止血系统是通过循环和内皮衍生的因子调控，使血管损伤部位血流停止的系统。同时发生并共享主要调节蛋白的一系列互补过程，触发并稳固初始凝块，限制凝块扩张，促使凝块溶解。精细而平衡的相互作用过程，使损伤部位快速而高效地止血，该过程失调会导致病理性止血或血栓形成，如动脉粥样硬化斑块发生后的动脉血栓是心血管疾病致死、致残的主要原因。重要调节因子、血小板表面蛋白缺乏或功能缺失将导致出血。本文将着重阐述正常止血机制中的血小板功能、凝血级联反应、纤维蛋白溶解（纤溶）以及相应的调节因子，从而为后续章节所讨论的血栓性和出血性疾病打下基础。

接触血液的血管内表面由内皮细胞组成，内皮细胞调节血管紧张度，加强炎症反应，并形成抗栓表面以利于血流。非活化状态而功能正常的内皮细胞产生前列环素、一氧化氮等强力的抑制炎性及血小板活化的因子，不表达激活炎性和凝血过程的蛋白。直接创伤、接触损伤物质或动脉粥样硬化、血管炎等慢性炎性过程可导致内皮细胞屏障功能的破坏。内皮正常功能缺失可使组织因子、von Willebrand因子（vWF）和内皮下胶原等强致栓分子与循环血液接触。

随着内皮的活化或破坏，循环中血小板聚集并黏附于损伤处，形成初始或主要“白”血栓。循环中血小板处于静息状态，与血栓素A ₂（TXA ₂）、ADP、凝血酶、5-羟色胺等活化物质接触或与vWF结合后才会黏附在正常内皮细胞上。血小板活化可被内皮衍生物质直接抑制，其中最重要的两种是内皮衍生一氧化氮（NO）和前列环素（PGI ₂）。NO是在四氢生物蝶呤（BH ₄）、黄素、NADPH、钙／钙调蛋白及血红素等辅因子参与下，由内皮型一氧化氮合酶（eNOS）催化L-精氨酸形成L-瓜氨酸而产生。NO在血管平滑肌收缩过程中起到关键的调节作用，同时也调节血管张力。NO也可通过激活血小板鸟苷酸环化酶而提高cGMP浓度及抑制血小板PI-3激酶，从而直接抑制血小板活化、黏附和聚集。PGI ₂是内皮细胞花生四烯酸（AA）合成的一种类花生酸（前列腺素类），AA通过激活血小板鸟苷酸环化酶升高cGMP浓度，从而抑制血小板活化和聚集（对黏附无作用）。PGI ₂可以被血小板环氧化酶（COX1）催化生成的血小板强力激活因子TXA ₂所拮抗。阿司匹林可导致血小板COX1第529位的丝氨酸发生不可逆的乙酰化，此乙酰化产物具有选择性抗血小板作用。血小板活化还可被内皮细胞胞外ADP酶／CD39抑制，该酶将血小板颗粒分泌的ADP代谢为5'-单磷酸腺苷从而破坏ADP介导的血小板活化。

内皮破坏除导致前面所述内皮衍生的血小板活化，抑制因子的局部水平升高，还可使内皮下基质与循环中的血小板和血液接触。内皮下高表达的vWF与血小板表面糖蛋白作用，在血小板的起始黏附和募集过程中起到关键作用。血小板表面糖蛋白GPIbα、GPIbβ，GPIX和GPV形成四聚体复合物（分子比为2∶2∶2∶1），与存在于内皮下的vWF形成桥联结构。该复合体将血小板黏附于损伤部位，以抵抗剪切力或血液湍流的破坏。与VWF的结合是通过GPIbα特异性地形成的，该分子同时还具有一个凝血酶结合位点，可促进黏附血小板的活化。血小板活化导致TXA2的产生和血小板致密颗粒（包含ADP）的释放，因此也促进血栓形成过程中血小板的进一步激活和补充。vWF数量或质量的缺乏（血管性血友病）或结合vWF的血小板糖蛋白缺失（如Bernard-Soulier综合征）导致出血足以说明vWF在止血过程中不可或缺的作用。

血小板活化促使另一重要的血小板表面糖蛋白GPⅡb～Ⅲa发生钙依赖性构象变化。GPⅡb～Ⅲa是属于整联蛋白家族的一种二聚体细胞黏附分子，由α（αβ）和β（β ₃）亚基构成。激活后GPⅡb～Ⅲa的细胞外结构域构型发生改变，暴露出对纤维蛋白原、vWF和纤连蛋白具有高度亲和力的RGD基序（Arg-Gly-Asp）。纤维蛋白的前体——纤维蛋白原也是循环中的一个重要的凝血因子，作为桥连分子链接活化血小板，从而促进聚合体的形成。GPⅡb～Ⅲa在初级止血过程中的作用可通过血小板功能不全说明，该疾病是一种极少见的常染色体隐性遗传病，以先天性GPⅡb～Ⅲa缺失或功能不全为特征，表现为反复发作的黏膜、皮肤自发性出血。各种静脉GPⅡb-Ⅰa抑制剂已广泛应用于动脉血栓治疗和PCI的辅助治疗中。随着聚合体的形成，细小的血小板栓子被纤维蛋白、红细胞，以及同时激活的凝血级联产生的各种循环因子等构成的网络所固定。

内皮细胞破坏或损伤使各种可激活凝血级联的蛋白质得以和循环血接触，最终产生不溶性纤维蛋白，形成继发性血凝物质。凝血级联是一个依赖于循环中不具活性的血浆蛋白（凝血因子酶原）和内皮细胞表达的蛋白质、钙离子和磷脂分子的有序、复杂、相互独立的系列酶促反应（蛋白酶水解切割）。生理状态下，凝血因子为不具活性的酶原（zymogens），但可以转化为具有丝氨酸蛋白酶活性的活性酶。活性因子以级联形式催化酶原-蛋白酶反应，最后产生最重要的蛋白酶——凝血酶。凝血酶在止血过程中发挥着多方面的关键作用，激活并聚集血小板，加速凝血，使纤维蛋白交联。然而，也导致自身产生速度的减慢（见后），从而限制发展中血栓的进一步扩大。凝血酶的直接抑制物（如水蛭素、水蛭素类似物或ximelagatran）是强抗凝剂，作为血管类药物发挥较广泛的作用。此外，凝血酶在血小板、内皮细胞等各种不同类型细胞表面与G蛋白偶联的细胞表面受体（蛋白酶活化的受体或PARs）相互作用，启动调控炎性、增殖反应的信号转导途径。因此，各种参与凝血级联的蛋白，不但调控止血过程，还参与炎症、修复、再生过程。

凝血酶的无活性前体形式——凝血酶原在活化因子Ⅹ（Ⅹa）的催化下通过蛋白水解生成凝血酶，该过程形成的副产物为凝血酶原片段F1和F2，常用作血清凝血酶形成的标志。因子Ⅴa（因子Ⅴ的活性形式）、钙离子和活化血小板表面负电荷磷脂等因素可加速因子Ⅹa的活化过程。因子Ⅴa-Ⅹa复合物（凝血酶原酶）催化凝血酶生成的能力是因子Ⅹa的300 000倍。钙离子与因子Ⅹa、凝血酶原的γ羧基谷氨酸残基和负电荷磷脂之间形成非共价结合。凝血酶原、因子Ⅶ、因子Ⅸ、因子Ⅹ、抗凝血蛋白C和S的γ羧化是依赖维生素K的翻译后修饰过程，可被香豆素衍生物抑制。通过这种方式，在损伤和血小板聚集部位，凝血酶的产生得到局部增强。因子Ⅴa本身是凝血酶水解因子Ⅴ产生的，这样就形成了一个扩增的正反馈机制。因子Ⅹa作用下凝血酶的产生即为前面所述的凝血级联的“最终共同通路”，两个不同的上游通路都能通过此途径导致因子Ⅹ的激活。依据外源性（组织因子依赖）和内源性（接触依赖）途径中因子Ⅹ激活机制，可以在体外血浆中进行纤维蛋白生成检测。凝血酶原时间（PT）通过加入外源物质（组织因子或凝血活酶）促使凝血级联激活而测定，而活化部分促凝血酶原激酶时间（APTT）是简单地通过血浆与外源性物质表面接触，促使凝血过程激活（接触激活）而进行测定的。目前认为，组织因子途径在体内凝血和血栓形成过程中占主要地位，接触激活途径起辅助作用，接触途径因子的先天性缺失极少引起临床出血表现也验证了这一点。而通路间明确的关联（如因子Ⅶ激活因子Ⅸ）使通路间的区别较以往变得模糊。

由于内皮细胞位于循环血液和血管壁的接触部位并在生理状态下产生抗血栓物质，所以在止血过程中内皮细胞处于中心地位。内皮损伤或破坏使NO和PGI ₂等物质的表达受损及组织因子（TF）释放入血，触发凝血过程。组织因子是一个膜结合糖蛋白，在损伤状态下由内皮细胞和单核细胞诱导表达（该过程可被NO抑制），也由内皮下的平滑肌细胞和成纤维细胞表达。创伤可以直接导致内皮损伤，使之与内毒素、炎性因子、活化补体或免疫复合物等激活因素相接触。TF与因子Ⅶa形成蛋白-蛋白复合物，直接激活因子Ⅹ和Ⅸ。因子Ⅶa的血浆浓度约为10nmol／L，占因子Ⅶ总浓度的1%～2%。尽管因子Ⅶa由肝合成，其低水平活化的来源尚存在争议。因子Ⅶa只有在与TF结合形成复合物后，才具有蛋白酶活性，使其对底物因子Ⅹ的催化能力提高4个数量级。因子Ⅶa-TF-Ⅹ-Ⅸ复合物，或外源因子Ⅹ复合酶（Ⅹase或tenase）产生因子Ⅹa和Ⅸa，继而激活前述的凝血酶原，在局部形成凝血酶。

凝血酶在凝血过程中的最主要作用是催化纤维蛋白原产生纤维蛋白。凝血酶使纤维蛋白原A _α和B _β链发生水解形成可溶性纤维蛋白单体，同时释放出副产物血浆纤维蛋白肽A和B。纤维蛋白原裂解导致构型改变使其中一个纤维蛋白分子暴露出聚合位点，继而发生尾-尾聚合并形成交错的横向非共价联合，形成不溶性网状结构，网罗血小板、红细胞和血浆蛋白形成继发凝块，即红血栓。因子ⅩⅢ是一种被凝血酶激活的转谷氨酰胺酶原，可催化纤维蛋白γ链的谷氨酰、赖氨酰残基形成共价交联。尽管反应较慢，但纤维蛋白交联使形成中的血栓稳定并使之免受剪切力和纤溶作用的破坏。纤维蛋白交联遮盖了触发纤溶分子（tPA）的结合位点，为凝血过程的形成和破坏提供了一种自身调节机制。

凝血酶一旦生成，通过产生激活的蛋白C（APC），可引起其自身消减。凝血酶调节蛋白（TM）是一种内皮细胞表面表达的与膜结合的糖蛋白，与循环中蛋白C、蛋白S、凝血酶结合形成四元复合物APC。APC结合于因子Ⅴa和Ⅷa并使其水解，因此可明显减慢因子Ⅹa和凝血酶的产生。APC也可以使纤溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）失活，从而可促进纤溶。因子Ⅴ基因的单核苷酸多态性（G1691A或Leiden突变）可以导致蛋白分子第506位置的精氨酸突变为谷氨酰胺，从而抵抗APC介导的降解作用。尽管此突变使发生静脉血栓栓塞的危险性升高，但与动脉血栓的关联尚不明确。与凝血酶一样，APC也能与内皮细胞受体（EPCR）和其他可能的蛋白酶激活受体相互作用，使炎症和止血通路发生关联。重组活化蛋白C（drotrecogin alpha）可用于治疗感染性休克，也可说明该蛋白酶的多面角色，但机制可能是减少微血管血栓的形成。

止血平衡也可通过同时发生的、促进血栓溶解的对等蛋白酶系统来预测。纤溶系统成分的很多性质与其对应的促凝血成分相似，包括丝氨酸蛋白酶活性、循环中酶原蛋白的使用、完整的水解抑制系统和初始阶段内皮细胞的核心作用等。各种纤溶系统激活物都存在类似物，目前已经制造出很多针对这些内源性分子的药理学替代物。事实上，抗凝血过程的纤溶药物应用已经是心肌梗死、卒中、肺栓塞等血管疾病的常规治疗手段。

纤维蛋白溶解是通过丝氨酸蛋白酶——纤溶酶完成的，纤溶酶由两种关键的蛋白，tPA和尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）激活循环中的纤维蛋白溶酶原而形成。天然的纤溶酶原（Glu-plasminogen）在肝中以单链分子形式合成，而tPA和uPA是内皮衍生蛋白。在纤溶酶原、tPA、uPA的氨基末端存在一个kringle结构。Kringle结构的长度约为80个氨基酸，通过3个特异的二硫键连接成一个独特的折叠形式，形成能与纤溶酶原、血纤蛋白原和纤维蛋白结合的高亲和力同型结合位点。纤溶酶原包含5个kringle结构，tPA有1个，uPA有1个。这些分子的kringle结构同源，表明赖氨酸结合位点存在遗传保守性。

Kringle结构与纤溶酶原和纤维蛋白结合后，循环中纤溶酶原和内皮衍生的tPA在血栓中混合，表现明确的凝血块位置和特征。tPA、uPA在纤溶酶原的Arg560-Val561之间进行酶切，使之转化为纤溶酶，产生活性双链分子。纤溶酶原分子氨基末端的第77位酶切后形成lys-纤溶酶原，较之未被酶切分子，该产物的纤维蛋白结合能力较强。蛋白水解反应在纤溶酶存在时发生，也可于内皮细胞表面表达的各种蛋白与纤溶酶原结合时发生。纤溶酶B链的3个氨基酸残基构成分子的活性位点：His602、Asp645、Ser740。尽管序列上相隔较远，但在折叠的三级结构中这些残基相互靠近，形成丝氨酸蛋白酶作用位点。尽管纤溶酶有较高的纤维蛋白亲和力，但一旦被激活，则可切割任何含有可接近的Arg-Lys的蛋白质。纤溶酶还可以切割Glu-纤溶酶原形成lys-纤溶酶原，激活接触途径因子Ⅻ，并使因子Ⅴ、因子Ⅷ、补体和促肾上腺皮质激素（ACTH）、人胎盘催乳素（HPL）、生长激素（GH）等激素失活。纤溶酶将纤维蛋白切割成大小不同的降解产物（FDP），但纤维蛋白Y链的交联可抵抗纤溶酶降解，经纤溶酶作用后释放出大小不同的交联FDP，其中最小片段是D-二聚体片段。D-二聚体片段在临床上广泛作为急性、慢性血栓形成的标记物，在静脉血栓栓塞和弥散性血管内凝血病（DIC）的诊断中起到一定作用。

tPA是一个72kDa大小的单链蛋白，由若干组织合成。纤溶酶原的两种内源性激活因子中，tPA在正常止血过程和血栓形成过程中最重要。生理状态下，tPA的血浆浓度约为5ng／ml，但在机械、生化损伤情况下，内皮细胞上调tPA的表达，从而导致局部浓度升高。前述kringle结构在tPA和纤溶酶原中均可见，使纤维蛋白原和纤维蛋白可以与之结合，因此相互作用形成凝血块。未与血浆蛋白酶结合从而免受降解的tPA的半衰期约为4分钟。目前在急性动静脉血栓疾病的溶栓治疗中，应用最广泛的制剂包括完整重组tPA（alteplase）及各种衍生制剂，包括含有完整kringle结构的、各种长度的tPA截断物（reteplase）或氨基酸替代物（tenecteplase）。

除两个kringle结构外，tPA氨基端5～40残基部位具有“指状”结构（类似于纤连蛋白）并在51～87残基部位具有在uPA、蛋白C、因子Ⅸ和因子Ⅹ中也发现的EGF样结构，其中一个或所有结构可能致使tPA和内皮细胞表面蛋白尤其是一个与膜联蛋白Ⅱ和血小板糖蛋白相似的tPA受体相结合。内皮衍生蛋白如基质金属蛋白（MMPs）和纤溶系统元件之间的相互作用也可影响止血调控过程。同凝血酶一样，纤溶酶原和tPA可结合于内皮细胞表面，该过程中，内皮细胞对周围环境作出反应而进行局部调控。

tPA本身的Arg275-Ile276位点可以特异性地被纤溶酶水解，形成一个双链分子。A链较重，含有氨基端指状域、EGF及kringle结构，因此具有亲纤维蛋白原能力；而B链含有由His325、Asp374和Ser481残基构成的活化位点。单链或双链tPA都可以激活纤溶酶原，但在纤维蛋白原不存在时，双链tPA的催化效能更高。除纤维蛋白外，这两种分子（单链、双链tPA）还可以水解肾素原、纤连蛋白和纤维蛋白原等分子。凝血块中的纤溶酶原、纤维蛋白和tPA之间的相互作用使纤溶过程的特异性在局部增强。

与tPA不同，尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）是首先于人尿中分离到的内皮衍生分子，分为54kDa的高分子量（HMW）uPA和33kDa的低分子量（LMW）uPA两种。两者具有相似的纤溶酶原激活效能，高分子量uPA是野生型分子，低分子量uPA是由尿液或血浆中蛋白酶自身消化或蛋白水解产生的。与tPA相同，uPA通过切割Arg560-Val561键水解纤溶酶原而生成纤溶酶。但与tPA不同，uPA不与纤维蛋白结合，只能激活与内皮结合或循环中的纤溶酶原，不能激活凝血块中的纤溶酶原。尿激酶由内皮细胞以单链前体分子（scuPA）的形式合成，被纤溶酶或激肽释放酶水解为双链活性分子。然而，在不溶性纤维蛋白存在时，uPA本身不需要进一步修饰即为强力纤溶酶原激活剂，在无纤维蛋白直接结合的情况下激活凝血块中的纤溶酶原。与tPA类似，已发现uPA也具有特异性受体（uPAR），介导uPA与纤溶酶原的相互作用并加速纤溶酶形成。内皮细胞与uPAR结合对于uPA生理功能的发挥具有重要意义。此外，淋巴细胞合成的uPA可与内皮及其他炎性细胞表面的uPAR结合。通过与uPAR的相互作用，uPA可以水解其他分子，如基质蛋白或其他蛋白酶，很有可能参与细胞移行等生理过程中，不仅仅只作用于纤溶过程。

链激酶（SK）是从β溶血性链球菌分离出来的纤溶酶原激活剂，是一个45～50kDa大小的单链糖蛋白。尽管没有参与正常的止血过程，但SK曾一直被用作治疗急性血栓形成的重要药物。与tPA、uPA不同，SK不是酶，必须与纤溶酶原复合形成活性分子才能将复合型或游离型的纤溶酶原剪切成纤溶酶。由于是外源性物质，SK可导致系统炎症，随着抗链激酶抗体的形成，机体出现免疫反应。由于免疫方面的问题及重组tPA的广泛使用，目前已很少使用SK。另外一种曾用于纤溶治疗的SK合成制剂是乙酰化的Lys-纤溶酶原与链激酶激活剂的复合物（Anistreplase，APSAC）。APSAC是SK和纤溶酶原以1∶1的分子比形成的无活性复合物，活性位点被乙酰化保护。处于中性环境（如血浆）中时，发生具有一级动力学的去乙酰化反应，生成活性分子，可激活游离状态和凝血块中的纤溶酶原。由于与SK相似的原因，APSAC在血栓治疗中已不再使用。

与凝血级联的调控类似，纤溶通路也存在一个复杂、精密的抑制调控系统，局部或系统因素促使生成的循环、内皮衍生抑制因子发挥作用。多数特异和非特异性的抑制因子通过抑制丝氨酸蛋白酶发挥抑制作用，因此不但影响纤溶酶，还影响其他包括凝血相关蛋白酶在内的丝氨酸蛋白酶。α ₂抗纤溶酶是一个67kDa的单链糖蛋白，对纤溶酶具有特异性，可以使纤溶酶快速失活。α ₂抗纤溶酶可以通过因子Ⅷa与纤维蛋白交联，可能在凝血块形成过程中对纤溶活性进行局部调节。在血浆中也发现有纤溶酶非特异性抑制因子的存在，但生理重要性较抗纤溶酶低，这些非特异性抑制因子包括α ₂巨球蛋白、α ₁抗胰蛋白酶、C1-酯酶抑制剂和抗凝血酶。

另一个重要的、不属于丝氨酸蛋白酶抑制剂家族的纤溶通路循环抑制因子是凝血酶活化的纤溶抑制剂（TAFI），也称作羧肽酶B、U或R，是一种水解蛋白羧基端肽键的糖蛋白，由肝合成，血浆浓度为50～150nmol／L。酶是将赖氨酸从纤维蛋白羧基端水解下来的蛋白酶，干扰纤溶酶原结合位点，因此可减慢凝血块特异性纤溶过程。如其名称所示，TAFI由凝血酶-血栓调节蛋白复合物激活。

内皮衍生的特异性抑制因子对于tPA／uPA的调控非常重要。到目前为止，这类物质中最重要的是纤溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）。PAI-1是一个48kDa的丝氨酸蛋白酶抑制剂，由内皮细胞（或活化血小板）接触一些物质后诱导表达，这些物质包括凝血酶、炎性介质（如TNF-α）、生长因子（如TGF-1和TGF-β）、脂质[如脂蛋白（a）和脂肪酸]、胰岛素、血管紧张素Ⅱ和内毒素。内皮细胞释放的PAI-1的半衰期约为30分钟，与蛋白结合可使分子稳定并延长其半衰期。PAI-1也可以结合纤维蛋白，结合后保持对纤溶酶原激活因子的抑制作用。但此作用在多聚交联纤维蛋白存在下减弱，这可能是由于PAI-1与tPA催化结构结合障碍导致的。凝血酶激活血小板所释放的PAI-1在防止新生凝血块过早溶解方面起到重要作用。PAI-1在血管疾病发生中的重要性尚未被重视。近期研究显示，PAI-1水平升高与动脉血栓形成相关，尤其是在内皮细胞氧化应激状态下，这可能与肾素-血管紧张素-醛固酮系统功能紊乱有关。尤其在伴有高脂血症的糖尿病患者（代谢综合征中），PAI-1功能障碍表现出特别的重要性。

血管紧张素Ⅱ（AgⅡ）对动脉粥样硬化发展及动脉血栓事件增强的作用是近年来的研究热点。AgⅡ可以诱导内皮细胞和血管平滑肌细胞表达PAI-1。血管紧张素转化酶抑制剂（ACEI）抑制AgⅠ向AgⅡ的转变，具有强力的抗高血压作用，但也抑制缓激肽的降解。已有报道认为ACEI在体内可降低PAI-1的水平和活性，这可能是对内皮细胞PAI-1表达直接抑制的结果，也可能是加强了缓激肽所诱导的tPA表达造成的。通过这种方式，ACEI可调节凝血平衡而改善冠状动脉血栓形成事件后的患者死亡率。这种现象可能是ACEI促使内皮细胞氧化还原平衡所导致的，因为AgⅡ可激活细胞NAD（P）H氧化酶（可能是内皮细胞活性氧分子的最主要来源）产生强力的超氧化物歧化酶。

从人类胎盘组织尤其是皮肤角质细胞和巨噬细胞中分离出的PAI-2在止血机制中的作用要小得多，它可能参与子宫肌层的胎盘细胞侵入过程。PAI-3也是一个蛋白C抑制剂，为一种非特异性丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin），不仅抑制tPA／uPA，还可抑制凝血酶、因子Ⅹa、因子Ⅺa和凝血酶-血栓调节蛋白复合物，因此抑制活化的蛋白C和TAFI。PAI-3主要在肝中表达，在睾丸、肾、胰腺也有表达。基因剔除小鼠在凝血和纤溶方面没有异常表现，尚不清楚PAI-3参与止血过程的机制。