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La palabra "hemofilia" es una combinación de las palabras griegas para "sangre" y "amor", una forma de decir que a las personas con hemofilia "les encanta sangrar", o más bien que les cuesta dejar de sangrar. Esto se debe a que el proceso llamado hemostasia, que significa literalmente detener el flujo de sangre, se ve afectado.

Normalmente, tras un corte y un daño en el endotelio, o revestimiento interior de las paredes de los vasos sanguíneos, se produce una vasoconstricción o estrechamiento inmediato del vaso sanguíneo que limita la cantidad de flujo sanguíneo. Después, algunas plaquetas se adhieren a la pared del vaso dañado, se activan y reclutan otras plaquetas para formar un tapón. La formación del tapón plaquetario se denomina hemostasia primaria.

Después, se activa la cascada de la coagulación. En primer lugar, en la sangre hay un conjunto de factores de coagulación, la mayoría de los cuales son proteínas sintetizadas por el hígado; normalmente están inactivos y simplemente flotan en la sangre. La cascada de la coagulación comienza cuando una de estas proteínas se escinde proteolíticamente. A continuación, esta proteína activa escinde proteolíticamente y activa el siguiente factor de coagulación, y así sucesivamente. Esta cascada tiene un gran grado de amplificación y tarda solo unos minutos desde la lesión hasta la formación del coágulo. El último paso es la activación de la proteína fibrinógeno a fibrina, que se deposita y se polimeriza para formar una malla alrededor de las plaquetas. Estos pasos que conducen al refuerzo con fibrina del tapón plaquetario conforman el proceso denominado hemostasia secundaria; esto da lugar a un coágulo duro en el lugar de la lesión.

En la mayoría de los casos de hemofilia existe una disminución de la cantidad o de la función de uno o varios de los factores de coagulación, lo que hace que la hemostasia secundaria sea menos eficaz y permita que se produzcan más hemorragias.

La cascada de la coagulación puede iniciarse de dos maneras. La primera vía se denomina vía extrínseca y se inicia cuando el factor tisular queda expuesto por la lesión del endotelio. El factor tisular convierte el factor VII inactivo en factor VIIa activado (a de activo), y este factor tisular pasa a unirse al factor VIIa recién formado para formar un complejo que convierte el factor X en factor Xa activo, con la ayuda del calcio. El factor Xa, con el factor Va como cofactor, convierte el factor II (que también se llama protrombina) en el factor IIa, también llamado trombina. La trombina convierte entonces el factor I, o fibrinógeno, que es soluble, en factor Ia, o fibrina, que es insoluble y se precipita fuera de la sangre en el lugar de la lesión. La trombina también convierte el factor XIII en factor XIIIa, que se une a la fibrina para formar un coágulo estable. La segunda vía se denomina vía intrínseca, y comienza cuando las plaquetas cercanas a la lesión del vaso sanguíneo activan el factor XII en factor XIIa, que a su vez activa el factor XI en factor XIa, que a su vez activa el factor IX en factor IXa. El factor IXa y el factor VIIIa trabajan juntos para activar el factor X a factor Xa, y a partir de ahí sigue el mismo destino que antes, por lo que tanto la vía extrínseca como la intrínseca convergen básicamente en una única vía final llamada vía común. Esta es la versión simplificada de la cascada de la coagulación, con todas las partes clave necesarias para entender la hemofilia.

Una concentración insuficiente o una actividad disminuida de cualquier factor de coagulación puede causar hemofilia, excepto la deficiencia del factor XII, que es asintomática. La hemofilia suele referirse a las deficiencias heredadas de los factores de coagulación, que pueden ser cuantitativas o cualitativas. La más frecuente, con mucho, es la deficiencia del factor VIII, que da lugar al factor VIIIa y es estabilizado por otro factor, llamado factor de von Willebrand; esta deficiencia se denomina hemofilia A (o hemofilia clásica). Otra deficiencia frecuente es la del factor IX, llamada hemofilia B (que antes se llamaba enfermedad de Christmas, por el nombre del primer paciente que la tuvo). Una copia de la hemofilia A es la enfermedad de von Willebrand, que es un problema hereditario de hemostasia primaria causado por la deficiencia del factor de von Willebrand. En la deficiencia grave del factor von Willebrand, el factor VIII se descompone más rápidamente y también puede resultar deficiente.

A diferencia de las formas hereditarias de hemofilia, una de las causas adquiridas de hemofilia es la insuficiencia hepática, ya que el hígado sintetiza los factores I, II, V, VII, VIII, IX, X, XI y XIII. Además, la deficiencia de vitamina k puede causar hemofilia, ya que el hígado necesita vitamina k para sintetizar y liberar los factores II, VII, IX y X. Otra causa es la autoinmunidad contra un factor de coagulación y, por último, está la coagulación intravascular diseminada, que consume factores de coagulación.

Los genes mutados en la hemofilia A se denominan F8, y en la hemofilia B se denominan F9, y ambos se encuentran en el cromosoma X; ambas afecciones son recesivas ligadas al cromosoma X, por lo que suelen afectar a los hombres, que solo tienen un cromosoma X y, por tanto, una única copia de los genes F8 y F9. Las mujeres con una copia del gen mutado tienen una copia sana restante, por lo que no padecen hemofilia a menos que la inactivación del cromosoma X desactive la copia normal en la mayoría de las células. Pero, por lo general, las mujeres son portadoras, mientras que los hombres presentan síntomas de la enfermedad.

Los signos y síntomas de la hemofilia A y B son casi idénticos desde el punto de vista clínico, lo cual tiene sentido, ya que los factores VIIIa y IXa trabajan juntos en la cascada de la coagulación para activar el factor X. En ambas se presentan moretones con facilidad (o equimosis), así como hematomas (que son acumulaciones de sangre fuera de los vasos sanguíneos), que suelen estar en lo más profundo de los músculos; hemorragias prolongadas después de un corte o procedimiento quirúrgico, por ejemplo, la circuncisión; supuración después de extracciones dentales; hemorragias digestivas; hematuria, que es sangre en la orina; hemorragias nasales graves; y hemartrosis (o sangrado en los espacios articulares).