Positive Feedback Loops for Factor V and Factor VII Activation Supply Sensitivity to Local Surface Tissue Factor Density During Blood Coagulation

Abstract

Blood coagulation is triggered not only by surface tissue factor (TF) density but also by surface TF distribution. We investigated recognition of surface TF distribution patterns during blood coagulation and identified the underlying molecular mechanisms. For these investigations, we employed 1), an in vitro reaction-diffusion experimental model of coagulation; and 2), numerical simulations using a mathematical model of coagulation in a three-dimensional space. When TF was uniformly immobilized over the activating surface, the clotting initiation time in normal plasma increased from 4 min to >120 min, with a decrease in TF density from 100 to 0.7 pmol/m(2). In contrast, surface-immobilized fibroblasts initiated clotting within 3-7 min, independently of fibroblast quantity and despite a change in average surface TF density from 0.5 to 130 pmol/m(2). Experiments using factor V-, VII-, and VIII-deficient plasma and computer simulations demonstrated that different responses to these two TF distributions are caused by two positive feedback loops in the blood coagulation network: activation of the TF-VII complex by factor Xa, and activation of factor V by thrombin. This finding suggests a new role for these reactions: to supply sensitivity to local TF density during blood coagulation.

Influence of temperature on spatial fibrin clot formation process in thrombodynamics

“…Стационарная скорость роста сгустка достоверно не изменилась и при понижении температуры с 37°С до 28°С (p<0,05 непарный критерий Стъюдента). Как было показано ранее [19,20], начальная скорость роста сгустка определяется, главный образом, активностью внешней теназы. В настоящей работе мы исследовали температурную зависимость активности внешней теназы (рис.…”

“…Мы полагаем, что данное сходство подтверждает вывод, сделанный в работах [19,20], и указывает на то, что в диапазоне температур от 20°С до 43°С величина начальной скорости роста сгустка определяется активностью комплекса тканевого фактора и фактора VIIа.…”

“…Как было показано ранее [19,20], начальная скорость роста сгустка определяется активностью комплекса внешней теназы, а стационарная скорость роста сгустка -активностью комплекса внутренней теназы, поэтому было принято решение измерить зависимости активностей комплексов внешней и внутренней теназ от температуры.…”

“…практически не зависит от температуры в диапазоне 28°С-37°С. В работе [19,20] было показано, что на стационарную скорость роста сгустка оказывает существенное влияние активности комплекса внутренней теназы.…”

Spatial aspects of blood coagulation: Two decades of research on the self-sustained traveling wave of thrombin

“…The majority of the work on self-sustained travelling waves of coagulation was performed by two research groups. The first one is the group of Prof. Ataullakhanov that after the initial publications [21,[33][34][35] continued to explore the processes of clot growth in non-convective systems in vitro [46-51, [56][57][58][59][60][61][62][63][64]. The second one is the group of Prof. Ismagilov that carried out a series of significant research works using the microfluidics technique [52][53][54][65][66][67][68][69][70][71].…”