background image

Hemostasis  

and  

Blood Coagulation


background image

 Events in Hemostasis 

 

 The term hemostasis means prevention of blood loss. Whenever a vessel is severed or 

ruptured, hemostasis is achieved by several mechanisms: 

 

 (1) vascular constriction, 

 (2) formation of a platelet plug, 

 (3) formation of a blood clot as a result of blood coagulation, and 

 (4) eventual growth of fibrous tissue into the blood clot to close the hole in the vessel 

permanently. 

 

Vascular Constriction 

 

  the  trauma  to  the  vessel  wall  causes  the  smooth  muscle  in  the  wall  to  contract;  this 

instantaneously reduces the flow of blood from the ruptured vessel. 

 

 the platelets release thromboxane A2 which is one of the causes of vasoconstriction 

 

Formation of the Platelet Plug 

If the cut in the blood vessel is very small the cut is often sealed by a platelet plug: 

 

Physical and Chemical Characteristics of Platelets 

 Platelets (also called thrombocytes) are minute discs 1 to 4 micrometers in diameter. 

 

 They are formed in the bone marrow from megakaryocytes, which are extremely large 

cells of the hematopoietic series in the marrow. 

 

 The normal concentration of platelets in the blood is between 150,000 and 400,000 per 

microliter. 


background image

Platelets have many functional characteristics In their cytoplasm ; such active 

factors as 

(1) actin and myosin molecules, which can cause the platelets to contract; 

 

(2) residuals of both the endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus that synthesize 

various enzymes and especially store large quantities of calcium ions; 

 

(3) mitochondria and enzyme systems that are capable of forming adenosine triphosphate 

(ATP) and adenosine diphosphate (ADP); 

 

(4) enzyme systems that synthesize prostaglandins 

 

(5) an important protein called fibrin-stabilizing factor, XIII 

 

(6)  a  growth  factor  that  causes  vascular  endothelial  cells,  vascular  smooth  muscle  cells, 

and fibroblasts to multiply and grow. 

 

  The  cell  membrane  of  the  platelets 

is  also  important.  On  its  surface  is  a  coat  of 

glycoproteins  that  adhere  injured  endothelial  cells  and  even  more  so  to  any  exposed 

collagen. 

 

Mechanism of the Platelet Plug  

  When  platelets  come  in  contact  with  collagen  fibers  in  the  injured  vascular  wall,  the 

platelets begin to swell;  

  they  assume  irregular  forms  with  numerous  irradiating  pseudopods  protruding  from 

their surfaces;  

  their  contractile  proteins  contract  forcefully  and  cause  there  lease  of  granules  that 

contain multiple active factors;  

 they adhere to collagen in the tissues and to von Willebrand factor that leaks into the 

traumatized  tissue  from  the  plasma;    they  secrete  large  quantities  of  ADP;  and  their 

enzymesform thromboxane A2 which act on nearby platelets to activate them forming a 

platelet plug . 


background image

Blood Coagulation in the Ruptured Vessel  

 Release of Activator substances from the traumatized vascular wall and from platelets, 

initiate the clotting process.  

 

Fibrous Organization of the Blood Clot 

Once a blood clot has formed, it can follow one of two courses: 

 

(1) It can become invaded by fibroblasts

1. Severed vessel 

2. Platelets agglutinate 

3. Fibrin appears 

4. Fibrin clot forms 

5. Clot retraction occurs 

which subsequently form connective tissue all through the clot. 

 

(2) or it can dissolve. 


background image

Mechanism of Blood Coagulation 

 

Blood Coagulation takes place in three essential steps: 

 

 (1) formation of a complex of activated substances collectively called prothrombin 

activator

 

 (2) The prothrombin activator catalyzes conversion of prothrombin into thrombin

 

 (3) The thrombin acts as an enzyme to convert fibrinogen into fibrin fibers that enmesh 

platelets, blood cells, and plasma to form the clot. 

 

 

Clotting Factors in Blood 

 

1. Fibrinogen Factor I 

2. Prothrombin Factor II 

3. Tissue factor Factor III; tissue thromboplastin 

4. Calcium Factor IV 

5. Factor V Proaccelerin; labile factor; 

6. Factor VII Serum prothrombin conversion accelerator; 

7. Factor VIII Antihemophilic factor (AHF); 

8. Factor IX Christmas factor; 

9. Factor X Stuart-Prower factor 

10. Factor XI antihemophilic factor C 

11. Factor XII Hageman factor 

12. Factor XIII Fibrin-stabilizing factor 

13. Prekallikrein Fletcher factor High-molecular-weight Fitzgerald factor; HMWK kininogen 

(high-molecularweight) kininogen 


background image

Conversion of Prothrombin to Thrombin  

 

 in the presence of sufficient amounts of ionic Ca++, the prothrombin activator, causes 

conversion of prothrombin to thrombin 

 

Prothrombin and Thrombin. 

 

Prothrombin is a plasma protein, it’s formed continually by the liver. 

 

Vitamin  K  is  required  by  the  liver  for  normal  formation  of  prothromb  in  as  well  as  for 
formation of factors X, XI, and VIIa (1972). 

 

Therefore, lack of vitamin K or the presence of liver disease that could lead to bleeding 
tendency. 

 

Conversion of Fibrinogen to Fibrin—Formation of the Clot  

 

  Fibrinogen  is  formed  in  the  liver  Because  of  its  large  molecular  size,  little  fibrinogen 

normally leaks from the blood vessels into the interstitial fluids 

Action of Thrombin on Fibrinogen to Form Fibrin. 

 

Thrombin  is  a  protein  enzyme with  weak  proteolytic  capabilities.  It  acts  on  fibrinogen  to 

form one molecule of fibrin monomer that has the automatic capability to polymerize with 

other fibrin monomer molecules to form fibrin fibers that constitute the reticulum of the 

blood  clot.  the  fibrin  reticulum  is  greatly  strengthened  by  crosslinking  between  adjacent 

fibrin fibers by a substance called fibrin-stabilizing factor which is activated by thrombin 


background image

Blood Clot.  

The clot is composed of a meshwork of fibrin fibers running in all directions and entrapping 

blood  cells,  platelets,  and  plasma.  The  fibrin  fibers  also  adhere  to  damaged  surfaces  of 

blood  vessels;  therefore,  the  blood  clot  becomes  adherent  to  any  vascular  opening  and 

thereby prevents further blood loss. 

 

Clot Retraction. 

Serum.  Within  a  few  minutes  after  a  clot  is  formed,  it  begins  to  contract  and  usually 

expresses most of the fluid from the clot. The fluid expressed is called serum in which all its 

fibrinogen and most of the other clotting factors have been removed; in this way, serum 

differs from plasma. 

 

Platelets are necessary for clot retraction to occur. 

 

platelets  entrapped  in  the  clot  continue  to  release  procoagulant  substances,  one  of  the 

most  important  of  which  is  fibrin-stabilizing  factor,  which  causes  more  and  more  cross-

linking bonds between adjacent fibrin fibers. 

 

In  addition,  the  platelets  themselves  contribute  directly  to  clot  contraction  by  activating 
platelet actin, and myosin molecules, which are all contractile proteins in the platelets and 
cause strong contraction of the platelet spicules attached to the fibrin. The contraction is 
activated and accelerated by thrombin as well as by calcium ions, the edges of the broken 
blood vessel are pulled together. 

 

Initiation of Coagulation: Formation of Prothrombin Activator 

 

 Prothrombin activator is formed in two ways, 

 

 (1) by the extrinsic pathway that begins with trauma to the vascular 

wall and surrounding tissues and 

 

 (2) by the intrinsic pathway that begins in the blood itself. 

 

  In  both  the  extrinsic  and  the  intrinsic  pathways,  a  series  of  different  plasma  proteins 

called  blood  clotting  factors  play  major  roles.  Most  of  these  are  inactive  forms  of 
proteolytic  enzymes.  When  converted  to  the  active  forms,  their  enzymatic  actions  cause 
the successive, cascading reactions of the clotting process. 


background image

 Extrinsic Pathway for Initiating Clotting 

 

 The extrinsic pathway for initiating the formation of prothrombin activator begins with a 

traumatized vascular wall or traumatized extravascular tissues that come in contact with the 

blood. 

 

 This leads to the following steps, 

 

 1. Release of tissue factor

Traumatized tissue releases a complex of several factors called 

tissue  factor  or  tissue  thromboplastin.  This  factor  is  composed  especially  of  phospholipids 

from  the  membranes  of  the  tissue  plus  a  lipoprotein  complex  that  functions  mainly  as  a 

proteolytic enzyme

 2. Activation of Factor X—role of Factor VII and tissue factor 

in the presence of calcium 

ions. 

 3. Effect of activated Factor X (Xa) to form prothrombin activator—role of Factor V

in the presence of calcium ions (Ca++), this splits  prothrombin to form thrombin, and  the 

clotting  process  proceeds.  platelet  phospholipids  act  as  a  vehicle  that  further  accelerates 

the process. 


background image

 Intrinsic Pathway for Initiating Clotting 

 

 The second mechanism for initiating formation of prothrombin activator. 

 

1. Trauma to the blood 

or exposure of the blood to vascular wall collagen causes  

(1) activation of Factor XII (XIIa) and  

(2) release of platelet phospholipids. that contain the lipoprotein called platelet factor 3

which also plays a role in subsequent clotting reactions. 

 

  2.  Activation  of  Factor  XI.  Activated  by  the  activated  Factor  XII 

This  reaction  also 

requires HMW (high-molecular-weight) kininogen and is accelerated by prekallikrein. 

 

 3. Activation of Factor IX by activated Factor XI

 

 4. Activation of Factor X—role of Factor VIII

 

  The  activated  Factor  IX,  acting  in  concert  with  activated  Factor  VIII  and  with  the 

platelet phospholipids and factor 3 from the traumatized platelets, activates Factor X. 

 

 Factor VIII is the factor that is missing in a person who has classic hemophilia 

 

 5. Action of activated Factor X to form prothrombin activator—role of Factor V

.  

This step in the intrinsic pathway is the same as the last step in the extrinsic pathway. 

 Role of Calcium Ions in the Intrinsic and Extrinsic Pathways 

 

  Except  for  the  first  two  steps  in  the  intrinsic  pathway,  calcium  ions  are  required  for 

promotion or acceleration of all the blood-clotting reactions. Therefore, in the absence 
of calcium ions, blood clotting by either pathway does not occur. 
 

 blood can be prevented from clotting by reducing the calcium ion concentration below 

the  threshold  level  for  clotting,  either  by  deionizing  the  calcium  by  causing  it  to  react 
with substances such as citrate ion or by precipitating the calcium with substances such 
as oxalate ion


background image

Prevention  of  Blood  Clotting  in  the  Normal  Vascular  System—Intravascular 
Anticoagulants 

 

Endothelial Surface Factors.  

 (1) the smoothness of the endothelial cell surface, which prevents contact activation of the 

intrinsic clotting system;  

 

  (2)  a  layer  of  glycocalyx  on  the  endothelium  which  repels  clotting  factors  and  platelets, 

thereby preventing activation of clotting; and  

 

  (3)  a  protein  bound  with  the  endothelial  membrane,  thrombomodulin,  which  binds 

thrombin  and  remove  it,  the  thrombomodulin-  thrombin  complex  also  activates  a  plasma 
protein, protein C, that acts as an anticoagulant by inactivating activated Factors V and VIII.  

 

Antithrombin Action of Fibrin and Antithrombin III. 

 

Among  the  most  important  anticoagulants  in  the  blood  itself  are  those  that  remove 
thrombin from the blood. The most powerful of these are.  

 (1) the fibrin fibers (by adsorption of thrombin to it) that themselves are formed during the 

process of clotting and  

 

 (2) an alpha-globulin called antithrombin III or antithrombin-heparin cofactor

 

(3)  Heparin.  it  has  little  or  no  anticoagulant  properties,  but  when  it  combines  with 

antithrombin III, the effectiveness of antithrombin III for removing thrombin increases by a 
hundredfold to a thousandfold. 


background image

Lysis of Blood Clots—Plasmin 

  The  plasma  proteins  contain  a  euglobulin  called  plasminogen  that,  when  activated, 

becomes a substance called plasmin. Plasmin is a proteolytic enzyme, Plasmin digests fibrin 

fibers and some other protein coagulants such as fibrinogen, Factor V, Factor VIII, 

prothrombin, and Factor XII. 

 

 Activation of Plasminogen to Form Plasmin: Then Lysis of Clots. 

 

 When a clot is formed, a large amount of plasminogen is trapped in the clot along with 

other plasma proteins. The injured tissues and vascular endothelium very slowly release a 

powerful activator called tissueplasminogen activator (t-PA) that a few days later, after the 

clot has stopped the bleeding,  eventually converts plasminogen to  plasmin, which in  turn 

removes the remaining unnecessary blood clot.  

 

Conditions That Cause Excessive Bleeding in Human Beings 

 
Excessive  bleeding  can  result  from  deficiency  of  any  one  of  the  many  blood-
clotting factors. 

 

e.g. bleeding caused by 

 (1) vitamin K deficiency, 
 (2) hemophilia, and 
 (3) thrombocytopenia (platelet deficiency). 

 

Vitamin K is 

necessary for liver formation of five of the important clotting factors: prothrombinFactor 
VII
Factor IXFactor X, and protein C. In the absence of vitamin K, subsequent insufficiency 
of these coagulation factors in the blood can lead to serious bleeding tendencies. 

 

  Vitamin  K  is  continually  synthesized  in  the  intestinal  tract  by  bacteria.  However,  in 

gastrointestinal disease, vitamin K deficiency often occurs as a result of poor absorption of 
fats from the gastrointestinal tract. The reason is that vitamin K is fat-soluble and ordinarily 
is absorbed into the blood along with the fats. 

 

 One of the most prevalent causes of vitamin K deficiency is failure of the liver to secrete 

bile into the gastrointestinal tract (which occurs either as a result of obstruction of the 
bile ducts or as a result of liver disease). Lack of bile prevents adequate fat digestion and 
absorption and, therefore, depresses vitamin K absorption as well. 


background image

Hemophilia 

 

 Hemophilia is a bleeding disease that occurs almost exclusively in males. it is caused by an 

abnormality  or  deficiency  of  Factor  VIII;  this  type  of  hemophilia  is  called  hemophilia  A  or 
classic hemophilia. In the other 15 per cent of hemophilia patients, the bleeding tendency is 
caused by deficiency of Factor IX. Both of these factors are transmitted genetically by way of 
the female chromosome. 

 

If one of her X chromosomes is deficient, she will be a hemophilia carrier, transmitting the 
disease to half of her male offspring and transmitting the carrier state to half of 
her female offspring. 

 

Thrombocytopenia 

 

Thrombocytopenia means the presence of very low numbers of platelets in the circulating 
blood. People with thrombocytopenia have a tendency to bleed, as do hemophiliacs, except 
that the bleeding is usually from many small venules or capillaries, rather than from larger 
vessels as in hemophilia. As a result, small punctate hemorrhages occur throughout all the 
body  tissues.  The  skin  of  such  a  person  displays  many  small,  purplish  blotches,  giving  the 
disease the name thrombocytopenic purpura. 
 
Most  people  with  thrombocytopenia  have  the  disease  known  as  idiopathic 
thrombocytopenia,  it  has  been  discovered  that  for  unknown  reasons,  specific  antibodies 
have formed and react against the platelets themselves to destroy them. 

 

 Prevention of Blood Coagulation Outside the Body  

 

  Although  blood  removed  from  the  body  and  held  in  a  glass  test  tube  normally  clots  in 

about 6 minutes, blood collected in siliconized containers often does not clot for 1 hour or 
more. The reason for this delay is that preparing the surfaces of the containers with silicone 
prevents contact activation of platelets and Factor XII, the two principal factors that initiate 
the intrinsic clotting mechanism.  

 

 Heparin can be used for preventing coagulation of blood outside the body as well as in the 

body.  

 

 Various substances that decrease the concentration of calcium ions in the blood can also 

be used for preventing blood coagulation outside the body. 

 

 For instance, a soluble oxalate compound mixed in a very small quantity with a sample of 

blood causes precipitation of calcium oxalate   Also The citrate ion combines with calcium 
in the blood to cause an un-ionized calcium compound. 


background image

Blood Coagulation Tests 

Bleeding Time 

 

When  a  sharp-pointed  knife  is  used  to  pierce  the  tip  of  the  finger  or  lobe  of  the  ear, 

bleeding ordinarily lasts for 1 to 6 minutes. Lack of platelets (number or vunctionaly) and 

von willebrand factor or abnormalities of collagen or vessel wall can prolong the bleeding 

time 

 

Clotting Time 

 

Many  methods  have  been  devised  for  determining  blood  clotting  times.  The  one  most 

widely  used  is  to  collect  blood  in  a  chemically  clean  glass  test  tube  and  then  to  tip  the 

tube back and forth about every 30 seconds until the blood has clotted. By this method, 

the normal clotting time is 2-5 minutes. 

 

Prothrombin Time 

 

Prothrombin time gives an indication of the concentration of prothrombin in the blood. 

Blood removed from the patient is immediately oxalated so that none of the prothrombin 

can change into thrombin. Then, a large excess of calcium ion and tissue factor is quickly 

mixed with the oxalated blood. 

 

The excess calcium nullifies the effect of the oxalate, and the  tissue factor activates the 

prothrombin-to thrombin reaction by means of the extrinsic clotting pathway. 

 

The normal prothrombin time is about 12 seconds. 

Tests similar to that for prothrombin time have been devised to determine the quantities 

of other blood clotting factors. 




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 164 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل