11 minute read
Fibrinolyse – hvad er det og hvordan undersøger vi det?
Af: Julie Brogaard Larsen, lektor, læge, ph.d., Forskningsenheden for Trombose og Hæmostase,
Blodprøver og Biokemi, Aarhus Universitetshospital
Introduktion
Blodets evne til at koagulere til rette tid og på rette sted er livsvigtig, men lige så vigtig er nedbrydningen af det dannede koagel – den proces, som vi kalder fibrinolyse. Hvis dannet fibrin ikke nedbrydes (hypofibrinolyse) udvikles trombose; på den anden side vil for hurtig nedbrydning af fibrinkoaglet (hyperfibrinolyse) medføre blødning som hurtigt kan blive livstruende. Det er en diagnostisk udfordring at identificere ændringer i patientens fibrinolytiske kapacitet. I denne artikel gennemgås det fibrinolytiske system og metoder til at undersøge fibrinolysen i rutinen og i forskningslaboratoriet.
Det fibrinolytiske system
En oversigt over det fibrinolytiske system er vist i figur 1 på side 29. For en detaljeret gennemgang henvises til nylige reviews af fx Longstaff (1) eller Kietsiriroje et al. (2). Det stabile fibrinkoagel dannes når fibrinogen kløves af trombin. Det dannede fibrin polymeriserer og krydsbindes herefter kovalent ved hjælp af koagulationsfaktor XIIIa. Det krydsbundne fibrin frembyder en overflade hvor zymogenet plasminogen kan binde sig og aktiveres til plasmin, det primære fibrinolytiske enzym. Plasminogenaktivering foregår ved hjælp af vævstype (tissue)-plasminogenaktivator (tPA), som syntetiseres i endotelceller og frigives ved endotelskade eller -aktivering. Dette enzym er konstitutivt aktivt, men aktiviteten øges med ca. en faktor 1000 når fibrin er til stede (3), hvilket sikrer at plasmin-aktivitet lokaliseres til fibrinkoaglet. Fibrinolysen reguleres af endogene antifibrinolytiske proteiner, hvoraf de vigtigste er α2-antiplasmin, plasminogenaktivator-inhibitor 1 (PAI-1), samt trombinaktiveret fibrinolyseinhibitor (TAFI). Den fibrinolytiske aktivitet er altså en balance mellem pro- og antifibrinolytiske proteiner. Endotel og trombocytter bidrager også til ændringer i fibrinolysen, da både tPA og PAI-1 frigives fra endotelet, og PAI-1 desuden fra aktiverede trombocytter. Derudover er den fibrinolytiske kapacitet også afhængig af selve fibrinkoaglets struktur. Koagler med tynde fibrintråde og "tætmasket" struktur nedbrydes langsommere end koagler med tykke fibrintråde og løsere struktur (4).
Fibrinolysen er ændret ved en række tilstande og sygdomme (tabel 1, side 29). Hyperfibrinolyse ses klassisk ved traumepatienter (5), hvor antifibrinolytisk behandling i dag er standardbehandling allerede på skadestedet (6), og ved post partum blødning (7). Derudover kan hyperfibrinolyse også forekomme ved nogle maligne sygdomme, fordi cancercellerne udtrykker plasminogenaktivatorer (8). Hypofibrinolyse er velbeskrevet ved sepsis og er forbundet med øget mortalitet (nyligt reviewet i (9)). Derudover er hypofibrinolyse associeret med fx diabetes (10), kardiovaskulær sygdom (11, 12) og venøs trombose (13). En særlig tilstand er levercirrhose hvor fibrinolysen kan være ændret både i den ene og den anden retning (14).
Der findes både pro- og antifibrinolytiske lægemidler på markedet. I Danmark er tranexamsyre (TXA) det mest brugte antifibrinolytikum og anvendes som hæmostatikum ved traume, kirurgi og blødning. Fibrinolytika i form af rekombinant tPA (fx alteplase) bruges til trombolyse ved apopleksi og lungeemboli. Der findes endnu ikke midler som er godkendt til anvendelse ved tilstande med global hypofibrinolyse.
Vi mangler dog stadig gode analyser til undersøgelse af fibrinolysen i rutinediagnostikken. Det skyldes flere faktorer. I modsætning til koagulationsprocessen, som forløber over sekunder til minutter, foregår den endogene fibrinolyse langsomt over timer. Det giver udfordringer i forhold til at udvikle analyser med hurtige svartider og dermed klinisk anvendelighed. En anden grund er måske, at der historisk set har været mangel på relevant behandling særligt mod hypofibrinolytiske tilstande, og dermed ikke meget incitament til at udvikle analyser. Dog er der nu farmakologiske PAI-1 hæmmere under udvikling, hvilket måske i fremtiden vil medføre et øget fokus på hypofibrinolyse (nyligt reviewet af Kietsiriroje et al (2)). Et tredje problem er manglende standardisering og sporbarhed af fibrinolyse-analyser, et område som dog er under udvikling (23). I det nedenstående gennemgås relevansen af de analyser, der i dag er tilgængelige i rutinelaboratoriet, for undersøgelse af fibrinolysen.
Metoder til undersøgelse af fibrinolyse
Der findes adskillige metoder til undersøgelse af fibrinolysen i forskningssammenhænge. Antigenniveau og aktivitet af pro- og antifibrinolytiske proteiner som plasminogen, tPA og PAI-1, kan måles i plasma, fx efter stimulering/”stress” af endotelet. Fibrinkoaglets egenskaber som struktur (fibertykkelse og -densitet), permeabilitet og nedbrydningstid under standardiserede forhold kan beskrives detaljeret med elektronmikroskopi og andre metoder (15-17). Dynamisk undersøgelse af fibrindannelse og -lyse i patientens plasma efter aktivering med exogent vævsfaktor/trombin og tPA findes i forskellige variationer i forskningslaboratorier verden over (18-22). Disse metoder har været i anvendelse gennem mange år og giver stadig værdifuld viden om patofysiologiske mekanismer ved en række tilstande forbundet med øget blødnings- eller tromboserisiko.
Dynamisk undersøgelse af fibrindannelse og -lyse i patientens plasma efter aktivering med exogent vævsfaktor/trombin og tPA findes i forskellige variationer i forskningslaboratorier verden over. Vi mangler gode analyser til undersøgelse af fibrinolysen i rutinediagnostikken. Det skyldes flere faktorer. I modsætning til koagulationsprocessen, som forløber over sekunder til minutter, foregår den endogene fibrinolyse langsomt over timer.
Fibrin D-dimer er et nedbrydningsprodukt af krydsbundet fibrin (figur 1, side 29) og kan derfor opfattes som en fibrinolysemarkør. Plasma-koncentrationen af fibrin D-dimer er imidlertid ikke kun afhængig af fibrinolysehastigheden, men også af mængden af dannet fibrin. Derfor er fibrin D-dimer isoleret set en uspecifik markør for aktivitet i fibrinolysen. En meget høj eller hastigt stigende fibrin D-dimer sammenholdt med fald i fibrinogen kan dog tyde på hyperfibrinolyse hos en patient med blødningssymptomer. Viskoelastiske test (se nedenfor) kan overvejes hos en sådan patient for at identificere hyperfibrinolyse og dermed indikation for antifibrinolytika. Standardkoagulationsanalyserne aPTT og INR afspejler koagulationstiden og er ikke følsomme over for ændringer i den fibrinolytiske kapacitet.
Fibrin D-dimer er et nedbrydningsprodukt af krydsbundet fibrin og kan derfor opfattes som en fibrinolysemarkør.
Viskoelastiske tests: Tromboelastografi (TEG®) og tromboelastometri (ROTEM®)
TEG® og ROTEM® bruges i hele landet til vurdering af koagulationen og vejledning af behandling med blodprodukter og hæmostatika, herunder TXA, hos den blødende patient (24). De måler tid til koageldannelse, koaglets styrke og (delvist) nedbrydning af koaglet, og koagulationsprocessen visualiseres ved en kurve (25). Analyserne laves i fuldblod, hvilket giver fordelen af kort analysetid og medtager bidraget fra blodets celler til koagulations- og fibrinolyseprocessen. TEG® og ROTEM® kan identificere hyperfibrinolyse, som visualieres ved at koaglet ”klapper sammen” og ved svær hyperfibrinolyse bliver nærmest rokke- eller rhombeformet (26). Dog er de ikke sensitive over for mindre grad af hyperfibrinolyse (27), og identificerer altså måske ikke alle patienter som potentielt ville have gavn af TXA. Da standard-TEG®/-ROTEM® ikke er tilsat fibrinolyseaktivator, forløber fibrinolysen langsomt, og hos raske personer ses der ingen eller kun lidt fibrinolyse i TEG®/ROTEM® – med andre ord: 0% fibrinolyse er indeholdt i normalområdet. Testene er derfor ikke velegnede som markør for hypofibrinolyse hos den enkelte patient. I forskningssammenhæng er der udviklet TEG® og ROTEM® protokoller med tilsat tPA, som speeder fibrinolysen op (28-30). Herved bliver det teoretisk muligt at identificere både hyper- og hypofibrinolyse. Analyserne er dog stadig kun i forskningsbrug, og data omkring korrelation med kliniske outcomes (blødning, trombose, mortalitet) afventes stadig.
Opsummering og perspektiver
Ændringer i fibrinolysen ses ved en række kliniske tilstande og kan medføre øget blødnings- eller tromboserisiko, men er udfordrende at identificere med vores nuværende standardkoagulationsanalyser. Måling af de enkelte pro- eller antifibrinolytiske proteiner har også begrænset diagnostisk værdi og findes i dag primært til forskningsbrug. Hyperfibrinolyse kan diagnosticeres med viskoelastiske tests (TEG®/ROTEM®), som også kan vejlede behandling med antifibrinolytika hos den blødende patient. Mildere hyperfibrinolyse identificeres dog ikke altid, og standard-TEG®/-ROTEM® er ikke følsomme for hypofibrinolyse. Modificerede TEG®/-ROTEM®-protokoller med tPA har potentiale til at identificere ændringer i fibrinolysen mere detaljeret end nuværende rutineanalyser samtidig med at de er klinisk anvendelige, men deres sammenhæng med kliniske outcomes er endnu kun sparsomt undersøgt.
Interessekonflikter
JBL har modtaget speaker’s fees fra Bristol-Myers Squibb og støtte til kongresdeltagelse fra Bayer.
Trombin
TAFI TAFIa
Plasminogen
tPA PAI-1 FXIII FXIIIa
α2-AP
uPA
PAI-1 Fibrinogen A B E D D
Fibrin
Krydsbundetfibrin
Fibrinnedbrydningsprodukter
Fibrin D-dimer
Skematisk fremstilling af fibrindannelse og fibrinolyse. Enzymet trombin kløver fibrinopeptid A og B fra fibrinogenmolekylet hvorved der sker konformationsændring i de øvrige domæner og polymerisering af det dannede fibrin. Faktor XIIIa inducerer herefter krydsbinding mellem D-domænerne, og det stabile fibrinkoagel er nu dannet. Zymogenet plasminogen binder til fibrinkoaglet og aktiveres til plasmin af vævs-(tissue) plasminogenaktivator (tPA) eller urokinase-plasminogenaktivator (uPA). Plasmin nedbryder fibrinkoaglet under dannelse af forskellige splitprodukter herunder fibrin D-dimer. Den fibrinolytiske aktivitet reguleres af de endogene proteiner α2-antiplasmin (α2-AP), plasminogenaktivator-inhibitor-1 (PAI-1) og trombinaktiveret fibrinolyseinhibitor (TAFI) som indvirker forskellige steder i fibrinolysen.
TABEL 1: EKSEMPLER PÅ KLINISKE TILSTANDE MED ÆNDRET FIBRINOLYSE
Tilstand Primært hyper- eller hypo-fibrinolyse
Traume
Post partum blødning Malignitet*
Sepsis
Leversvigt Koronararteriesygdom Diabetes
Hyperfibrinolyse Hyperfibrinolyse Hyperfibrinolyse Hypofibrinolyse Hyper-/hypofibrinolyse Hypofibrinolyse Hypofibrinolyse Venøs trombose Hypofibrinolyse *Hyppigst akut promyelocytær leukæmi og prostatacancer
Referencer
1. Longstaff C. Measuring fibrinolysis: from research to routine diagnostic assays. J Thromb Haemost. 2018;16(4):652-62.
2. Kietsiriroje N, Ariens RAS, Ajjan RA. Fibrinolysis in Acute and Chronic
Cardiovascular Disease. Semin Thromb Hemost. 2021;47(5):490-505.
3. Hoylaerts M, Rijken DC, Lijnen HR, Collen D. Kinetics of the activation of plasminogen by human tissue plasminogen activator. Role of fibrin. J Biol Chem. 1982;257(6):2912-9.
4. Wolberg AS. Thrombin generation and fibrin clot structure. Blood
Rev. 2007;21(3):131-42.
5. Kashuk JL, Moore EE, Sawyer M, Wohlauer M, Pezold M, Barnett
C, et al. Primary fibrinolysis is integral in the pathogenesis of the acute coagulopathy of trauma. Ann Surg. 2010;252(3):434-42; discussion 43-4.
6. Spahn DR, Bouillon B, Cerny V, Duranteau J, Filipescu D, Hunt BJ, et al. The European guideline on management of major bleeding and coagulopathy following trauma: fifth edition. Critical Care. 2019;23(1):98.
7. Shreeve NE, Barry JA, Deutsch LR, Gomez K, Kadir RA. Changes in thromboelastography parameters in pregnancy, labor, and the immediate postpartum period. Int J Gynaecol Obstet. 2016;134(3):290-3.
8. Kwaan HC, Lindholm PF. Fibrin and Fibrinolysis in Cancer. Semin
Thromb Hemost. 2019;45(4):413-22.
9. Larsen JB, Hvas AM. Fibrinolytic alterations in sepsis: biomarkers and future treatment targets. Semin Thromb Hemost. 2021;Online ahead of print.
10. Neergaard-Petersen S, Hvas AM, Kristensen SD, Grove EL, Larsen
SB, Phoenix F, et al. The influence of type 2 diabetes on fibrin clot properties in patients with coronary artery disease. Thromb Haemost. 2014;112(6):1142-50.
11. Undas A, Plicner D, Stepień E, Drwiła R, Sadowski J. Altered fibrin clot structure in patients with advanced coronary artery disease: a role of C-reactive protein, lipoprotein(a) and homocysteine.
J Thromb Haemost. 2007;5(9):1988-90.
12. Leander K, Blombäck M, Wallén H, He S. Impaired fibrinolytic capacity and increased fibrin formation associate with myocardial infarction. Thromb Haemost. 2012;107(6):1092-9.
13. Zabczyk M, Plens K, Wojtowicz W, Undas A. Prothrombotic Fibrin
Clot Phenotype Is Associated With Recurrent Pulmonary Embolism
After Discontinuation of Anticoagulant Therapy. Arterioscler Thromb
Vasc Biol. 2017;37(2):365-73.
14. Lisman T. Decreased Fibrinolytic Capacity in Cirrhosis and Liver Transplantation Outcomes. Liver Transpl. 2019;25(3):359-61.
15. Sjøland JA. A new optimized method for the determination of fibrin clot permeability. Blood Coagul Fibrinolysis. 2005;16(8):579-83.
16. Undas A, Szułdrzynski K, Stepien E, Zalewski J, Godlewski J, Tracz
W, et al. Reduced clot permeability and susceptibility to lysis in patients with acute coronary syndrome: effects of inflammation and oxidative stress. Atherosclerosis. 2008;196(2):551-7. 17. Neergaard-Petersen S, Ajjan R, Hvas AM, Hess K, Larsen
SB, Kristensen SD, et al. Fibrin clot structure and platelet aggregation in patients with aspirin treatment failure. PLoS
One. 2013;8(8):e71150.
18. Sjøland JA, Sidelmann JJ, Brabrand M, Pedersen RS, Pedersen
JH, Esbensen K, et al. Fibrin clot structure in patients with end-stage renal disease. Thromb Haemost. 2007;98(2):339-45.
19. Undas A, Celinska-Löwenhoff M, Löwenhoff T, Szczeklik A.
Statins, fenofibrate, and quinapril increase clot permeability and enhance fibrinolysis in patients with coronary artery disease. J Thromb Haemost. 2006;4(5):1029-36.
20. Lisman T, de Groot PG, Meijers JC, Rosendaal FR. Reduced plasma fibrinolytic potential is a risk factor for venous thrombosis. Blood. 2005;105(3):1102-5.
21. Goldenberg NA, Hathaway WE, Jacobson L, Manco-Johnson
MJ. A new global assay of coagulation and fibrinolysis.
Thromb Res. 2005;116(4):345-56.
22. Larsen JB, Hvas AM. Fibrin Clot Formation and Lysis in
Plasma. Methods Protoc. 2020;3(4):67-.
23. Longstaff C. Measuring Fibrinolysis. Hamostaseologie. 2021;41(1):69-75.
24. Vejledning om transfusionsmedicinsk behandling og monitorering af blødende patienter. Dansk Selskab for
Klinisk Immunologi 2019. [Available from: https://dski.dk/ wp-content/uploads/2019/03/dski-vejledning-bloedning2018-baggrundsnotat-version3-0-januar2019-final.pdf.
25. Volod O, Bunch CM, Zackariya N, Moore EE, Moore HB,
Kwaan HC, et al. Viscoelastic Hemostatic Assays: A Primer on Legacy and New Generation Devices. Journal of clinical medicine. 2022;11(3).
26. Chapman MP, Moore EE, Moore HB, Gonzalez E, Morton AP,
Chandler J, et al. The "Death Diamond": Rapid thrombelastography identifies lethal hyperfibrinolysis. The journal of trauma and acute care surgery. 2015;79(6):925-9.
27. Raza I, Davenport R, Rourke C, Platton S, Manson J, Spoors C, et al. The incidence and magnitude of fibrinolytic activation in trauma patients. J Thromb Haemost. 2013;11(2):307-14.
28. Kuiper GJ, Kleinegris MC, van Oerle R, Spronk HM, Lance
MD, Ten Cate H, et al. Validation of a modified thromboelastometry approach to detect changes in fibrinolytic activity.
Thrombosis journal. 2016;14:1.
29. Panigada M, Zacchetti L, L'Acqua C, Cressoni M, Anzoletti
MB, Bader R, et al. Assessment of Fibrinolysis in Sepsis Patients with Urokinase Modified Thromboelastography. PLoS
One. 2015;10(8):e0136463.
30. Larsen JB, Hvas CL, Hvas AM. Modified rotational thromboelastometry protocol using tissue plasminogen activator for detection of hypofibrinolysis and hyperfibrinolysis. Hemostasis and Thrombosis: Methods and Protocols. 2022 [in press].
