Thrombin

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 21. November 2016
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Aus dem inaktiven Eiweiß Prothrombin wird in einer Biosynthese der Gerinnungsfaktor Thrombin gebildet. Thrombine verwandeln Fibrinogene in Fibrin und realisieren so den letzten Schritt der Gerinnungskaskade. Bei genetischen Prothrombin-Mutationen führt die erhöhte Prothrombinkonzentration im Plasma zur Thromboseneigung.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Thrombin?

Thrombin kommt als Eiweiß im Blutplasma vor und ist an der plasmatischen Gerinnung des Blutes beteiligt. Seine Vorstufe ist als Faktor II der Blutgerinnung bekannt. Produziert wird Thrombin in der Leber, von wo aus es permanent ins Blut abgegeben wird. Damit das Blut nicht in gesunden Gefäßen gerinnt, stellt der Körper körpereigene Antithrombine her, die hemmend auf die Gerinnung wirken. Bei offenen Wunden und Verletzungen im Gewebe wird Thrombin direkt am Ort der Verletzung gebildet.

Vor allem seine inaktive Vorstufe Prothrombin ist daher im Plasma vorhanden, wohingegen sich das eigentliche Thrombin nur in geringen Mengen im Plasma befindet. Das Enzym wurde erstmals von Schmidt beschrieben, der es Ende des 19. Jahrhunderts in seinem Buch zur Blutlehre erwähnte. Die Pharmaindustrie hat mit Heparin und ähnlichen Substanzen zahlreiche Mittel zur Hemmung von Thrombin entwickelt, die bei medizinischen Verfahren wie der Dialyse die Blutgerinnung senken. Diese Antithrombine sind den körpereigenen Antithrombinen nachempfunden.

Anatomie & Aufbau

Das körpereigene Thrombin ist ein Eiweiß. Es wird in der Leber im Rahmen einer Biosynthese aus der inaktiven Form Prothrombin gebildet. Für Menschen spielt auf der genetischen Basis vor allem das F2-Gen auf Chromosom 11 eine Rolle für diesen Prozess und die Entstehung von Prothrombin. Dieses Gen reicht über mehr als 20.000 Basenpaare und macht ganze 14 Exons aus. Die 1.997 Basen reichende mRNA wird nach der Transkription in Protein aus 622 Aminosäuren translatiert.

Über Modifikationen ergibt sich aus dem Produkt dieser Translation das Prothrombin und damit die Vorstufe des Thrombins, die 579 Aminosäuren umfasst. Diese Vorstufe des Thrombins ist solange inaktiv, bis sie in der Biosynthese zu Thrombin umgewandelt wird. Diese Umwandlung erfolgt durch die enzymatische Spaltung der Prothrombine. Der enzymatische Prothrombinase-Komplex spielt bei diesem Vorgang die Hauptrolle. Die Umwandlung von inaktiven Prothrombinen zu aktiven Thrombinen erfolgt Vitamin-K-abhängig und ist ein Schritt der sogenannten Gerinnungskaskade.

Funktion & Aufgaben

Thrombin katalysiert den letzten Schritt bei der Gerinnungskaskade. Diese Kaskade schützt den Körper vor größeren Blutverlusten und verschließt die Wunde zum Schutz vor Infektionen. Die Gerinnungskaskade ist die systematische Aktivierung der einzelnen Gerinnungsfaktoren. Als sogenannte Serinprotease initiiert Thrombin die Umwandlung von Fibrinogen in Fibrin. Thrombin hydrolisiert dazu eine sogenannte Arginylglycinbindung in den α- und β-Ketten der Fibrinogene und spaltet vier Polypeptide ab.

So reduziert sich das Molekulargewicht von 340.000 bei Fibrinogenen auf rund 270.000 Dalton bei Fibrin. Durch das Fibrin findet eine Polymerisation statt. Dabei bilden sich nicht-kovalente Bindungen aus. Durch den Gerinnungsfaktor XIII bilden sich aus diesen Bindungen schließlich die kovalenten Peptidbindungen und die Gerinnung ist vollendet. Vereinfachend ausgedrückt spaltet das Thrombin von den Fibrinogen je Peptidreste ab. Die Umwandlung erfolgt demzufolge proteolytisch, das heißt durch den Abbau von Proteinen. Im Rahmen dieses Prozesses bilden sich aus den Fibrinogen Fibrinfäden.

Das Blut wechselt auf diese Weise seine Konsistenz. Statt in flüssiger Form liegt es durch die Fäden in Form von Gelee vor, das vom Gerinnungsfaktor XIII schließlich zu einem Netzwerk aus Fibrinen verarbeitet wird. Fibrinogene werden wegen ihrer Relevanz in der Gerinnungskaskade auch als Gerinnungsfaktor I bezeichnet. Thrombin dient in diesem System als ihr Katalysator und übernimmt so sozusagen hinter den Kulissen Gerinnungsfunktionen, indem es im Falle einer Verletzung die Veränderung der Blutkonsistenz unterstützt.

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Krankheiten

Eine der wichtigsten Krankheiten mit Beteiligung des Thrombins ist die sogenannte Prothrombin-Mutation oder auch Faktor-II-Mutation. Patienten mit dieser Blutgerinnungsstörungen haben ein erhöhtes Risiko, ein Blutgerinnsel auszubilden. Verglichen mit dem Blut gesunder Menschen gerinnt ihr Blut nämlich schneller. Die Ursache dafür ist eine Veränderung in den genetischen Informationen des Prothrombins. Bei dieser genetischen Anomalie handelt es sich um eine Punktmutation des Prothrombin-Gens.

Im Blut der Patienten sind aufgrund der falschen Geninformationen deutlich größere Mengen Prothrombine vorhanden. Daher neigt ihr Blut zur Klumpenbildung. In einer Folge dessen stellen sich gerne Thrombosen oder bei einer Verschleppung des Thrombus sogar Embolien ein. Herzinfarkte und Schlaganfälle oder Niereninfarkte können die Folge davon sein. In Kombination mit Risikofaktoren wie dem Rauchen oder der Einnahme der Anti-Baby-Pille kommen Gefäßverschlüsse und Infarkte für Betroffenen der Prothrombin-Mutation noch häufiger vor. Die Mutation betrifft in Deutschland etwa zwei von 100 Menschen und lässt sich durch eine Genanalyse nachweisen.

Die Behandlung mit Antithrombinen kann das Risiko für schwerwiegende Folgen deutlich senken. Auch ein Mangel an Prothrombinen im Blut kann angeboren sein. Die Betroffenen leiden bei einem solchen Mangel an einer Blutungsneigung. Neben erblichen Gerinnungsstörungen können auch erworbene Blutungsneigungen vorliegen, so zum Beispiel bei Schäden der Leber. Auch bei Mangelerscheinungen ist manchmal die Gerinnung gestört. Thrombine werden unter dem Verbrauch von Vitamin K hergestellt, daher kann sich insbesondere ein Mangel an diesem Vitamin in einer Insuffizienz bei der Gerinnungskaskade äußern.

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