background image

Blood Coagulation 

Physiology 

Dr- suroor Mohamed

Lecture  five   


background image

OBJECTIVES

1-

what's mean by Coagulation or clotting process ?

2-

Describe the  intrinsic pathway  and extrinsic pathway .

3-

Role of Calcium Ions in the Intrinsic and Extrinsic Pathways , and the demanded vitamin( 

vitamin 

k

)

4-

What are the bleeding disorder  as 

HEMOPHILIA

and 

von Willebrand disease

:


background image

Terms should be recognized..

Procoagulants

or hemostatic agents are the substances which accelerate the process of blood 

coagulation. (chemical that promotes clotting)

anticoagulant

- chemical that inhibits clotting

A- intrinsic pathway -

within the damaged vessel

B-.extrinsic pathway 

- in outer tissues around vessel

Coagulation or clotting is 

defined as the process in which blood loses its fluidity and becomes a jelly-like 

mass few minutes after it is shed out or collected in a container.

Cascade

refers to a process that occurs through a series of steps, each step initiating the next, until the 

final step is reached   

**

The liver is the site of synthesis of  all coagulation factors except VWF


background image

blood clotting

Most of the clotting factors are proteins in the form of enzymes. Normally, all the factors are 

present in the form of inactive 

proenzyme. 

These proenzymes must be 

activated 

into 

enzymes 

to enforce clot formation. It is carried out by a series of proenzyme-enzyme conversion 
reactions. First one of the series is converted into an active enzyme that activates the second 
one, which activates the third one; this continues till the final active enzyme thrombin is 
formed. 

In general, blood clotting occurs in 

three stages: 

1.Formation of prothrombin activator 

2.Conversion of prothrombin into thrombin 

3. Conversion of fibrinogen into fibrin.


background image

background image

STAGE 1: FORMATION OF PROTHROMBIN ACTIVATOR 

Blood clotting commences with the formation of a substance called prothrombin activator, which 

converts prothrombin into thrombin. Its formation is initiated by substances produced either 

within the blood or outside the blood. Thus, formation of prothrombin activator occurs 

through two pathways:      i. Intrinsic pathway                          ii. Extrinsic pathway.

i.

Intrinsic Pathway for the Formation of Prothrombin Activator is initiated by platelets, which are 

within the blood itself .

Sequence of Events in Intrinsic pathway 

i.

During the injury, the blood vessel is ruptured. Endothelium is damaged and collagen beneath 

the endothelium is exposed.

ii.

ii.  When factor XII (Hageman factor) comes in contact with collagen, it is converted into 

activated factor XII in the presence of kallikrein and high molecular weight (HMW) kinogen. 

iii. iii.  The activated factor XII converts factor XI into activated factor XI in the presence of HMW 

kinogen. 

iv. iv.  The activated factor XI activates factor IX in the presence of factor IV (calcium).
v.

v.  Activated factor IX activates factor X in the presence of factor VIII and calcium. 

vi. vi.  When platelet comes in contact with collagen of damaged blood vessel, it gets activated 

and releases phospholipids.

vii. vii. Now the activated factor X reacts with platelet phos pholipid and factor V to form 

prothrombin activa tor. This needs the presence of calcium ions. 

viii. viii.  Factor V is also activated by positive feedback effect of thrombin 


background image

ii. 

Extrinsic Pathway 

for the Formation of Prothrombin Activator is initiated by the tissue 

thromboplastin, which is formed from the injured tissues.

Sequence of Events in 

Extrinsic Pathway 

i.

Tissues that are damaged during injury release tissue thromboplastin (factor III). 
Thromboplastin contains proteins, phospholipid and glycoprotein, which act as proteolytic
enzymes. 

ii.

ii. Glycoprotein and phospholipid components of thromboplastin convert factor X into activated 
factor X, in the presence of factor VII. 

iii. iii. Activated factor X reacts with factor V and phospholipid component of tissue thromboplastin

to form prothrombin activator. This reaction requires the presence of calcium ions.

„ 

STAGE 2: CONVERSION OF PROTHROMBIN INTO THROMBIN 

Blood clotting is all about thrombin formation. Once thrombin is formed, it definitely leads to clot 

formation.

Sequence of Events in Stage 2 

i.

Prothrombin activator that is formed in intrinsic and extrinsic pathways converts prothrombin
into thrombin in the presence of calcium (factor IV).

ii.

ii. Once formed thrombin initiates the formation of more thrombin molecules. The initially 

formed thrombin activates Factor V. Factor V in turn accelerates formation of both extrinsic and 
intrinsic prothrombin activator, which converts prothrombin into thrombin. This effect of 
thrombin is called positive feedback effect 


background image

STAGE 3: CONVERSION OF FIBRINOGEN INTO FIBRIN 

The final stage of blood clotting involves the conversion of fibrinogen into fibrin by thrombin. 

Sequence of Events in Stage 3 

i.

Thrombin converts inactive fibrinogen into activated fibrinogen due to loss of 2 pairs of 
polypeptides from each fibrinogen molecule. The activated fibrinogen is called fibrin monomer. 

ii.

ii. Fibrin monomer polymerizes with other monomer molecules and form loosely arranged 
strands of fibrin.

iii. Later these loose strands are modified into dense and tight fibrin threads by 

fibrin-stabilizing 

factor (factor XIII) 

in the presence of 

calcium ions 

. All the tight fibrin threads are aggregated to 

form a meshwork of stable clot. 


background image

Role of Calcium Ions in the Intrinsic and Extrinsic Pathways 

calcium ions are required for promotion or acceleration of all the bloodclotting reactions. 

in the absence of calcium ions, blood clotting by either pathway does not occur. . 
However, when blood is removed  from a person, it can be prevented from clotting by 
reducing the calcium ion concentration below the threshold level for clotting, either by 
deionizing the calcium by causing it to react with substances such as citrate ion or by 
precipitating the calcium with substances such as oxalate ion.

Red blood cells trapped in  a fibrin mesh


background image

TESTS FOR BLOOD CLOTTING 

Blood clotting tests are used to diagnose  blood disorders. Some tests are also used to monitor 

the patients  treated with anticoagulant  drugs such as heparin and warfarin.

1. Bleeding time     2. Clotting time     3. Prothrombin time    4. Partial prothrombin time 

5. International normalized ratio     6. Thrombin time.

BLEEDING TIME Bleeding time (BT) 

is the time interval from oozing of blood after a cut or 

injury till arrest of bleeding. Usually, it is determined  by Duke method using blotting paper 
or filter paper method. Its normal duration is 3 to 5 minutes. It is prolonged in purpura. 

CLOTTING TIME Clotting time (CT) 

is the time interval from oozing of blood after a cut or injury 

till the formation of clot. It is usually determined by capillary tube method. Its normal 
duration is 3 to 8 minutes. It is prolonged in hemophilia.

PROTHROMBIN TIME (PT

is the time taken by blood to clot after adding tissue thromboplastin to it  .Normal duration of 

prothrombin time is 10 to 12 seconds. It is prolonged in deficiency of prothrombin and 
other factors like factors I, V, VII and X. However, it is normal in hemophilia.( Extrinsic 
pathway)        1572 


background image

„ „ 

PARTIAL PROTHROMBIN TIME 

Or  

ACTIVATED PROTHROMBIN TIME  a PTT

is the time taken for the blood to clot after adding  an activator such as phospholipid, along with 

calcium to it. It is also called activated partial prothrombin time (aPTT). This test is useful in 
monitoring the patients taking anticoagulant drugs. Phospholipid serves as platelet substitute. 
Commonly used surface activator is kaolin. Its prolonged in Hemophilia ,( intrinsic pathway assess 

PTT:     Factors XII, XI, IX, VIII                                       PT:   Factors VII, X, II, V

Bleeding time

: a controlled incision is produced  in the skin and bleeding commences. The time taken 

until bleeding  ceases is measured.  It assessed the platelets function  .by ear prick 2mm depth 
which should be not more than 5 min. (2-5 is normal).More than 5 indicate plt dysfunction  in the 
presence of normal platelet  count.


background image

FIBRIN

O

LYSIS

 عملية تحطيم الخثرة

«

اذابة

الخثرة

»

Degradation of fibrin clot by enzyme called 

plasmin

Necessary to remove clot so wound healing can proceed

Plasminogen activators from blood vessels and other cells convert plasminogen to plasmin to begin 

the process

Clot Eradication (Fibrinolysis)

1.healing occurs over 2 - 10 days

2.tissue plasminogen activator (TPA) - causes the activation of plasminogen

3.plasminogen--> plasmin

4.plasmin degrades proteins within the clot


background image

VITAMIN K IS NEEDED FOR PRODUCTION OF 
SEVERAL CLOTTING PROTEINS

Fat-soluble vitamin present in many foods , Some made by bacteria in gut

Necessary for synthesis of several components of coagulation cascade

Deficiency may lead to 

low levels of clotting factors

, factors X, IX, VII, II, protein C and 

protein  S.  causing a bleeding tendency   

1972

Warfarin (Coumadin™):  a drug that interferes with vitamin K action , used as an 

anticoagulant (prevent thrombosis)

VITAMIN 

K

DEFICIENCY

Newborn/premature infants

Poor intake

Defective absorption

generalized malabsorption

biliary disease liver dz

Diminished production by bacteria in gut (antibiotic treatment)

Vitamin K antagonists as warfarin (Coumadin)

certain antibiotics


background image

INHERITED BLEEDING DISORDERS

Decreased production of single clotting factor

HEMOPHILIA: 

complete absence of factor VIII (hemophilia A) or factor IX (hemophilia B)

sex-linked inheritance (99.99% of patients male)  moderate or severe bleeding

Hemarthrosis (joint bleeding)

Haematoma

A large bruise throughout the subcutaneous tissue or muscle (caused by extravasation into 

the perivascular tissue) resulting in changes in the colour and shape of the affected area.  A 
haematoma may also be caused by 

a defect in the coagulation 

mechanism such as occurs in 

haemophilia, leukaemia or pathological fibrinolysis. 


background image

Hemophilia Hemophilia

is a group of 

sex-linked inherited blood disorders, 

characterized by 

prolonged clotting time. However, the bleeding time is normal. Usually, it affects the 

males, 

with the females being the carriers. 

Because of prolonged clotting time, even a mild trauma causes excess bleeding which can 

lead to death. Damage of skin while falling or extraction of a tooth may cause excess 
bleeding for few weeks. Easy bruising and hemorrhage in muscles and joints are also 
common in this disease. 

Causes of hemophilia 

Hemophilia occurs due to lack of formation of prothrombin activator. That is why the 

coagulation time is prolonged. The formation of prothrombin activator is affected due to 
the deficiency of factor VIII, IX or XI. 

Types of hemophilia 

Depending upon the deficiency of the factor involved, hemophilia is 

classified into three types: 

.  Hemophilia A or classic hemophilia: Due to the deficiency of factor VIII. 85% of people with 

hemophilia are affected by hemophilia A.

Hemophilia B or Christmas disease: Due to the deficiency of factor IX. 15% of people with 

hemophilia are affected by hemophilia B. 

Hemophilia C or factor XI deficiency: Due to the deficiency of factor XI. It is a very rare 

bleeding disorder


background image

background image

Symptoms of hemophilia
i

. Spontaneous bleeding.       ii. Prolonged bleeding due to cuts, tooth extraction and surgery. 

iii. Hemorrhage in gastrointestinal and urinary tracts.   iv. Bleeding in joints followed by swelling and pain               

v. Appearance of blood in urine. 

Treatment for hemophilia Effective therapy for classical hemophilia involves replacement of missing 

clotting factor.

*

von Willebrand disease

:  

partial absence of von Willebrand factor

dominant inheritance            mild or moderate bleeding
In this disorder there is either a reduced level or abnormal function of VWF resulting from a point 

mutation or major deletion. VWF is produced in endothelial cells and 

megakaryocytes.  

It has two 

roles.  

1- It promotes platelet adhesion to damaged endothelium and  
2- It is the carrier molecule for factor VIII, protecting it from premature destruction.  

Three types of VWD 

have been described. Type 1 accounts 

for 75% of cases

. VWD is the most common 

inherited bleeding disorder.  Usually, the inheritance is 

autosomal dominant 

with varying expression. 

The severity of the bleeding is variable , there is mucous membrane bleeding (e.g. 

epistaxes, 

menorrhagia), 

excessive blood loss from superficial cuts and abrasions. 

Haemarthroses and muscle haematomas are 

rare, 

except in 

type 3 

disease.

Laboratory findings 

…..The bleeding time can be prolonged.  

Factor VIII levels are often low. If low, a factor VIII VWF binding assay is performed. 

The APTT may be prolonged. 
VWF levels are usually low. 


background image

background image

Acquired Bleeding Disorder (Partial Absence of several 

clotting factors)

1

-Liver disease        

2

-Vitamin K deficiency   

3-

Disseminated Intravascular Coagulation & fibrinolysis 

(DIC)     

4-

Anticoagulant drugs:  warfarin or heparin   

5-

Thrombolytic drugs (plasminogen activators)

DISSEMINATED INTRAVASCULAR COAGULATION

Associated with many serious/life threatening diseases

Circulating blood exposed to excessive amount of tissue factor or other procoagulant

Breakdown of normal regulatory processes

Formation of circulating (soluble) fibrin

Consumption of clotting proteins and platelets

Accelerated fibrinolysis – clots break down too quickly

Bleeding and/or intravascular clotting in severe cases


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Haider Abdullah
المشاهدات: لقد قام عضوان و 79 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل