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La finalidad de esta fase de la hemostasia es generar suficiente cantidad de trombina, que permita transformar al fibrinógeno en la cantidad de fibrina necesaria para formar el trombo de forma rápida, eficiente y duradera.
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A cada uno de los factores plasmáticos de la coagulación se le ha asignado un número romano, de acuerdo con el orden cronológico de su descubrimiento (cuadro 26-2). Esta numeración representa a las formas inactivas; cuando se agrega el sufijo “a” se hace referencia al factor de coagulación activado (ejemplo: II = protrombina, IIa = trombina). La excepción a esta regla es el factor III o tromboplastina tisular. En un principio se enumeró también al factor VI, pero después se demostró que era sólo un producto intermedio del factor V y se eliminó de la lista para no afectar la numeración del resto de los factores. El factor IV corresponde con los iones de calcio.
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Sistema procoagulante
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El sitio de síntesis, codificación cromosómica, vida media, concentración plasmática, función y peso molecular de los factores de la coagulación, así como la traducción clínica que resulta de sus alteraciones (hemorragia y/o trombosis), se anotan en el cuadro 26-2.
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La actividad procoagulante de este sistema puede dividirse en cuatro grupos de elementos: zimógenos o proenzimas, cofactores, fosfolípidos de carga negativa (aniónicos) y calcio.
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Zimógenos: los factores de la coagulación circulan normalmente en sus formas inactivas. Para que se activen es necesario, en la mayoría de los casos, que un zimógeno sea modificado proteolíticamente. Tal proteólisis limitada, deja descubierto el sitio activo del zimógeno, que por lo general involucra al aminoácido serina; el zimógeno se convierte entonces en proteasa y por ello se dice que los factores activados son proteasas de serina. La excepción es el factor XII, que además puede activarse por el contacto con una superficie, a través de un cambio en su conformación. Los zimógenos participan con dinamismo en la activación secuencial de las vías procoagulantes (véase más adelante) y son: la precalicreína y los factores XII, XI, X, IX, VII y II.
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Cofactores. Es común que también se encuentran inactivos. Su función es la de localizar y catalizar la actividad proteolítica de los zimógenos activados o enzimas, que participan en las vías procoagulantes. Su presencia es fundamental para que la actividad procoagulante pueda efectuarse con la intensidad y velocidad suficientes para superar a los inhibidores fisiológicos. Tres cofactores son solubles: factor V, factor VIII y cininógeno de alto peso molecular. El factor tisular, en cambio, es una proteína integral de la membrana de una gran variedad de células, entre las que se encuentran los fibroblastos y pericitos de la adventicia, así como el músculo liso de la pared vascular. Al ocurrir una lesión vascular queda en contacto con la sangre y se inicia la coagulación. No obstante, también puede expresarse sin que exista exposición del subendotelio, cuando se activan las células endoteliales y los monocitos. Está asociado con las micropartículas derivadas de plaquetas, leucocitos, endotelio, etcétera.
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Fosfolípidos aniónicos. Para que la activación de los zimógenos sea eficiente debe existir una superficie sobre la cual puedan depositarse e interactuar. Esta superficie está constituida, por lo general, por fosfolípidos aniónicos (como fosfatidilserina) en la membrana de las células endoteliales estimuladas, en las plaquetas activadas e incluso en la membrana de los leucocitos activados, así como en las micropartículas derivadas de todos ellos. La necesidad de contar con una superficie para la activación idónea de los zimógenos evita la activación de los mismos en la circulación y limita la formación de factores activados al sitio donde se encuentran tales fosfolípidos, que es precisamente, el lugar del daño vascular. Este concepto en particular es significativo para los zimógenos, cuya síntesis depende de la vitamina K como el II, VII, IX y X, que son componentes primordiales del sistema procoagulante.
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Calcio. La mayor parte de las reacciones procoagulantes son dependientes del calcio. Esto se demuestra con el empleo de anticoagulantes in vitro, cuyo mecanismo de acción es quelar el calcio, como EDTA (ácido etilén-diamino-tetraacético).
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El fibrinógeno es el único factor que no pertenece a ninguno de los cuatro grupos previos, pero es fundamental para esta fase de la coagulación ya que es precursor de la fibrina y se le considera un factor “estructural”.
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Complejos de activación. El concepto de activación secuencial o “en cascada” propuesto por McFarlane y por Davie/Ratnoff en 1964 aún es parcialmente válido, porque es congruente con el mecanismo de amplificación procoagulante, sin embargo, la información actual favorece la presencia de complejos de activación formados, como se anotó previamente, por el zimógeno o sustrato, el cofactor y la superficie celular. Estos complejos aumentan significativamente (105-106 veces) la velocidad de activación de los sustratos. La activación secuencial de estos complejos enzimáticos lleva finalmente a la formación de trombina. Existen principalmente tres complejos que son: el de los factores VIIa/factor tisular, VIIIa/IXa y Xa/Va. A los dos primeros se les llama diez-asas, porque escinden y activan al factor X y al último se le conoce como protrombinasa, pues activa a la protrombina en trombina (figura 26-7).
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Localización de las reacciones procoagulantes. Para que la formación del trombo se lleve a cabo sólo en el sitio donde se requiere, es fundamental que las reacciones procoagulantes se desarrollen de forma localizada. Esto se logra gracias a que sólo el sitio dañado o activado del endotelio presenta actividad procoagulante y es ahí donde se realiza el ensamble de los complejos de activación requeridos para la formación de trombina. El endotelio adyacente permanece con actividad anticoagulante que limita la propagación del trombo a lugares más distantes.
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Los factores dependientes de la vitamina K son, en especial, importantes en la activación de la coagulación; su función procoagulante depende, en buena parte, de su capacidad de localización o fijación sobre las membranas celulares. En la molécula de estos factores existe una porción llamada “Gla”, compuesta por varios residuos de ácido glutámico que experimenta, durante su síntesis hepática, un proceso de gamma-carboxilación dependiente de la vitamina K. Esta porción Gla, al interactuar con los iones de calcio (Ca++) permite que estos factores se sitúen sobre los fosfolípidos de carga negativa. Dicho proceso es fundamental para la eficiencia catalítica de los complejos de activación, pues permite el “acercamiento” suficiente de unos factores con otros, para que se lleve a cabo la proteólisis o activación (figura 26-8). Su importancia queda demostrada por el empleo de fármacos que, al interferir con la vitamina K, impiden la formación de este segmento “Gla” y tienen un efecto anticoagulante, por ejemplo: warfarina y acenocumarina. La unión de los zimógenos con sus cofactores es también fundamental para localizar y aumentar la eficiencia proteolítica de las reacciones.
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Los factores de la coagulación, al depositarse sobre membranas y formar complejos, evitan ser inhibidos por anticoagulantes naturales como la antitrombina/heparinoides.
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En la actualidad, la coagulación plasmática se divide en tres fases: iniciación, amplificación y propagación.
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Fase de iniciación, vía del factor tisular (vía extrínseca): se describió con este nombre porque requiere la presencia de sustancias tromboplásticas, procedentes de las capas subendoteliales o de tejidos extravasculares. Por lo general existen pequeñas cantidades circulantes de factor VIIa que es irrelevante, desde el punto de vista fisiológico, excepto cuando entra en contacto con su cofactor, una proteína integral de la membrana llamada factor tisular (FT). El FT se expresa constitutivamente en las células, entre las que se encuentran los fibroblastos y pericitos de la adventicia y el músculo liso de la pared vascular. Al ocurrir una lesión vascular queda en contacto con la sangre (factor VIIa) y se inicia la coagulación (fase de iniciación). El FT activa más factor VII para incrementar el complejo VIIa/FT; no obstante, el FT también puede expresarse sin que exista exposición del subendotelio, cuando se activan las células endoteliales y los monocitos de los cuales derivan micropartículas que expresan factor tisular. La P-selectina se expresa en la superficie de las plaquetas activadas y se une a la glucoproteína que liga a la P-selectina (PSGL-1) de las micropartículas, con ello las micropartículas son absorbidas por el trombo, donde expresan actividad de factor tisular. Esto ocurre a nivel intravascular y por ello, el nombre de vía extrínseca es inexacto y se ha denominado actualmente vía del factor tisular (figuras 26-9 y 26-10).
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En algunas superficies celulares y en las micropartículas, el FT intravascular existe en forma inactiva o “encriptada”. Debe ser activado mediante la formación de puentes disulfuro, lo cual es efectuado por las células endoteliales y las plaquetas activadas, las que liberan tiol isomerasas, entre las que destaca una enzima llamada isomerasa de disulfuro-proteínas (véase Agregación plaquetaria) que activa al FT. El puente disulfuro del FT es oxidado en la forma activa y reducido en la forma latente del FT; el complejo FT/VIIa entonces es capaz de activar al factor X. Esta enzima es fundamental para la generación del trombo plaquetario y de la fibrina. La importancia de las micropartículas pone de manifiesto la participación de los leucocitos en la hemostasia.
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El complejo factor VIIa/FT escinde al factor X para convertirlo en Xa y por ello se ha denominado diez-asa extrínseca o tisular. Este complejo también puede activar al factor IX (véase Interacción de las vías procoagulantes), por el cual tiene mayor afinidad que por el factor X. El factor Xa, a su vez, puede activar al factor VII; la generación de factor VIIa por este último mecanismo es 24 veces mayor que la del complejo FT/VII. El factor VII unido al FT, entonces puede ser activado por el VIIa, Xa, trombina o proteasas celulares. Esta vía es bloqueada por un inhibidor (véase Inhibidor de la vía del factor tisular más adelante), por lo que se requiere de una cantidad suficiente o crítica de FT para generar factor Xa y trombina (umbral de activación de la vía). Por otro lado, el factor VII puede ser activado por una proteasa independiente del FT, llamada proteasa activadora del factor VII (FSAP), pero su función en la fisiología de la hemostasia no es aún clara.
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Fase de amplificación, sistema de contacto (vía intrínseca). En 1953, Biggs, Douglas y McFarlane describieron que la sangre, en ausencia de extracto tisular era capaz de generar una actividad procoagulante por sí misma, es decir, poseía de forma intrínseca la capacidad de generar trombina y fibrina. Esta actividad recibió el nombre de vía intrínseca. Esta vía, más lenta que la extrínseca, se inicia con la activación del factor XII en el momento en que la sangre entra en contacto con el endotelio lesionado o con una superficie cargada negativamente (cristal, caolín, etc.) y por eso se le llama actualmente sistema de contacto. No se conoce con precisión el mecanismo de activación del factor XII, el cual ejerce una acción proteolítica sobre el factor XI, al activarlo a través del complejo factor XIIa/cininógeno de peso molecular alto (CPMA)/precalicreína, en presencia de iones de calcio. El factor XIa activa entonces al factor IX mediado por calcio y CPMA (figura 26-11). Esta reacción puede llevarse a cabo en la fase fluida o sobre una superficie de fosfolípidos. Sin embargo, el factor IX también puede ser activado por el complejo VIIa/FT y en los modelos in vivo; este proceso es importante para amplificar la generación de trombina (fase de amplificación).
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La función del factor IXa es activar al factor X, al integrarse el complejo llamado “diez-asa” intrínseca, formado por los fosfolípidos aniónicos, el calcio y un cofactor, el factor VIIIa que acelera significativamente la activación del factor X (figura 26-10). Esta vía tiene un sistema de amplificación a través de la conversión de la precalicreína hacia calicreína que efectúa el factor XIIa. La calicreína a su vez activa más factor XII para incrementar la reacción.
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Como puede entenderse, la presencia del complejo IXa/VIIIa es una vía de amplificación relevante, al generar grandes cantidades de Xa y trombina. La activación plaquetaria, mediada por la trombina, es otro mecanismo de amplificación, al favorecer la expresión de una superficie con fosfolípidos aniónicos y la secreción de factores procoagulantes, como el factor V, que es entonces activado por la trombina (figura 26-6).
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En el sistema de contacto, la generación del factor XIIa y de la calicreína, es importante porque activa otros sistemas enzimáticos, diferentes al de la coagulación pero que tienen estrecha relación con el proceso de la inflamación y el tono vascular (figura 26-11); su relevancia en las reacciones procoagulantes sin embargo es dudosa, ya que los individuos con deficiencia del factor XII, precalicreína o cininógeno de alto peso molecular, no tienen enfermedad hemorrágica a pesar de cursar con tiempos de coagulación in vitro (TTPa) muy prolongados y por ello se considera una vía accesoria. No obstante, puede tener una participación significativa en ciertos casos de coagulación intravascular diseminada y en la cirugía que requiere circulación extracorpórea. Recién se ha demostrado que la deficiencia del factor XII disminuye el desarrollo de trombosis.
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Vía común: independiente de si proviene del complejo VIIa/F. tisular o del complejo IXa/VIIIa/fosfolípidos, el factor Xa tiene como función activar a la trombina. En esta reacción es donde está mejor demostrada la importancia de la formación de complejos para obtener la eficiencia catalítica óptima (figuras 26-7, 26-10). El grado de activación de la protrombina, por el complejo activador de protrombina o protrombinasa (factor Xa + factor Va + fosfolípidos aniónicos + calcio) es 300 000 veces mayor que el del factor Xa aislado. Al activarse, la protrombina libera el fragmento 1 + 2, el cual es un péptido que puede usarse como marcador molecular de su activación. La presencia de factor Xa es crítica para la generación de trombina y como consecuencia, existe una nueva generación de anticoagulantes que inhiben específicamente a este factor, de los cuales, el que ya está disponible es ribaroxabán.
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Fase de propagación: las cantidades crecientes de trombina activan más factor VIII y V, los cuales aceleran las reacciones procoagulantes al formar complejos con las enzimas (IXa y Xa) que se depositan sobre las superficies plaquetarias. Por ejemplo, el factor Va es un sitio donde se acopla el Xa para generar trombina (figura 26-6).
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Interacción de las vías procoagulantes. Como tradición se ha considerado que la activación de cada una de las vías previamente descritas era independiente y que tenían un punto final común, que era la formación de factor Xa, de tal forma que la cantidad de Xa era la suma de lo generado por cada vía en forma aislada.
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Osterud y Rapaport demostraron en 1977 que el complejo catalítico VIIa/F. tisular (vía extrínseca) activa no solamente al factor X sino también al factor IX (vía intrínseca), por lo que ya no se mantuvo más la idea de que cada vía intervenía aisladamente (figura 26-12). Asimismo se han demostrado interacciones adicionales de menor importancia como la activación del factor VII por el XIIa o el IXa, entre otras.
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Efecto de la trombina en las reacciones procoagulantes: la trombina que se genera es la enzima con la mayor capacidad procoagulante, debido a la variedad de efectos de retroalimentación positiva que tiene.
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a) La trombina activa a los dos cofactores, factor VIII y factor V, que son primordiales para incrementar la eficiencia catalítica de los complejos diez-asa y protrombinasa y generar, a su vez, mayor cantidad de trombina y actividad procoagulante (figura 26-12). Antes de generarse pequeñas cantidades de trombina, la vía del factor tisular no es suficiente para activar cantidades adecuadas de los factores IX y X.
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b) También es un poderoso agonista para activar a las plaquetas que aportan diversos compuestos procoagulantes y su superficie expresa fosfolípidos aniónicos, donde se depositan factores (como el Va que sirve de receptor para el Xa) y se amplifica la reacción procoagulante (fase de propagación).
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c) Finalmente, la trombina puede activar al factor XI y producir con ello mayor producción de factor IXa, que luego da lugar a mayor cantidad de factor Xa y trombina. La función del factor XIa queda entonces limitada a un mecanismo de amplificación de las vías procoagulantes (fase de propagación) y es por ello que su deficiencia produce una tendencia hemorrágica leve o a veces nula.
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El factor Xa también amplifica las reacciones procoagulantes al activar al factor VII y al factor IX y, cuando está unido a membranas, activa además a los cofactores V y VIII (figura 26-12).
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La capacidad de generación de trombina se considera actualmente como el elemento pivote, tanto en las enfermedades hemorrágicas (generación de trombina deficiente), como en las trombóticas (generación exagerada de trombina).
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Coagulación e inflamación: la activación del sistema hemostático está íntimamente ligada al desarrollo de actividad inflamatoria. La activación de diversas proteasas de serina (como por ejemplo: el complejo FT/VIIa/Xa) también origina efectos intracelulares que son mediados por los receptores de proteasas de serina activadas (PAR) y que constituyen la unión entre la actividad hemostática y la inflamación. La actividad procoagulante promueve la inflamación, mientras que los mecanismos antitrombóticos, como la vía de la proteína C, favorecen una actividad antiinflamatoria. Algunos componentes de las vías procoagulantes son reactantes de fase aguda (proteínas de choque térmico) como el factor VIII y el fibrinógeno.
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Teoría actual de la coagulación plasmática
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Tanto el hecho de que las deficiencias de algunos factores del sistema de contacto no produjeran hemorragia, como la demostración de que la vía del factor tisular podía activar directamente al factor IX favorecieron el concepto de que el inicio de la coagulación era, en condiciones fisiológicas, a través de la vía del factor tisular, el cual al exponerse únicamente en el sitio del daño vascular asegura que la actividad procoagulante se limite.
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Existe suficiente base experimental para afirmar que el complejo VIIa/FT es quien generalmente inicia la coagulación in vivo (fase de iniciación), pues el daño vascular origina la exposición de factor tisular en cantidades suficientes, para que en unión del factor VIIa generen factor Xa y trombina, sin embargo, la coagulación no puede depender sólo de esta vía, ya que al generarse el factor Xa se manifiesta un inhibidor que en forma acelerada inactiva, tanto al factor Xa, como al VIIa; este compuesto se conoce como inhibidor de la vía del factor tisular (IVFT). Por lo tanto, la generación de trombina en esta fase es pequeña (generalmente <90% del total de la trombina generada), sin embargo es capaz de iniciar la activación de las plaquetas, factor V, factor XIII y generar fibrina.
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Bajo estas circunstancias, cantidades adicionales del factor Xa y trombina sólo pueden obtenerse por la vía del factor IXa. Esto ocurre porque el complejo VIIa/factor tisular parece tener mayor afinidad para el factor IX, que para el X, además porque el complejo IXa/VIIIa tiene mayor eficiencia que el complejo VIIa/factor tisular para activar al factor X. Todo lo anterior favorece que la mayor parte del factor Xa y de la trombina que se generan provenga del efecto del complejo IXa/VIIIa, activación plaquetaria y del ensamble de los complejos sobre las superficies de fosfolípidos aniónicos (fases de amplificación y propagación). En esta fase se produce >90% de la trombina y se conoce como “explosión” de trombina. Esto se demuestra en los pacientes con deficiencias de los factores VIII y IX, porque cursan con una tendencia hemorragípara clínicamente importante (hemofilias A y B, respectivamente). La generación suficiente de factor Xa, en la deficiencia de los factores VIII y IX, sólo puede ser compensada a través del complejo VIIa/FT, cuando se emplean concentraciones suprafisiológicas de factor VIIa recombinante con fines terapéuticos.
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Por otro lado, el factor Xa por retroalimentación positiva moviliza a los factores IX y VII, pero de nueva cuenta este último es inhibido por el IVFT, en cambio, el factor IXa aumenta su eficiencia catalítica, ya que la trombina formada en un principio activa al factor VIII y este cofactor incrementa aún más la capacidad del factor IXa para activar al X.
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De nuevo, la formación de factor Xa y por lo tanto, de la trombina, es mayor por la vía del complejo IXa/VIIIa. Cantidades adicionales de factor IXa pueden producirse por el factor XI, que también se activa por la trombina (figuras 26-10, 26-12). Estudios recientes confirman lo anterior, ya que la generación de factor Xa por el complejo IXa/VIIIa/fosfolípidos es 50 veces mayor que el formado por el complejo VIIa/F. tisular.
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En resumen, por analogía, podemos comparar la activación de la fase plasmática de la coagulación, con un encendedor, donde la flama es la generación de trombina. De este modo, la chispa sería el inicio de la coagulación por la vía del factor tisular con el complejo VIIa/F. tisular, que da origen al factor Xa y éste a la trombina; esta “chispa”, aunque puede iniciar la flama, se apaga rápidamente por efecto del IVFT, que neutraliza al VIIa y al Xa. Por lo tanto, se necesita que esta chispa encienda el gas o combustible del encendedor, que mantendrá a su vez la llama encendida. El gas del encendedor sería el factor IXa, que en unión del VIII y fosfolípidos genera suficiente factor Xa y mantiene el flujo de trombina.
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Formación de la fibrina: la misión fundamental de la trombina es desarrollar una proteólisis limitada sobre el fibrinógeno soluble, para convertirlo en fibrina insoluble. De las proteínas hemostáticas es la más abundante en el plasma (2-3 mg/ml). Es un polipéptido que tiene 3 pares de cadenas: α, β y γ con un peso molecular de 340 000 Da (figura 26-13). Es fundamental para que forme un coágulo estable y se requieren concentraciones por arriba de 0.6-1 mg/ml. Cuando existen alteraciones en su estructura (disfibrinogenemias) se produce fibrina anormal que puede condicionar tendencia hemorrágica o trombótica, según sea la consecuencia en la estructura de la fibrina. La conversión de fibrinógeno a fibrina se puede dividir en tres fases: 1) remoción de los fibrinopéptidos; 2) ensamble, y 3) estabilización covalente (figura 26-14).
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1) Las cadenas α son cortadas con rapidez por la trombina, con la liberación de un fragmento pequeño llamado fibrinopéptido A (FBP A), que puede emplearse como marcador molecular del efecto de la trombina sobre el fibrinógeno. A continuación, la trombina rompe la cadena beta y se desprende el fibrinopéptido B (FBP B).
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2) Al separarse los FBP A y B, la molécula restante de fibrinógeno se denomina monómero de fibrina y tiene gran afinidad para unirse de forma espontánea con otras moléculas semejantes y formar los polímeros de fibrina.
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3) Los polímeros de fibrina forman una red, componente que da resistencia al coágulo. En un principio, la malla de fibrina es inestable y soluble pero se hace insoluble por efecto del factor XIIIa. El factor XIII es una proteína de tipo transglutaminasa que se activa por la acción proteolítica de la trombina, lo que ocurre de forma casi simultánea con la liberación del FBP A. El factor XIIIa desarrolla una función estabilizadora de la fibrina al crear enlaces covalentes, principalmente entre las cadenas gamma y alfa de los polímeros de fibrina. Este efecto es en particular importante entre las regiones D de la fibrina, ya que son resistentes a la acción de la plasmina y permiten distinguir los productos de degradación de la fibrina, de los del fibrinógeno (dímero D) (véase Degradación de la fibrina). El factor XIIIa no tiene actividad sobre el fibrinógeno. Además el factor XIIIa une a la alfa-2 antiplasmina al coágulo, con lo que lo protege de su degradación por la plasmina.
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La remoción del FBP A sucede entre la fase de iniciación y la de propagación, es decir, cuando la cantidad de trombina generada es aún escasa. Por lo tanto, la formación del coágulo de fibrina ocurre cuando se ha producido solamente de 3 a 5% del total de la trombina que se producirá. Sin embargo, la “calidad” de la fibrina tiene relación con la cantidad de trombina que se genera, a mayor cantidad de trombina, la malla de fibrina será más estable e insoluble.