БИОФИЗИКА, 2023, том 68, № 1, с. 66-78

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ

УДК 577.3

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ:

ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПЕРСПЕКТИВЫ

К.С. Троянова*^, **, А.Д. Мегалинский**, Н.А. Подоплелова**^, ***, А.М. Шибеко**^, ***,

А.Н. Баландина**^, ***, Е.В. Кольцова**^, ***, Ф.И. Атауллаханов*^, **^, ***^, ****

*Физичеcкий факультет Моcковcкого гоcудаpcтвенного унивеpcитета имени М.В. Ломоноcова,

Ленинcкие Гоpы, 1/2, Моcква, 119991, Россия

**Центp теоpетичеcкиx пpоблем физико-xимичеcкой фаpмакологии PАН,

Средняя Калитниковская ул., 30, Москва, 109029, Россия

***Национальный медицинcкий иccледовательcкий центp детcкой гематологии, онкологии и иммунологии

имени Д. Pогачева, ул. Cамоpы Машела, 1, Моcква, 117997, Россия

****Московский физико-технический институт (государственный университет),

Институтский пер., 9, Москва, 115184, Россия

^#E-mail: ne4ipur@gmail.com

Поступила в редакцию 14.07.2022 г.

После доработки 14.07.2022 г.

Принята к публикации 03.11.2022 г.

Свертывание крови является важнейшим физиологическим ответом организма на нарушения це-

лостности или функции сосудистой стенки. Данный процесс является нестационарным, обладает

множеством не до конца установленных механизмов пространственной регуляции, а его понима-

ние крайне необходимо для предотвращения большого количества жизнеугрожающих состояний.

Данный обзор посвящен истории исследования процессов свертывания крови коллективом уче-

ных-биофизиков, - выпускников и сотрудников кафедры биофизики физического факультета

МГУ имени М.В. Ломоносова, усилиями, которых удалось создать одну из ведущих российских на-

учных школ по экспериментальному и теоретическому исследованию системы гемостаза. В обзоре

описаны основные направления исследований, которые включили множество разнообразных ас-

пектов проблемы - от развития теоретических моделей свертывания крови до разработки и клини-

ческих исследований новых методов оценки состояния гемостаза.

Ключевые слова: гемостаз, свертывание крови, фибрин, тромбин, тромбоциты.

DOI: 10.31857/S0006302923010076, EDN: NZRQEZ

стемы приводят к опасным состояниям - крово-

Система гемостаза, отвечающая за остановку

течениям и тромбозам. В соответствие с печаль-

кровотечений и поддержание естественного го-

ной статистикой, осложнения, вызванные

меостаза и циркуляции крови, обладает способ-

одними артериальными тромбозами - инфаркты

ностью быстро и эффективно отвечать на широ-

и ишемические инсульты - являются лидирую-

кий спектр возможных повреждений сосудистой

щей причиной смерти и инвалидности, как в Рос-

стенки: от быстрого «затыкания» нарушенных

сии, так и далеко за ее пределами.

эндотелиальных контактов отдельными тромбо-

Изучение свертывания крови насчитывает уже

цитами (такие «прорехи» могут быть вызваны

многие десятилетия, однако отсутствие понима-

усиленной миграции клеток иммунной системы в

ния принципиальных механизмов, регулирую-

ткани при воспалении), до формирования круп-

щих гемостатический ответ в норме, приводит к

ных гемостатических пробок, останавливающих

отсутствию надежных инструментов для диагно-

острое кровотечение в случае серьезных повре-

стики и коррекции многообразных нарушений

ждений сосудов. Нарушения в работе данной си-

свертывания.

В системе гемостаза выделяют два звена: пер-

Сокращения: АЧТВ - активированное частичное тромбо-

вичный гемостаз (сосудисто-тромбоцитарный) и

пластиновое время, ПЗР - плазмозамещающие растворы,

ТПА - тканевый активатор плазминогена, PAI-1 - инги-

вторичный, - включающий каскад биохимиче-

битор активатора плазминогена 1,

ских реакций, приводящих к желированию плаз-

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

мы за счет формирования фибриновой сети. Та-

Теоретические исследования, выполненные

кое разделение вызвано классическими представ-

под руководством Ф.И. Атауллаханова, позволи-

лениями, согласно которым в условиях потока

ли сформулировать гипотезу, согласно которой

крови вначале происходит формирование тром-

плазма крови является активной средой нового

боцитарного агрегата (то есть срабатывает кле-

типа [4-9], в которой могут генерироваться не

точное звено гемостаза), после чего данный агре-

только классические автоволны, но и так называ-

гат стабилизируется фибрином, который дей-

емые автоволны с остановкой [6, 10]. Рассмотрен-

ствует как клей и не только меняет локальное

ные феноменологические математические моде-

агрегатное состояние плазмы крови, но и надеж-

ли, формализующие ключевые представления о

но прикрепляет сформированный сгусток к сосу-

свертывании, описывают плазму крови как ак-

дистой стенке.

тивную среду, в которой наряду с классическими

решениями, могут существовать новые динами-

Физиологические задачи системы гемостаза

чески и стационарные объекты: автоволны с ме-

диктуют необходимость порогового поведения в

няющейся амплитудой [6, 10], а также разнооб-

плане инициации ответа (с целью предотвраще-

разные кольцевые структуры и «пятна» - стацио-

ния ошибочного запуска реакций свертывания),

нарные неизотропные распределения веществ в

а также наличия механизмов, ограничивающих

пространстве [11-14].

данный ответ в пространстве в случае его запуска

Следует отметить, что спектр возможных про-

(во избежание неограниченного распростране-

странственно-динамических режимов поведения

ния сгустка, которое может иметь смертельные

предложенной феноменологической модели

последствия для организма).

свертывания, описываемой всего тремя нелиней-

Выявление механизмов, регулирующих ини-

ными дифференциальными уравнениями типа

циацию гемостатического ответа, его распростра-

«реакция-диффузия», оказался крайне разнооб-

нение в пространстве и остановку, стало одним из

разным и в настоящее время остается недостаточ-

ключевых направлений исследований команды

но изученным. Теоретический анализ моделей

биофизиков, которые под руководством

такого рода представляет интерес не только для

Ф.И. Атауллаханова в начале девяностых годов

исследования свертывания крови, но и для широ-

прошлого века приступили к работе на базе Гема-

кого круга задач, в том числе выходящих за рамки

тологического научного центра РАМН. Следует

биологии.

отметить, что данная работа была во многом мо-

тивирована замечательным человеком, выдаю-

ДЕТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ

щимся врачом и организатором - академиком

СВЕРТЫВАНИЯ ПЛАЗМЫ

А.И. Воробьевым, который в то время возглавлял

Гематологический научный центр.

Уже на самых первых этапах исследования

пространственной регуляции свертывания крови

В данном обзоре кратко описана история на-

стало ясно, что простые феноменологические мо-

учных поисков, открытий и неудач, которые со-

дели могут позволить проверку принципиальной

путствовали исследования данной научной груп-

работоспособности тех или иных гипотез (в част-

пы, со временем превратившейся в одну из круп-

ности, автоволновой и пороговой концепций), но

нейших научных школ по изучению гемостаза в

недостаточны для исследования конкретных мо-

России.

лекулярных механизмов и сравнения с экспери-

ментальными данными. Работа над детальными

моделями свертывания для этих целей началась в

ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

нашей команде почти сразу же. Первая версия та-

СВЕРТЫВАНИЯ ПЛАЗМЫ КРОВИ

кой модели, созданная Атауллахановым и соавто-

Процесс образования фибринового сгустка в

рами, была опубликована в журнале «Биофизика»

плазме крови обладает ключевыми свойствами,

в 1995 г. [15]. В отличие от всех предыдущих ра-

бот, она сразу фокусировалась на внутреннем пу-

характерными для активных сред [1-3]: наработ-

ти свертывания, играющем ключевую роль в ав-

ка тромбина и, как следствие, полимеризация

фибрина может происходить во всем объеме, за-

товолновой гипотезе. Эта модель была «гомоген-

нимаемом плазмой крови, а каскад биохимиче-

ной», т.е. фокусировалась на биохимии

ских реакций свертывания имеет множество по-

свертывания и рассматривала его в однородном

пространстве.

ложительных обратных связей, которые могут

приводить к самоактивации процесса. Таким об-

Следующий принципиальный шаг был сделан

разом, в данной системе есть все компоненты, не-

в работах [16, 17], авторы которых перенесли эту

обходимые для автоволнового роста тромба. Од-

модель в пространственно-распределенную си-

нако даже в упрощенных in vitro системах фибри-

стему и показали, что в ней может существовать

новый сгусток никогда не растет на сколь угодно

автоволна. В рамках стандартной биохимии свер-

большие расстояния.

тывания она не останавливалась, поэтому в нее

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

НЕЧИПУРЕНКО и др.

были введены дополнительные гипотезы о пере-

подтверждена экспериментально in vitro. Ее важ-

ключении тромбина в «антикоагулянтный» ре-

нейшим недостатком сейчас является отсутствие

жим одним из отщепляемых пептидов. Эти гипо-

данных in vivo.

тезы в комбинации с упрощениями привели к но-

Во-вторых, исследования биохимии процесса

вому поколению редуцированных автоволновых

свертывания, предпринятые для этих моделей,

моделей свертывания [18]. Однако предложенная

привели к формированию новых направлений в

в работах [16, 17] модель продолжала базировать-

коллективе - по изучению механизмов мембран-

ся на активации по контактному пути: для авто-

ных реакций, формированию прокоагулянтных

волновой фазы это не было существенно, и пер-

тромбоцитов и далее, по мере развития тромбо-

вые эксперименты ставили с активацией сверты-

цитарного направления, по исследованию фор-

вания стеклом. Тем не менее, со временем в той

мирования тромбоцитарного тромба.

же лаборатории начали разрабатываться новые

экспериментальные подходы для исследования

свертывания крови при активации по физиологи-

МЕТОД РЕГИСТРАЦИИ

ческому пути, тканевым фактором [19].

ПРОСТРАНСТВЕННОГО СВЕРТЫВАНИЯ

Для решения этой проблемы в начале 2000-х

(ТРОМБОДИНАМИКА): ОТ КОНЦЕПЦИИ

годов началась работа по разработке модели но-

К ИСПЫТАНИЯМ В КЛИНИКЕ

вого поколения, с улучшенной биохимией и ак-

Первые экспериментальные работы, в кото-

тивацией по внешнему пути. Были выполнены

рых свертывание крови рассматривалось как про-

отдельные проекты по детальному исследованию

странственно неоднородный процесс, начинаю-

отдельных блоков свертывания [20-22], и в конце

щийся в месте его активации и распространяю-

концов эта работа была опубликована в 2006 г.

щийся на определенное расстояние, были

[23]. Предложенная модель была тщательно вали-

опубликованы в лаборатории в 1995-1998 гг. В

дирована на всех уровнях организации и включа-

работах [4, 33] были приведены эксперименты,

ла все ключевые реакции свертывания, известные

демонстрирующие рост фибринового сгустка от

на тот момент [24, 25]. Она позволила подвести

стеклянных шариков, выступающих в роли акти-

молекулярную базу под роль внутреннего пути в

ватора свертывания. В дальнейшем методика ак-

пространственной динамике свертывания крови,

тивации свертывания была усовершенствована:

а также предсказала остановку пространственно-

активацию проводили по внешнему пути от мо-

го роста свертывания в присутствии тромбомоду-

нослоя фибробластов на подложке, которая рас-

лина, успешно подтвержденную в эксперименте.

полагалась на одной из граней измерительной

К отрицательным результатам модели можно бы-

кюветы [19]. В этот момент стало ясно, что метод

ло отнести тот факт, что хотя в этой модели при-

позволяет не только изучать принципы устрой-

сутствовала активация фактора XI тромбином и

ства системы свертывания в норме, но также про-

ее вклад в рост сгустка был достоверным, он ка-

ливает свет на механизмы, лежащие в основе не-

зался достаточно слабым, значимую «чистую» ав-

которых патологических состояний. Так, до этого

товолну показать не удавалось, в том числе в экс-

дефицит факторов свертывания VIII и XI (гемо-

периментах. Эта работа далее развивалась в сле-

филия А и C соответственно) традиционно опре-

дующих направлениях.

деляли в клинических лабораториях, измеряя

Во-первых, дальнейшие исследования регуля-

время свертывания при активации по внутренне-

ции свертывания крови под руководством

му пути (тест активированного частичного тром-

Ф.И. Атауллаханова в значительной степени ис-

бопластинового времени (АЧТВ)), тогда как ак-

пользовали разные варианты этой модели. Ос-

тивация по внешнему пути (тест протромбиново-

новные вехи на этом пути:

го времени) у таких пациентов была в норме,

1) Роль активации фактора V в регуляции по-

несмотря на тяжелые хронические кровотечения.

рогов по активации [26, 27];

Однако при повреждении сосуда в организме за-

пускается именно активация по внешнему пути,

2) Роль активации фактора VII в регуляции по-

что ставит вопрос об адекватности лабораторных

рога по скорости потока [28];

тестов. Именно рассмотрение активации и роста

3) Роль ингибитора пути тканевого фактора в

сгустка в пространстве показало, что у таких па-

управлении порогами и динамикой свертывания

циентов изначально вблизи активатора быстро

[29, 30];

формируется нормальный сгусток, однако впо-

4) Полноценное экспериментальное доказа-

следствии этот сгусток становится неплотным,

тельство и теоретическое исследование автовол-

приобретает размытые границы (в отличие от

нового феномена свертывания крови [31];

нормального сгустка с очень четкой границей

5) Механизмы устойчивости системы сверты-

между самим сгустком и жидкой плазмой) и рас-

вания к возмущениям [32].

тет значительно медленнее, что приводит к выво-

Эти исследования привели к формированию

ду о том, что нарушена фаза роста сгустка [19].

новой картины регуляции свертывания, которая

При этом было показано [34], что сама фаза акти-

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

вации достаточно слабо влияет на последующий

как показатель развития тромбоза. Таким обра-

рост сгустка, он скорее определяется свойствами

зом, метод измерения пространственного роста

среды (составом плазмы крови), а не уровнем ак-

сгустка стал рассматриваться как потенциально

тивации. В дальнейшем было обнаружено [23],

полезный в клинической практике метод ранней

что за активацию свертывания отвечает только

диагностики нарушений свертывания. При этом

внешняя теназа, а распространение сгустка кон-

выяснилось, что важной особенностью свертыва-

тролируется генерацией фактора Xa с помощью

ния, проявившейся при учете пространственной

внутренней теназы. Остановить рост сгустка

неоднородности, стало спонтанное тромбообра-

можно с помощью ингибитора свертывания

зование: даже если избавиться от «паразитной»

тромбомодулина, в норме локализованного на

контактной активации от стенок измерительной

здоровом эндотелии сосудов. Тем самым задается

кюветы с помощью добавления ингибитора, у па-

парадигма функциональных блоков, регулирую-

циентов с протромботическими нарушениями

щих отдельные свойства системы свертывания

свертывания часто регистрируются сгустки по

крови. Кроме этого, исследование простран-

всему объему плазмы, вне зоны активации и ро-

ственного роста сгустка позволило сделать важ-

ста сгустка [37, 38].

ное предположение о механизмах действия гемо-

Поскольку основной пул методов, находящих-

статического препарата фактора VIIa [35]. Было

ся в распоряжении медицинских лабораторий,

показано, что действие рекомбинантного факто-

предназначен в основном для диагностики нару-

ра VIIa не ограничивается взаимодействием с по-

шений свертывания, ассоциированных с крово-

верхностью поврежденной стенки сосуда с ткане-

точивостью, а для диагностики риска тромбоза

вым фактором и преимущественно определяется

надежных методов так и не было разработано, ис-

независимым от тканевого фактора механизмом,

следования тромбодинамики в клинике были со-

однако зависит от присутствия микровезикул, что

средоточены вокруг двух основных тем - диагно-

выражается в увеличении скорости роста сгустка

стики тромбогенных (или, по-другому, гиперкоа-

и возникновении спонтанного тромбообразова-

гуляционных состояний) и контроля терапии

ния вдали от фронта роста сгустка. Таким обра-

антикоагулянтами, которые применяются для

зом, независимое от тканевого фактора действие

коррекции таких состояний.

VIIa обеспечивает быстрое образование тромба

вокруг места повреждения. Современные техно-

Для диагностики гиперкоагуляционных со-

логии, такие как применение светодиодов для

стояний набирали группы пациентов с высоким

освещения экспериментальной кюветы, каче-

риском развития тромбоза и сравнивали с груп-

ственные фильтры для флуоресцентного сигнала

пой здоровых добровольцев. Сдвиг параметров

от «метки» тромбина и высокое разрешение фо-

теста тромбодинамики в сторону гиперкоагуля-

токамеры позволили улучшить получаемые дан-

ции был обнаружен после различных оператив-

ные и впервые получить не только распределение

ных вмешательств [39, 40], при инфекционных

фибрина, но и распределение тромбина в про-

заболеваниях [41], беременности [40, 42], беспло-

странстве и продемонстрировать его волновую

дии [43], онкологических заболеваниях [44, 45],

природу [31]. Следующим большим методологи-

состояниях после уже произошедшего тромбоза

ческим прорывом в этой области стала разработ-

[45], у пациентов детского возраста с редкими за-

ка стандартизованного активатора, представляю-

болеваниями гематологического профиля [46-

щего собой иммобилизованный на пластиковую

48] и новорожденных детей [49]. Помимо реги-

поверхность тканевый фактор [36]. Усовершен-

страции гиперкоагуляции в группах высокого

ствование технологии создания активаторов и из-

риска тромбоза также ряд исследований показал

мерительной установки, а также предваритель-

предиктивную способность теста в отношении

ные данные клинической апробации привело к

тромботических осложнений. Например, при до-

выдвижению разработки в конкурсе РОСНАНО

бавлении в шкалу Каприни, которая использует-

и получению финансирования на промышленное

ся для стратификации тромботического риска в

производство диагностической системы и теста

хирургии, параметров тромбодинамики, превы-

«Тромбодинамика».

шающих нормальные диапазоны, предиктивная

способность шкалы в отношении тромбозов до-

Равномерность нанесения, возможность со-

стоверно увеличивалась [39].

здания большого количества образцов, стабиль-

ность и воспроизводимость характеристик позво-

В целях профилактики и терапии тромботиче-

лили проводить более масштабные исследования,

ских осложнений применяются антикоагу-

в том числе на пациентах. Так, было обнаружено

лянтные препараты. В настоящее время наиболее

[37], что у пациентов в состоянии сепсиса и сеп-

распространенными

являются

гепарины

тического шока скорость роста сгустка повыша-

(нефракционированный гепарин и препараты

лась за несколько дней до увеличения концентра-

низкомолекулярных гепаринов), а также прямые

ции D-димеров (продукта распада фибрина

оральные антикоагулянты (ривароксабан, даби-

вследствие лизиса сгустка), что расценивается

гатран, апиксабан). Надежных инструментов для

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

НЕЧИПУРЕНКО и др.

оценки эффективности и безопасности терапии

полнение объема циркулирующей крови (для

антикоагулянтами не существует, а существую-

поддержания артериального давления, нормаль-

щие методы основаны на оценке концентрации

ного коллоидно-осмотического давления плазмы

препарата безотносительно оценки состояния

и ее кислотно-щелочного равновесия, объема

собственно системы свертывания либо обладают

сердечного выброса, предупреждения коллапса

сомнительной чувствительностью. Для оценки

сосудов, сохранения нормальных реологических

пригодности тромбодинамики для мониторинга

характеристик крови и нормальной перфузии ор-

гепаринов были проведены как in vitro [50], так и

ганов и тканей) [3].

in vivo [45] сравнения с уже существующими те-

Частыми осложнениями объемных инфузий

стами и методиками, такими как АЧТВ, тест ге-

ПЗР являются нарушения гемостаза. Поскольку

нерации тромбина, тромбоэластография, измере-

современные ПЗР не содержат компонентов си-

ние анти-Ха-активности в плазме крови. Тромбо-

стемы свертывания крови, их инфузия в больших

динамика оказалась более чувствительна к

объемах вызывает разбавление всех компонентов

гепарину, чем АЧТВ, чувствительность тромбо-

этой системы. Этот процесс называют гемодилю-

динамики была сравнима с чувствительностью

цией, и он, безусловно, сдвигает различные рав-

анализа анти-Xa и сопоставима или выше, чем у

новесия в системе свертывания, нарушая баланс

теста генерации тромбина и тромбоэластографии

про- и антикоагулянтных реакций, что не может

[45]. Помимо этого, тромбодинамика продемон-

не влиять на гемостаз. Как ни странно, общепри-

стрировала хорошую дозозависимость от концен-

нятого мнения о том, насколько переливание

трации гепарина. Была определена функция, свя-

ПЗР влияет на систему свертывания, долгое вре-

зывающая значение скорости роста сгустка в

мя не существовало. Что еще более удивительно,

тромбодинамике и концентрации гепарина в

сам вопрос о том, в какую сторону направлено это

плазме. Это позволяет точно рассчитать правиль-

влияние, также не имел однозначного ответа.

ную дозу препарата, необходимую для достиже-

ния эффективной антикоагуляции у отдельного

Гемостаз при разбавлении крови (плазмы) раз-

пациента [50]. На основе проведенных исследо-

личными ПЗР был изучен во многих работах как

ваний были созданы методические рекоменда-

in vitro, так и in vivo. Однако полученные данные

ции по индивидуальному подбору дозировок ге-

были очень противоречивы. Это связано с тем,

парина на основе данных тромбодинамики [51].

что существует большое количество различных

факторов, которые могут влиять на гемостаз при

Дальнейшее развитие и усовершенствование

гемодилюции в противоположных направлениях,

тромбодинамики как клинического метода при-

в том числе тип и объем перелитого раствора, а

вело к интеграции экспериментальных наработок

также другие факторы, которые могут сопутство-

по регистрации автоволны тромбина в уже суще-

вать травме или определенному состоянию паци-

ствующий прибор. Новая методика позволила

ента, но не связаны прямо с процессом гемоди-

приблизиться к решению ранее недостижимых

люции (например, возникновение обширной ра-

задач, таких как интегральная оценка влияния

невой поверхности, гипотермия, наличие

тромбоцитарных патологий на свертывание и

воспаления, сниженные функции тромбоцитов и

контроль терапии прямыми оральными антикоа-

др.) [53-56]. В своей работе мы задались целью

гулянтами [41]. На данный момент эта область

исследовать, как на плазменное звено свертыва-

находится в стадии активного развития по части

ния влияет сам процесс разбавления крови/плаз-

клинических исследований.

мы при сохранении всех других условий постоян-

ными. Для этого мы систематически изучили из-

ГЕМОСТАЗ И ГЕМОДИЛЮЦИЯ

менения гемостаза при различных степенях

разбавления плазмы разными ПЗР in vitro (в усло-

Тесное взаимодействие научной группы с кли-

ницистами Гематологического научного центра

виях постоянного рН и концентрации ионов Са²⁺

в системе) [57].

также привело к развитию в команде нового на-

правления, связанного с изучением влияния ге-

Так как в клинике после массивных инфузий

модилюции на состояние свертывающей системы

ПЗР часто наблюдаются микрососудистые и дру-

крови.

гие кровотечения, большинство клиницистов ин-

Коррекция ряда патологических состояний

туитивно полагает, что разбавление плазмы

требует восполнения объемной кровопотери, для

должно приводить к замедлению свертывания из-

чего в качестве растворов первой линии исполь-

за снижения концентраций прокоагулянтных

зуют инфузию искусственных плазмозамещаю-

факторов (коагулопатии разбавления) [55, 58].

щих растворов (ПЗР). Такая инфузия необходима

Это подтверждалось результатами эксперимен-

при массивной кровопотере в условиях обшир-

тов, в которых измеряли стандартные показатели

ной травмы или при хирургических операциях,

свертывания - активированное частичное тром-

ожогах, сепсисе, в акушерстве и так далее [52].

бопластиновое время и протромбиновое время,

Основной задачей инфузии ПЗР является вос-

которые при разбавлении плазмы всегда удлиня-

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

лись [58, 59]. Однако такая пролонгация наблю-

го, чтобы определить реальное состояние гемо-

дается, только если концентрация прокоагулянт-

стаза в плазме при гемодилюции, надо использо-

ных факторов в плазме снижается на 50-80%, что

вать другие методы, которые являются

позволяет предполагать, что данные факторы

чувствительными как к гипо-, так и к гиперкоагу-

присутствуют в плазме в большом избытке [59-

ляции. Именно поэтому, ранее большое количе-

61]. Ситуация с антикоагулянтами (прежде всего

ство работ по изучению гемостаза при гемодилю-

антитромбином III) другая. Их реакции с актив-

ции было проведено с помощью метода тромбо-

ными факторами-мишенями подчиняются кине-

эластографии [64, 68, 71-73]. Однако разбавление

тике второго порядка, что означает, что скорость

плазмы влияет на различные параметры тромбо-

ингибирования снижается прямо пропорцио-

эластограммы в противоположных направлени-

нально уменьшению концентрации ингибитора

ях: оно часто приводит к укорочению измеряе-

[62]. Таким образом, мы предположили, что отве-

мых времен реакции (r) и коагуляции (k), что го-

том гемостаза на гемодилюцию до разбавления

ворит об ускорении свертывания, но уменьшает

приблизительно в 2.0-2.5 раза может быть уско-

максимальную силу сгустка (МА или G), которая

рение свертывания, так как в этой области раз-

зависит от концентрации фибриногена и тромбо-

бавлений свертывание еще не подавлено из-за

цитов в исследуемой плазме, и уменьшение кото-

снижения концентраций прокоагулянтных фак-

рой принято считать ослаблением свертывания.

торов, но оно уже ускорено из-за снижения в кон-

Таким образом, данные полученные с помощью

центрациях антикоагулянтов. Это подтверждает-

тромбоэластографии, демонстрируют сложную

ся работами in vitro[63-65] и рядом клинических

картину, не позволяющую однозначно судить об

наблюдений [66-69], которые прямо указывали

изменении баланса системы в сторону гипо- или

на вероятность тромботических осложнений при

гиперкоагуляции.

увеличении разбавления плазмы и объемов пере-

В нашей работе были использованы два других

литого ПЗР. Так как система гемостаза представ-

ляет собой тонко сбалансированный механизм с

метода интегральной оценки коагуляционного

статуса: тест генерации тромбина [74] и измере-

десятками участников, среди которых на полных

ние скорости роста сгустка в пространстве (тест

правах присутствуют как прокоагулянтные фак-

торы (протромбин, фибриноген и другие), так и

тромбодинамики) [50]. Оба эти метода использу-

антикоагулянты (антитромбин, протеин С, инги-

ют гораздо более низкую активацию свертыва-

битор пути тканевого фактора и т.д.), предсказать

ния, чем стандартные клоттинговые тесты. Как

результат одновременного разбавления всех этих

было показано, оба они высокочувствительны

факторов из общих соображений без модельных

как к гипо-, так и к гиперкоагуляционным нару-

расчетов невозможно. Баланс при разбавлении в

шениям свертывания [70, 75]. Кроме того, была

таких системах может смещаться как в одну, так и

прямо измерена скорость полимеризации фибри-

в другую сторону.

на в исходной плазме и той же плазме, разбавлен-

ной различными ПЗР в два раза (± фактор XIII).

Наши эксперименты по измерению АЧТВ и

протромбинового времени при разбавлении

Необходимо отметить, что широко распро-

плазмы различными ПЗР полностью подтверди-

страненный тест генерации тромбина предпола-

ли ранее полученные результаты. Это косвенно

гает разбавление плазмы в ходе измерения в пол-

подтверждает популярную гипотезу о том, что ге-

тора раза. Это не позволяет провести измерения в

модилюция ухудшает свертывание, снижая кон-

неразбавленной плазме и в плазме, разбавленной

центрации прокоагулянтных факторов. Тем не

менее, чем в полтора раза, поэтому сначала был

менее, данный факт не может служить прямым

разработан метод измерения генерации тромбина

доказательством этой гипотезы, так как хорошо

без дополнительного исходного разбавления, в

известно, что стандартные клоттинговые тесты

котором разбавление образца при измерении со-

очень малочувствительны к гиперкоагуляцион-

ставляло 1.025 раза [76]. Проведенные экспери-

ным состояниям плазмы [70]. Это связано с са-

менты показали, что при разбавлении плазмы

мой природой тестов протромбинового времени

любым ПЗР до 2.0-2.5 раз количество активного

и АЧТВ, которые проводят в условиях макси-

тромбина, генерируемого в образце при стандарт-

мальной активации свертывания в образце (в

ной активации свертывания (эндогенный тром-

присутствии избытка добавленных фосфолипи-

биновый потенциал), возрастает. Одновременно

дов, а также избытка активатора свертывания).

увеличивалась максимальная концентрация

Кроме того, плазма при проведении этих тестов

тромбина, наблюдаемая в образце (A_max) и сокра-

разбавляется в три раза, поэтому любое дополни-

щалось время достижения этой максимальной

тельное разбавление образца снизить концентра-

ции всех компонентов системы свертывания еще

концентрации (t_max). Все это свидетельствовало

больше, в область, где скорость коагуляции уже

об усилении свертывания (гиперкоагуляции).

зависит от концентрации прокоагулянтных фак-

При более высоких степенях разбавления генера-

торов. Таким образом, стало понятно, что для то-

ция тромбина начинала снижаться, что, по-види-

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

НЕЧИПУРЕНКО и др.

мому, было связано уже с сильным разбавление

положение о влиянии искусственных коллоид-

предшественников прокоагулянтных факторов.

ных ПЗР на качество сгустков [79].

Существование гиперкоагуляции при умерен-

Изучение природы гемодилюционной гипер-

ных степенях разбавления плазмы было также

коагуляции позволило разработать новый ПЗР,

показано нами in vitro и in vivo (у доноров костно-

позволяющий частично компенсировать эту ги-

го мозга, получающих инфузии физиологическо-

перкоагуляцию. Для этого в стандартный физио-

го раствора или гидроксиэтилкрахмала (HES

логический раствор был добавлен ингибитор

130/0.4)) по увеличению скорости роста сгустка в

тромбина (антитромбин III или искусственный

плазме методом тромбодинамики [76-78]. При

синтетический ингибитор НС-019s-IOC). Эф-

этом эффект достаточно сильно зависел как от

фективность такой стратегии мы подтвердили

пути активации свертывания (внешнего или

опытами in vitro [76], а также в модели гемодилю-

внутреннего), так и от типа использованного

ционной гиперкоагуляции у крыс in vivo [77].

ПЗР. При увеличении разбавления до двух-трех

раз скорость роста сгустка возрастала для различ-

ВЛИЯНИЕ ПОТОКА НА СВЕРТЫВАНИЕ

ных ПЗР на 25-75% относительно неразбавлен-

ПЛАЗМЫ КРОВИ

ной плазмы. Эффект был более выражен при кон-

тактном пути активации и использовании колло-

Создание детальных моделей системы сверты-

идных ПЗР. Это позволяет предположить, что

вания крови, которые позволяли описывать ди-

коллоиды могут иметь на образование сгустка

намику пространственного распространения

двойной эффект. С одной стороны, они при уме-

фибринового сгустка в тонком слое неперемеши-

ренных степенях гемодилюции ускоряют сверты-

ваемой плазмы, помогло исследовать механизмы

вание, как и все остальные ПЗР, а с другой - они

регуляции, связанные с диффузионным транс-

могут препятствовать образованию сгустка за

портом веществ. Логическим продолжением этих

счет влияния на отдельные факторы свертывания

исследований стала серия экспериментальных и

(например, путем снижения концентраций фак-

теоретических работ по влиянию потока плазмы

торов VIII и фон Виллебранда). При этом сгустки

крови на образование и рост фибринового сгуст-

образуются быстро, но могут иметь сниженную

ка. Первые экспериментальные работы, начатые

прочность.

в 2003 г., использовали проточные камеры с ха-

Для доказательства этого предположения бы-

рактерным размером рабочей области от одного

до нескольких десятков миллиметров, что приво-

ли прямо измерены скорости полимеризации

дило к колоссальным расходам плазмы крови на

фибрина в растворе фибриногена (4 мг/мл) и том

же растворе, разбавленном в два раза различными

один эксперимент (до нескольких сотен мл) и

ПЗР. В результате было показано, что скорость

ограничивало использование ингибиторов кон-

полимеризации не изменяется статистически

тактной активации. Из-за этого и особой геомет-

рии камеры рост сгустка начинался в застойных

значимо в присутствии кристаллоидов, но увели-

областях канала, затрудняя определение вклада

чивается (в 1.3-1.8 раза) в присутствии большин-

ства коллоидов (± фактор XIII) [79, 80]. Это опро-

потока. Эта серия экспериментов не получила

вергает ранее существовавшую гипотезу, о том,

позитивного завершения, и следующая серия

что коллоидных растворы замедляют скорость

стартовала только в 2010-х годах. В новой серии

экспериментов свертывание крови наблюдалось

полимеризации фибрина, ухудшая тромбин-

в стеклянных капиллярах диаметром 0.5-0.8 мм,

фибриногеновые взаимодействия и/или взаимо-

действия фактора XIIIa с фибрин-полимером

с протравленной кислотой областью, в которой

[81]. Эта гипотеза была основана на данных тром-

размещался активатор свертывания. Сложность

боэластографии, которая, однако, измеряет не

геометрии и реконструкции получаемого сгустка,

а также невысокая воспроизводимость получения

скорость полимеризации, а вязко-эластичные

областей активации не позволили интерпретиро-

свойства сгустка. Наши предварительные элек-

тронно-микроскопические данные показали, что

вать полученные результаты. Настоящий прорыв

общий вид сгустков и волокон фибрина в них раз-

в экспериментальных исследованиях влияния

личаются в присутствии разных ПЗР. Так, в цель-

потока на свертывание крови случился в только

после 2015 г., когда появились и стали доступны

ной крови или крови, разбавленной раствором

новые технологии изготовления проточных ка-

альбумина (1:1), диаметр волокон составлял при-

мерно 300-450 нм, тогда как при разбавлении

мер малого размера и способы регистрации и об-

раствором гелофузина (1:1) он был снижен (220-

работки сигнала [82, 83].

300 нм), а сам сгусток состоял из отдельных, не

В отличие от экспериментальных работ, теоре-

связанных друг с другом кластеров фибрина. В

тические исследования в данной области были

присутствии декстрана 40 кДа (реополиглюкина),

более успешны. Так, в работе 2010 г. [28] мы пока-

наоборот, образовывались длинные и толстые

зали, что скорость тока крови может регулировать

(диаметр волокон 970-1440 нм) параллельно упа-

начало свертывания пороговым образом: до

кованные волокна. Это подтверждает наше пред-

определенных величин сдвиговой скорости пото-

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

ка время начала тромбообразования очень слабо

как степень распространения лизиса, так и форма

увеличивается по мере увеличения скорости, а

пространственного распределения фибрина во

при превышении этой величины нарастает очень

время лизиса. Интересно, что PAI-1 оставался

быстро, что, по сути, означает выключение свер-

важным даже тогда, когда его концентрация была

тывания. Ряд параметров модели тромбообразо-

на порядок ниже концентрации TПA, из-за его

вания влияет на величину этого порога: увеличе-

роли на краю диффундирующего фронта TПA.

ние концентрации фибрин-мономеров, при ко-

При наличии потока конвекция TПA была кри-

торой происходит полимеризация и образование

тическим процессом, управляющим лизисом; хо-

сетки, резистентной к потоку, приводит к ее

тя роль концентрации PAI-1 была намного мень-

уменьшению, а увеличение размера области ак-

ше при наличии кровотока, ее влияние возраста-

тивации - к увеличению. Сам эффект достигает-

ло при наличии коллатеральных шунтирующих

ся за счет комбинации положительной обратной

сосудов, которые значительно снижали поток

связи активации фактора VII, связанного с ткане-

ТПА через тромб. Это повышало отношение

вым фактором, активированным фактором Xа и

PAI-1/ТРА, тем самым делая ингибирование, вы-

эффективного удаления фактора Ха потоком из

званное PAI-1, актуальным для регуляции про-

области активации, лишающего обратную связь

странственного лизиса вплоть до его остановки.

способности инициировать свертывание. Уро-

вень этого триггера (то есть чувствительность ко-

МЕМБРАННО-ЗАВИСИМЫЕ РЕАКЦИИ

агуляции к потоку) контролируется активностью

НА ПОВЕРХНОСТИ ТРОМБОЦИТОВ

ингибитора пути тканевого фактора.

Ключевые реакции каскада свертывания про-

исходят на богатых отрицательно заряженными

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИБРИНОЛИЗА

фосфолипидами мембранах, что, по всей види-

Первые исследования фибринолиза в команде

мости, позволяет не только локализовать данные

Ф.И. Атауллаханова начались с теоретических ра-

реакции в пространстве, но и защитить их от дей-

бот в 2005 г., но результаты были получены и

ствия потока. Долгое время считалось, что основ-

оформлены только к 2017 г. В работе [84], включа-

ными клетками, предоставляющими такие мем-

ющей в себя эксперименты in vitro и моделирова-

браны при гемостазе, являются активированные

ние in silico, нами было показано, что в системе с

тромбоциты. Исследование механизмов протека-

высоким содержанием тканевого активатора

ния мембранно-зависимых реакций крови в на-

плазминогена (ТПА), урокиназного активатора

шей команде началось в начале 2000-х годов в

плазминогена или стрептокиназы за фронтом

рамках разработки детальной математической

фибринового сгустка, распространяющегося в

модели свертывания крови [21]. Первоначально

пространстве от тканевого фактора, следует

вся экспериментальная работа была направлена

фронт растворения сгустка, распространяющий-

на валидацию разрабатываемых компьютерных

ся из той же исходной точки. Скорость распро-

моделей [22]. Однако в это же время в мире заго-

странения фронта лизиса линейно зависела от

ворили о гетерогенности активированных тром-

скорости распространения фронта свертывания

боцитов и о ведущей роли только одной субпопу-

(коэффициент корреляции r² = 0.91). TПA в вы-

ляции фосфатидилсерин-положительных тром-

соких концентрациях начинала увеличивать вре-

боцитов

- так называемых прокоагулянтных

мя начала лизиса и снижать скорость распростра-

тромбоцитов - в связывании факторов свертыва-

нения лизиса, предположительно из-за истоще-

ния [86]. В связи с этим потребовался пересмотр

ния запасов плазминогена.

имеющихся данных об участии тромбоцитов в

мембранных реакциях. В рамках данного направ-

В работе 2020 г. мы исследовали механизмы

ления было охарактеризовано связывание факто-

регуляции тромболизиса, лизиса фибринового

ров свертывания, входящих в комплекс внутрен-

сгустка, индуцированного фармакологически

ней теназы, с обеими субпопуляциями активиро-

[85]. Для этого была разработана реакционно-

ванных тромбоцитов. Было показано, что только

диффузионно-адвективная модель тромболизиса

прокоагулянтные тромбоциты связывают факто-

под воздействием ТПА в окклюзированном сосу-

ры свертывания и как следствие могут участво-

де с градиентом давления. Распространение

вать в мембранных реакциях свертывания крови

тромболизиса в системе без потока контролиро-

[87].

валось преимущественно диффузией ТПА, в то

время как транспорт других активных компонен-

Затем последовал значительный перерыв в ис-

тов был несущественным либо из-за их высоких

следовании мембранно-зависимых реакций, а все

параметров связывания фибрина и короткого

основные работы были сосредоточены на иссле-

времени жизни, либо из-за их исходного равно-

довании механизмов разделения тромбоцитов на

мерного распределения. Через концентрацию ос-

субпопуляции [88, 89]. Только спустя почти 10 лет

новного ингибитора ТПА - ингибитора актива-

тема мембранных реакций была поднята снова. В

тора плазминогена 1 (PAI-1) - контролировалась

частности, продолжилась разработка математи-

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

НЕЧИПУРЕНКО и др.

ческих моделей [90], а также экспериментальные

ли в свертывании крови, привело к необходимо-

работы в данном направлении [91, 92].

сти создания новых экспериментальных и теоре-

тических моделей формирования тромба в усло-

Так, была обнаружена гомо- и гетеро- мульти-

виях потока. Первые экспериментальные

меризация ключевого фермента свертывания

исследования в этом направлении были нераз-

фактора Xa [91], которая приводит к его удержа-

рывно связаны с изучением механических осо-

нию на мембране в присутствии потока крови.

бенностей взаимодействия различных субпопу-

Совершенно новым и неожиданным оказался тот

ляций активированных тромбоцитов, а также

факт, что факторы и реакции свертывания оказы-

структурных особенностей прокоагулянтных

ваются неравномерно распределены на поверх-

тромбоцитов.

ности тромбоцитов, будучи локализованы в не-

Простейшие проточные камеры изначально

большой области мембраны [92, 93]. Такое рас-

применялись для анализа особенностей распре-

пределение факторов свертывания может

деления различных флуоресцентных маркеров в

приводить к ускорению реакции на порядки и

тромбоцитарных агрегатах при помощи конфо-

обеспечивать дополнительную защиту от вымы-

кальной микроскопии: было показано, что вклю-

вания потоком (за счет сложной ультраструктуры

чение прокоагулянтных тромбоцитов в тромбо-

этого региона).

цитарные агрегаты происходит благодаря нали-

Кроме того, работы данного периода рассмат-

чию у них особой структуры - так называемой

ривают не только особенности сборки и функци-

«шапки», в которой концентрируются различные

онирования основных ферментативных ком-

альфа-гранулярные белки [93]. Ранее было также

плексов свертывания на мембранах тромбоцитов,

показано, что прокоагулянтные тромбоциты мо-

но также и глобально особенности взаимодей-

гут включаться в агрегаты, состоящие преимуще-

ствия плазменного и тромбоцитарного звеньев

ственно из обычных проагрегаторных тромбоци-

гемостаза. В частности, роль тромбоцитов в акти-

тов, но при этом друг с другом прокоагулянтные

вации контактного пути через фактор XII [94], а

тромбоциты практически не взаимодействуют

также механизмы взаимодействия фактора XIII c

[104].

субпопуляциями тромбоцитов [91]. Следует отме-

Прокоагулянтные тромбоциты образуются

тить, что в области исследования мембранно-за-

при достаточно сильных активационных стиму-

висимых реакций исторически сложилась тесная

лах, однако в большинстве in vitro моделей тром-

взаимосвязь между математическими моделями и

бообразования обнаруживаются на поверхности

экспериментами, взаимно дополняющими друг

тромбов. Благодаря развитию новых in vitro моде-

друга.

лей тромбообразования в потоке, а также в со-

трудничестве с лабораторией П. Монжана (Уни-

верситет Страсбурга, Франция) нашей командой

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ

было показано, что прокоагулянтные тромбоци-

ВНУТРИКЛЕТОЧНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

ты вытесняются на поверхность тромбоцитарных

ТРОМБОЦИТОВ

агрегатов в результате процесса контракции: из-

Первые шаги нашего коллектива по исследо-

за их слабого взаимодействия с остальными тром-

ванию внутриклеточной сигнализации были свя-

боцитами, они механически выдавливаются из

заны с попытками экспериментально выяснить,

сжимающейся центральной части растущего аг-

как управляется формирование прокоагулянтных

регата [82]. Данный феномен также может объяс-

тромбоцитов [89, 95]. Тем не менее, только ис-

нять обогащение фибрином поверхности тром-

пользование биофизических подходов и матема-

бов, формирующихся in vitro в условиях потока,

тического моделирования позволило предложить

которое также наблюдается и в гемостатических

механизм, связанный с интегрированием кальци-

тромбах in vivo, - наряду с поверхностным рас-

евых сигналов и коллапсом митохондрий [88],

пределением прокоагулянтных тромбоцитов.

позднее подтвержденный экспериментально [96].

Возможно, перераспределение прокоагулянтных

Это дало начало большому направлению иссле-

тромбоцитов на границу сильно активированно-

дования внутриклеточной сигнализации клеток,

го «ядра» сгустка может также способствовать ме-

которое вышло за пределы прокоагулянтных

ханической дестабилизации внешней части арте-

тромбоцитов и сейчас фокусируется на разных

риального тромба и приводить к ее отслоению от

аспектах метаболизма, сигнализации, разработки

внутренней части сгустка - явлению, наблюдае-

клинических методов и выявления патофизиоло-

мому во многих in vivo моделях артериального

гических механизмов заболеваний [97-103].

тромбоза.

Разработанные в нашей команде микрофлю-

идные проточные камеры сегодня используются

ИЗУЧЕНИЕ ТРОМБООБРАЗОВАНИЯ

не только для фундаментальных исследований

В ПОТОКЕ КРОВИ

[82, 83], но и в качестве нового интегрального те-

Появление в команде новых направлений,

ста гемостаза: в настоящее время на базе НМИЦ

связанных с исследованием тромбоцитов и их ро-

ДГОИ имени Д. Рогачева идут исследования по

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

апробации и внедрению в клиническую практику

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

диагностического теста, позволяющего оцени-

Свертывание крови представляет собой яр-

вать параметры тромбообразования в условиях

кий пример ситуации, когда биофизический

потока цельной крови.

подход к исследованию сложной, простран-

Для исследования возможных механизмов

ственно-неоднородной и нестационарной си-

остановки роста богатого тромбоцитами артериаль-

стемы позволил радикально пересмотреть пред-

ного тромба в команде также активно развивались

ставления о том, как она работает и зачем нужны

компьютерные модели тромбообразования [105]. В

те или иные ее части, а также предложить новые

сотрудничестве с французской командой В. Воль-

методы диагностики. При этом работа биофизи-

перта была создана модель, основанная на форма-

ков началась по сути только после того, как само

лизме частиц, позволившая исследовать механизм

по себе устройство системы было более или ме-

остановки, связанный с образованием богатой

нее определено: последние принципиальные

фибрином «шапки» тромба, которая обнажается

белки и реакции в свертывании крови были от-

после отрыва внешней части агрегата [106]. В соот-

крыты в 1989-1991 гг.

ветствии с данной гипотезой дальнейший рост

тромба останавливается из-за низкой адгезионной

Открытие автоволнового характера распро-

способности неактивированных тромбоцитов к

странения активности тромбина в пространстве,

фибрину. Другой предложенный механизм оста-

наблюдаемое в определенных условиях, позволи-

новки роста тромба (и переключения в окклюзив-

ло предложить новый чувствительный способ

ный режим) основан на поведении внешней грани-

оценки состояния плазменного звена гемостаза,

цы растущего тромба и зависимости баланса между

который в настоящее время активно внедряется в

прикреплением и откреплением тромбоцитов от

клиническую практику. Следует, однако, отдать

локальной скорости сдвига [107]. При помощи дан-

должное сложности системы гемостаза: несмотря

ной модели было показано, что переключение в ок-

на десятилетия исследований, мы по-прежнему

клюзивный режим может происходить при увели-

далеки от понимания ключевых вопросов:

чении длины повреждения: рост гидравлического

Каковы механизмы самоорганизации гемоста-

сопротивления участка сосуда при формировании

тического ответа?

более длинного агрегата уменьшает критическую

Как происходит остановка роста сгустка?

скорость сдвига на поверхности растущего тромба

Возможно ли корректировать состояние гемо-

(из-за падения общего потока крови) - что приво-

стаза в случае его нарушения с минимальными

дит к окклюзии. Благодаря развитию in vivо моделей

рисками тромботических осложнений или крово-

тромбоза в артериолах мыши было показано, что

течений?

внешняя часть тромба - так называемая оболочка -

Хочется надеяться, что будущие поколения ис-

демонстрирует сложную динамику, напоминаю-

следователей смогут найти ответы на эти и мно-

щую движение вязко-упругой массы [108]. Для ис-

гие другие важные вопросы.

следования физических механизмов данного явле-

ния в команде была разработана новая модель роста

На сегодняшний день наш коллектив насчи-

тромба, учитывающая как стохастические первич-

тывает несколько десятков ученых и молодых ис-

следователей - студентов, аспирантов, сотрудни-

ные взаимодействия клеток, так и взаимодействия

ков и выпускников МГУ имени М.В. Ломоносо-

по классическому детерминистическому механиз-

ва, МФТИ и многих других ВУЗов Москвы,

му (описываемому потенциалом Морзе). При по-

которые составляют основную часть Центра тео-

мощи данной модели было показано, что «теку-

ретических проблем физико-химической фарма-

честь» внешней части тромба может быть связана

кологии РАН и работают не только на базе данно-

именно со стохастическим характером первичных

го Института, но и в МГУ, НМИЦ ДГОИ имени

контактов между клетками - в которые, по всей ви-

Рогачева и других научных центрах.

димости, вовлечено небольшое количество лиганд-

рецепторных комплексов [109, 110]. Предложенная

модель затем была существенно расширена c целью

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

явного описания ключевых тромбоцитарных аго-

Работа выполнена при финансовой поддержке

нистов - тромбина и АДФ - и использована для

Российского научного фонда (гранты № 22-24-

изучения физических механизмов гетерогенной

01028 (разделы «Введение», «Феноменологические

структуры артериального тромба [111]. Следует от-

модели свертывания крови», «Изучение тромбо-

метить, что ни одна из предложенных моделей не

образования в потоке крови» и «Заключение») и

позволяет описать наблюдаемую в in vivo экспери-

№ 21-45-00012 (остальные разделы статьи)).

ментах динамику неокклюзивного тромба: затухаю-

щие циклы роста и срыва отдельных внешних ча-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

стей тромба, чаще наблюдаемые в артериях мыши,

либо бурный рост и плавное уменьшение размеров

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

агрегата, наблюдаемое в микрососудах.

интересов.

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

НЕЧИПУРЕНКО и др.

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

25. M. A. Panteleev, N. M. Ananyeva, F. I. Ataullakhanov,

and E. L. Saenko, Curr. Pharm. Des., 13 (14), 1457

Настоящая работа не содержит описания ис-

(2007).

следований с использованием людей и животных

26. M. A. Panteleev, A. N. Balandina, E. N. Lipets, et al.,

в качестве объектов.

Biophys. J., 98 (9), 1751 (2010).

27. A. N. Balandina, A. M. Shibeko, D. A. Kireev, et al.,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Biophys. J., 101 (8), 1816 (2011).

Ф. И. Атауллаханов, В. И. Зарницына, А. Ю. Кон-

28. A. M. Shibeko, E. S. Lobanova, M. A. Panteleev, and

дратович и др., Успехи физ. наук, 172 (6), 671

F. I. Ataullakhanov, BMC Syst. Biol., 4, 5 (2010).

(2002).

29. O. A. Fadeeva, M. A. Panteleev, S. S. Karamzin, et al.,

M. C. Cross and P. C. Hohenberg, Rev. Mod. Phys.,

Biochemistry (Moscow), 75 (6), 734 (2010).

65, 851 (1993).

30. L. A. Parunov, O. A. Fadeeva, A. N. Balandina, et al.,

О. А. Морнев, А. В. Панфилов и Р. Р. Алиев, Био-

J. Thromb. Haemost., 9 (9), 1825 (2011).

физика, 37 (1), 123 (1992).

31. N. M. Dashkevich, M. V. Ovanesov, A. N. Balandina,

F. I. Ataullakhanov, et al., Biochim. Biophys. Acta,

et al., Biophys. J., 103 (10), 2233 (2012).

1425, 453 (1998).

32. A. D. Kuprash, A. M. Shibeko, R. Vijay, et al., Biophys.

J., 115 (12), 2461 (2018).

Ф. И. Атауллаханов и Г. Т. Гурия, Биофизика, 39

(1), 89 (1994).

33. F. I. Ataullakhanov, R. I. Volkova, G. T. Guriia, and

V. I. Sarbash, Biofizika, 40 (6), 1320 (1995).

Ф. И. Атауллаханов, Г. Т. Гурия и А. Ю. Сафрош-

кина, Биофизика, 39, 99 (1994).

34. M. V. Ovanesov, N. M. Ananyeva, M. A. Panteleev, et

al., J. Thromb. Haemost., 3 (2), 321 (2005)

V. I. Zarnitsina, A. V. Pokhilko, and F. I. Ataullakhan-

ov, Thromb. Res., 84, 225 (1996).

35. M. V. Ovanesov, M. A. Panteleev, E. I. Sinauridze,

et al., Blood Coagul. Fibrinolysis, 19 (8), 743 (2008).

V. I. Zarnitsina, A. V. Pokhilko, and F. I. Ataullakhan-

ov, Thromb. Res., 84, 333 (1996).

36. O. A. Fadeeva, M. A. Panteleev, S. S. Karamzin, et al.,

Biochemistry, 75 (6), 734 (2010).

V. I. Zarnitsina, et al., Chaos, 11, 57 (2001).

37. N. P. Soshitova, S. S. Karamzin, A. N. Balandina, et

10.

C. P. Schenk, et al., Phys. Rev. E, 57, 6480 (1998).

al., Blood Coagul. Fibrinolysis, 23 (6), 498 (2012).

11.

Т. К. Старожилова, А. И. Лобанов и Г. Т. Гурия,

38. E. Lipets, O. Vlasova, E. Urnova, et al., PLoS One, 9

Мат. моделир., 9 (2), 21 (1997).

(1), e87692 (2014).

12.

А. И. Лобанов, Т. К. Старожилова и Г. Т. Гурия,

39. K. Lobastov, G. Dementieva, N. Soshitova, et al., J.

Мат. моделир., 9 (8), 83 (1997).

Vasc. Surg. Venous Lymphat. Disord., 8 (1), 31 (2020).

13.

Г. Т. Гурия, А. И. Лобанов и Т. К. Старожилова,

40. E. M. Koltsova, A. N. Balandina, K. I. Grischuk, et al.,

Биофизика, 43, 526 (1998).

J. Perinat. Med., 46 (3), 251 (2018).

14.

А. И. Лобанов и Т. К. Старожилова, Мат. моделир.,

41. E. M. Koltsova, M. A. Sorokina, A. S. Pisaryuk, et al.,

9 (12), 3 (1997).

PLoS One, 16 (12), 1 (2021).

15.

F. I. Ataullakhanov, D. A. Molchanova, and A. V. Po-

42. E. Voroshilina, R. Ovsepyan, E. Plotko, et al., Bull.

khilko, Biofizika, 40 (2), 434 (1995).

RSMU, 40 (2015).

16.

V. I. Zarnitsina, A. V. Pokhilko, and F. I. Ataullakhan-

43. A. N. Balandina, E. M. Koltsova, T. A. Teterina, et al.,

ov, Thromb Res., 84 (4), 225 (1996).

PLoS One, 14 (5), e0216724 (2019).

17.

V. I. Zarnitsina, A. V. Pokhilko, and F. I. Ataullakhan-

44. M. A. Gracheva, E. S. Urnova, E. I. Sinauridze, et al.,

ov, Thromb Res., 84 (5), 333 (1996).

Leuk. Lymphoma, 56 (12), 3418 (2015).

18.

V. I. Zarnitsina, F. I. Ataullakhanov, A. I. Lobanov, and

45. A. N. Balandina, I. I. Serebriyskiy, A. V. Poletaev, et al.,

O. L. Morozova, Chaos, 11 (1), 57 (2001).

PLoS One, 13 (6), e0199900 (2018).

19.

M. V. Ovanesov, J. V. Krasotkina, L. I. Ul'yanova,

46. E. A. Seregina, A. V. Poletaev, E. V. Bondar, et al.,

et al., Biochim. Biophys. Acta, 1572 (1), 45 (2002).

Thromb. Res., 176, 11 (2019).

20. M. A. Panteleev, V. I. Zarnitsina, and F. I. Ataullakha-

47. E. A. Seregina, N. V. Tsvetaeva, O. F. Nikulina, et al.,

nov, Eur. J. Biochem., 269 (8), 2016 (2002).

Blood Cells Mol. Dis., 54 (2), 144 (2015).

21. M. A. Panteleev, E. L. Saenko, N. M. Ananyeva, and F.

48. E. A. Seregina, O. F. Nikulina, N. V. Tsvetaeva, et al.,

I. Ataullakhanov, Biochem. J., 381 (3), 779 (2004).

Int. J. Hematol., 99 (5), 588 (2014).

22. M. A. Panteleev, N. M. Ananyeva, N. J. Greco, et al.,

49. E. M. Koltsova, E. N. Balashova, A. A. Ignatova, et al.,

FEBS J., 273 (2), 374 (2006).

Pediatr. Res., 85 (1), 63 (2019).

23. M. A. Panteleev, M. V. Ovanesov, D. A. Kireev, et al.,

50. E. I. Sinauridze, T. A. Vuimo, I. D. Tarandovskiy,

Biophys. J., 90 (5), 1489 (2006).

et al., Talanta, 180, 282 (2018).

24. F. I. Ataullakhanov and M. A. Panteleev, Pathophysiol

51. Ф. И. Атауллаханов, А. Н. Баландина, Д. М. Варда-

Haemost Thromb. 34 (2-3), 60 (2005).

нян и др., Применение теста тромбодинамики для

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СВЕРТЫВАНИЯ КРОВИ

оценки состояния системы гемостаза. Учебно-ме-

77. Е. И. Синауридзе, С. С. Суров, И. В. Грибкова и

тодические рекомендации (2015).

др., Технологии живых систем, 6 (8), 67 (2009).

52. A. Maniatis, P. Van der Linden, and J. F. Hardy, In Al-

78. Е. И. Синауридзе, А. Ю. Буланов, О. В. Щербакова

ternatives to Blood Transfusion in Transfusion Medicine,

и др., Терапевтич. архив, 81 (1), 52 (2009).

2^nd ed. (Blackwell Publ. Ltd, Oxford, UK, 2011),

79. Е. И. Синауридзе, И. В. Грибкова и С. И. Обыден-

part 3, pp. 83-202.

ный, Гематол. и трансфузиол., 59 (S1), 26 (2014).

53. G. R. Phillips, D. R. Kauder, and C. W. Schwab, Post-

80. E. I. Sinairidze and I. V. Gribkova, J. Thromb. Hae-

grad. Med., 95 (4), 61 (1994).

most., 9 (Suppl. 2), 506 (2011).

54. L. A. Lapointe and K. T. Von Rueden, AACN Clin. Is-

sues, 13 (2), 192 (2002).

81. V. G. Nielsen, Acta Anasesthesiol. Scand., 49 (8), 1163

(2005).

55. J. F. Hardy, P. De Moerloose, and M. Samama, Can. J.

Anaesth., 51 (4), 293 (2004).

82. D. Y. Nechipurenko, N. Receveur, A. O. Yakimenko,

56. B. Sorensen and D. Fries, Br. J. Surg., 99 (Suppl. 1), 40

et al., Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 39 (1), 37

(2012).

(2019).

57. E. I. Sinauridze, A. S. Gorbatenko, E. A. Seregina,

83. A. D. Megalinskiy, V. M. Loginova, A. M. Shibeko,

et al., Sci. Rep., 7 (1), 1 (2017).

et al., Biochemistry (Moscow). Suppl. Ser. A, 16 (1),

58. J. R. Hewson, P. B. Neame, N. Kumar, et al., Crit.

38 (2022).

Care Med., 13 (5), 387 (1985).

84. A. S. Zhalyalov, M. A. Panteleev, M. A. Gracheva,

59. D. Ciavarella, R. L. Reed, R. B. Counts, et al., Br. J.

et al., PLoS One, 12 (7), e0180668 (2017).

Haemost., 67 (3), 365 (1987).

85. A. M. Shibeko, B. Chopard, A. G. Hoekstra, and

60. R. B. Counts, C. Haisch, T. L. Simon, et al., Ann.

M. A. Panteleev, Biophys. J., 119 (3), 638 (2020).

Surg., 190 (1), 91 (1979).

86. G. L. Dale, P. Friese, P. Batar, et al., Nature, 415

61. G. A. Allen, A. S. Wolberg, J. A. Oliver, et al., J.

(6868), 175 (2002).

Thromb. Haemost., 2 (3), 402 (2004).

87. M. A. Panteleev, N. M. Ananyeva, N. J. Greco, et al.,

62. J. Jesty, Blood, 66, 1189 (1985).

J. Thromb. Haemost., 3 (11), 2545 (2005).

63. K. Ekseth, L. Abildgaard, M. Vegfors, et al., Anaesthe-

88. A. N. Sveshnikova, F. I. Ataullakhanov, and M. A. Pan-

sia, 57 (11), 1102 (2002).

teleev, Mol. Biosyst., 11 (4), 1052 (2015).

64. T. G. Ruttmann, M. F. James, and J. F. Viljoen, Br. J.

89. Y. N. Kotova, F. I. Ataullakhanov, and M. A. Panteleev,

Anaesth., 76 (3), 412 (1996).

J. Thromb. Haemost., 6 (9), 1603 (2008).

65. E. De Smedt, R. and C. Hemker, Thromb. Haemost.,

90. T. A. Kovalenko, M. A. Panteleev, and A. N. Svesh-

101 (01), 165 (2009).

nikova, J. Theor. Biol., 435, 125 (2017).

66. T. G. Ruttmann, M. F. Jame, and I. Aronson, Br. J.

91. Y. N. Kotova, N. A. Podoplelova, S. I. Obydennyy,

Anaesth., 80 (5), 612 (1998).

et al., Thromb. Haemost., 119 (6), 906 (2019).

67. S. B. Janvrin, G. Davies, and R. M. Greenhalgh, Br. J.

92. N. A. Podoplelova, A. N. Sveshnikova, Y. N. Kotova,

Surg., 67 (10), 690 (1980).

et al., Blood, 128 (13), 1745 (2016).

68. K. J. Tuman, B. D. Spiess, R. J. McCarthy, and

93. A. A. Abaeva, M. Canault, Y. N. Kotova, et al., J. Biol.

A. D. Ivankovich, Anesth. Analg., 66 (9), 856 (1987).

Chem., 288 (41), 29621 (2013).

69. K. F. J. Ng, C. C. K. Lam, and L. C. Chan, Br. J. An-

94. N. R. Hill, S. T. Fatoba, J. L. Oke, and J. A. Hirst,

aesth., 88 (4), 475 (2002).

PLoS One, 11 (7), e0158765 (2016).

70. H. C. Hemker and S. Beguin, Thromb. Haemost., 84

95. N. N. Topalov, Y. N. Kotova, S. A. Vasil'ev, and

(11), 747 (2000).

M. A. Panteleev, Br. J. Haematol., 157 (1), 105 (2012).

71. T. G. Ruttmann, Br. J. Anaesth., 88 (4), 470 (2002).

96. S. I. Obydennyy, A. N. Sveshnikova, F. I. Ataullakhan-

72. V. G. Nielsen and M. S. Baird, Anesth. Analg., 90 (3),

ov, and M. A. Panteleev, J. Thromb. Haemost., 14 (9),

541 (2000).

1867 (2016).

73. V. G. Nielsen, Blood Coagul. Fibrinolysis, 15 (1), 55

97. S. S. Shakhidzhanov, V.I. Shaturny, M. A. Panteleev,

(2004).

and A. N. Sveshnikova, Biochim. Biophys. Acta, 1850

74. H. C. Hemker, P. Giesen, R. Al Dieri, et al., Haemost.

(12), 2518 (2015).

Thromb., 33 (1), 4 (2003).

98. A. N. Sveshnikova, A. V. Balatskiy, A. S. Demianova,

75. I. V. Gribkova, E. N. Lipets, I. G. Rekhtina, et al., Sci.

et al., J. Thromb. Haemost., 14 (10), 2045 (2016).

Rep., 6, 29242 (2016).

99. J. L. Dunster, M. A. Panteleev, J. M. Gibbins, and

76. Е. И. Синауридзе, А. С. Горбатенко, И. В. Грибко-

A. N. Sveshnikova, Methods Mol. Biol., 1812, 255

ва и др., Технологии живых систем, 5 (1), 3 (2008).

(2018).

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

НЕЧИПУРЕНКО и др.

100.S. I. Obydennyi, E. O. Artemenko, A. N. Sveshnikova,

106.А. Tosenberger, F.I. Ataullakhanov, N. Bessonov,

et al., Haematologica, 105 (4), 1095 (2020).

et al., J. Theor. Biol., 337, 30 (2013).

101. A. Martyanov, D. S. Morozova, M. A. Sorokina, et al.,

107.V. Belyaev, M. A. Panteleev, and F. I. Ataullakhanov,

Int. J. Mol. Sci., 21 (9) 3035 (2020).

Biophys. J., 109 (2), 450 (2015).

102.A. Martyanov, F. A. Balabin, J. L. Dunster, et al., Bio-

108.T. J. Stalker, E. A. Traxler, J. Wu, et al., Blood, 121

phys. J., 118 (11), 2641 (2020).

(10), 1875 (2013).

103.A. Martyanov, A. E. Boldova, M. G. Stepanyan, et al.,

109.V. N. Kaneva, J. L. Dunster, V. Volpert, et al., Biophys.

Thromb. Res., 211, 27 (2022).

J., 120 (2), 334 (2021).

104.O. Yakimenko, F. Y. Verholomova, Y. N. Kotova,

110. P. V. Trifanov, V. N. Kaneva, S. V. Strijhak, et al., Su-

et al., Biophys. J., 102 (10), 2261 (2012).

percomput. Front. Innovations, 5 (4), 67 (2018).

105.D. Y. Nechipurenko, A. M. Shibeko, A. N. Sveshniko-

va, and M. A. Panteleev, Hamostaseologie, 40 (4), 524

111. A. Masalceva, V. N. Kaneva, M. A. Panteleev, et al., J.

(2020).

Biomechanics, 130, 110801 (2022).

Mechanisms Involved in Regulation of Blood Coagulation:

History of Research and Perspectives

D.Y. Nechipurenko*^, **^, ***, M.A. Panteleev*^, **^, ***^, ****, E.I. Sinauridze**^, ***,

K.S. Troyanova*^, **, A.D. Megalinsky**, N.A. Podoplelova**^,***,

A.M. Shibeko**^, ***, A.N. Balandina**^, ***,

E.V. Koltsova**^, ***, and F.I. Ataullakhanov*^,**^, ***^, ****

*Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University, Leninskie Gory 1/2, Moscow, 119991 Russia

**Center for Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences,

Srednyaya Kalitnikovskaya ul. 30, Moscow, 109029 Russia

***National Medical Research Centre of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology named after Dmitry Rogachev,

ul. Samory Mashela 1, Moscow, 117997 Russia

****Moscow Institute of Physics and Technology, Institutskiy per. 9, Moscow, 115184 Russia

Blood clotting is the most important physiological response in the body to disruption to vascular structure or

vessel wall abnormalities. This process is non-stationary, involving many not fully established mechanisms of

spatial regulation, and an understanding of this process is essential for the prevention of a large number of

life-threatening conditions. This review is focused on investigations into the research of blood clotting pro-

cesses by a team of biophysicists, alumni and employees of the Biophysics Department of the Faculty of Phys-

ics, Lomonosov Moscow State University, who created one of the leading Russian scientific schools for ex-

perimental and theoretical approaches to the study of the hemostasis system. The review describes the main

directions of research, which included many diverse aspects of the problem - from the development of theo-

retical models of blood coagulation to the development and clinical studies of new methods for assessing the

state of the hemostasis system.

Keywords: hemostasis, blood coagulation, fibrin, thrombin, platelets

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023