胡 萍綜述 謝如鋒,王志成審校
血小板黏附受體GPIb-IX-V介導(dǎo)的信號(hào)通路研究進(jìn)展
胡 萍1,2綜述 謝如鋒2,王志成3審校
血小板在生理性止血和病理性血栓形成中起關(guān)鍵作用。血小板黏附受體GPIb-IX-V復(fù)合物能與血管性血友病因子(VWF)、P-選擇素、凝血酶等結(jié)合,在血小板血栓形成的起始階段和凝血過(guò)程中起重要作用。磷脂酶C(PLC)、磷脂酶A2(PLA2)、14-3-3ζ蛋白、細(xì)胞骨架等參與GPIb-IX-V介導(dǎo)的信號(hào)通路,現(xiàn)就GPIb-IX-V復(fù)合物介導(dǎo)的信號(hào)通路作一綜述。
血小板;糖蛋白;信號(hào)通路;血栓;止血
當(dāng)血管內(nèi)皮細(xì)胞受到損傷(如:動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂),或在病理性血流高剪切力作用下,血小板通過(guò)其表面糖蛋白(glycoprotein,GP)Ib-IX-V復(fù)合物中的GPIbα的膜外功能區(qū),與血管內(nèi)皮表面或血管性血友病因子(von Willebrand factor,VWF)結(jié)合,這種結(jié)合使得血小板以滾動(dòng)方式黏附在損傷血管表面[1];同時(shí),GPIbα與VWF結(jié)合啟動(dòng)血小板信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,血小板內(nèi)發(fā)生Ca2+濃度升高、蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)等蛋白激酶活化、二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)釋放等一系列反應(yīng),導(dǎo)致血小板表面另一受體整合素αIIb/β3的活化,活化的αIIb/β3與血漿中纖維蛋白原和VWF結(jié)合,最終導(dǎo)致血小板相互聚集成團(tuán),形成血小板血栓[1-2]。因此,GPIb-IX-V介導(dǎo)的信號(hào)通路在血小板血栓形成過(guò)程中起關(guān)鍵作用。
GPIb-IX-V復(fù)合物由4個(gè)跨膜亞單位組成:GPIbα通過(guò)二硫鍵與GPIbβ按1∶1比例形成GPIb,GPIb與GPIX以1∶1的比例通過(guò)非共價(jià)鍵組成GPIb-IX復(fù)合物。GPIb-IX復(fù)合物對(duì)于配體結(jié)合和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是有效的。糖蛋白V(glycoprotein V,GPV)以1∶2的比例與GPIb-IX通過(guò)松散的方式構(gòu)成GPIb-IX-V復(fù)合物[3],見(jiàn)圖1。
1.1 GPIbαGPIbα是GPIb-IX-V復(fù)合物中最大、也是最重要的1個(gè)亞基,由610個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為135 ku[3]。GPIbα基因定位在17號(hào)染色體短臂。GPIbα含有多個(gè)結(jié)構(gòu)域,從N端開(kāi)始:1-282,含有多個(gè)GPIb-IX-V配體的結(jié)合位點(diǎn);283-302,由富含帶負(fù)電荷氨基酸殘基組成,包括天冬氨酸、谷氨酸以及3個(gè)硫酸化的酪氨酸殘基;303-485,由高度糖基化、黏蛋白樣的聚糖多肽構(gòu)成;486-514為跨膜域;515-610為胞質(zhì)尾[3]。GPIbα胞質(zhì)尾含有細(xì)胞內(nèi)蛋白或信號(hào)分子(例如:14-3-3ζ)結(jié)合位點(diǎn)。其中GPIbα 559、587/590、609位氨基酸殘基為絲氨酸,磷酸化后能與信號(hào)蛋白14-3-3蛋白結(jié)合[4-5]。550-570位氨基酸殘基含有肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白(actin binding protein,ABP)的結(jié)合位點(diǎn),通過(guò)ABP將GPIb-IX-V復(fù)合物錨定在細(xì)胞膜骨架上,這種結(jié)合對(duì)于調(diào)節(jié)VWF誘導(dǎo)的血小板黏附和活化非常重要[6]。
1.2 GPIbβGPIbβ由181個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為25 ku。GPIbβ基因定位在22號(hào)染色體長(zhǎng)臂。GPIbβ通過(guò)位于膜外附近的二硫鍵與GPIbα連接,通過(guò)15-32位氨基酸殘基與GPIX非共價(jià)鍵相連[7]。胞質(zhì)尾由34個(gè)氨基酸殘基組成,含有鈣調(diào)蛋白結(jié)合位點(diǎn)(149-167),其中166位是絲氨酸殘基,能被蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)磷酸化,磷酸化絲氨酸能與14-3-3蛋白結(jié)合[1]。Maurer et al[8]使用抗GPIbβ胞外域的單克隆抗體RAM.1減少血小板黏附、GPIb介導(dǎo)的信號(hào)、凝血酶產(chǎn)生和動(dòng)脈血栓形成,表明GPIbβ在GPIb介導(dǎo)的信號(hào)通路中起重要作用。
1.3 GPIXGPIX由160個(gè)氨基酸殘基組成,分子量22 ku。GPIX基因定位在3號(hào)染色體長(zhǎng)臂。胞質(zhì)尾非常短,只有5個(gè)氨基酸殘基組成,在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)附近含有1個(gè)被十六烷?;陌腚装彼釟埢轷;揎椏赡転殄^定GPIb-IX-V到細(xì)胞膜提供另外一個(gè)機(jī)制[9]。
1.4 GPVGPV由544個(gè)氨基酸殘基組成,分子量為82 ku。GPV基因定位在3號(hào)染色體長(zhǎng)臂。GPV通過(guò)直接與GPIbα相互作用,連接2個(gè)GPIb-IX復(fù)合物。胞質(zhì)尾由16個(gè)氨基酸殘基組成,含有14-3-3蛋白和鈣調(diào)蛋白結(jié)合位點(diǎn)[3]。在高剪切力條件下,GPV對(duì)于加強(qiáng)GPIb-IX-V復(fù)合物與VWF結(jié)合起關(guān)鍵作用[10],見(jiàn)圖1。
VWF結(jié)合GPIb-IX-V能啟動(dòng)血小板內(nèi)細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,引起脫顆粒、胞內(nèi)Ca2+濃度增加、細(xì)胞骨架重排和“從內(nèi)向外”活化整合素αIIb/β3,活化的αIIb/β3與VWF或纖維蛋白原結(jié)合,引起血小板聚集成團(tuán),形成血小板血栓[3]。GPIb-IX-V復(fù)合物介導(dǎo)的信號(hào)通路主要涉及以下幾條通路,見(jiàn)圖2。
圖1 GPIb-IX-V結(jié)構(gòu)示意圖
圖2 GPIb-IX-V介導(dǎo)的主要信號(hào)通路示意圖
2.1 活化免疫受體酪氨酸基礎(chǔ)的活化模序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITAM)含有的受體在理解VWF與GPIb-IX-V結(jié)合誘導(dǎo)的跨膜信號(hào)研究中,重大發(fā)現(xiàn)之一是發(fā)現(xiàn)兩個(gè)ITAM含有的受體FcγRIIA和FcR-γ鏈酪氨酸殘基的磷酸化。FcγRIIA是IgG低親和力受體,分子量為40 ku的跨膜蛋白,其細(xì)胞外域含有兩個(gè)IgG樣結(jié)構(gòu)域,細(xì)胞內(nèi)域含有一個(gè)ITAM模序。聚集的免疫球蛋白能誘導(dǎo)FcγRIIA成簇并活化FcγRIIA,涉及肝素關(guān)聯(lián)的血小板減少癥[11]。FcR-γ鏈?zhǔn)荈c受體(如:FcεRI、FcγRI和FcγRIII)必需的1個(gè)亞基,也含有ITAM模序。在血小板中,F(xiàn)cR-γ鏈主要與GPVI連接構(gòu)成膠原受體[12]。通常,當(dāng)受體與配體結(jié)合后,ITAM模序內(nèi)的2個(gè)酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化,通過(guò)與SH2域結(jié)合招募并活化Syk酪氨酸激酶,啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶基礎(chǔ)的信號(hào)通路[13]。在完整的血小板中,VWF與GPIb-IX-V結(jié)合誘導(dǎo)快速的FcγRIIA酪氨酸磷酸化[13]。這個(gè)事件不是由血小板產(chǎn)生的血栓素A2(thromboxane A2,TxA2)介導(dǎo),而是由Src激酶介導(dǎo),因?yàn)镾rc激酶特異性抑制劑PP1能阻止這個(gè)過(guò)程[13]。使用熒光能量轉(zhuǎn)移和酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)都證實(shí)GPIb-IX-V與FcγRIIA是相互結(jié)合在一起的[3]。GPIb-IX-V與FcγRIIA的結(jié)合發(fā)生在特異的脂筏區(qū)域[9]。VWF與GPIb-IX-V結(jié)合也能誘導(dǎo)Syk激酶介導(dǎo)的FcR-γ鏈酪氨酸磷酸化。VWF刺激誘導(dǎo)的FcR-γ鏈酪氨酸磷酸化是快速的、短暫的,最大在15~60 s,5 min內(nèi)減少。PP1抑制劑能阻止FcR-γ鏈酪氨酸磷酸化以及與Syk的連接,表明這些事件是關(guān)聯(lián)的,同時(shí)也證實(shí)Src家族在這個(gè)事件中起重要作用[14]。
2.2 Src家族酪氨酸激酶與GPIb-IX-V信號(hào)通路
通過(guò)研究鈣離子動(dòng)員和磷脂酶Cγ2(phospholipase Cγ2,PLCγ2)研究發(fā)現(xiàn),酪氨酸磷酸化信號(hào)事件涉及GPIb-IX-V介導(dǎo)的血小板活化。早在1994年,研究GPIb-IX-V介導(dǎo)的血小板活化時(shí)發(fā)現(xiàn)Src與細(xì)胞骨架連接,同時(shí)有多個(gè)蛋白酪氨酸磷酸化[15]。隨后的研究[8]顯示,VWF與GPIb-IX-V結(jié)合,能誘導(dǎo)酪氨酸激酶Syk和接頭蛋白shc的酪氨酸殘基磷酸化。Wu et al[14]使用VWF和botrocetin一起處理血小板,發(fā)現(xiàn)GPIb-IX-V介導(dǎo)的血小板活化能誘導(dǎo)FcR-γ鏈,Syk,LAT和PLCγ2的酪氨酸磷酸化。Src激酶抑制劑能顯著地抑制上述蛋白的酪氨酸磷酸化事件,同時(shí),VWF與GPIb-IX-V相互作用能誘導(dǎo)Src、Lyn、FcR-γ鏈和Syk形成復(fù)合物,表明Src激酶在這個(gè)過(guò)程中的重要作用[16]。VWF和瑞斯托霉素誘導(dǎo)的血小板活化,F(xiàn)cRIIA在Syk和PLCγ2活化之后也發(fā)生酪氨酸磷酸化,Src激酶抑制劑PP1能顯著抑制這些事件[16]。在GPIb-IX-V介導(dǎo)的信號(hào)通路,Src是其最鄰近的下游信號(hào)分子之一[16]。磷酸肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI-3K)激酶p85調(diào)節(jié)亞單位組成性與GPIb-IX-V結(jié)合,PI-3K抑制劑不影響該結(jié)合[3]。在VWF結(jié)合GPIb-IX-V誘導(dǎo)的血小板活化,Src通過(guò)其SH3域與連接在GPIb上的PI-3K的p85亞單位結(jié)合[16]。已證實(shí)Src激酶和它的下游信號(hào)分子PLCγ2參與許多血小板反應(yīng),包括在VWF包被的表面血小板Ca2+動(dòng)員和鋪展[2]。最近Delaney et al[17]使用血小板Rac1-/-小鼠和Rac1抑制劑,發(fā)現(xiàn)Lyn-Vav-Rac1-PI3K-Akt信號(hào)通路在介導(dǎo)VWF/GPIb-IX引起的整合素αIIb/β3活化中起重要作用。
2.3 磷脂酶C(phospholipase C,PLC)與GPIb-IX-V信號(hào)通路許多研究已證實(shí)VWF結(jié)合GPIb-IX-V誘導(dǎo)PLC活化。Kroll et al[18]研究發(fā)現(xiàn),用VWF和瑞斯托霉素處理血小板引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高和PKC介導(dǎo)的pleckstrin磷酸化,這兩個(gè)事件都被PLC衍生的第二信使三磷酸肌醇(inositol triphosphate,IP3)和二酯酰甘油(diacylglycerol,DAG)所調(diào)節(jié)。同時(shí)有研究[13]顯示,這兩個(gè)事件能被環(huán)氧化酶抑制劑indomethacin阻止,表明在GPIb-IX-V信號(hào)通路PLC活化位于磷脂酶A2(phospholipase A2,PLA2)下游,需要TxA2的產(chǎn)生。TxA2結(jié)合血小板表面偶聯(lián)有Gq蛋白的7次跨膜受體,活化PLCβ亞家族,主要是PLCβ2[19]。然而,由GPIb-IX-V介導(dǎo)的信號(hào)通路主要涉及PLCγ2而不是PLCβ2。PLCγ2活化受到酪氨酸磷酸化和PI-3K的脂質(zhì)產(chǎn)物的調(diào)節(jié)[20]。已證實(shí)VWF與GPIb-IX-V結(jié)合能促進(jìn)PLCγ2酪氨酸磷酸化,這個(gè)事件受到ITAM含有受體FcγRIIA和FcR-γ鏈的調(diào)節(jié)[13]。另外,抑制PI-3K可顯著抑制GPIb-IX-V誘導(dǎo)的PLC活化[13]。
2.4 PLA2與GPIb-IX-V信號(hào)通路已有研究[13]證實(shí),TxA2參與VWF誘導(dǎo)的血小板活化,特別是VWF誘導(dǎo)的PLC活化、Ca2+動(dòng)員、pleckstrin磷酸化和顆粒分泌,需要PLA2活化和隨后TxA2的產(chǎn)生,所有這些事件能被阻止花生四烯酸轉(zhuǎn)化為TxA2的環(huán)氧化酶抑制劑所阻斷。但是,由VWF結(jié)合GPIb-IX-V復(fù)合物所引起的其他一些事件,如某些蛋白的酪氨酸磷酸化卻不依賴TxA2的產(chǎn)生[13]。這些研究表明VWF結(jié)合GPIb-IX-V引起血小板活化通過(guò)TxA2依賴的和TxA2非依賴的信號(hào)通路。在VWF刺激血小板產(chǎn)生TxA2依賴的PLA2活化,主要是85 ku的胞質(zhì)PLA2(cPLA2)[2]。胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高和絲氨酸殘基磷酸化都能活化cPLA2。在VWF與GPIb-IX-V結(jié)合誘導(dǎo)的cPLA2活化,可能主要是通過(guò)p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase,p38 MAPK)介導(dǎo)的505位絲氨酸殘基磷酸化[8]。最近Estevez et al[21]使用LIMK-/-小鼠研究發(fā)現(xiàn),LIMK-/-的血小板選擇性損傷VWF/GPIb-IX誘導(dǎo)的cPLA2的磷酸化和隨后的TxA2產(chǎn)生,提示LIMK1在GPIb-IX介導(dǎo)的TxA2合成和血栓形成中起重要作用。
2.5 14-3-3ζ與GPIb-IX-V信號(hào)通路14-3-3蛋白家族是細(xì)胞內(nèi)接頭蛋白,由異二聚體或同二聚體組成,含有兩個(gè)配體結(jié)合位點(diǎn),廣泛參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[3]。人的血小板有5個(gè)14-3-3亞型,ε和η亞型弱表達(dá),γ、ζ和β亞型高表達(dá)[22]。最初在純化GPIb-IX-V時(shí)首次發(fā)現(xiàn)14-3-3ζ與GPIb-IX-V結(jié)合,隨后的研究[23]發(fā)現(xiàn)GPIbα C端最后5個(gè)氨基酸殘基(605-610)SGHpSL610包含609磷酸化絲氨酸對(duì)于14-3-3ζ與GPIb-IX結(jié)合非常重要,刪除或封閉C端14-3-3ζ結(jié)合位點(diǎn)引起14-3-3ζ與GPIb-IX分離,同時(shí)抑制VWF與GPIb-IX的結(jié)合[23-24]。GPIb-IX第2個(gè)14-3-3ζ結(jié)合位點(diǎn)位于GPIbβ胞質(zhì)域,其中166絲氨酸殘基對(duì)于結(jié)合14-3-3ζ非常關(guān)鍵[3]。在靜息血小板609位絲氨酸殘基組成性磷酸化[23],而166位絲氨酸殘基磷酸化受到PKA的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)[25]。PKA通過(guò)磷酸化166位絲氨酸殘基負(fù)性調(diào)節(jié)VWF與GPIb-IX的結(jié)合[33]。另外,Mangin et al[5]研究發(fā)現(xiàn)在GPIbα 580-590位氨基酸序列也能結(jié)合14-3-3ζ,其中587和590位絲氨酸的磷酸化在與14-3-3ζ結(jié)合中非常關(guān)鍵,該結(jié)合位點(diǎn)在調(diào)節(jié)整合素依賴的血小板鋪展具有重要作用。Yuan et al[4]發(fā)現(xiàn),在GPIbα 551-564位氨基酸序列也能結(jié)合14-3-3ζ,其中559位絲氨酸殘基磷酸化非常關(guān)鍵。
2.6 GPIb-IX-V與細(xì)胞骨架血小板骨架組成收縮裝置調(diào)節(jié)血小板形狀改變和鋪展,而且,細(xì)胞骨架參與形成細(xì)胞內(nèi)信號(hào)網(wǎng)絡(luò),能連接和組裝許多信號(hào)分子。許多研究已證實(shí),配體與GPIb-IX-V結(jié)合能誘導(dǎo)細(xì)胞骨架重排,幾個(gè)信號(hào)蛋白重新分布到新形成的肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)[1]。而且,有證據(jù)[3]表明,細(xì)胞骨架參與調(diào)節(jié)配體與GPIb-IX-V的結(jié)合。在高剪切力作用下,GPIb與VWF相互作用刺激纖維狀肌動(dòng)蛋白組裝到GPIb-IX-V復(fù)合物[26]。VWF與GPIb-IX-V相互作用能誘導(dǎo)形成由細(xì)絲蛋白、肌動(dòng)蛋白和GPIb-IX-V構(gòu)成的復(fù)合物[8]。Feng et al[6]發(fā)現(xiàn),ABP結(jié)合到GPIbα對(duì)于細(xì)胞骨架重排、血小板聚集和一些信號(hào)蛋白酪氨酸磷酸化是必需的。通過(guò)肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白將GPIbα結(jié)合到細(xì)胞膜骨架可能負(fù)性調(diào)節(jié)VWF與GPIbα的結(jié)合[27]。
2.7 PI-3K與GPIb-IX-V信號(hào)通路PI-3K的調(diào)節(jié)亞單位p85與GPIb-IX-V復(fù)合物結(jié)合,能介導(dǎo)Src結(jié)合到GPIb[16]。血小板黏附到固定的VWF能誘導(dǎo)PI-3K活化,或在瑞斯托霉素誘導(dǎo)下,可溶性VWF和GPIb-IX-V結(jié)合也能誘導(dǎo)PI-3K活化[3]。在高剪切力條件下,PI-3K與酪氨酸激酶Syk連接,而且,已證實(shí)在VWF刺激的血小板,PI-3K通過(guò)p85調(diào)節(jié)亞單位與GPIb-IX-V和Src形成復(fù)合物[16]。PI-3K活性狀態(tài)不影響PI-3K與Src結(jié)合形成復(fù)合物,因?yàn)樘禺愋訮I-3K抑制劑wortmammin不抑制復(fù)合物的形成[16]。有研究[28]顯示,GPIb-IX-V介導(dǎo)的Src和PLCγ2活化以及Ca2+升高不受PI-3K活性的影響,但血小板聚集和鋪展在VWF表面則依賴PI-3K的活性。但是,PI-3K在通過(guò)GPIb-IX-V引起血小板活化中的具體作用目前還不是很清楚。
2.8 環(huán)鳥(niǎo)苷一磷酸(cyclic guanosine monophosphate,cGMP)依賴的蛋白激酶之前通常被接受的觀點(diǎn)是提高血小板胞質(zhì)內(nèi)cGMP濃度和cGMP依賴的蛋白激酶(protein kinase G,PKG)活性抑制血小板活化[29]。然而,最近的研究[30]表明,cGMPPKG信號(hào)通路在GPIb-IX-V介導(dǎo)的血小板活化中扮演重要的刺激作用。在細(xì)胞模型中,表達(dá)重組PKG提高VWF誘導(dǎo)的整合素αIIb/β3活化。
GPIb-IX-V是血小板表面含量多的膜蛋白之一,在血小板血栓形成的起始和凝血過(guò)程中起關(guān)鍵作用。雖然GPIb-IX-V相關(guān)聯(lián)的信號(hào)通路還沒(méi)有完全闡明,但是越來(lái)越多的證據(jù)表明Src家族激酶和PLCγ2相關(guān)聯(lián)的信號(hào)在GPIb-IX-V介導(dǎo)的血小板活化過(guò)程中發(fā)揮重要作用。在高剪切力條件下,GPIb-IX-V與整合素αIIb/β3之間對(duì)話對(duì)于血小板血栓形成起重要作用,但該對(duì)話所涉及的機(jī)制還需要深入研究。
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R 558;R 331.1+43;R 34
A
1000-1492(2014)03-0419-05
2013-07-08接收
上海市教委科技創(chuàng)新項(xiàng)目(編號(hào):12YZ068);上海市自然科學(xué)基金(編號(hào):12ZR1429900)
1華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,上海 200241
2上海市血液中心血液工程研究室,上海 200051
3上海市中醫(yī)醫(yī)院實(shí)驗(yàn)中心,上海 200071
胡 萍,女,碩士研究生;謝如鋒,女,主任技師,責(zé)任作者,E-mail:rufeng33@hotmail.com;王志成,男,助理研究員,責(zé)任作者,E-mail:ahwzc@126.com