Нити фибрина что это такое

Фибрин это нерастворимый протеин, который вырабатывается в ответ на кровотечение и является основным компонентом тромба при свертывании крови. Фибрин является твердым белковым веществом, состоящий из длинных волокнистых нитей; он образуется из фибриногена, растворимого белка, который продуцируется печенью и находится в плазме крови. Когда повреждение ткани приводит к кровотечению, фибриноген в ране превращается в фибрин под действием тромбина, свертывающего фермента. Молекулы фибрина затем объединяются, образуя длинные фибриновые нити, которые опутывают тромбоциты, создавая губчатую массу, которая постепенно затвердевает и сжимается, образуя сгусток крови. Этот процесс уплотнения стабилизируется веществом, известным как фибрин-стабилизирующий фактор, или фактор XIII.

Фибрин и воспаление

Фибрин играет в воспалительном процессе очень важную роль. Он образуется сразу же, как только фибриноген вступает в контакт с разрушенной или поврежденной тканью — с освободившейся из нее тканевой тромбокиназой или с упомянутыми выше пептидами, которые образуются или высвобождаются в начале воспалительной реакции. При свертывании фибрина токсичные вещества оказываются заключенными в сгустке, что уже на ранней стадии воспаления предотвращает их дальнейшее распространение в организме. Эта реакция, называемая «фиксацией», при острых воспалительных процессах происходит еще до начала развития лейкоцитоза и служит важным биологическим механизмом защиты органов тела от наводнения, их болезнетворными агентами, токсинами и т. п. Таким образом, местная реакция выступает как адаптивный феномен; локальные отрицательные изменения представляют меньшее зло и допустимы ради защиты жизненно важных внутренних органов.

Образование нерастворимого фибрина существенно затрудняет и даже останавливает местное кровообращение в воспалительном очаге. Это приводит к отеку и боли. Повреждение ткани и нарушение ее функций в дальнейшем по возможности устраняется репаративными процессами. Этим процессам на их раннем этапе способствуют протеолитические ферменты организма, в частности плазмин, которые разжижают густой, вязкий экссудат и вызывают деполимеризацию фибрина. Даже в начале воспаления эти ферменты оказывают на него тормозящее влияние.

Во время упомянутого выше превращения фибриногена в фибрин триптические ферменты, находящиеся тут же в очаге воспаления, уже действуют как ингибиторы воспалительной реакции. На биохимическом уровне это проявляется в торможении полимеризации молекул фибриногена в молекулы фибрина. Таким образом, функция этих протеаз состоит в разжижении материала путем расщепления фибрина и других крупных белковых молекул на более короткие растворимые пептиды и аминокислоты, а также в торможении образования малорастворимых или нерастворимых макромолекул.

В экспериментах на животных удалось показать, что введение протеаз извне до начала воспалительной реакции полностью предотвращает ее развитие или по крайней мере сводит ее к легкому кратковременному раздражению. Это означает, что профилактическое применение триптических ферментов или папаиназ в большинстве случаев прекращает развитие воспаления в самом его начале и практически предупреждает его. Это доказывают и гистохимические исследования. Профилактические дозы ферментов, вводимые через 3—4 мин после начала воспалительного раздражения, приводят к тому, что межклеточное и внутриартериальное образование фибрина оказывается значительно меньшим, чем в контроле.

При просмотре литературы кажется странным, что исследователи придавали так мало значения антиполимеризационному действию протеаз при воспалительных и дегенеративных процессах. Немедленное отложение фибрина — одна из самых важных защитных реакций организма: она создает сплошной барьер вокруг очага повреждения и таким образом изолирует его. Помимо выполнения этой защитной функции, фибрин впоследствии служит субстратом для соединительнотканных клеток, участвующих в регенерации. Образование рубцовой ткани, келоида или избыточное отложение бесполезного коллагена в значительной степени зависит от местного образования фибрина и длительности его сохранения.

Согласно Аструпу [2], фибрин образуется в количествах, необходимых и достаточных для процесса заживления. Однако возникают затруднения, а иногда и серьезные осложнения, если фибрин образуется и откладывается в избытке. Аструп пишет: «Фибринолиз — относительно медленный процесс. Поэтому следует думать, что необходимость обеспечить растворение образовавшегося фибрина в определенное время и при определенных обстоятельствах представляет для живого организма серьезную проблему. Задержка фибринолиза может быть причиной ряда патологических процессов».

Количество фибрина, необходимое для тех или иных целей, зависит от факторов свертывания крови, таких, как протромбин, тромбоциты, тканевые тромбокиназы или фибриноген. Факторами, тормозящими свертывание крови, служат протеазы, в частности плазмин.

Нарушение системы гемостаза, ведущее к пониженному образованию фибрина, сопряжено с рядом опасностей. При недостаточной изоляции очага воспаление начинает распространяться; нарушается заживление раны — она заживает «вторичным натяжением» с образованием большого количества рубцовой ткани; при нарушении механизма свертывания крови возможны кровотечения. Если же динамическое равновесие в системе сдвинуто в противоположном направлении, т. е. фибрин образуется в избытке, что бывает чаще, то это ведет к особенно резко выраженным симптомам воспаления — более обширному отеку, более острой боли, полной остановке кровообращения в результате сдавления сосудов и закупорки их микротромбами, а также к задержке фагоцитоза, усиленному отмиранию клеток и более позднему заживлению. Если это состояние затягивается и фибринолиз протекает вяло или начинается слишком поздно, то происходит некроз обширных участков и заживление идет медленно, с избыточным образованием рубцовой ткани. Кровообращение в очаге ухудшается, что ведет к нарушению функции ткани. Возможные результаты — ишемия и опасность тромбоза; отложения фибрина и рубцы на артериальном эндотелии предрасполагают к образованию бляшек и атером.

ФИБРИН (латинский fibra волокно) — нерастворимый в воде белок, образующийся из фибриногена при действии на него тромбина в процессе свертывания крови. Кровяной фибриновый сгусток, останавливающий кровотечение, состоит из сплетенных в густую сеть нитей фибрина и захваченных ими форменных элементов крови.

Фибрин образуется из растворенного в плазме крови фибриногена (см.) при действии протеолитического фермента тромбина (см.).

Биологическая роль фибрина заключается в осуществлении гемостаза (см.), защите раневых поверхностей от возбудителей инфекции путем образования фибринового барьера; фибрин участвует также в репарации соединительной ткани и в воспалительных процессах (см. Воспаление). Нарушение фибринообразования или качественная неполноценность фибрина приводят к расстройствам гемостаза, к появлению геморрагических диатезов (см.).

Превращение фибриногена в фибрин происходит при нарушении целостности кровеносных сосудов или при патологическом внутрисосудистом свертывании крови (возможно, в кровяном русле происходит постоянное образование фибрина). Этот процесс включает три стадии. В первой стадии тромбин вызывает отщепление от фибриногена фибриноиептида А (мол. вес 2000), затем фибриноиептида В (молекулярный вес 2400). Оставшаяся часть молекулы фибриногена носит название фибрин-мономера. Во второй стадии происходит спонтанная полимеризация фибрин-мономеров в фибрин-полимеры, последние имеют вид белковых нитей, в которых молекулы фибрин-мономеров соединены водородными связями, образованными между остатками аминокислот тирозина (см.) и гистидина (см.). Полимеризация (см.) осуществляется постепенно через образование димеров, тримеров и т. д. Эта стадия происходит без участия тромбина и, согласно теории В. А. Белицера и сотр., в ее основе лежит программа самосборки фибрин-мономеров специфическими функциональными центрами. При этом происходит изменение формы молекул фибрина из глобулярной в фибриллярную. По мере образования пучков протофибрилл формируется поперечная исчерченность молекул фибрина

В третьей стадии под влиянием фермента, называемого фибринста-билизирующим, или XIII фактором свертывания крови, в присутствии ионов Са2г происходит связывание фибрин-полимеров ковалентными связями. Фактор XIII вызывает реакцию переноса амидной группы с образованием пептидной связи между остатком глутамина одной молекулы белка и остатком лизина другой. Реакции третьей стадии вызывают стабилизацию белка, или образование поперечных связей между полимерами фибрина, и ведут к образованию в фибрине сначала димеров 7-цепей, а затем полимеров а-цепей. Стабилизация улучшает гемостатические свойства фибрина в результате увеличения механической прочности и эластичности сгустка фибрина уменьшения его чувствительности к протеолизу и повышения роли в репарации тканей. Оптимальной температурой для полимеризации фибрина является температура 37° при pH от 6,9 до 7,4. Подкисление раствора до pH 5,1—5,3 нарушает полимеризацию при повышении значения pH до 5,7 — 6,1 происходит спонтанная полимеризация. Сдвиги pH в сторону нейтральной или слабощелочной реакции способствуют образованию фибринового сгустка. Скорость образования фибрина более или менее постоянна при 30—40°. При повышении температуры до 50° фибрин не образуется вследствие необратимой денатурации фибриногена. Кроме тромбина, образование фибрина вызывают протеазы змеиных ядов (см.) — рептилаза, арвин (анкрод), дефибраза и др: При этом образуется неполноценный фибрин, так как протеазы змеиных ядов отщепляют от молекулы фибриногена только пептид А или пептид В и не активируют фактор XIII.

Молекула фибрина так же как фибриногена состоит из трех типов полипептидных цепей, обозначаемых а, |3 и у и отличающихся от него отсутствием фибринопептидов А и В в а- и (3-цепях. Формулу стабилизированного фибрина представляют как (аР, (3, у2), где аР обозначает полимеры а-цепей, у2— димеры у-цепей. Фибрин не растворим в солевых растворах, в щелочах и кислотах.

Фибриновый сгусток, образующийся в естественных условиях при свертывании крови, включает сыворотку крови и форменные элементы, он обладает способностью адсорбировать на своей поверхности и инактивировать значительные количества тромбина и X фактора свертывания крови. Фибрин, полученный из 1 мг фибриногена, адсорбирует до 2000 ЕД тромбина. В связи с этим фибрин обозначается как антитромбин I.

Сгустки фибрина подвергаются ретракции и лизису. Протеолитическое расщепление фибрина вызывается рядом протеаз, в том числе трипсином (см.), расщепляющим до 360 связей в молекуле фибрина Специфичная для фибрина протеаза фибринолизин (см.) расщепляет в его молекуле до 160—180 пептидных связей, в результате чего образуются четыре основные продукта расщепления — фрагменты X, Y, D и Е; из них для стабилизированного фибрина характерен только фрагмент D, который в отличие от фрагмента D фибриногена имеет форму димера, содержащего ковалентно связанные у-цепи.

Фибрин в тканях и органах обнаруживают методами электронной микроскопии и окраской эозином и гематоксилином Маллори (см. Маллори методы) и по Вейгерту (см. Вейгерта методы окраски). Фибрин в плазме крови определяют методом Рутберга. При этом к 1 мл плазмы крови добавляют 0,1 мл 5% раствора хлорида кальция, образовавшийся сгусток фибрина извлекают и просушивают на фильтровальной бумаге до так называемого суховоздушного состояния, затем взвешивают.

В клинической практике препараты фибрина используют в виде фибринной губки или пленки (см. Фибрипная губка, пленка) для заживления ран и остановки кровотечения (см.).

Библиогр.: Андреенко Г. В. Фиб-ринолиз. (Биохимия, физиология, патология), М., 1979; Белиц ер В. А.Домены — крупные функционально важные блоки молекул фибриногена н фибрина, в кн.: Биохимия животных и человека, под ред. М. Д. Курского, в. 6, с. 38, Киев, 1982; 3 у б а и р о в Д. М. Биохимия свертывания крови, М., 1978; Кудряшов Б. А. Биологические проблемы регуляции жидкого состояния крови и ее свертывания, М., 1975; Human blood coagulation, haemostasis and thrombosis, ed. by Б. Biggs, Oxford a. o., 1972; Per1 i с k E. Gerinnungslaboratorium in Kli-nik und Praxis, Lpz., 1971. См. также библиогр. к ст. Свертывающая система крови.

Несмотря на кажущееся однообразное строение, белки обладают разнообразными свойствами — от сверхпрочных структурных молекул до быстрых и активных ферментов. Некоторые из этих способностей до сих пор не находят логического объяснения.

Например, фибрин, мгновенно формирующий прочную и эластичную трехмерную основу для сгустков крови и тромбов. Благодаря этому умению кровоток в поврежденных, но восстановленных сосудах не прекращается. К сожалению, это же позволяет тромбам оставаться в полости вен и артерий в течение многих лет, отрываясь в самый непредвиденный момент.

Джон Вайсел из Университета Пенсильвании и его коллеги сумели разобраться в секретах биомеханики фибрина:

когда сгусток многократно растягивается, отдельно расположенные волокна выстраиваются параллельно, сохраняя прочность и эластичность.

Уровни структуры белка

Фибрин нельзя назвать постоянным белком — он образуется в организме лишь в момент острой необходимости, а потом разрушается ферментными системами. Любое повреждение стенки сосуда, будь то разрез, разрыв или воспаление на месте атеросклеротической бляшки, активирует системы свертывания крови.

В результате многоступенчатой реакции, детализация которой заняла больше века, образуется трехмерная сеть: сначала от фибриногена, растворимой молекулы-предшественника, отщепляются стабилизирующие «хвосты». Потом клубки фибрина превращаются в нити, формируя сгусток (фибрин-агрегат, нестабилизированный фибрин). На третьей стадии фактор свертывания XIIIа сшивает отдельные нити между собой, окончательно стабилизируя тромб.

Те же самые превращения с человеческим фибрином авторам публикации в Science
пришлось совершить и в пробирке, прежде чем начать растягивать получившийся сгусток.

Упругие способности фибрин сохранял даже при трёхкратном удлинении.

Тромб

При этом связи, удерживающие отдельные фибриллы вместе, сохраняются. То есть нити не скользят друг относительно друга, что могло бы объяснить это феноменальное удлинение.

Вайсел и коллеги предложили другую модель — они фиксировали образцы при натяжении, после чего получали электронные и атомные микроскопические изображения как поверхности сгустка, так и его среза. Оказалось, что при удлинении в 2,5 раза параметр ориентационного порядка, характеризующий упорядоченность расположения нитей, возрастает с 0,1 до 0,7.

Более того, при этом пространства между нитями фибрина сохраняются. Это позволяет ферментам проникать внутрь сгустка, разрушая его, как только дефект стенки сосуда восстановится.

При двукратном растяжении отдельные нити становятся ближе друг к другу и занимаемый ими относительный объем увеличивается с 5 до 24%.

Это сопровождается уменьшением размеров сгустка почти в 10 раз (см. видео), а волокна истончаются почти в три раза (диаметр уменьшается со 185 нм до 74 нм). В этом истончении ученым и удалось найти объяснение. Как выяснилось, молекула фибрина, представляющая из себя спираль, немного раскручивается, удлиняясь, но при этом сохраняя упругие свойства. Из всех структурных белков на подобное способен только эластин.

Дело в том, что любой белок изначально представляет из себя цепочку из аминокислот, которая сразу после синтеза упаковывается сначала во вторичную, а потом и третичную структуру. Сначала это спираль или «лист в складках», а потом — клубки.

Как выяснилось, параметры спирали могут меняться,

что справедливо вовсе не для всех белков: например, тот же коллаген, похожий на фибрин по химическому составу, тоже образует спираль, но она не растягивается. В результате всего лишь 50-процентное, максимум 70-процентное удлинение, что не идет ни в какое сравнение с 200–250-процентным удлинением фибринового сгустка.

Теперь ученые рассчитывают понять, что нарушается в патологических ситуациях — при тромбозе вен нижних конечностей или образовании сгустков на месте атеросклеротических бляшек. А вот члены исследовательской команды, специализирующиеся на биомеханике, наверняка планируют воспроизвести описанные процессы в новых полимерных материалах.