミンK依存性タンパク質
第X因子 スチュアート・プロワー因子 肝臓 共通系 ビタミンK依存性タンパク質
第XI因子 血漿トロンボプラスチン前駆体 肝臓 内因系 接触因子系
第XII因子
(図6)
ハーゲマン因子 肝臓 内因系 接触因子系
第XIII因子               フィブリン安定化因子 肝臓 共通系 フィブリノーゲン系

表1.血液中の凝固因子(N/A:該当なし)。

 

図3.1:150で希釈したF2抗体(66509-1-Ig)を用いたパラフィン包埋ヒト肝組織スライドの免疫組織化学的解析(10倍レンズ下)。

図4.1:200で希釈したF5抗体(20963-1-AP)を用いたパラフィン包埋ヒト肝組織スライドの免疫組織化学的解析(40倍レンズ下)。Tris-EDTA緩衝液(pH9)で回収された熱処理抗原。

図5.1:25で希釈したF8抗体(21485-1-AP)と、Alexa Fluor 488標識AffiniPureヤギ 抗ウサギIgG(H+L)を用いて(-20℃エタノール)固定したHUVEC細胞の免疫蛍光分析。

図6.1:400で希釈した第XIIIA因子抗体(66325-1-Ig)を用いたパラフィン包埋ヒト肝組織スライドの免疫組織化学的解析(40倍レンズ下)。Tris-EDTA緩衝液(pH9)で回収された熱処理抗原。

血液がうまく凝固しない場合は?血液凝固障害

出血障害は、血液が十分に早く固まらない場合に起こります。 比較的よく見られる、第II因子、第V因子、第VII因子、第X因子、第XII因子の欠乏は、血液凝固障害や異常出血障害に関連しています。血友病AとBは、広く知られている血液凝固障害です。血液が正常に凝固しないため、過剰なあざや内出血を引き起こします。最もよく見られるタイプは、血友病Aで、これは凝固因子VIIIが低濃度であることを反映しており、一方血友病Bは、第IX因子が低濃度であることを示しています(5, 6)。

最後に

健康な体は、ケガをしたときに血液を凝固させ、必要がなくなったらその塊を取り除き、血塊が増えすぎないようにすることで、自分の体を守っています。血液凝固のプロセス全体が複雑であることは間違いありませんが、それを詳しく知ることは、凝固を改善するための新たな方法を発見するとともに、不適切な凝固を防ぐ方法を同定するための一助となるでしょう。


参考文献

1. The evolution of blood cells: facts and enigmas.

2. How it all starts: initiation of the clotting cascade

3. Overview of the coagulation system

4. The regulation of clotting factors

5. Coagulation and bleeding disorders: review and update

6. Rare coagulation disorders: an emerging issue

Blog

Posted:
15 February, 2018

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