Fisiopatologia dell’emostasi: la cascata e dintorni Prof. Enrico Maria Pogliani 16/4/2014.

Fisiopatologia dell’emostasi: la cascata e dintorni

Prof. Enrico Maria Pogliani

16/4/2014

• …perché è nel programma di studio• ..per capirci qualcosa, quando il paziente

sanguina• …per saper interpretare gli esami di laboratorio• perché i disordini congeniti e acquisiti

dell’emostasi non sono così rari!!• per l’ampia diffusione di farmaci antiaggreganti e

anticoagulanti ->alterazioni acquisite dell’emostasi

Perché l’emostasi “s’ha da fare”?

Un po’ di fisiologia….per cominciare

Funzione dell’endotelio vascolare

A   atmosfera piastrinicaB   membrana trilaminareC   sistema canalicolare apertoD   citoscheletro (sistema microtubulare contrattile )E   sistema tubulare densoF   glicogenoG  mitocondrioH  granuli α ( b-TG , FP4, fibrinogeno, VIII-Ag )I    granuli δ ( ADP, ATP, serotonina, Ca++ )L   granuli λ ( idrolisi, proteasi, catepsine )

Organelli piastrinici

3

La cascata “moderna”

Protrombina

Tissue Factor (Extrinsic) pathway

Contact Activation (Intrinsic) pathway

Common pathway

4

Come si valuta l’emostasi

Agregazione piastrinica indotta da ADP

Agregazione piastrinica indotta da trombina

Il coagulometro

La provetta…

Tempo di tromboplastina parziale attivata (aPTT)

• Tempo necessario alla formazione del coagulo di fibrina quando il plasma viene ricalcificato in presenza di sostanze come la cefalina e di attivatori della fase di contatto (acido ellagico, silice, caolino)

• Studia la via intrinseca e la via comune

Tempo di tromboplastina parziale attivata (aPTT)

• E’ sensibile alla presenza dei fattori della fase di contatto (precallicreina, chininogeno), ai fattori della via intrinseca (F XII, FXI, FIX, FVIII) e della via comune (FII, FV, FX, Fibrinogeno)

• E’ sensibile alla presenza di eparina

• E’ alterato in presenza di anticorpi antifosfolipidi (LAC e ACA)

Tempo di protrombina

• Il plasma viene ricalcificato e in presenza di una tromboplastina e viene indotta la coagulazione

• Il tempo necessario alla formazione del coagulo in queste condizioni è il PT

• Studia la funzionalità della via estrinseca ed è sensibile ai fattori VII, V, X, protrombina e fibrinogeno

• E’ sensibile ai fattori vitamina K dipendenti (II, VII, IX ), quindi si usa per monitorare i farmaci antagonisti della vitamina K (anticoagulanti orali)

Possibile espressione del PT

• Velocità di coagulazione (secondi)

• Attività (percentuale)

• PT ratio (tra plasma del paziente e plasma di riferimento)

• INR…….vale solo per i pazienti in terapia anticoagulante orale!!!

Come leggere PT e aPTT

• L’espressione corretta dei risultati andrebbe fatta con un rapporto fra il tempo di coagulazione del campione e quello di un plasma pool di controllo

Secondi plasma del paziente

Secondi plasma pool= ratio PT o ratio aPTT

L’ intervallo di riferimento può variare da lab a lab e andrebbe periodicamente rivalutato da parte del lab, testando il plasma pool di riferimento.

INR

INR

• Metodo di calcolo introdotto per ridurre la variabilità del tempo di coagulazione dipendente dai diversi reagenti impiegati (tromboplastine).

• Da usarsi solo per i pazienti anticoagulati con dicumarolici

I meccanismi di controllo della coagulazione

Antitrombina• Scoperta nel 1905• Appartiene alla famiglia delle “serpine” (serin

proteasi)• Inibisce la trombina, FXa e in misura minore i

FXIa e FXIIa, plasmina, callicreina e C1 (complemento)

• L’azione dipende dalla formazione di un complesso 1:1 tra il sito reattivo dell’AT e il dominio attivo delle proteine target

• L’effetto è potenziato in presenza dei glicosaminoglicani (GAG) esposti dall’endotelio o dall’eparina

…e se manca?

• Il difetto di AT è stata la prima causa di “trombofilia” congenita scoperta

• Nel 1965 Egeberg descrisse una famiglia norvegese con episodi recidivanti di trombosi venosa

• …alla prossima lezione maggiori dettagli

Proteina C

• Proteina C: scoperta agli inizi degli anni ’80.

• Proteina di sintesi epatica, vitamina K dipendente

• E’ uno zimogeno: prodotto in forma inattiva, viene attivata dalla trombina

• Ha un’azione di inibizione sul FVa e sul FVIIIa

Proteina S• Deve il suo nome a “Seattle” città dove fu

scoperta nel 1984

• Proteina vitamina K dipendente, di sintesi epatica

• Presente in circolo in due forme: una libera e attiva (circa il 40%) e una legata ad un residuo proteico, inattiva

• Ha azione di “cofattore” per la proteina C e ne potenzia l’attività

Protein C and Protein S

Patologie dell’emostasi

Un po’ di patologia dell’emostasi

Un po’ di patologia dell’emostasi

Petecchie

Epistassi

Ematoma

?

Disordini congeniti ed acquisiti dell’emostasi

• Malattia di Von Willebrand (vWD)• Trombocitopenia autoimmune• Piatsrinopenie secondarie (cirrosi, malattie

autoimmuni, tumori, chemioterapia, farmaci vari)

• Emofilia e altri disordini emorragici congeniti (malattia di Glanzmann, malattia di Bernard-Soulier )

• Anticorpi anti Antifosfolipidi (APA)

Malattia di von Willebrand (vWD)Malattia di von Willebrand (vWD)

Nel 1926 Erik von Willebrand descrive il caso di una bimba finlandese di 5 anni affetta da diatesi emorragica importante

Il pattern ereditario era differente dall’emofilia tradizionale, con carattere autosomico

Nella stessa famiglia 23 soggetti su 66, di entrambi i sessi erano affetti, con sanguinamenti mucocutanei e tempo di emorragia prolungato

Malattia di von Willebrand (vWD)Malattia di von Willebrand (vWD)

• Il più comune disordine emorragico ereditario. • Prevalenza: circa 1-2 %• La gravità della diatesi emorragica è

proporzionale alla carenza di fattore von Willebrand (VWF) e alla carenza secondaria di fattore VIII (FVIII), poiché il VWF è la proteina carrier del FVIII nel plasma

• Trasmissione autosomica dominante e recessiva

Classification of von Willebrand disease

Clinical characteristics of vWD

• Both sexes are affected• Mucocutaneous bleeding is the predominant

symptom• In women menhorragia may be the only

manifestation• Prolonged bleeding time with normal platelet

count is the most important lab abnormality• Soft tissue and joint bleeds are rare (except in

type 3 vWD)

How I treat VWD? General principle

• The goal is to treat the dual defect of haemostasis: abnormal platelet adhesion due to low VWF and the abnormal intrinsic coagulation due to low FVIII

• Desmopressin: it releases endogenous VWF from endothelial cells

• Exogenous VWF contained in plasma derived concentrates

Haemophilia A & BHaemophilia A & B

• Recessive inherited X-linked

• Prevalence 1:5000 (A), 1:25000 (B)

• Severity: Mild -> FVIII 5-40%

Moderate -> FVIII 1-5%

Severe -> FVIII < 1%

Clinica dell’emofilia

Clinical manifestation of haemophilia

• Musculoskeletal bleeding: 85% in the joint, 15% muscles

• Bleeding can occur spontaneously or after minor trauma

• The first episode often occurs in the first 2 years of life when walking begins

• Women carriers can report menorrhagia, bleeding in pregnancy or labor

How I treat Haemophilia? General principle

• The main treatment is to replace the clotting factor (FVIII or FIX)

• The prophylactic therapy is used to prevent bleeding

• Desmopressin: it releases endogenous FVIII from endothelial cells. Only for mild haemphilia

• Exogenous FVIII contained in plasma derived concentrates or recombinant concentrates

Tromboastenia di GlanzmannTromboastenia di Glanzmann

• Disordine autosomico recessivo delle piastrine

• Prolungamento del tempo di emorragia

• Normale conta piastrinica

• Assente aggregazione a tutti gli agenti aggreganti legato alla carenza o disfunzione della GPIIb/IIIa (recettore per il fibrinogeno)

Tromboastenia di Glanzmann

• Eterozigoti asintomatici o con lieve diatesi emorragica mucocutanea

• Omozigoti: episodi emorragici anche gravi, epistassi, gengivorragia soprattutto dopo interventi odontoiatrici, emorragie post partum

• Tipo I: carenza quasi totale di GpIIb/IIIa (< 1%)

• Tipo II: carenza di GpIIb/IIIa con livelli 10-20%

• Tipo III: dosaggio quantitativo normale di GpIIb/IIIa ma proteina disfunzionale

• Diagnosi: con test funzionali e citofluorimetria

Tromboastenia di Glanzmann

Trombofilia ereditariaTrombofilia ereditaria

• Condizione di aumentato rischio di sviluppo di eventi tromboembolici, solitamente venosi (ma possibili anche arteriosi) su base genetica

• Causata da difetti quantitativi o qualitativi delle proteine anticoagulanti naturali (AT, PC, PS) o da mutazioni genetiche di alcuni fattori della coagulazioni con conseguente ipercoagulabilità

Carenza di Antitrombina

• La più rara: 1: 5000

• Eventi di trombosi anche in giovane età

• Famigliarità per eventi tromboembolici

• Episodi recidivanti di trombosi

• Trombosi in gravidanza, puerperio o durante l’uso di anticoncezionali

Carenza di Antitrombina

• Tipo I: carenza quantitativa. Forma “classica” con riduzione del dosaggio antigenico e funzionale del 50% circa

• Tipo II: alterazione qualitativa con livelli plasmatici quantitativi normali, ma deficit funzionale

Deficit di Proteina C & Proteina S

• Carenza PC: in forma omozigote spesso incompatibile con la vita per comparsa di porpora fulminante alla nascita

• La carenza riduce la capacità di downregulation della generazione di trombina per attivazione da parte del FVa e FVIIIa

• Carenza PS: quantitativa o qualitativa. Causa una ridotta efficacia di azione della proteina C poiché funziona come suo cofattore

Activated protein C resistance

Glu 506

FVa resistance to

activated Protein C

FATTORE V Leiden

V Leiden

• Il Fattore Va Leiden mantiene inalterata la propria attività procoagulante, ma resiste alla inattivazione, determinando un aumentato rischio di trombosi

• Prevalenza variabile 3-13% nella popolazione generale, circa 10-20% nei soggetti con trombosi

G20210A protrombina

• La mutazione G20210 (sostituzione della Guanina con Adenosina in posizione 20210 del gene della protrombina) si esprime fenotipicamente con un aumento nel plasma della concentrazione di protrombina

• Prevalenza 2-12% nella popolazione generale

Trombofilia ereditaria: principalicause identificate

Anno della scoperta• Difetto di antitrombina 1965• Difetto di proteina C 1981• Difetto di proteina S 1984• Fattore VLeiden (G1691A) 1994• Mutazione protrombina (G20210A) 1996

• (Disfibrinogenemia)

< 10% degli eventi TEV

40% degli eventi

Prevalenza trombofilia ereditaria

popolazione pazienti generale

(unselected)

deficit antitrombina 0.02 - 0.2 % 1 %

deficit proteina C 0.1 - 0.5 % 3 %

deficit protein S ? 1 - 2 %

fattore V Leiden 3 - 12 % 15 - 20 %

protrombina G20210A 2 - 15 % 6 - 15 %

Rischio di TEV e trombofilia ereditaria

aumento rischio relativo

antitrombina 5 - 50 proteina C 7 - 15 proteina S 6 - 10 fattore V Leiden 5 - 8protrombina G20210A 2 - 4

Le alterazioni iatrogene dell’emostasi

Le alterazioni iatrogene dell’emostasi

• Antiplatelet drugs (aspirin, clopidogrel, ticlopidin)

• Heparin: unfractionated heparin, low molecular weight heparin

• Oral Anticoagulant: vitamin K antagonists

• New anticoagulant (oral or parenteral)

Available Drugs as Antithrombotic therapy

COX (cyclo-oxygenase)ADP (adenosine diphosphate)TXA2 (thromboxane A2)

CLOPIDOGREL

ASA COX

ADP

ADP

C

GPllb/llla(Fibrinogen receptor)

Collagen thrombinTXA2

Activation

TXA2

Mode of Action of Antiplatelet Agents

Schafer AI. Am J Med 1996; 101: 199–209.

il farmaco acetila la COX1 delle piastrine in modo irreversibile a livello della serina 529 presente sul sito attivo dell’enzima.

Aspirina

• Inibisce irreversibilmente la COX-1 piastrinica

• L’effetto è presente già dopo 60’ dall’assunzione del farmaco e persiste per giorni

Acido acetisalicilico (ASA)Acido acetisalicilico (ASA)

Effetti collaterali dell’ASA

• Emorragia G.I. con rischio dose-dipendente, presente anche a dosi di 50-100mg/die

• Rischio di 2-3 volte rispetto a non ASA (parzialmente ridotto con l’uso di gastroprotettori)

• Incidenza annua è di 1-2 /1000 pts trattati (con l’età, helicobacter pylori, altri FANS)

• Emorragie cerebrali (< 1/1000 pts trattati, ipertensione arteriosa non controllata)

• Nel paziente anziano è importante valutare il rischio/beneficio

Tienopiridine (ticlopidina, clopidogrel)

• Azione irreversibile, inibiscono il recettore P2Y12, delle piastrine.

• Ambedue le sostanze sono pro-farmaci richiedono il metabolismo epatico mediato dal citocromo P450 isoforma 3A4.

• Si forma un metabolita attivo che agisce sul recettore piastrinico.

• Slow onset of action (metabolismo epatico)• Somministrazione di una “loading dose” (300mg

Clopidogrel) prima delle procedure acute (PCI)

Farmaci antiaggreganti:Tienopiridine

Ticlopidina e Clopidogrel• Inibizione selettiva ed irreversibile per

recettore piastrinico dell’ADP• Sono efficaci in vivo dopo trasformazione in

metaboliti attivi (attraverso citocromo P450)• L’azione è lenta (2-3 giorni)• Miglior profilo tollerabilità gastricaEffetti collaterali• Neutropenia (3%), porpora trombotica

trombocitopenica (0,02% >50 volte rispetto alla popolazione generale), diarrea, rush cutanei, aumento colesterolo

Clopidogrel: Clopidogrel:

farmacocinetica migliore, minor effetti collateralifarmacocinetica migliore, minor effetti collaterali

A brief history of anticoagulant therapy

Unfractionated heparins: antithrombin (AT)-dependent inhibition of Factor Xa and IIa in a 1:1 ratio

Vitamin K antagonists:indirectly affect synthesis of multiple coagulation factors

Low molecular weight heparins: AT-dependent inhibition of factor Xa and IIa

Direct Factor IIa inhibitors

Indirect Factor Xa inhibitors

Direct Factor IIa inhibitors

Direct Factor Xa inhibitors

Parenteral

Parenteral

Parenteral

Oral

Oral

1930s

1940s

1980s

1990s

2000s

Oral

today

Alban, Eur J Clin Invest 2005; Link, Circulation 1959

EparinaEparinaEparinaEparina: : glicosaminoglicanoglicosaminoglicano

Elevata affinità per lElevata affinità per l’’Antitrombina III (potente Antitrombina III (potente inibitore naturale della coagulazione)inibitore naturale della coagulazione)

Eparina non frazionataEparina non frazionata

Si lega a molte proteine plasmatiche, Si lega a molte proteine plasmatiche, metabolismo epatico-renale, (clearance rapida)metabolismo epatico-renale, (clearance rapida)

Effetti collateraliEffetti collaterali: emorragia (2-5%), rischio con : emorragia (2-5%), rischio con aumentato dosaggio, età paziente (>70anni), aumentato dosaggio, età paziente (>70anni), trombocitopenia, osteoporositrombocitopenia, osteoporosi

Monitoraggio:Monitoraggio:

APTT (1,5-2,5) volte il valore basaleAPTT (1,5-2,5) volte il valore basale

Eparina a basso peso molecolare:Eparina a basso peso molecolare:

Maggiore biodisponibilitàMaggiore biodisponibilità

Caratteristiche farmacocinetiche miglioriCaratteristiche farmacocinetiche migliori

Risposta antitrombotica prevedibileRisposta antitrombotica prevedibile

Emivita più lungaEmivita più lunga

Minor rischio emorragico (1-2%)Minor rischio emorragico (1-2%)

Non monitoraggio di laboratorioNon monitoraggio di laboratorio

Anticoagulanti oraliAnticoagulanti orali

Dicumarolici:Dicumarolici:

derivati chimici delle 4-idrossicumarinaderivati chimici delle 4-idrossicumarina

In Italia:In Italia: Warfarin (cp da 5mg)Warfarin (cp da 5mg)

acenocumarolo (Sintrom)dose da 4mg e 1mgacenocumarolo (Sintrom)dose da 4mg e 1mg

Diversa emivita biologica Diversa emivita biologica

Warfarin 30-60hWarfarin 30-60h

Acenocumarolo 12hAcenocumarolo 12h

Vantaggi e svantaggi dei due farmaciWARFARIN

Trattamento a lunga durata, maggiore stabilità del range terapeutico

AcenocumaroloAcenocumarolo

Maggior reversibilità dellMaggior reversibilità dell’’effetto anticoagulante, 1mg utile in effetto anticoagulante, 1mg utile in pazienti anzianipazienti anziani

AZIONE:AZIONE:

• a livello epatico a livello epatico diminuisce la sintesi fattori K dipendente (II-VII-IX- diminuisce la sintesi fattori K dipendente (II-VII-IX-X) + Prot C-SX) + Prot C-S

•4-5 giorni per efficacia ottimale4-5 giorni per efficacia ottimale

•Risposta dipende (età, peso corporeo, compliance pts, assunzione Risposta dipende (età, peso corporeo, compliance pts, assunzione altri farmaci, dieta)altri farmaci, dieta)

MONITORAGGIO DI LABORATORIO

DicumaroliciDicumaroliciComplicanza: emorragia

Studio ISCOAT

Incidenza annuale 1-2%

Fattori coinvolti: età, rischio >2 volte per pazienti >70y

Livelli scoagulazione (INR>4,5, rischio > 6 volte i primi 90 giorni di terapia

Indicazione alla terapia (vasculopatia arteriosa, storia ictus cerebrali, comorbidità epatica-renale)

Necrosi cutanea (pts con deficit conferito di Prot-Prot S e/o sindrome da Ab antifosfolipidi

Eritemi cutanei

Alopecia

Gli anticoagulanti orali (1)

I farmaci anticoagulanti orali (AO) attualmente in uso (warfarina e acenocumarolo) sono molecole derivate dalla 4-idrossicumarina (dicumarolo).

Gli anticoagulanti orali (2)L’attività anticoagulante dei derivati cumarinici è legata alla presenza del residuo 4-idrossicumarinico e di un atomo di carbonio sostituente in posizione 3.

Meccanismo d’azione degli AO (1)

• I dicumarolici sono antagonisti della vitamina K e agiscono interferendo con la modificazione post-traslazionale epatica dei fattori della coagulazione vitamina K dipendenti (II, VII, IX, X, ma anche PC, PS).

• La vit.K è un cofattore essenziale per la carbossilazione dei residui di acido glutammico della regione N-terminale di questi fattori della coagulazione, dando origine ad un residuo aminoacidico γ-carbossiglutammico.

Meccanismo d’azione degli AO (2)

• I residui γ-carbossiglutammati delle proteine sintetizzate, sono responsabili della chelazione del calcio.

• La chelazione del calcio è necessaria affinchè i fattori della coagulazione vit.K dipendenti si leghino alle membrane cellulari contenenti fosfolipidi, sulle quali si attiva la cascata della coagulazione.

Variabilità della risposta agli AO

• Fattori farmacocinetici e farmacodinamici: interazione con farmaci che ne modificano l’assorbimento o il metabolismo, abuso di alcol, contenuto di vitamina K nella dieta, epatopatia, resistenza geneticamente determinata

• Fattori esterni: inaccuratezza dei test, scarsa compliance del paziente, mancanza di comunicazione medico-paziente

Cause di variazione INR

Ridotto apporto di vit.K (post operatorio, colestasi)

Aumentato apporto di vit. K con la dieta

Alterazione flora batterica intestinale

Scarsa compliance del paziente

Malattia epatica, diarrea, sepsi

Resistenza ereditaria

Interazioni farmacologiche

Interazioni farmacologiche

Ipertiroidismo, febbre

INR INR

Farmaci che potenziano l’effetto degli AO

amiodarone eritromicina cimetidinachinidina isoniazide omeprazolopropranololo metronidazolopropafenone fluconazolodanazolocotrimossazolo tamoxifenciprofloxacinasimvastatina sulfinpirazonefibrati

Farmaci che riducono l’effetto degli AO

rifampicina ciclosporinanafcillina vitamina K

carbamazepina spironolattonefenobarbitale estrogeni e progestinici

fenintoinaaloperidolo sucralfato

colestiraminaantiacidi

Characteristics of the ideal anticoagulant

• Highly effective in reducing thromboembolic risk• Low rate of bleeding events• Administered orally, once daily• Predictable dose response and kinetic• No routine monitoring of coagulation • Wide therapeutic window• No dose adjustment required• Little interaction with food or drugs• Low non specific plasma protein binding• Inhibition of both free and clot-bound activated

coagulation factors• Simple cheap antidote

Alternative Anticoagulants

TFPI (tifacogin)

FondaparinuxIdraparinux

RivaroxabanApixabanLY517717YM150DU-176bBetrixabanTAK 442

Ximelagatran Dabigatran ArgatrobanHirudinLepidurinBivalirudin

ORAL PARENTERAL

DX-9065a

Xa

IIa

TF/VIIa

X IX

IXaVIIIa

Va

II

FibrinFibrinogen

AT

APC (drotrecogin alfa)sTM (ART-123)

Adapted from Weitz & Bates, J Thromb Haemost 2007

TTP889

Idrabiotaparinux

ITP: definizioni e nuovi scenari terapeutici

Primary vs secondary immune thrombocytopenia

SLE, systemic lupus erythematosus; APS, antiphospholipid syndrome; CVID, common variable immune deficiency; CLL, chronic lymphocytic leukemia; APLS, autoimmune lymphoproliferative syndrome;post-tx, post-bone marrow or solid organ transplantation

ITP: phases of the disease

Diagnostic evaluation in suspected ITP

Examples of differential diagnosis of ITP identifies by patient history

Who should be treated?

Consensus recommendation for target platelet counts during

surgery

Br J Haematol 2003

First-line therapies for ITP treatment

Treatment of unresponsive or relapsed ITP

Treatment of refractory ITP in adults

(patients that have failed splenectomy or have relapsed thereafter)

Recommendations for treatment of ITP in pregnancy