Thrombodynamics: a new method to the diagnosis of hemostasis system disorders

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Blood clotting disorders are one of the leading direct causes of death in developed countries. Laboratory tests are used to detect abnormalities in the hemostasis system and to monitor drug therapy. Standard tests of hemostasis have a number of limitations, so until now, there is a search and development of new, more informative and sensitive methods. One such device is thrombodynamics, a new method for studying hemostasis by measuring the growth rate of a fibrin clot. This review presents the algorithms for performing the thrombodynamics test and the interpretation of the state of the clotting system in blood plasma using this method, as well as a critical analysis of the existing base of clinical studies of thrombodynamics.

About the authors

A. N. Balandina

Center of Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences; Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Russian Ministry of Health.

Email: a_balandina@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-7032-695X

PhD, Head of the Laboratory of translational medicine; leading researcher of the Laboratory of Molecular Mechanisms of Haemostasis of Center of Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences. 

117997, Moscow, Samory Mashela st., 1. 

Russian Federation

E. M. Koltsova

Center of Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences; Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Russian Ministry of Health.

Email: a_balandina@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-0167-6726
Russian Federation

A. M. Shibeko

Center of Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences; Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Russian Ministry of Health.

Email: a_balandina@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-1494-3125
Russian Federation

A. D. Kuprash

Center of Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences; Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Russian Ministry of Health.

Email: a_balandina@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-1210-9156
Russian Federation

F. I. Ataullakhanov

Center of Theoretical Problems of Physicochemical Pharmacology, Russian Academy of Sciences; Dmitry Rogachev National Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Russian Ministry of Health; Lomonosov Moscow State University; Institute of Physics and Technology.

Author for correspondence.
Email: a_balandina@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-3403-181X
Russian Federation

References

  1. Шиффман Ф.Д. Патофизиология крови. СПб: Бином 2000.
  2. DeLoughery T. Hemostasis and thrombosis. Portland: Springer International Publishing 2004.
  3. Lipets E.N., Ataullakhanov F.I. Global assays of hemostasis in the diagnostics of hypercoagulation and evaluation of thrombosis risk. Thromb J 2015; 13: 4.
  4. Пантелеев М.А., Васильев С.А., Синауридзе Е.И., Воробьев А.И., Атауллаханов Ф.И. Практическая коагулология. Москва: Практическая медицина 2011.
  5. Panteleev M.A., Dashkevich N.M., Ataullakhanov F.I. Hemostasis and thrombosis beyond biochemistry: roles of geometry, flow and diffusion. Thromb Res 2015; 136: 699–711.
  6. Ishii M., Kaikita K., Ito M., Sueta D., Arima Y., Takashio S., et al. Direct Oral Anticoagulants Form Thrombus Different From Warfarin in a Microchip Flow Chamber System. Sci Rep 2017; 7: 7399.
  7. Okorie U.M., Denney W.S., Chatterjee M.S., Neeves K.B., Diamond S.L. Determination of surface tissue factor thresholds that trigger coagulation at venous and arterial shear rates: amplification of 100 fM circulating tissue factor requires flow. Blood 2008;111:3507–13.
  8. Runyon M.K., Kastrup C.J., JohnsonKerner B.L., Ha T.G., Ismagilov R.F. Effects of shear rate on propagation of blood clotting determined using microfluidics and numerical simulations. J Am Chem Soc 2008; 130: 3458–64.
  9. Kastrup C.J., Runyon M.K., Shen F., Ismagilov R.F. Modular chemical mechanism predicts spatiotemporal dynamics of initiation in the complex network of hemostasis. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103: 15747–52.
  10. Ovanesov M.V., Ananyeva N.M., Panteleev M.A., Ataullakhanov F.I., Saenko E.L. Initiation and propagation of coagulation from tissue factorbearing cell monolayers to plasma: initiator cells do not regulate spatial growth rate. J Thromb Haemost 2005; 3: 321–31.
  11. Dashkevich N.M., Ovanesov M.V., Balandina A.N., Karamzin S.S., Shestakov P.I., Soshitova N.P., et al. Thrombin activity propagates in space during blood coagulation as an excitation wave. Biophys J 2012;103:2233–40.
  12. Fadeeva O.A., Panteleev M.A., Karamzin S.S., Balandina A.N., Smirnov I.V., Ataullakhanov F.I. Thromboplastin immobilized on polystyrene surface exhibits kinetic characteristics close to those for the native protein and activates in vitro blood coagulation similarly to thromboplastin on fibroblasts. Biochemistry (Mosc) 2010; 75: 734–43.
  13. Dashkevich N.M., Vuimo T.A., Ovsepyan R.A., Surov S.S., Soshito- va N.P., Panteleev M.A., et al. Effect of pre-analytical conditions on the thrombodynamics assay. Thromb Res 2014; 133: 472–6.
  14. Poletaev A.V., Koltsova Е.M., Ignatova А.A., Kuprash A.D., Gitelson P.G., Sepoyan А.M., et al. Alterations in the parameters of classic, global and innovative assays of hemostasis caused by sample transport via a pneumatic tube system. Thromb Res 2018; 170: 156–64.
  15. Lipets E., Vlasova O., Urnova E., Margolin O., Soloveva A., Ostapushchen- ko O., et al. Circulating contact-pathwayactivating microparticles together with factors IXa and XIa induce spontaneous clotting in plasma of hematology and cardiologic patients. PLoS One 2014; 9: e87692.
  16. Sinauridze E.I., Vuimo T.A., Tarandov- skiy I.D., Ovsepyan R.A., Surov S.S., Korotina N.G., et al. Thrombodynamics, a new global coagulation test: Measurement of heparin efficiency. Talanta 2018; 180: 282–91.
  17. Грачева М.А., Баландина А.Н., Атауллаханов Ф.И., Ройтман Е.В. Сравнение ответов интегральных и скрининговых тестов оценки системы гемостаза на различные коагуляционные состояния в моделях in vitro. Тромбоз, гемостаз и реология 2016; 4: 64–72.
  18. Лобастов К.В., Баринов В.Е., Бояринцев В.В. Профилактика послеоперационных венозных тромбоэмболических осложнений в группе высокого риска (неортопедический хирургический профиль). Москва: Издательство Триумф 2016.
  19. Ivanov P., Tsvyatkovska T., Konova E., Komsa-Penkova R. Inherited thrombophilia and IVF failure: the impact of coagulation disorders on implantation process. Am J Reprod Immunol 2012; 68: 189–98.
  20. Soshitova N.P., Karamzin S.S., Balandina A.N., Fadeeva O.A., Kretcheto- va A.V., Galstian G.M., et al. Predicting prothrombotic tendencies in sepsis using spatial clot growth dynamics. Blood Coagul Fibrinolysis 2012; 23: 498–507.
  21. Черняков А.В., Баландина А.Н., Варданян Д.М., Григорьев А.С., Ступин В.А. Современные методы контроля эффективности гепаринотерапии у пациентов с тромбозами глубоких вен нижних конечностей в стационаре. Современная наука актуальные проблемы теории и практики Серия «Естественные и технические науки» 2016; 3: 69–77.
  22. Gracheva M.A., Urnova E.S., Sinaurid- ze E.I., Tarandovskiy I.D., Orel E.B., Poletaev A.V., et al. Thromboelastography, thrombin generation test and thrombodynamics reveal hypercoagulability in patients with multiple myeloma. Leuk Lymphoma 2015; 56: 3418–25.
  23. Ворошилина Е.С., Овсепян Р.А., Плотко Е.Э., Герасимова О. Б., Баско- ва О. Ю., Будыкина Т.С. и др. Диапазоны нормальных значений для параметров стандартных коагулологических тестов и теста тромбодинамики при физиологической беременности на разных сроках гестации. Вестник РГМУ 2015; 4: 40–5.
  24. Момот А.П., Молчанова И.В., Бат- рак Т.А., Белозеров Д.Е., Трухина Д.А., Кудинова И.Ю. и др. Референтные значения показателей системы гемостаза при физиологически протекающей беременности и после родоразрешения. Проблемы репродукции 2015; 1: 89–97.
  25. Курманбаев Т.Е., Яковлев Н.В., Хасанов А.А, Мустафин И.Г., Набиулли- на Р.М. Состояние коагуляционного звена системы гемостаза у беременных и родильниц с преэклампсией, родоразрешенных путем кесарева сечения. Казанский медицинский журнал 2016; 97: 873–81.
  26. Koltsova E.M., Balandina A.N., Grischuk K.I., Shpilyuk M.A., Seregina E.A., Dashkevich N.M., et al. The laboratory control of anticoagulant thromboprophylaxis during the early postpartum period after cesarean delivery. J Perinat Med 2018; 46: 251–60. doi: 10.1515/jpm-2016-0333
  27. Крылов А.Ю., Шулутко А.М., Серебрийский И.И., Верхоломова Ф.Ю., Хмырова С.Е., Манукян И.Г. и др. Пути повышения эффективности и безопасности антикоагулянтной терапии у больных тромбозами глубоких вен нижних конечностей. Московский хирургический журнал 2013; 5: 4–13.
  28. Ataullakhanov F.I., Koltsova E.M., Balandina A.N., Serebriyskiy I.I., Vui- mo T.A., Panteleev M.A. Classic and Global Hemostasis Testing in Pregnancy and during Pregnancy Complications. Semin Thromb Hemost 2016; 42: 696– 716. doi: 10.1055/s-0036-1592303
  29. Яценко А.А., Петренко Т.И., Филимонов П.Н. Случаи тромботических событий у пациентов с фиброзно-кавернозным туберкулезом легких. Туберкулез и болезни легких 2017; 95: 35–40.
  30. Vuimo T., Belikov E., Litinskaya O., Davtyan K. Efficiency of Thrombodynamics for Analysis of Hemostasis in Case of Transitory Ischemic Attack after Radiofrequency Ablation in a Patient with Paroxysmal Atrial Fibrillation. Am J Med Case Reports 2015; 3: 333–7.
  31. Seregina E.A., Nikulina O.F., Tsvetaeva N.V., Rodionova M.N., Gribkova I.V., Orel E.B., et al. Laboratory tests for coagulation system monitoring in a patient with β-thalassemia. Int J Hematol 2014; 99: 588–96. doi: 10.1007/s12185-014-1559-1
  32. Seregina E.A., Tsvetaeva N.V., Nikulina O.F., Zapariy A.P., Erasov A.V., Gribkova I.V., et al. Eculizumab effect on the hemostatic state in patients with paroxysmal nocturnal hemoglobinuria. Blood Cells Mol Dis 2015; 54: 144–50. doi: 10.1016/j.bcmd.2014.11.021
  33. Socié G., Mary J.Y., de Gramont A., Rio B., Leporrier M., Rose C., et al. Paroxysmal nocturnal haemoglobinuria: long-term follow-up and prognostic factors. French Society of Haematology. Lancet (London, England) 1996; 348: 573–7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/8774569
  34. Сошитова Н.П., Лобастов К.В., Дементьева Г.И., Лаберко Л.А., Родоман Г.В. Недостаточная эффективность и безопасность стандартного алгоритма профилактики послеоперационных венозных тромбоэмболических осложнений, обусловленная индивидуальной реакцией системы гемостаза. Флебология 2015; 9: 50–7.
  35. Ахвледиани К.Н., Логутова Л.С., Травкина А.А., Петрухин В.А., Вла- сов П.Н., Лубнин А.Ю. и др. Ишемический инсульт и беременность. Российский вестник акушера-гинеколога 2015; 15: 65–71.
  36. Варданян Д.М., Черняков А.В., Ступин В.А., Григорьев А.С., Баланди- на А.Н. Контроль эффективности варфаринотерапии у больных с венозными тромбозами в хирургическом стационаре. Современная наука актуальные проблемы теории и практики Серия Естественные и технические науки 2016; 5: 60–6.
  37. Гончарова Е.И., Спиридонова Е.А., Баландина А.Н., Полетаев А.В., Сепоян А.М., Атауллаханов Ф.И. и др. Диагностика нарушений в системе гемостаза при применении варфарина у больных кардиохирургического профиля. Общая реаниматология, 2015; 11: 51–9.
  38. Черняков А.В., Баландина А.Н., Сту- пин В.А., Варданян Д.М., Овчинни- ков С.В., Григорьев А.С. Возможности теста Тромбодинамика в оценке антикоагулянтного эффекта новых пероральных антикогулянтов. In: XII Съезд хирургов России «Актуальные вопросы хирургии». 2015. 658.
  39. Атауллаханов Ф.И., Баландина А.Н., Варданян Д.М. Верхоломова Ф.Ю., Вуймо Т.А., Карамзин С.С. и др. Применение теста тромбодинамики для оценки состояния системы гемостаза. Учебно-методические рекомендации. Москва: Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, 2015.
  40. Potze W., Adelmeijer J., Porte R.J., Lisman T. Preserved clot formation detected by the Thrombodynamics analyzer in patients with cirrhosis. Thromb Res 2015; 135: 1012–6. doi: 10.1016/j.thromres.2015.02.025
  41. Balandina A.N., Serebriyskiy I.I., Poletaev A.V., Polokhov D.M., Gracheva M.A., Koltsova E.M., et al. Thrombodynamics – a new global hemostasis assay for heparin monitoring in patients under the anticoagulant treatment. PLoS One. 2018, 28; 13 (6): e0199900. doi: 10.1371/journal.pone.0199900
  42. Parunov L.A., Fadeeva O.A., Balandina A.N., Soshitova N.P., Kopylov K.G., Kumskova M.A., et al. Improvement of spatial fibrin formation by the anti-TFPI aptamer BAX499: changing clot size by targeting extrinsic pathway initiation. J Thromb Haemost 2011; 9: 1825–34. doi: 10.1111/j.1538-7836.2011.04412.x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2019 Balandina A.N., Koltsova E.M., Shibeko A.M., Kuprash A.D., Ataullakhanov F.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.