กระบวนการแข็งตัวของเลือดและการตรวจวิเคราะห์ปัจจัยแต่ละชนิด

กระบวนการแข็งตัวของเลือดคือลำดับการกระตุ้นโปรตีนในพลาสมาที่เปลี่ยนไฟบริโนเจนที่ละลายน้ำได้ให้เป็นลิ่มเลือดไฟบรินที่ไม่ละลายน้ำ หัวข้อนี้จะอธิบายกระบวนการดังกล่าว — ทั้งวิถีภายใน วิถีภายนอก และวิถีร่วมแบบดั้งเดิม และการปรับปรุงตามแนวคิดเซลล์สมัยใหม่ — รวมถึงการตรวจคัดกรองและการตรวจยืนยันทางห้องปฏิบัติการ เช่น prothrombin time, activated partial thromboplastin time และการตรวจวิเคราะห์ปัจจัยแต่ละชนิด ซึ่งช่วยระบุตำแหน่งความผิดปกติของการแข็งตัวของเลือดไปยังปัจจัยจำเพาะ

Definition

กระบวนการแข็งตัวของเลือดคือชุดของการกระตุ้นซีรีนโปรตีเอสในพลาสมาที่มีการควบคุม ซึ่งขยายสัญญาณเริ่มต้นไปสู่การสร้างทรอมบินและการก่อตัวของไฟบริน; การตรวจวิเคราะห์ปัจจัยแต่ละชนิดจะวัดกิจกรรมการทำงานของปัจจัยการแข็งตัวของเลือดแต่ละตัวภายในกระบวนการนั้น

Scope

ครอบคลุมตรรกะเชิงเอนไซม์ของกระบวนการแข็งตัวของเลือด กลไกการยับยั้งการแข็งตัวของเลือดตามธรรมชาติ และการทดสอบทางห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการตรวจสอบ: PT และ aPTT เป็นการทดสอบคัดกรอง, การศึกษาการผสม (mixing studies) และการตรวจวิเคราะห์กิจกรรมของปัจจัยการแข็งตัวของเลือดจำเพาะ เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางระเบียบวิธีและสรีรวิทยา; โรคที่เกิดจากการขาดปัจจัยจำเพาะจะกล่าวถึงในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง และไม่มีการระบุเกณฑ์การวินิจฉัยหรือแนวทางการรักษา

Core questions

• กระบวนการเอนไซม์แบบลูกโซ่ (enzyme cascade) ขยายสิ่งกระตุ้นเริ่มต้นเล็กๆ ให้กลายเป็นลิ่มเลือดไฟบรินที่มั่นคงได้อย่างไร?
• วิถีภายใน วิถีภายนอก และวิถีร่วมสัมพันธ์กับ prothrombin time และ activated partial thromboplastin time อย่างไร?
• แบบจำลองการห้ามเลือดที่อิงเซลล์ปรับปรุงแผนภาพน้ำตกแบบดั้งเดิมอย่างไร?
• การศึกษาการผสมและการตรวจวิเคราะห์กิจกรรมของปัจจัยแยกความแตกต่างระหว่างการขาดปัจจัยกับสารยับยั้งได้อย่างไร?

Key concepts

• วิถีภายใน วิถีภายนอก และวิถีร่วม
• การเริ่มต้นด้วยทิชชูแฟกเตอร์และแฟกเตอร์ VIIa
• การสร้างทรอมบินและการก่อตัวของไฟบริน
• Prothrombin time (PT) และ INR
• Activated partial thromboplastin time (aPTT)
• การศึกษาการผสม (การขาดปัจจัยเทียบกับสารยับยั้ง)
• การตรวจวิเคราะห์กิจกรรมของปัจจัยแต่ละชนิด

Key theories

แบบจำลองน้ำตก / แบบจำลองลูกโซ่ (Waterfall / cascade model)

Macfarlane และ Davie กับ Ratnoff ได้เสนอแยกกันในปี 1964 ว่าการแข็งตัวของเลือดดำเนินไปเป็นกระบวนการเอนไซม์แบบลูกโซ่ทีละขั้นตอน ซึ่งแต่ละปัจจัยที่ถูกกระตุ้นจะกระตุ้นปัจจัยถัดไป ทำให้เกิดการขยายผลทางชีวเคมี; แบบจำลองนี้เป็นโครงสร้างในการตีความผลลัพธ์ PT และ aPTT

แบบจำลองการห้ามเลือดที่อิงเซลล์ (Cell-based model of hemostasis)

Hoffman และ Monroe ได้ปรับกรอบแนวคิดของการแข็งตัวของเลือดว่าเกิดขึ้นบนพื้นผิวเซลล์ในระยะเริ่มต้น การขยายผล และการแพร่กระจายที่ทับซ้อนกัน ซึ่งขับเคลื่อนโดยเซลล์ที่มีทิชชูแฟกเตอร์และเกล็ดเลือด ซึ่งอธิบายการห้ามเลือดในร่างกายได้ดีกว่าวิถีเชิงเส้นตรงอย่างเคร่งครัด

Mechanisms

ในแผนภาพแบบดั้งเดิม วิถีภายนอกเริ่มต้นเมื่อทิชชูแฟกเตอร์ที่สัมผัสเมื่อเกิดการบาดเจ็บจับกับแฟกเตอร์ VIIa ในขณะที่วิถีภายในถูกกระตุ้นโดยการกระตุ้นจากการสัมผัส; ทั้งสองวิถีมาบรรจบกันที่วิถีร่วมที่การกระตุ้นแฟกเตอร์ X ซึ่งนำไปสู่การสร้างทรอมบินและการแยกไฟบริโนเจนเป็นไฟบริน การตรวจ prothrombin time จะตรวจสอบวิถีภายนอกและวิถีร่วม และ activated partial thromboplastin time จะตรวจสอบวิถีภายในและวิถีร่วม ดังนั้นรูปแบบของการยืดเวลาจะบ่งชี้ว่าความบกพร่องอยู่ที่ใด การศึกษาการผสม — โดยการรวมพลาสมาของผู้ป่วยและพลาสมาปกติ — จะแยกความแตกต่างระหว่างการขาดปัจจัยที่แท้จริง (ซึ่งจะแก้ไขได้) กับสารยับยั้งที่หมุนเวียน (ซึ่งไม่แก้ไข) จากนั้นการตรวจวิเคราะห์กิจกรรมของปัจจัยจำเพาะจะวัดปริมาณปัจจัยที่สงสัย แบบจำลองที่อิงเซลล์จะรวมปฏิกิริยาเหล่านี้เข้ากับเซลล์ที่มีทิชชูแฟกเตอร์และพื้นผิวเกล็ดเลือดที่ถูกกระตุ้น โดยเน้นบทบาทการขยายผลที่สำคัญของทรอมบิน

Clinical relevance

กรอบแนวคิดของกระบวนการแข็งตัวของเลือดและการตรวจวิเคราะห์เป็นพื้นฐานในการตีความผลการทดสอบการแข็งตัวของเลือดตามปกติและการระบุตำแหน่งของภาวะเลือดออกง่ายไปยังปัจจัยจำเพาะ เนื้อหานี้อธิบายว่าระบบและการทดสอบทำงานอย่างไรในฐานะข้อมูลอ้างอิง; ไม่ได้ให้ช่วงอ้างอิง เกณฑ์การวินิจฉัย หรือคำแนะนำในการรักษา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการทางคลินิกและโลหิตวิทยา

History

ปัจจัยการแข็งตัวของเลือดแต่ละชนิดถูกค้นพบทีละส่วนในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 แต่ความเข้าใจที่รวมเป็นหนึ่งเดียวเกิดขึ้นในปี 1964 ด้วยเอกสารเกี่ยวกับกระบวนการแข็งตัวของเลือดและน้ำตก (cascade and waterfall papers) ซึ่งจัดระเบียบปัจจัยต่างๆ ให้เป็นลำดับเอนไซม์ที่ขยายผล การแบ่งวิถีภายใน/ภายนอกพิสูจน์แล้วว่ามีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบทางห้องปฏิบัติการ แม้ว่างานวิจัยในภายหลังจะแสดงให้เห็นว่ามันไม่ได้สะท้อนสรีรวิทยาอย่างสมบูรณ์; แบบจำลองที่อิงเซลล์ในช่วงปี 2000 ได้ประนีประนอมวิถีทางห้องปฏิบัติการกับการห้ามเลือดในร่างกาย (in-vivo hemostasis)

Debates

วิถีภายในและภายนอกแบบดั้งเดิมสะท้อนสรีรวิทยาหรือเป็นเพียงการทดลองในห้องปฏิบัติการ?

วิถีน้ำตกอธิบายพฤติกรรมของ PT และ aPTT ได้อย่างยอดเยี่ยม แต่ไม่ได้ครอบคลุมการแข็งตัวของเลือดในร่างกาย ซึ่งแบบจำลองที่อิงเซลล์อธิบายว่าเป็นระยะที่ทับซ้อนกันบนพื้นผิวเซลล์; ทั้งสองกรอบแนวคิดยังคงถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน

Key figures

• Robert Macfarlane
• Earl Davie
• Oscar Ratnoff
• Maureane Hoffman
• Dougald Monroe

Seminal works

• macfarlane-1964
• davie-ratnoff-1964
• furie-furie-2008

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่าง PT และ aPTT คืออะไร?

Prothrombin time (PT) ใช้คัดกรองวิถีภายนอกและวิถีร่วม ในขณะที่ activated partial thromboplastin time (aPTT) ใช้คัดกรองวิถีภายในและวิถีร่วม รูปแบบของการยืดเวลาของการทดสอบใดทดสอบหนึ่งจะช่วยระบุตำแหน่งของความบกพร่องในการแข็งตัวของเลือด

ทำไมจึงต้องทำการศึกษาการผสม (mixing study)?

การผสมพลาสมาของผู้ป่วยกับพลาสมาปกติจะช่วยแยกความแตกต่างระหว่างการขาดปัจจัย ซึ่งจะแก้ไขเวลาการแข็งตัวของเลือดที่ยืดออก กับสารยับยั้งที่หมุนเวียน ซึ่งจะไม่แก้ไขเวลาดังกล่าว