Blood clotting

Japanese: 血液凝固 - けつえきぎょうこ

This is the phenomenon in which blood taken from the body, or blood that has bled from blood vessels into tissues within the body, coagulates after a few minutes. This phenomenon is thought to be a manifestation of the hemostatic function, which prevents blood loss from the body as much as possible. When a blood vessel is injured, first the blood vessel at that site contracts, and then platelets adhere to it to form a white clot (white plug). Finally, the blood coagulates, achieving complete hemostasis.

In 1905, Paul Morawitz (1879-1936) of the University of Strasbourg explained that the process of blood clotting proceeds in three stages: (1) first, platelets break down to produce tissue thromboplastin; (2) this, in cooperation with calcium ions, converts prothrombin in the plasma to thrombin; and (3) thrombin converts fibrinogen, also in the plasma, to insoluble fibrin. This is called the classical theory of blood clotting. The gist of this theory remains the same today, but it has been revealed that the first stage is more complicated than this theory, and that many enzymes are involved. Since Morawitz, many factors related to blood clotting have been discovered, so in order to prevent confusion in academic exchanges between researchers, the International Committee for the Selection of Coagulation Factors was established in Switzerland in 1954 and it was decided to assign common numbers to each factor. To date, factors I to XIII (factor VI is missing) have been identified.

Blood clotting can start in the intrinsic coagulation process (contact system) which starts from the blood itself, or in the extrinsic coagulation process (tissue system) which starts by contact with tissue fluid. In the case of intrinsic coagulation, Hageman factor, which is present in the blood, acts first. This factor is activated by mechanical stimulation such as touching a broken blood vessel wall or the glass wall of a syringe used to collect blood. In the case of extrinsic coagulation, the bleeding blood activates tissue thromboplastin (factor III) present in the tissue fluid. Once these intrinsic or extrinsic coagulation processes are initiated, the activation of the related coagulation factors continues one after another, progressing from the activation of the common coagulation factor Stewart factor (factor X) to the activation of proaccelerin (factor V). This is followed by the coagulation process after the second stage of the classical theory. These coagulation factors are contained in platelets and plasma, so coagulation can essentially be said to be a process that occurs within the plasma. However, the final product, insoluble fibrin, wraps around and solidifies blood cells, forming a red clot. In the enzymatic process of coagulation, activated coagulation factors activate the next coagulation factor, and the process continues like a waterfall. Robert Gwyn Macfarlane (1907-1987), a British blood coagulation specialist, proposed this as the enzyme waterfall theory. The fact that coagulation follows this process also shows two characteristics. First, since it is an amplification system, the initial action of a small amount of coagulation factor ultimately causes the production of an enormous amount of fibrin. Second, it usually takes several minutes for the activation of a series of enzymes to be completed before coagulation begins. This characteristic is an important guideline for actual hemostasis. In other words, when applying pressure to the bleeding area with gauze, etc., checking the bleeding area every 2-3 minutes and hastily wiping the bleeding will mean that clotting will never begin. It is necessary to apply pressure firmly to the injured area for at least a few minutes and wait for clotting to complete.

[Yoshiyuki Honda]

Fibrin removal mechanism

Clotted blood will eventually melt again. This is because fibrin, which had once become insoluble, is dissolved by plasmin produced in the plasma. This process is also the process by which blood that has been clotted in the body is eventually removed. Plasmin is produced by activating plasminogen present in the plasma. Curiously, the enzyme involved in this activation is Hageman factor, which triggers intrinsic blood coagulation. In other words, at the start of clotting, blood is already preparing for the next melting process.

[Yoshiyuki Honda]

Anticoagulants

The strong anticoagulant effect physiologically present in the body is due to heparin. It is produced by mast cells in connective tissue and inhibits coagulation mainly through its antithrombin action. Anticoagulants that have been used for a long time include oxalates and citrates, which precipitate calcium ions that participate in the coagulation process.

[Yoshiyuki Honda]

How blood clotting works
©Shogakukan ">

How blood clotting works

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

体外に取り出された血液、あるいは、体内において血管から組織に出血した血液が数分後に凝固する現象をいう。この現象は、生体から血液が失われるのをできるだけ防ぐ止血機能の表れと考えられる。血管が傷害されると、まず、その部位の血管の収縮がおこり、ついで血小板が粘着して白色血栓（白栓）をつくる。そして、最後に血液が凝固することによって完全に止血が達成される。

　血液凝固の過程は、1905年、ストラスブール大学のモラウィツPaul Morawitz（1879―1936）によって、(1)まず、血小板が壊れて組織トロンボプラスチンができる、(2)これがカルシウムイオンと共同に働いて、血漿(けっしょう)内に存在するプロトロンビンをトロンビンに変える、(3)トロンビンは同じく血漿内に存在するフィブリノゲンを不溶性のフィブリンに変える、という3段階で進行すると説明された。これを血液凝固の古典説という。今日でもその大筋には変わりはないが、最初の段階がこの説よりも、さらに複雑で、多数の酵素が関係していることが明らかにされている。モラウィツ以後、血液凝固に関係する因子が多数発見されたので、研究者相互の学術交流の混乱を防ぐため、1954年、スイスで国際凝固因子選定委員会が発足し、共通の番号をつけることが決められた。現在までI～ⅩⅢ（第Ⅵ因子は欠番）までの因子が決められている。

　血液凝固の始まりは、血液自体から始まる内因性凝固の過程（接触系）と、組織液との接触によって始まる外因性凝固の過程（組織系）がある。内因性凝固の場合は、血液中に存在する第Ⅻ因子であるヘイグマン因子が、まず作用する。破れた血管壁や採血した注射器のガラス壁などに触れるという器械的刺激が、この因子を活性化する。外因性凝固の場合は、出血した血液が組織液内に存在する組織トロンボプラスチン（第Ⅲ因子）を活性化する。いったん、これら内因性、または外因性の凝固の口火が切られると、次々と関係する凝固因子の活性化が続き、共通凝固因子であるスチュアート因子（第Ⅹ因子）からプロアクセレリン（第Ⅴ因子）の活性化へと進展する。これに古典説の第二段階以後の凝固過程が続くことになる。これらの凝固因子は、血小板や血漿中に含まれているので、本来、凝固は血漿内でおこる過程ということができる。しかし、その最終産物である不溶性のフィブリンは、血球を包み込んで固めるため、赤色の凝固塊ができあがることになる。凝固の酵素過程では、活性化された凝固因子が次の凝固因子の活性化に働き、次々と滝の水が落ちるように作用が連続していくところから、イギリスの血液凝固学者マックファーレンRobert Gwyn Macfarlane（1907―1987）は、これを酵素の瀑布(ばくふ)説として唱えた。凝固がこのような過程をとることは、二つの特性を示すことにもなる。その第一は、これは一つの増幅系であるから、最初のわずかな凝固因子の作用が最終的に莫大(ばくだい)な量のフィブリンの生成を引き起こす。第二には、凝固開始までには、通常、数分間の時間が一連の酵素の活性化の完結までに必要ということである。この特性は、実際の止血の場合にたいせつな指針となる。つまり、出血した場所をガーゼなどで押さえる場合、2～3分ごとに出血箇所を調べ、慌てて出血をぬぐっていては、いつまでも凝固が始まらないということである。少なくとも、数分以上はしっかりと傷害部を押さえて凝固の完結を待つことが必要である。

［本田良行］

フィブリン除去機構

凝固した血液は、やがて、ふたたび融解してしまう。これは、いったん不溶性となったフィブリンが、血漿中に生成されるプラスミンによって溶解されるためである。この過程は、体内で凝固した血液もやがて除かれていく過程でもある。プラスミンは、血漿内に存在するプラミノゲンが活性化されてできるものである。不思議なことに、その活性化にあずかる酵素は、内因性血液凝固の引き金となるヘイグマン因子である。つまり、血液は凝固の開始の時点で、すでに次の融解過程の準備を始めているということになる。

［本田良行］