يتفعل شلال التخثر من خلال سبيلين يؤديان في النهاية إلى تشكيل خثرة الفبرين: السبيل الداخلي intrinsic والسبيل الخارجي extrinsic. وهذان السبيلان ليسا مستقلين كما يُظَنّ بيد أننا حافظنا في الفقرات التالية على هذا التمييز التصنيفي لتسهيل الوصف والدراسة.

يستجيب السبيل الخارجي للأذية النسيجية، أما تفعيل السبيل الداخلي فليست آليته واضحة بعد، لكنها تتضمن وجود سطح مشحون سلباً. ويصب هذان السبيلان في طريق مشترك نهائي يساهم في تفعيل البروثرومين إلى ثرومين الذي يحفّز شطر مولد الفبرين لتشكيل خثرة الفبرين. وهذه السبل جميعها (الداخلي والخارجي والنهائي المشترك) معقدة وتشمل العديد من البروتينات المختلفة (الشكل 1 والجدول 1) . وعموما، وكما يوضح الجدول 2 يمكن تصنيف هذه البروتينات في خمسة أنماط (1) مولدات (طلائع) إنزيمات zymogens بروتياز السيرين serine-protease، والتي تتفعل خلال عملية التخثر (2) والتمائم العاملة cofactors (3) ومولد الفبرين fibrinogen (4) وناقلة الغلوتامين التي تثبت خثرة الفبرين (5) والبروتينات المنظمة وغيرها.

يقود السبيل الداخلي إلى تفعيل العامل X

يضم السبيل الداخلي (الشكل 1) كلاً من العوامل X و VIII و IX و XI وXII وسلف الكاليكرين والكينينوجين ذي الوزن الجزيئي المرتفع HMWK (أو HK في الشكل) وأيونات الكالسيوم والشحميات الفسفورية للصفيحات، ويقود إلى إنتاج العامل العاشر المفعّل (Xa يُشار اصطلاحاً إلى عوامل التخثر المفعلة باستعمال اللاحقة a، من activated).

شكل (1) السبيلان الداخلي والخارجي والسبيل المشترك لشلال التخثر.

جدول (1) النظام الرقمي لتسميات عوامل التخثر ، وتشير الأرقام الى ترتيب اكتشافها زمنياً وليس الى الترتيب الذي تعمل به

يبدأ هذا السبيل" بطور" التماس"، والذي يتعرض فيه كل من سلف الكاليكرين والكينينوجين ذي الوزن الجزيئي المرتفع والعامل XII والعامل XI إلى سطح مفعل مشحون سلبا. وقد تقوم البروتينات ، الكولاجينات، بالتجمع على السطح المعرض أو المكشوف من الوعاء الدموي في الكائن الحي، في حين يمكن استعمال الزجاج أو الكاؤولان لدراسة السبيل الداخلي في المختبر. وعندما تجتمع مكونات طور التماس على السطح المفعل، يتنشط العامل XII ليتحول إلى XIla بالحل البروتيني بوساطة الكاليكربن، وهذا العامل (Xlla) المتولد بالكاليكرين يهاجم سلف الكاليكرين ليولد المزيد من الكاليكرين (تنشيط متبادل). وينشط العاملُ Xlla عند تشكله العامل X1 إلى Xla، ويُطلِقُ البراديكينين (بيتيـــد تـســـاعي nonapeptide له تأثير قوي موسع للأوعية) من الكينينوجين ذي الوزن الجزيئي المرتفع.

يعمل العامل XIa - بوجود أيونات الكالسيوم - على تنشيط العامل IX( 55 ك. دالتون، وهو طليعة إنزيم يحتوي على ثمالات غاما - كربوكسي غلوتامات (Gla) المعتمدة على الفيتامين K) إلى بروتياز السيرين، أي العامل IXa، وهذا بدوره يشطر الرابطة Arg-lle في العامل X (56 ك. دالتون) ليعطي بروتياز السيرين ثنائية السلسلة، أو العامل Xa، ويحتاج هذا التفاعل الأخير إلى تجميع مكونات ما يُدعى بالمعقد العشاري أو معقد التيناز tenase على سطح الصفيحات المُفَعَّلة، ومن هذه المكونات أيونات الكالسيوم والعامل VIIIa والعاملين IXa و X أيضاً.

وتجب ملاحظة أنه في كل التفاعلات التي تضم مولدات الإنزيم المحتوية على Gla (العوامل X و IX و VII و II) تعمل ثمالات Gla في مناطق النهايات الأمينية للجزيئات كمواضع رابطة عالية الألفة الأيونات الكالسيوم. ومن أجل تجميع معقد التيناز، يجب أن تتفعل الصفيحات أولاً لكشف الشحميات الفسفورية الحمضية (الصاعدية) وفسفاتيديل السيرين وفسفاتيديل الإينوزيتول، والتي تكون على الجانب الداخلي للغشاء البلازمى للصفيحات غير المفعَّلة الباقية. والعامل 330) VIII  ك. دالتون) هو بروتين سكري، وليس طليعة بروتيازية، ولكنه تميم عامل يفيد كمستقبل للعاملين IXa و X على سطوح الصفيحات. ويُفعّل العامل VIII بكميات صغيرة من الثرومبين ليتشكل العامل VIIIa الذي يتعطل عند شطره مرة أخرى بفعل الثرومبين.

جدول (2) وظائف البروتينات المساهمة في تخثر الدم

يقود السبيل الخارجي إلى تفعيل العامل X أيضاً

 يوجد العامل Xa عند الموضع الذي يلتقى فيه السبيلان الداخلي والخارجى ليبدأ السبيل المشترك النهائي لتخثر الدم. ويضم السبيل الخارجي العامل النسيجي والعاملين X و VII وأيونات الكالسيوم، ويؤدي إلى إنتاج العامل Xa يبتدئ هذا السبيل في موضع التأذي النسيجي بالتعبير عن العامل النسيجي على الخلايا البطانية. ويتأثر العامل النسيجي مع العامل VII (53 ك. دالتون) ويُفَعلُهُ (العامل VII هو بروتين سكري جوال يحتوي على الغلوتامين ويخلقه الكبد). كما يعمل العامل النسيجي كتميم عامل للعامل VIIa الذي يحفز تنشيط العامل X .ويعمل العامل VIIa على شطر الرابطة Arg-lle نفسها الموجودة في العامل X والتي يشطرها المعقد العشاري (التيناز) في السبيل الداخلي.

وهناك تآثر هام آخر بين السبيلين الداخلي والخارجي هو أن معقدات العامل النسيجي والعامل VIIa تنشط العامل IX في السبيل الداخلي. وفي الحقيقة إن تشكل المعقدات بين العامل النسيجي والعامل VIIa قد يكون العملية المفتاح التي تساهم في ابتداء تخثر الدم في الكائن الحي. وقد أصبحت الدلالة الفيزيولوجية للخطوات الابتدائية للسبيل الداخلي - والتي يساهم فيها كل من العامل XII وسلف الكاليكرين والكينينوجين مرتفع الوزن الجزيئي - موضعَ تساؤل إذا علمنا أن المرضى المصابين بأمراض العوز الوراثي لهذه المكونات لا يبدون أية مشاكل نزفية. وبشكل مماثل، فإن مرضــى عـــوز العامل XI أيضاً قد لا يكون لديهم مشاكل نزفية.

يمكن أن يكون السبيل الداخلي أكثر أهمية بالفعل في تحلل الفبرين منه في التخثر، لأن كلا من الكاليكرين والعامل XIIa والعامل XIa يستطيع شطر مولد البلازمين، كما يستطيع الكاليكرين تنشيط اليوروكيناز أحادية السلسلة.

يعد مثبط سبيل العامل النسيجي tissue factor pathway inhibitor TFPI مثبطاً فيزيولوجياً هاماً في التخثر. وهو بروتين يجول في الدم مرتبطاً بالبروتينات الشحمية ويثبط بشكل مباشر العامل Xa بالارتباط مع الإنزيم قرب موضعه الفعال، ثم يثبط هذا العامل المعقد Xa-TFPI المعقد المكون من العامل النسيجي وVIIa.

السبيل المشترك النهائي لتخثر الدم

ويعمل فيه العامل Xa الناتج عن أحد السبيلين الخارجي أو الداخلي على تنشيط البروثرومبين (العامل II) إلى الثرومبين العامل (IIa) الذي يحول مولد الفبرين إلى فبرين. ويحصل تنشيط البروثرومبين (كما في تنشيط العامل X) على سطح الصفيحات المفعلة، ويتطلب تجميع معقد البروثرومبيناز prothrombinase complex الذي يتألف من الشحميات الفسفورية للصفيحات وأيونات الكالسيوم والعامل  Va والعامل Xa والبروثرومبين.

يشبه العامل V (وهو بروتين سكري وزنه الجزيئي 330 ك. دالتون) العامل VIII والسيرولوبلازمين ويُخلق في الكبد والطحال والكلية، ويوجد في الصفيحات، كما يوجد في البلازما. ويعمل كتميم عامل بطريقة شبيهة لحالة العامل VIII في المعقد العشاري. وعندما يُفعل ليصبح العامل Va (بآثار زهيدة من الثرومبين) فإنه يرتبط إلى مستقبلات نوعية على غشاء الصفيحات ويشكل معقداً مع العامل Xa والبروثرومبين. وبعد ذلك يجري تعطيله بوساطة الثرومبين مما يحد من تنشيط البروثرومبين إلى الثرومبين. والبروثرومبين (72 ك. دالتون) هو بروتين سكري وحيد السلسلة يُخلّق في الكبد، ويحتوي على عشر ثمالات  Gla قــــرب نهايته الأمينية. أما موضع البروتياز الفعالة المعتمدة على السيرين فهو في منطقة النهاية الكربوكسيلية للجزيء. وعند الارتباط بمعقد العاملين Va و Xa على الغشاء الصفيحي، ينشطر البروثرومبين بوساطة العامل Xa في موضعين ليتولّد جزيء الثرومبين الفعال ثنائي السلسلة. وترتبط سلسلتا الثرومبين A وB معاً بروابط ثنائية السلفيد.

يُحفز الثرومبين تحول مولد الفبرين إلى الفبرين

مولد الفبرين fibrinogen (العامل I ، 340 ك. دالتون) هو بروتين سكري بلازمي ذواب يتألف من ثلاثة أزواج غير متماثلة من السلاسل عديدة الببتيد ₂(Aα,Bβγ) مرتبطة تساهمياً بروابط ثنائية السلفيد. وتحوي السلاسل Bβ وγ قلائل سكريدٍ معقدة مرتبطة بالأسباراجين.

يجري تخليق السلاسل الثلاث في الكبد، وتتوضع الجينات البنيوية الثلاثة على الصبغي نفســــه، ويجري التعبير عنها معاً لدى البشر. وتتقارب مناطق النهايات الأمينية للسلاسل الست بوساطة عدد من الروابط ثنائية السلفيد. وأما مناطق النهايات الكربوكسيلية فتنتشر متباعدة، مما يجعل الجزيء متطاولاً وعديم التناظر الشكل (2)

تحمل الأجزاء A وB من السلاسل Aα و Bβ، والتي تُدعى الببتيدات الفبرينية FPA) A) وFPB) B) على التوالي، عند نهاياتها الأمينية للسلاسل مزيداً من الشحنات السلبية كنتيجة لوجـــود ثمالات الأسبارتات والغلوتامات وكذلك التيروزين O- سلفات غير المعتاد في الببتيد FPB. وتساهم هذه الشحنات السلبية في ذوبان مولد الفيرين في البلازما، وتفيد في منع التكدس بإحداث تنافر كهربائي ساكن بين جزيئات مولد الفيرين.

الشكل 2: تمثيل تخطيطي لبنية مولد الفبرين. لاحظ أزواج السلاسل الثلاثة المرتبطة بروابط ثنائية السلفيد و الببتيدات الفبرينية FPA) A) و B ) FPB) .

شكل (3)  تشكيل خثرة الفبرين A: الشطر المُحرض بالثرومبين لروابط Arg-Gly في سلاسل الفبرين لتشكيل الببتيدات الفبرينية (يسار) والسلاسل ألفا وبيتا لموحودات الفبرين (يمين). B: الربط التصالبي لموحودات الفبرين بتواسط العامل XIII المفعل (XIIIa).

يتشكل الثرومبين thrombin (بروتياز معتمد على السيرين وزنه الجزيئي 34 ك. دالتون) بفعل معقد الثرومبيناز، ويُحلمه الروابط Arg-Gly الأربعة التي تربط الببتيدات الفبرينية والأجزاء ألفا وبيتـــا مـــن السلاسل Aα و Bβ للفبرينوجين (الشكل 3 ،A.) ويولّد إطلاق الببتيدات الفبرينية بوساطة الثرومبين موحود الفبرين ذي البنية γ)₂,β,α). وبما أن FPA و FPB يحويان 16 و 14 ثمالة فقط على التوالي، فإن جزيء الفبرين يحتفظ بنحو 98% من الثمالات الموجودة في مولد الفبرين. ويكشف نزع الببتيدات الفبرينية مواضع الربط التي تسمح لجزيئات المواحيد الفبرينية بالتكدس تلقائياً في مصفوفة مكررة بانتظام لتشكيل خثرة الفبرين غير المنحلة.

إن تشكل بلمر الفبرين غير الذوّاب هو الذي يجتذب الصفيحات والكريات الحمراء والمكونات الأخرى لتشكيل الخثرة البيضاء أو الحمراء. وتكون خثرة الفبرين البدئية ضعيفة وتتماسك بروابط غير تساهمية لمواحيد الفبرين فقط. وبالإضافة إلى تحول مولد الفبرين إلى فبرين فإن الثرومبين يحول أيضاً العامل XIII إلى العامل XIIIa وهذا العامل هو ناقلة غلوتاميل عالية النوعية تربط جزيئات الفيرين تساهميا بتشكيلها روابط ببتيدية بين مجموعات الأميد للغلوتامين والمجموعات الأمينية إبسيلون لثمالات الليزين (الشكل 3، B) لإعطاء خثرة فبرينية أكثر ثباتاً ومقاومة للحل البروتيني.