Blutgerinnung
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Aprotinin
Antifibrinolytikum
• Polypeptid aus 58 Aminosäuren mit drei Disulfidbrücken
• unselektiver Hemmstoff von Serin-Proteasen, insbesondere Plasminogen-Aktivatoren, Plasmin und Kallikrein
Thrombin
Antifibrinolytikum
Serinprotease aus 300 Aminosäuren stark glykosyliert (5%) aktiviert verschiedene Gerinnungsfaktoren und Thrombozyten spaltet Fibrinogen
omega-Aminocarbonsäuren
Antifibrinolytikum
An omega-Position Aminogruppe am Ende d. Kohlenstoffkette
Abstand der primären Aminogruppe von der Carboxylfunktion wie beim Lysin => Lysin-Analoga
fibrinolysehemmende Eigenschaften durch Blockade der Plasminogen-Spaltung: Wirkmechanismus????
Aminomethylbenzoesäure
Antifibrinolytikum: omega-Aminocarbonsäure
sehr potent
S-Lysin
Antifibrinolytikum: omega-Aminocarbonsäure
sehr potent
Tranexamsäure
Antifibrinolytikum: omega-Aminocarbonsäure
sehr potent
Abstand ist durch Cyclohexan fixiert
Hämostypika: Bedeutung des Namens
blutstillende Wirkstoffe
Hämostypika Klassen
1. Blutgerinnungsfaktoren 2. vasokonstriktorische Wirkstoffe 3. Fibrinolyse-hemmende Wirkstoffe: Protamin, Vitamin K
Hämostypika: Gerinnungsfaktoren
1. Gerinnungsfaktoren
rekombinant hergestellt oder aus Blut menschlichem Blut isoliert:
I (Fibrinogen)
II, IIa (Prothrombin, Thrombin) VII, VIIa VIII IX X
XIII
Blutgerinnungsfaktoren als Arzneistoffe: Gewinnung, Namen
Vasokonstriktorische Wirkstoffe
Sympathomimetika: Adrenalin, Noradrenalin, Carbazochrom
Hypophysen-Hinterlappen-Hormon (Vasopressinanaloga): Vertreter, Indikation
• Ornipressin, Desmopressin, Terlipressin
• zur Behandlung von Ösophagusvarizen-Blutungen
Fibrinolyse-hemmende Wirkstoffe: Protamin
Protamin
Notfall-Antidot bei Heparinvergiftungen: Protaminhydrochlorid oder –sulfat
• stark positiv geladenes Polykation: 85-90% aus Arginin, 4-5 kD
• bildet mit Heparin salzartige Komplexe
• aus Lachsspermien (im Komplex mit DNA)
Fibrinolyse-hemmende Wirkstoffe: Vitamin K
• zur Blutstillung bei 4-Hydroxycumarin-bedingten Blutungen
• Latenzzeit von 6 -12 Stunden (γ-Carboxylierung der Gerinnungsfaktoren)
• Vitamin K: Sammelbegriff für antihämorrhagisch wirkende 1,4-Naphthochinionderivate
• synthetisches Vitamin K3: Menadion = 2-Methyl-1,4-Naphthochinon
• natürliche K-Vitamine: an Pos. C(3) isoprenoide Seitenkette
• Vitamin-K1 (Phytomenadion): Phytylrest
• Bedarf des Menschen: aus Bakterien der Darmflora und Nahrung
Phytomenadion und Menachinon Struktur
Menadion-Natriumbisulfit
Fibrinolysehemmer
durch Addition von Natriumhydrogensulfit wasserlöslich
Menadiol
Fibrinolysehemmer: Vitamin K
Reduktionsprodukt des Menadions als Dibutylester: fettlöslich als Diphosphorylsäureester: wasserlöslich
Vitamin K5
Fibrinolysehemmer: Vitamin K
wasserlöslich
PK Vitamin K
Lokale externe Blutstillung durch...
- Protein-koagulierende, denaturierende und adstringierende Stoffe: Eisen(III)-Salze, Aluminiumsalze
- unspezifische Polymere, die kontaktsensitive Gerinnungsfaktoren III, IV, und VII aktivieren: Pektine, Gelatine, Kollagen, Fibrinschwämme oder –schäume
- gefäßverengende Sympathomimetika z.B. Adrenalin
Was ist Hämostase?
= physiolog. Blutstillung
Blutgerinnung: Ablauf, Aufgabe, relevante Erkrankungen
• Zusammenspiel von Thrombozyten, Gefäßendothel, plasmatischen (pro- koagulatorische und inhibitorische) Gerinnungsfaktoren und Fibrinolysesystem
• über 100 verschiedene beteiligte Proteine sind bekannt
• Aufgabe:
a) Regulation der Fließfähigkeit des Blutes
b) Regulation der lokal begrenzten Blutstillung am Ort einer Verletzung
• Relevante Erkrankungen: Thrombosen, Herzinfarkt, Schlaganfall, Hämophilie
Therapeutische Maßnahmen, die an der Blutgerinnung angreifen
A) Hemmung der Blutgerinnung (Antikoagulanzien, Fibrinolytika, Thrombozytenaggeragtionshemmer)
B) Förderung der Blutgerinnung (Antifibrinolytika, Hämostypika)
Blutgerinnungsphasen
Thrombusbildung: Thrombozytenaggregation und Koagulation
Rolle und Funktion der Thrombozyten bei der Hämostase
• Thrombozyten entstehen aus Zerfall der im Knochenmark gebildeten Megakaryozyten
• besitzen keinen Zellkern (keine Proteinbiosynthese)
• Lebenszeit im Blut ca. 8-10 Tage
• im Zellinnern: zahlreiche Granula, gefüllt mit reaktiven Komponenten
• besitzen zahlreiche Glykoproteine (GP) auf Membran:
- dienen dem Kontakt (Adhäsion) mit Gewebestrukturen (Kollagen)
- dienen dem Kontakt mit Plasmastrukturen (Von-Willebrandt-Faktor)
- dienen dem Kontakt mit niedermolekularen Strukturen (ADP)
- meist sog. Integrine (zur Kommunikation)
• bieten saure Phospholipide in der Zellmembran für Anheftung der Gerinnungsfaktoren an -> Externalisierung
• adhärieren und aggregieren nach Stimulation
primäre Hämostase
Bildung eines labilen Thrombozytenthrombus an traumatisierten Gewebestrukturen (Adhäsion und Aggregation), Dauer: insgesamt 2 – 4 min.
1.Freilegung subendothelialer Strukturen (Kollagen, z.B. nach Verletzung) oder veränderte Endothelzelleigenschaften (z.B. durch proinflammatorische Einflüsse)
2.Plättchenadhäsion: Bindung der Thrombozyten an diese veränderten Bereiche, ausgelöst durch von-Willebrandt-Faktor, der an spezifischen Rezeptor auf Thrombozyten (GPIb/IX) einerseits und an kollagenes Bindegewebe andererseits bindet (quasi Adaptor) -> Aktivierung der Thrombozyten
3.Degranulierung der Thrombozyten -> Freisetzung von Serotonin, Plättchenfaktor 3 und 4 (PDGF, Platelet Derived Growth Factor) und Arachidonsäure aus den Phospholipiden der Membran, woraus Thromboxan A2 (TXA2) gebildet wird: bewirken eine Vasokonstriktion, ADP und TXA2 bewirken die Rekrutierung weiterer Thrombozyten
4.Externalisierung von negativ geladenen sauren Phospholipiden auf Thrombozytenmembran -> Ausbildung von Pseudopodien (aus Scheiben werden Kugeln, die sich ineinander verhaken), Expression von Glykoprotein (GPIIb/IIIa)- Rezeptoren, welches Fibrinogen bindet und somit den nächsten Schritt einleitet:
5.Thrombozytenaggregation: durch Thrombin geförderte Bildung eines noch labilen aber irreversiblen primären Thrombozytenpfropfes, der über Fibrinogenbrücken zusammengehalten wird (verschließt kleine Wunden). Mithilfe von ADP wird die Expression von Glykoprotein (GPIIb/IIIa)-Rezeptoren gesteigert, die den Pfropf durch die Fibrinogenbrücken stabilisieren und die Adhäsion durch Bindung an subendotheliale Fibronektine verstärken
Sekundäre Hämostase
• Verlauf in zwei Kaskaden (intrinsisches und extrinsisches Aktivierungssystem) und Vereinigung in Thrombinbildung und anschließende Fibrinbildung
extrinsische (extravaskuläre) Aktivierung: nach Gefäßverletzungen:
- Startreaktion: Tissue factor (TF) bildet an Phospholipidoberfläche mit Calcium und Faktor VIIa einen Komplex, dieser aktiviert Faktor VII, IX und X
- Die Wirkung des TF-PL-Ca2+-VIIa Komplexes werden durch TFPI (tissue factor pathway inhibitor) nach Thrombinaktivierung gehemmt
intrinsische (endogene) Aktivierung:
- hochmolekulares Kininogen (HMK) setzt Faktor VII in Faktor VIIa um, welches wiederum Präkallikrein (PKK) zu Kallikrein (KK) katalysiert, was auch die Aktivierung von FVII begünstigt
- VIIa setzt XI zu XIa um
- Faktor XIa setzt IX in IXa um,
- Faktor VIII (inaktiv, an Trägerprotein von-Willebrand-Faktor gebunden) wird durch Thrombin aktiviert
- Faktor VIIIa bildet zusammen mit Faktor IXa, Ca2+ und Phospholipiden einen Komplex
gemeinsamer Weg:
- durch den jeweiligen Komplex wird FX in FXa umgewandelt
- Komplex von FXa, FVa, Ca2+ und PL aktiviert Faktor II (Prothrombin) zu IIa (Thrombin)
- Durch Thrombin wiederum, werden die Faktoren V, VIII, IX, X und XI aktiviert und in einer positiven Rückkopplungsschleife wiederum genug Thrombin gebildet, um einen Thrombus auszubilden
- Das so freigesetzte Thrombin aktiviert nicht nur die Faktoren V, VIII, IX, X und XI (s.o.), sondern auch Fibrinogen zu Fibrin sowie den Fibrin- stabilisierenden F XIII.
- Die einzelnen (monomeren) Fibrinfäden werden zu löslichem Fibrin vernetzt, das vom FXIIIa schließlich zu unlöslichem Fibrin stabilisiert wird. FXIIIa verknüpft die Seitenketten der Fibrinfäden miteinander kovalent.
- Thrombin fördert auch die Thrombozytenaggregation, sodass das TZ-Aggregat (weißer Thrombus) und das vernetztes Fibrin einen sehr stabilen Abdichtungsfilz bilden (roter Thrombus).
Ablauf der Blutgerinnung: intrinsisch/extrinsisch, bis sie in gemeinsamen Weg münden
Ablauf der Blutgerinnung (II), was bei beiden Wegen gleich ist
Blutgerinnungsfaktoren und deren Bildungsort
Charakterisierung der an der Gerinnung beteiligten Proteine im Blutplasma und auf Membranen der Thrombozyten
Im Blutplasma (inaktive Formen):
- Gerinnungsfaktoren Prothrombin,VII, IX, X, XI, XII, Präkalikrein
- Cofaktoren V, VIII
- Fibrinogen
Auf Membranen der Thrombozyten: haben viele Gamma-Glutamat Reste
- Prothrombin, VII, IX, und X: besitzen Carboxylat-reiche Gla-Domänen, die via Ca2+ an Phospholipide der Thrombozytenmembranen binden
- V und VIII binden ohne Vermittlung von Ca2+
Thrombin: Funktion, Erkennungssequenz
• Serinprotease, die Peptidbindungen zwischen Arg und Gly spaltet
• Erkennungssequenz im Fibringogen (als Substrat): Phe-Pro-Arg
- spaltet Fibrinogen zu Fibrin
- aktiviert Kofaktoren V, VIII, XIII
- stimuliert Thrombozyten zur Granulafreisetzung
- stimuliert Thrombozyten zur Aggregation und Adhäsion
Umwandlung von Fibrinogen zu Fibrin: Fibrin allgemein, Reaktion
Fibrinogen:
• Zymogen (inaktive Enzymvorstufe)
• 2-3% des gesamten Plasmaproteins
• drei Paare homologer Peptidketten: A-α, B-β und γ (über 17 Disulfidbrücken verknüpft)
• Fibrinopeptide A und B (18 bzw. 20 AS) werden von Thrombin zw. Arg-Gly abgespalten
=> Fibrinmonomere (αβγ)2
Fibrin:
1. Die Fibrinmonomere assoziieren (nicht-kovalente Wechselwirkungen!) spontan zu langen, labilen Strängen.
2. Nach Einwirkung von XIII werden kovalente, stabile Längs- und Querverbindungen ausgebildet.
Schematische Struktur des Fibrinogens
Fibrinpolymerisation
Die Stabilisierung des Fibrins erfolgt durch Isopeptidbindungen zw. γ-und α-Kette des benachbarten Fibrins
Fibrinolyse
= Spaltung des Fibrinpolymers in Fibrinfragmente
• Katalysiert durch Plasmin (Protease)
• Bildung von Plasmin erfolgt aus Plasminogen (2 Formen: Glu- oder Lys-Plasminogen)
• Aktivierung durch Blut- oder Gewebe-Plasminogenaktivatoren
Pharmakologische Möglichkeiten zur Hemmung der Blutgerinnung: Übersicht
Targets der Antikoagulantien (Schaubild)
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Lernkarten
SAR 4-Hydroxycumarine (Vit. K-Antagonisten)
• 4-Hydroxygruppe muß frei sein
• direkte Verbindung zweier Coumarinreste (auch über Kette): Wirkungsverlust.
• in Position 3 lipophiler Substituent, insbesondere ein subst. Benzylrest: Langzeitantikoagulanzien
• Substitution an der verbindenden Methylen-Brücke: Wirkungsverminderung
• S-Enantiomere sind 2-5-fach wirksamer; Plasmaproteinbindung ist bei S-Enantiomeren geringer
Phenprocoumon
Antikoagulanz: Vitamin-K-Antagonist (4-Hydroxycumarin)
Dicumarol
Antikoagulanz: Vitamin-K-Antagonist (4-Hydroxycumarin)
kommt natürlich vor
Warfarin
Antikoagulanz: Vitamin-K-Antagonist (4-Hydroxycumarin)
viele WW!
wird auch als Rattengift verwendet, um innere Blutungen zu verursachen
Vitamin K Epoxid Reduktase Aufbau
PK Eigenschaften Vit. K-Antagonisten: Wirkungsbeginn, HWZ, Wirkungsdauer, Dosiswirkungsdauer
• chiral! Eingesetzt werden Racemate. S-Enantiomere sind allerdings aktiver.
• peroral gut bioverfügbar (großer Vorteil!!)
• sehr hohe Plasmaprotein-Bindung (lipophile Säuren!)
• Metabolismus:
- S-Form: Hydroxylierung in Pos. 7, geringfügige Reduktion der Carbonylfunktion in der Seitenkette durch CYP2C9
- R-Form: hptsl. Reduktion der Carbonylfunktion in der Seitenkette durch CYP1A2, 2C8, 3A4
- HWZ, S-Warfarin: 24-33 h; für R-Warfarin: 35-58 h
Warfarin Metabolismus
• Metabolismus:
- S-Form: Hydroxylierung in Pos. 7, geringfügige Reduktion der Carbonylfunktion in der Seitenkette durch CYP2C9
- R-Form: hptsl. Reduktion der Carbonylfunktion in der Seitenkette durch CYP1A2, 2C8, 3A4
Was ist die häufigste schwerwiegende AMKomplikation überhaupt???
4-Hydroxycoumarin-induzierte Blutungen
Interaktionen der Vit. K-Antagonisten
Kleines therap. Fenster!
Wirkungssteigerung (erhöhte Blutungsgefahr):
• Verdrängung aus der Plasmaprotein-Bindung durch andere Wirkstoffe (hptsl. lipophile Säuren z.B. durch NSAIDs, Topoisomeraseinhibitoren, Sulfonamide bei Einsatz in hohen Dosen)
• Hemmung des Metabolismus durch Wirkstoffe, die abbauende Enzyme hemmen (CYP Hemmer: Cimetidin, Disulfiram, Allopurinol etc.).
Wirkungsminderung:
• Enzyminduktion: Beschleunigter Metabolismus (z.B. durch Phenobarbital, Rifampicin, Gluthetimid)
• Resorptionsverminderung: durch Colestyramin (bei Hyperlipidämie eingesetzt) und Colestipol (binden als basische Anionenaustauscher an 4-Hydroxycoumarine).
Cumarin-Resistenz: aufgrund von Mutationen in Helix III und große Schleife zw. Helix I und II.
Wann kommen Fibrinolytika zum Einsatz?
Erst, wenn Thrombus schon besteht, nicht präventiv!
Fibrinolytika: Indikation, körpereigene und Wirkstoff-Beispiele, WM
Spalten Plasminogen zu Plasmin, bzw. führen zur Spaltung von polymerem Fibrin zu Fibrinfragmenten (körpereigen: Gewebe-Plasminogen-Aktivator (t-PA) und Urokinase)
• Alteplase, Reteplase, Tenecteplase (rekombinante Gewebe-Plasminogen-Aktivatoren)
• Urokinase
• Streptokinasen (sind Proteine, aber KEINE Enzyme): Streptokinase und Streptodornase
• Anistreplase (Plasminogen-Streptokinase-Aktivator-Komplex)
Indikation: Thromboembolien: akuter Myokardinfarkt und Lungenembolien (Ausnahme: Streptodornase: bei eitrigen Wundentzündungen)
Fibrinolytika Vertreter und ihre jeweiligen WM
darüber hinaus: Alteplase, Tenectoplase, Reteplase (siehe Proteine)
Einteilung der Thrombozytenaggregationshemmer und deren jeweilige WM
1. Prostacyclin (IP)-Rezeptor-Agonisten: binden und aktivieren den Rezeptor für Prostacyclin und antagonisieren dadurch die Wirkung von Thromboxan A2
2. ADP-Rezeptor-Antagonisten: binden und hemmen den P2Y12 Rezeptor, der durch ADP aktiviert wird
3. Glykoprotein-IIb-IIIa-Rezeptor-Antagonisten: hemmen die Anheftung und gegenseitige Bindung von Thrombozyten
4. Cyclooxygenase-1-Hemmstoffe: hemmen die Bildung von Thromboxan A2 und damit die Aggregation und Gefäßkontraktion
5. Hemmstoffe der Phosphodiesterase in Thrombozyten: aggregationshemmende Wirkung von Prostacyclin wird gesteigert
Targets der Thrombozytenaggregationshemmer
orange Sprechblase: Aggregation, wenn cAMP runter => Phosphodiesterase baut cAMP zu AMP ab => durch Phosphodiesterasehemmer cAMP hoch => keine Aggregation
IP3-Rezeptoragonisten
Cyclooxygenasestoffwechsel
Prostacyclin
Ringöffnung, Vinylether stabil
Thromboxan A2
Prostaglandin H2
PGH2
Prostaglandin G2
Cyclooxygenasemetabolite und Rezeptoren
Iloprost: strukturelle Änderungen gegenüber Analogon, HWZ
Thrombozytenaggregationshemmer: IP3-Antagonist
• Prostacyclinanalogon
• Prostacyclin ist extrem instabil! (wenige Minuten, Umwandlung zu 6-keto-PGF1)
• Modifikationen erhöhen die Stabilität:
- Ersatz des Enolether-Sauerstoffs durch eine Methylengruppe
- Substitution des C(16) mit einer Methylgruppe
- Einführung einer Dreifachbindung zwischen C(18) und C(19).
- Halbwertszeit beträgt etwa 30 min
Welche Purinrezeptoren exprimieren Thrombozyten, an welche wird pharmakologisch eingegriffen?
Thrombozyten exprimieren drei versch. Purin-Rezeptoren: P2Y1, P2Y12 und P2X1
Aktivierung des P2Y12:
- Thrombozyten-Aggregation
- Expression von Adhäsionsmolekülen
=> durch Antagonisten Thrombozytenaggregationshemmung
Grundstruktur P2Y12-Antagonisten
Thrombozytenaggregationshemmer
Thienopiperidin -> Thiophen an Piperidin annelliert
Ticlopidin
Thrombozytenaggregationshemmer: Antagonisten am P2Y12
• irreversible Hemmung!
• kein Einfluß auf die Kollagen- oder Thrombin-induzierte Thrombozytenaggregation
• Thienopiperidine
• Prodrugs! Oxidation und Hydrolyse liefern aktiven Wirkstoff
• CYP1A2-Inhibitoren
• Wirkdauer von Clopidogrel u. Prasugrel: 10 Tage
• Ticlopidin: NW: Leukopenie
Prasugrel
Thrombozytenaggregationshemmer: Antagonisten am P2Y12
• irreversible Hemmung!
• kein Einfluß auf die Kollagen- oder Thrombin-induzierte Thrombozytenaggregation
• Thienopiperidine
• Prodrugs! Oxidation und Hydrolyse liefern aktiven Wirkstoff
• CYP1A2-Inhibitoren
• Wirkdauer von Clopidogrel u. Prasugrel: 10 Tage
• Ticlopidin: NW: Leukopenie
Clopidogrel
Thrombozytenaggregationshemmer: Antagonisten am P2Y12 (Thienopiperidin)
• irreversible Hemmung!
• kein Einfluß auf die Kollagen- oder Thrombin-induzierte Thrombozytenaggregation
• Prodrugs! Oxidation und Hydrolyse liefern aktiven Wirkstoff
• CYP1A2-Inhibitoren
• Wirkdauer von Clopidogrel u. Prasugrel: 10 Tage
Bioaktivierung der Thienopiperidine (P2Y12-Antagonisten)
Bioaktivierung von Prasugrel
Thienpiperidin, Beispiel
Angriffspunkt Thienopiperidine (Schaubild)
Glykoprotein (GP)-IIb/IIIa-Rezeptoren : Lokalisation, gehören zu welcher Familie, WM
Glykoprotein (GP)-IIb/IIIa-Rezeptoren sind membranständige, Ca2+-abhängige Glykoproteine auf Thrombozyten
• gehören zur sog. Integrin-Familie
• binden nach Aktivierung durch z.B. ADP, Noradrenalin, Thrombin etc. an Fibrinogen => Ausbildung von Fibrinogenbrücken zwischen Thrombozyten => Thrombus!
Was für eine Sequenz müssen Inhibitoren haben, um von Glykoprotein (GP)-IIb/IIIa-Rezeptoren erkannt zu werden? Beispiele
Liganden mit der Sequenz Arg-Gly-Asp werden von Rezeptor erkannt und binden => Hemmung! Antagonisten bzw. Hemmstoffe der Rezeptoren: Tirofiban, Etifibatid, Abciximab
Eptifibatid
Thrombozytenaggregationshemmer: GP-IIb/IIIa-Antagonisten
• Hexapeptid
•„Arg-Gly-Asp-Sequenz“ (hier Guanidinolysin)
Tirofiban
Thrombozytenaggregationshemmer: GP-IIb/IIIa-Antagonisten
reversibler Antagonist
Abciximab
• Fab-Fragment eines chimären, monoklonalen AKs gegen GP-IIb/IIIa
• hohe Rezeptoraffinität
• lange HWZ
• allerdings relativ unspezifisch
Bindung von Tirofiban an GP-IIb/IIIa-Rezeptor
Eigenschaften der GP-IIb-IIIa-Rezeptor-Antagonisten: Tabelle mit Rezeptorspezifität, Affinität, HWZ, Reversibilität, Thrombozytopenie
COX-Hemmstoffe WM
ASS WM
Dipyridamol
Thrombozytenaggregationshemmer: Phosphodiesterasehemmer
hemmt Phosphodiesterase in Thrombozyten (PDE3A) => cAMP-Level steigen an => aggregationshemmende Wirkung von Prostacyclin wird gesteigert
