Alle für den Gerinnungsprozess notwendigen Bestandteile befinden sich im Blut. Die für die Blutgerinnung erforderlichen Proteine sind Teil des intrinsischen Weges der Blutgerinnung. An diesem Weg ist eine Reihe von Proteinen, Protein-Kofaktoren und Enzymen beteiligt, die in Reaktionen zusammenwirken, die an Membranoberflächen ablaufen. Diese Reaktionen werden durch eine Gewebeverletzung ausgelöst und führen zur Bildung eines Fibringerinnsels (Abbildung 1).
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Der intrinsische Weg wird durch die Aktivierung von Faktor XII durch bestimmte negativ geladene Oberflächen, einschließlich Glas, eingeleitet. Hochmolekulares Kininogen und Präkallikrein sind zwei Proteine, die diese Aktivierung erleichtern. Die enzymatische Form von Faktor XII (Faktor XIIa) katalysiert die Umwandlung von Faktor XI in seine enzymatische Form (Faktor XIa). Faktor XIa katalysiert die Umwandlung von Faktor IX in die aktivierte Form, Faktor IXa, in einer Reaktion, die Kalziumionen erfordert. Faktor IXa lagert sich an der Oberfläche von Membranen im Komplex mit Faktor VIII an; der Faktor IXa-Faktor VIII-Komplex benötigt Kalzium, um bestimmte Strukturen auf diesen Proteinen zu stabilisieren, die mit ihren membranbindenden Eigenschaften verbunden sind. Faktor X bindet an den Faktor IXa-Faktor VIII-Komplex und wird zu Faktor Xa aktiviert. Faktor Xa bildet einen Komplex mit Faktor V auf Membranoberflächen in einer Reaktion, die ebenfalls Kalziumionen erfordert. Prothrombin bindet an den Faktor-Xa-Faktor-V-Komplex und wird in Thrombin umgewandelt, ein starkes Enzym, das Fibrinogen in Fibrin, ein Monomer, spaltet. Die monomeren Fibrinmoleküle verbinden sich dann miteinander (polymerisieren) und bilden lange Fasern. Später wird eine zusätzliche Bindung zwischen den Einheiten des Polymers durch ein als Faktor XIIIa bekanntes Enzym gefördert, das das neu gebildete Gerinnsel durch Quervernetzungen stabilisiert. Obwohl die genauen Mechanismen nicht bekannt sind, bietet dieser Kaskaden- oder Wasserfall-Effekt die Möglichkeit, ein kleines Signal, das mit einer Gewebeverletzung einhergeht, zu einem großen biologischen Ereignis zu verstärken – der Bildung eines Fibringerinnsels. Darüber hinaus ist eine sorgfältige Regulierung dieses Systems durch die Beteiligung von zwei Protein-Kofaktoren, Faktor VIII und Faktor V, möglich.
Bestimmte negativ geladene Oberflächen, darunter Glas, Kaolin, einige synthetische Kunststoffe und Gewebe, aktivieren Faktor XII zu seiner Enzymform, Faktor XIIa. Im Gegensatz dazu neigen bestimmte Materialien kaum dazu, Faktor XII zu aktivieren. Zu den inaktiven Oberflächen gehören einige Öle, Wachse, Harze, Silikone, einige Kunststoffe und Endothelzellen, die inerteste Oberfläche von allen. Die physikochemischen Eigenschaften, die die Aktivität bestimmen, sind nicht bekannt. Das Problem ist wichtig, denn die moderne Chirurgie benötigt ein vollkommen inaktives Material, um Ersatz (Prothesen) für Herzklappen und Abschnitte von Blutgefäßen herzustellen. Die Bildung von Gerinnseln (Thromben) auf diesen Oberflächen kann zu schweren oder sogar tödlichen Komplikationen führen. Bei Operationen am offenen Herzen muss das Blut durch Geräte gepumpt werden, die den Blutgerinnungsprozess nicht wesentlich aktivieren. Ebenso darf die Blutfiltration von Abfallprodukten bei der Nierendialyse nicht zur Bildung von Fibringerinnseln führen. Um die Aktivierung der Blutgerinnung zu minimieren, wenn das Blut über fremde Oberflächen fließt, werden spezielle Medikamente (Antikoagulantien) wie Heparin eingesetzt.
Die Aktivität des intrinsischen Weges kann mit einem einfachen Labortest, der partiellen Thromboplastinzeit (PTT) oder, genauer gesagt, der aktivierten partiellen Thromboplastinzeit, beurteilt werden. Das Plasma wird entnommen und mit Citratpuffer antikoaguliert; das Citrat bindet und entfernt effektiv funktionelle Kalziumionen aus dem Plasma. Unter diesen Bedingungen kann kein Fibringerinnsel gebildet werden. Dem Plasma wird ein negativ geladenes Material, z. B. das Kieselgurmaterial Kaolin, zugesetzt. Kaolin aktiviert den Faktor XII zu seiner enzymatischen Form, dem Faktor XIIa, der dann den Faktor XI aktiviert. Der Prozess wird durch das Fehlen von Kalziumionen, die für die nächste Reaktion, die Aktivierung von Faktor IX, erforderlich sind, blockiert. Nach Zugabe von Kalziumionen und einem Phospholipidpräparat (das als künstliche Membran für den Zusammenbau der blutgerinnenden Proteinkomplexe dient) wird die Zeitspanne bis zur Bildung eines sichtbaren Gerinnsels erfasst. Diese Reaktion läuft je nach Zusammensetzung der verwendeten Chemikalien innerhalb von 25 bis 50 Sekunden ab. In der Praxis wird die Gerinnungszeit eines Testplasmas mit der Gerinnungszeit von Normalplasma verglichen. Eine verzögerte Gerinnung, die als verlängerte partielle Thromboplastinzeit gemessen wird, kann auf einen Mangel in der Aktivität eines oder mehrerer Blutgerinnungsfaktoren oder auf einen chemischen Hemmstoff der Blutgerinnung zurückzuführen sein.