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1 HÄMOSTASEOLOGIE Vorlesung zum Praktikum Andreas Tiede Klinik für Hämatologie, Hämostaseologie, Onkologie und Stammzelltransplantation Tel. (0511) d h d

2 Grundlagen der Hämostase Endothelverletzung Subendothel (Kollagen) Gewebefaktor (TF) Primäre Hämostase Thrombozyten, VWF Sekundäre Hämostase Plasmatische Gerinnung

3 Primäre Hämostase

4 Primäre Hämostase

5 Beispiele für Thrombozytenrezeptoren Name Ligand Funktion Therapeutischer Antagonist GP Ia/IIa Kollagen Adhä i (CD49/29) Adhäsion GP Ib/IX/V (CD42) VWF (GP Ib/IX) Thrombin (GP V) Adhäsion Aktivierung GP IIb/IIIa Nach Aktivierung: Adhäsion Abciximab (CD41/61) Fibrinogen, VWF, Vitronektin, Thrombospondin u. a. Aggregation Tirofiban Eptifibatid P2Y 12 ADP Aktivierung Ticlopidin, Clopidogrel

6 Rezeptordefekte von Thrombozyten Thrombasthenie (M. Glanzmann) Defekt oder Fehlen von GP IIb/IIIa Verminderte Thrombozytenaggregation Kleine Thrombozyten Meist leichte Thrombozytopenie (ca. 100 Tsd./µl) Hämatomneigung, postoperative Blutungen A Normale Thrombozyten Bernard-Soulier-Syndrom Syndrom Defekt oder Fehlen von GP Ib/IX Verminderte Bindung an VWF Riesenthrombozyten aufgrund fehlender Zytoskelettverankerung Meist Thrombozytopenie (ca. 50 Tsd/µl) Hämatomneigung, postoperative Blutungen B Riesenthrombozyten bei BSS

7 Sekretionsdefekte von Thrombozyten Storage Pool Disease Fehlen der Alpha-Granula (α-sdp) oder Fehlen der Dense Bodies (δ-spd) oder Fehlen aller Granula (Grey Patelet Syndrome) Zytoskelettdefekte (Wiskot-Aldrich- Syndrom) u.v.a.m. Störungen metabolischer Wege z. B. Aspirin, COX-2-Inhibitoren α-granula Fibrinogen Faktor V VWF Thrombospondin P-Selektin Zytokine u.a. Dense bodies ADP Serotonin Kalzium

8 Laborteste für die primäre Hämostase Screening-Test: Subaquale Blutungszeit nach Marx Abhängig von Thrombozytenzahl Thrombozytenfunktion VWF Plättcheninhibierende Substanzen (z.b. Aspirin) Standardisierung (!)

9 Laborteste für die primäre Hämostase Screening-Test: Blutungszeit nach Ivy Abhängig von Thrombozytenzahl Thrombozytenfunktion VWF Plättcheninhibierende Substanzen (z.b. Aspirin) Standardisierung (!)

10 Laborteste für die primäre Hämostase Screening-Test: PFA-100 Vollbluttest Plättchenadhäsion und aggregation Hohe Scherkräfte Kollagen Adrenalin Kollagen ADP Verschlusszeit abhängig von Thrombozytenzahl (nicht messbar < /µl) Thrombozytopathie VWF Hämatokrit (<30 %) Plättcheninhibierende Substanzent (z.b. Aspirin)

11 Thrombozytenfunktionsdiagnostik Thrombozyten-Aggregation nach BORN Plättchenzahl /µL im Patientenplasma Zugabe aktivierender/aggregierender Substanzen Kollagen 1-2µg/mL Adrenalin (Epinephrin) 2,5-10 µmol/l ADP 0,5-2 µmol/l Ristocetin 0,5-1 mg/l Aggregation erhöht Lichtdurchlässigkeit in der Messküvette

12 Thrombozytenfunktionsdiagnostik Thrombozyten-Aggregation nach BORN Kollagen Aggre egation (%) Adrenalin Zeit

13 Thrombozytopathien Medikamente Cyclooxigenasehemmer (ASS u.a.) Gp IIb/IIIa-Antagonisten (z.b. Tirofiban, ReoPro) ADP-Rezeptorantagonisten (Clopidogrel) Rezeptordefekte M. Glanzmann (gp IIb/IIIa) Bernard-Soulier-Syndrom (gp Ib/V/IX) Platelet-type VWS (gp Ib/V/IX) Defekte der Granula (Storage-Pool Defekte) Dense bodies (δ-spd) Alpha-Granula (α-spd, Grey platelet syndrome) Kombinierte Defekte (αδ-spd) Defekte im Arachidonsäuremetabolismus (Aspirin-like disease) Defekte in der Signaltransduktion Defekte der Zytoskelett-Regulation (z.b. Wiskott-Aldrich-Syndrom) Defekte in der Phospholipid-Exposition (Scott-Syndrom) Beachte: Auch bei Thrombozytopathien häufig Thrombozytopenie

14 Thrombozytopenien Verminderte Thrombozytenbildung Erworbene Störungen der Megakaryopoese (Knochenmetastasen, Aplastische Anämie, Infekte, Medikamente, Strahlen) Angeborene Störungen der Megakaryopoese, z.b. Amegakaryozytäre Thrombozytopenie (z.b. TAR-Syndrom) Thrombozytopenien mit Riesenthrombozyten (z.b. May-Hegglin-Syndrom, Alport-Syndrom u.a.) Thrombozytopenien mit Mikrothrombozyten (z.b. Wiskott-Aldrich-Syndrom) Erhöhter Thrombozytenverbrauch Immunthrombozytopenie (ITP) Alloimmunthrombozytopenie (z.b. postpartal, nach Transfusion) Hypersplenismus Herzklappen HIT, TTP, HUS, DIC, HELLP Sonstiges Pseudothrombozytopenie t Thrombozytenverklumpung in EDTA-Blut Höhere Thrombozytenwerte in Citratblut

15 Von Willebrand Faktor Genetik Chromosom 12 Synthese Endothel Funktion Primäre Hämostase: Thrombozytenadhäsion und aggregation unter hohen Scherkräften Sekundäre Hämostase: Träger- und Schutzprotein für FVIII

16 Von Willebrand Faktor Struktur: D1 D2 D D3 A1 A2 A3 D4 B C1 C aa Signal- Peptid Pro-VWF 2050 aa Bindungsstellen: FVIII gp Ib Heparin Kollagen Kollagen gp IIb/IIIa

17 Von Willebrand Faktor MW (kd) (Dimer)

18 VWF-Teste Quantität VWF-Antigen tge (ELISA) Ristocetin-Cofaktor Qualität (Funktion) Ristocetin-Cofaktor Kollagenbindungstest FVIII-Bindungstest t Qualität (Struktur) Multimeranalyse VWF in Pat.-Plasma Fixierte Thrombozyten Ristocetin

19 VWF-Teste Quantität VWF-Antigen (ELISA) Multimeranalyse Qualität (Funktion) Ristocetin-Cofaktor Kollagenbindungstest g FVIII-Bindungstest Qualität (Struktur) Multimeranalyse (SDS-Elektrophorese + Western Blot)

20 Von Willebrand-Syndrom Klassifikation Typ 1 Typ 2 Typ 3 Häufigkeit % % ca. 10 % Defekt Quantitativ (<50 %) Qualitativ (MM-Struktur, Funktion) Quantitativ (<1 %) Vererbung Variabel Autosomaldominant Autosomalrezessiv

21 Plasmatische Gerinnung

22 Plasmatische Gerinnung Sekundäre Hämostase I, II, V, VII, VIII, IX, X, XI, XIII Plasminogen, t-pa, u-pa Gerinnungsfaktoren Fibrinolyse Gerinnungsinhibitoren Antithrombin, Prot. C, S Fibrinolyseinhibitoren PAI-1

23 Modelle der Gerinnung: Kaskade Hoffman et al. Dis Mon 1998; Volume 49, Issue 1, Pages Hoffman et al. Blood Coagul Fibrinolysis 1998; Volume 9 (Supplement 1), Pages S61 S65

24 Modelle der Gerinnung: Zellbasiertes Modell Hoffman et al. Dis Mon 1998; Volume 49, Issue 1, Pages Hoffman et al. Blood Coagul Fibrinolysis 1998; Volume 9 (Supplement 1), Pages S61 S65

25 TF VII VIIa Ca ++, PL X Initiation Extrinsic Common Xa Va Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

26 VII TF VIIa Amplikation Extrinsic Ca ++, PL X Ca ++, PL IXa IX VIIIa VIII V Common Xa Va Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

27 TF Propagation VII Extrinsic VIIa Ca ++, PL X Ca ++, PL IXa XIa IX XI VIIIa VIII V Common Xa Va Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

28 Vorphase HMWK KK VII TF Extrinsic VIIa Ca ++, PL X Ca ++, PL IXa XIa XIIa IX XI XII VIIIa VIII V Intrinsic Common Prothrombin (II) Xa Va Ca ++ PL Cave: Ein Defekt der Vorphase Thrombin Faktoren geht mit einer Verlängerung der APTT, aber mit keiner klinisch Fibrinogen (I) Fibrin relevanten Blutungsneigung einher.

29 HMWK KK VII TF Extrinsic VIIa Ca ++, PL X Ca ++, PL IXa XIa XIIa IX XI XII Cave: Ein Mangel an Faktor XIII geht in die Globalteste der Gerinnung nicht ein. Common V VIIIa VIII Intrinsic Xa Va XIII Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin XIIIa Fibrinogen (I) Fibrin Vernetztes Fibrin

30 Klassische Gerinnungskaskade HMWK KK VII TF Extrinsic VIIa Ca ++, PL X Ca ++, PL IXa XIa XIIa IX XI XII VIIIa VIII V Intrinsic Common Xa Va XIII Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin XIIIa Fibrinogen (I) Fibrin Vernetztes Fibrin

31 Hämophilie: Faktor VIII und IX TF VIIa Ca ++, PL X Ca ++, PL VIIIa IXa VIII IX Xa Ca ++ PL Va Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

32 Hämorrhagische Diathese Störungen der plasmatischen Gerinnung Angeborene Mangelzustände Hämophilie A (Faktor VIII), Hämophilie B (Faktor IX) Afibrinogenämie, Hypofibrinogenämie Seltene Mängel (Faktor V, VII, X, XI, XIII) Erworbene Mangelzustände Lebererkrankungen k (Auto-)Antikörper gegen Gerinnungsfaktoren Verlustkoagulopathie Verbrauchskoagulopathie Sonstiges Hyperfibrinolyse Hypothermie, Azidose

33 Physiologische Inhibitoren TFPI TF tissue factor pathway a inhibitor XIIa VII VIIa Ca ++, PL XIa X Extrinsic Ca IXa IX ++, PL HMWK XI KK XII PC PS Common V VIIIa VIII Intrinsic Xa Va ANTITHROMBIN Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

34 Antithrombin Irreversible Inaktivierung von IIa, Xa, XIa, IXa Wird durch Heparin beschleunigt und verstärkt Angeborener AT-Mangel bedingt schwere Thrombophilie AT+Heparin Anti-Xa-Effe ekt AT allein Zeit (C) Jeffrey I. Weitz

35 Physiologische Inhibitoren TF XIIa VII VIIa Ca ++, PL XIa X Extrinsic Ca IXa IX ++, PL HMWK XI KK XII Thrombomodulin Thrombin VIIIa VIII PC APC PS V Intrinsic Common Xa Va Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

36 Protein C und S Mechanismus Thrombin bindet an endothelialen Rezeptor ( Thrombomodulin ) und aktiviert dort PC zu APC APC und Protein S inaktivieren FVa und FVIIIa durch limitierte Proteolyse Protein C- und S-Mangel: oft schwere Thrombophilie Purpura fulminans Neugeborene bei schwerem PC-Mangel bei Meningokokkensepsis durch PC-Verbrauch bei Erwachsenen mit heterozygotem Protein C-Mangel zu Beginn einer Marcumar-Therapie Faktor V-Mutation G1691A ( Leiden ) FVa ist durch Punktmutation resistent gegen die Spaltung durch APC ( APC-Resistenz ). Milde Thrombophilie

37 Thrombophile Diathesen Mangel an Gerinnungsinhibitoren Antithrombin Protein C Protein S Resistenz gegenüber der Wirkung von Gerinnungsinhibitoren FV-Variante R506Q ( FV-Leiden, APC-Resistenz) Erhöhte Aktivität prokoagulatorischer Gerinnungsfaktoren Faktor II (z.b. bei Prothrombin-Genmutation G20210A) Faktor VIII Sonstiges Lipoprotein p (a)-erhöhung Hyperhomozysteinämie u.v.a.m.

38 Globalteste

39 PT (Quick) APTT TF XIIa VII VIIa Ca ++, PL XIa X Extrinsic Ca IXa IX ++, PL HMWK XI KK XII Globalteste der Gerinnung V VIIIa VIII Intrinsic Common Xa Va Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin Thrombinzeit Batroxobinzeit Fibrinogen (I) Fibrin Ecarinzeit it

40 Thrombinzeit Fibrinogen-Mangel g (Afibrinogenämie) Fibrin-Bildungsstörungen ( Dysfibrinogenämie ) UF-Heparin (z. B. Monitoring bei F.XII-Mangel) Thrombininhibitoren (Hirudin, für das Monitoring nicht geeignet, da zu empfindlich)

41 APTT Faktoren des Intrinsic Pathway Faktoren des Common Pathway UF-Heparin Hirudin

42 Quick-Test (Prothrombinzeit) Faktoren des Extrinsic Pathway Faktoren des Common Pathway Monitoring von Vitamin-K-Antagonisten (Coumarine)

43 Standardisierung des Quick-Test Problem: Unterschiedliche Gewebsthromboplastine sind für Faktoren-Mangel unterschiedlich h empfindlich! Lösung: Prothrombinratio Korrekturfaktor: International Sensitivity index, ISI Internationale normalisierte Ratio (INR), WHO 1983 INR = PT [Patient] PT [Normal] ISI Steuerung der Antikoagulanzien- Therapie (Marcumar etc.)

44 Standardisierung des Quick-Test ISI: 11 1,1 10 1, ,32 Quelle: Human Rind Kaninchen Quick %: INR: 30 3,0 30 3,0 30 3,0 Steuerung der Antikoagulanzientherapie (Marcumar etc.)

45 Eigenschaften der Globalteste Keinen Einfluss auf die Globalteste haben: von Willebrand-Faktor Faktor XIII Antithrombin Protein C, Protein S NM-Heparin (<1 E/ml) Milde Hypofibrinogenämie Referenzbereich Fibrinogen 2,0-3,5 g/l Globalteste bei Fib. >0,6 g/l meist noch normal Fibrin(ogen)-Spaltprodukte p in niedrigen Konzentrationen Referenzbereich D-Dimer <500 µg/l Globalteste bei D-Dimer < µg/l i.d.r. normal

46 Fibrinbildung und Fibrinolyse

47 Fibrinpolymerisation und Quervernetzung durch F.XIII A B Fibrinopeptide A+B Thrombin D E D D E D Fibrinogen Fibrin (Monomer) Fibrin i (instabiles Polymer) XIIIa Fibrin (quervernetztes Polymer)

48 Faktor XIII Synthese in der Leber Sehr lange HWZ (1 Woche) Faktor XIII-Mangel Angeboren (sehr selten) Erworben (häufig) bei schweren Blutungen Leberfunktionsstörungen Cave: Globalteste bei FXIII-Mangel normwertig!

49 Fibrinpolymerisation und Fibrinolyse Plasminogen Regulat tion Physiolo ogische t-pa PAI-1 Urokinase α 2 -Antiplasmin TAFI Plasmin Streptokinase Aprotinin Tranexamsäure Pharm maka

50 Fibrinpolymerisation und Fibrinolyse Plasminogen Plasmin D-DimerDimer

51 D-Dimer Erhöht bei Thrombose und Lungenembolie Hyperfibrinolyse Postoperativ Schwere Infekte Malignome Schwangerschaft Negatives D-Dimer erlaubt den Ausschluss einer Thrombose Negatives D Dimer erlaubt den Ausschluss einer Thrombose oder Lungenembolie

52 Antikoagulanzien

53 Physiologische Inhibitoren TFPI TF tissue factor pathway a inhibitor XIIa VII VIIa Ca ++, PL XIa X Extrinsic Ca IXa IX ++, PL HMWK XI KK XII PC PS Common V VIIIa VIII Intrinsic Xa Va ANTITHROMBIN Ca ++ PL Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

54 Pharmakologische Inhibitoren HMWK KK VII TF VIIa Ca ++, PL X Ca ++, PL IXa XIa XIIa IX XI XII Fondaparinux VIIIa VIII Orgaran V UF-Heparin NM-Heparin Xa Ca ++ PL Va Prothrombin (II) Thrombin Hirudin Fibrinogen (I) Fibrin Melagatran Argatroban

55 Pharmakologische Inhibitoren der Gerinnung Vitamin K-Antagonisten (Coumarine) Vitamin K F. II, VII, IX, X Protein C, S γ-carboxy... F. II, VII, IX, X Protein C, S Carboxylierung ist eine Voraussetzung für die Bindung an Phospholipide

56 Vitamin K-abhängige Faktoren TF XIIa VII VIIa Ca ++, PL XIa X Extrinsic Ca IXa IX ++, PL HMWK XI KK XII Vitamin K-Antagonisten (Coumarine) V VIIIa VIII Intrinsic Common Xa Ca ++ PL Va PC PS Prothrombin (II) Thrombin Fibrinogen (I) Fibrin

57 Heparin Unfraktioniertes Heparin (UFH) Wirkung: Bindung an Antithrombin, Affinität zu Gerinnungsfaktoren Irreversible Bindung und Inaktivierung von F. IIa, Xa, IXa, XIa Monitoring: APTT Dosierung: Prophylaxe E/kg*d i.v. kontinuierlich E s.c. alle 8 bis 12 Std. Therapie akuter thromboembolischer Ereignisse ( Vollheparinisierung ) 80 E/kg i.v. als Bolus (5000 bis E absolut) 18 E/kg*h i.v. kontinuierlich APTT-gesteuert (Ziel 2,5fache Verlängerung) Pharmakokinetik: Schnelle Elimination unabhängig von Nierenfunktion HWZ dosisabhängig ca. 1-2 Std.

58 Heparin Niedermolekulares Heparin (NMH) Wirkung: Bindung an Antithrombin, Affinität zu Gerinnungsfaktoren Irreversible Bindung und Inaktivierung von F. Xa und (geringer) IIa Monitoring: Anti-Xa Monitoring indiziert bei KG <50 kg oder >100 kg, Niereninsuffizienz, Schwangerschaft Zielspiegel Prophylaxe: 0,2-0,4 0,4 E/ml Zielspiegel Therapie: 0,4-0,8 E/ml Dosierung: siehe Fachinfo (präparateabhängig) z. B. therapeutische Dosierung von Enoxaparin: 100 E/kg 2x tgl. s.c. z. B. therapeutische Dosierung von Tinzaparin: 175 E/kg 1x tgl. s.c. Pharmakokinetik: Elimination unabhängig von Nierenfunktion HWZ ca. 2-4 Std.

59 Anti-Xa Anwendung Zielbereich Messzeitpunkt NM-Heparin UF-Heparin Danaparoid Fondaparinux Prophylaxe: 0,2-0,4 E/ml Therapie: 0,4-0,8 E/ml Kinetik des Medikaments! Bei NMH 2-4 h nach subkutaner Gabe NMH Substrat Patientenplasma 1:40 Xa P-Nitroanilin

60 Heparininduzierte Thrombozytopenie Die wichtigste, weil lebensbedrohliche Nebenwirkung der Heparintherapie! Heparin PF4 Thr Thr Thr Neoantigen Antikörperbildung Thrombozyten-Aktivierung Thrombozyten-Aggregation Thr THROMBOSE Thrombozytopenie

61 Heparininduzierte Thrombozytopenie Die wichtigste, weil lebensbedrohliche Nebenwirkung der Heparintherapie! Häufigkeit 0,1 bis 3 % der behandelten Patienten UFH >> LMWH Chirurgische Pat. > internistische Pat. Thr Zeitfenster Typischer Verlauf: 5-10 d nach Beginn der Heparintherapie p früher ( rapid onset ) oder später ( delayed onset ) in 30 % Dran denken bei... Jeder neuen oder progredienten Thrombose unter Heparin Jedem Thrombozytenabfall >50 % unter Heparin Therapie Heparin sofort absetzen Thrombozytentransfusionen kontraindiziert Alternative ti Antikoagulation (z. B. Orgaran, Argatroban, Hirudin)

62 Hirudin Lepirudin, Desirudin, Bivalirudin ( Hirudis medicinalis =medizinischer Blutegel) Wirkung: Rekombinant hergestelltes Polypeptid p Direkter (d.h. antithrombinunabhängiger) Thrombininhibitor Monitoring: APTT (cave: schlechte Dynamik im oberen Dosisbereich) Ecarinzeit (Ecarin thrombinähnliches Enzym) Dosierung: Therapeutische Antikoagulation (Lepirudin) 400 µg/kg als Bolus i.v., dann 150 µg/kg*h i.v. als kontinuierliche i Infusion Prophylaxe (Desirudin) 15 mg abs. s.c. alle 12 Std. Pharmakokinetik: Elimination abhängig von Nierenfunktion HWZ ca. 1 Std. (Lepirudin i.v.), drastisch verlängert bei Niereninsuffizienz

63 Weitere Antikoagulanzien Bezeichnung Route Target Monitoring Anwendung* Danaparoid Parenteral F.Xa, IXa Anti-Xa Prophylaxe, HIT Fondaparinux Parenteral F.Xa Anti-Xa Prophylaxe (Orthopädie) Rivaroxaban Enteral F.Xa Argatroban Parenteral F.IIa APTT HIT rtfpi Parenteral FVIIa NAPc2 Parenteral FVIIa * Derzeit zugelassene Anwendung