血小板在炎癥反應(yīng)中的作用機(jī)制※

尚春香，格日力

(1.青海大學(xué)高原醫(yī)學(xué)研究中心，西寧 810001；2.青海省高原醫(yī)學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810001；3.青海-猶他聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810001；4.青海省第五人民醫(yī)院，西寧 810007)

新近的臨床研究顯示，血小板在炎癥、免疫和腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要作用，是一個關(guān)鍵的免疫細(xì)胞，是免疫反應(yīng)的第一道屏障[1]。早期研究發(fā)現(xiàn)，血小板具有原始炎癥細(xì)胞的特性，在脊椎動物(如魚類和鳥類)中有參與止血和炎癥反應(yīng)的雙重功能[2]。在炎癥反應(yīng)中，血小板被入侵的病原體或炎癥因子激活，活化的血小板從血流中定位到被微生物感染的場所，在炎癥滲出液和炎癥組織中都可以觀察到血小板聚集，它們和抗原共同調(diào)節(jié)炎癥損傷，并不同程度地影響著白細(xì)胞生物學(xué)行為和炎癥信號通路[3，4]。除此之外，血小板也是炎癥反應(yīng)中最早和數(shù)量最多的被募集到血管內(nèi)皮下的細(xì)胞[5]，與中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和抗原、抗原相關(guān)產(chǎn)物以及炎性血管內(nèi)皮相互作用，導(dǎo)致微血管閉塞、血栓形成、炎癥播散和血管壁的損傷，臨床研究表明血小板數(shù)量減少或功能缺陷是引起嚴(yán)重感染的危險因素[6，7]。血小板膜表面膜受體[8]和分泌的炎癥介質(zhì)是介導(dǎo)血小板參與炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因素。

本文圍繞上述內(nèi)容，從膜受體與炎癥介質(zhì)方面入手在此做一綜述。

1 受體

1.1 FcγRIIA受體

有學(xué)者認(rèn)為，F(xiàn)c受體可以識別IgG，IgE、IgA類免疫球蛋白和免疫復(fù)合物，并直接調(diào)節(jié)免疫信號通路[9]。血小板表面的免疫球蛋白受體主要是FcγRIIA。Calverley DC等研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者的血小板膜表面受體FcγRIIA的表達(dá)增高導(dǎo)致血小板過度活化，因而此類患者容易并發(fā)血栓和心血管事件[10]。Fitzgerald JR等研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌性心內(nèi)膜炎患者體內(nèi)血小板膜表面的FcγRIIA聯(lián)合整合素αIIbβ3可以識別并清除金黃色葡萄球菌，機(jī)制為整合素αIIbβ3與纖維蛋白原結(jié)合后激活血小板，活化后的血小板表面的FcγRIIA結(jié)合IgG后具有了直接清除金黃色葡萄球菌的作用[11]。Palankar等通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，被FcγRIIA信號通路激活的血小板可以直接殺傷抗多聚陰離子抗體包被調(diào)理的E.coli[12]。此外，血小板在免疫性腎病的抗炎和止血過程中也起著重要作用[13]，血液透析患者長期使用肝素體內(nèi)會產(chǎn)生針對肝素/血小板因子4復(fù)合物(AHPF4)的IG抗體，而AHPF4抗體與血小板膜表面FcγRIIA結(jié)合可以導(dǎo)致血小板減少癥發(fā)生和血栓形成[14]。

1.2 Toll樣受體

TLR(Toll like receptor，TLR)是單個的跨膜非催化性蛋白質(zhì)，可以識別來源于微生物的具有保守結(jié)構(gòu)的分子。當(dāng)微生物突破機(jī)體的物理屏障，如皮膚、粘膜等時，TLR可以識別它們并激活機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答，是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁，人血小板和巨核細(xì)胞無論從分子水平還是蛋白水平都有TLR表達(dá)[15，16]。TILs是一類高度保守的模式識別受體家族，血小板表面表達(dá)的TILs家族成員包括TIL1、TIL2、TIL3、TIL4、TIL6、TIL7、TIL8、TIL9，TILs可以識別細(xì)菌及其產(chǎn)物并將信號發(fā)送至炎癥及免疫轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。目前對TIL2和TIL4的研究最廣泛，尤其是TIL4，可以激活NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路，導(dǎo)致炎性因子IL-6、COX-2和PGE2的表達(dá)水平增加。脂多糖(Lipopolysaccharide LPS)是TIL4的受體，許多革蘭氏陰性菌胞膜上都表達(dá)脂多糖，二者的結(jié)合可以誘發(fā)強(qiáng)烈的免疫應(yīng)答反應(yīng)。血小板TIL4與革蘭氏陰性脂多糖結(jié)合刺激血小板釋放細(xì)胞因子INF-α、PMP及陽離子抗菌肽[17]，誘導(dǎo)CD40L從胞內(nèi)定位于膜表面。此外，還誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(NETs)形成，增強(qiáng)中性粒細(xì)胞捕獲和殺菌的能力[18]。 McDonald等研究發(fā)現(xiàn)，NETs-血小板-凝血酶信號軸在膿毒癥小鼠微血管血栓形成中起著重要作用，而DNase水解NETs后明顯改善了微循環(huán)，減少血栓發(fā)生保護(hù)了受損器官[19]。TIL2也參與炎癥反應(yīng)，牙齦卟啉單胞菌和肺炎鏈球菌被血小板TIL2識別后，促進(jìn)血小板與中性粒細(xì)胞的結(jié)合觸發(fā)炎癥反應(yīng)，還可以刺激巨核細(xì)胞產(chǎn)生更多的血小板和促炎因子[20]。此外，近期研究發(fā)現(xiàn)，血小板TLR2還可以促進(jìn)血小板表面P-選擇素和整合素GPIIb/IIIa表達(dá)，促使活性氧產(chǎn)生和參與炎癥反應(yīng)[21]。人血小板表面的TLR2、TLR1和TLR6組成的異質(zhì)體可以識別、結(jié)合脂肽、脂蛋白、肽聚糖、脂多糖，真菌和細(xì)菌的產(chǎn)物，以及革蘭氏陽性菌的脂磷壁酸。Keane C等研究顯示，TLR2是革蘭氏陽性細(xì)菌脂磷壁酸和肽聚糖的受體，肺炎鏈球菌和TLR2結(jié)合后，血小板被激活，聚集反應(yīng)增強(qiáng)，PI3K/RAP1信號通路活化導(dǎo)致整合素GPIIbIIIa激活，這可能是導(dǎo)致膿毒癥患者發(fā)生血栓并發(fā)癥的主要原因，而這種血栓形成的機(jī)制和既往經(jīng)典的血栓形成通路很不相同[22，23]。

1.3 CD40與CD40L受體

CD40是一種跨膜糖蛋白，屬于腫瘤壞死因子超家族的I型跨膜受體，主要在B細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞和單核/巨噬細(xì)胞表達(dá)。CD40L是腫瘤壞死因子家族的一種II型跨膜蛋白，主要在活化的CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、單核細(xì)胞、殺傷細(xì)胞和血小板表達(dá)。CD40L可以從細(xì)胞膜脫落分離成為可溶性的CD40L(sCD40L)，血小板是sCD40L的主要來源，CD40/CD40L結(jié)合啟動了下游的炎癥和免疫反應(yīng)?；罨“迥け砻鍯D40L的表達(dá)升高，促使血小板參與一些炎性疾病的發(fā)生和發(fā)展過程。已有研究證實(shí)，CD40/CD40L在動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展和斑塊脫落、血栓形成過程發(fā)揮著重要作用，CD40L與內(nèi)皮細(xì)胞相互作用誘導(dǎo)多種炎性因子、基質(zhì)金屬蛋白酶和白細(xì)胞黏附分子表達(dá)促使斑塊形成，而單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞激活后釋放大量的促炎介質(zhì)加重了炎性部位損傷促使炎性環(huán)境形成[24]。動脈粥樣硬化模型鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，阻斷CD40/CD40L的信號通路可以使斑塊面積縮小，增加斑塊的穩(wěn)定性，預(yù)防斑塊脫落[25]。CD40/CD40L與炎癥性腸病(IBD)的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，CD40/CD40L在炎性腸黏膜和外周血中表達(dá)增高，IBD活動期腸系膜血管內(nèi)皮細(xì)胞損害暴露，血小板迅速發(fā)生黏附和聚集，人腸微血管內(nèi)皮細(xì)胞上調(diào)血小板CD40L并促進(jìn)其分泌，CD40L刺激內(nèi)皮細(xì)胞上調(diào)VCAM-1、ICAM-1的表達(dá)和IL-8的釋放。此外，sCD40L刺激腸道細(xì)胞增加黏附受體和釋放趨化因子。sCD40L和趨化因子定位于損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞，白細(xì)胞趨化黏附并向間質(zhì)組織遷移，導(dǎo)致組織損傷和功能障礙[26]。此外，血小板可以誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞產(chǎn)生活性氧參加炎癥反應(yīng)[27]；血小板來源的sCD40L還與輸血不良反應(yīng)有關(guān)[28]?？傊珻D40/CD40L是橋接血小板激活和炎癥瀑布的關(guān)鍵分子。

1.4 P-選擇素受體

P-選擇素(SELP，CD62P)是一類重要的細(xì)胞黏附分子，屬于選擇素家族，靜息狀態(tài)下在血小板α顆粒和內(nèi)皮細(xì)胞Weibel-Palade小體中儲存，在凝血酶、組胺、補(bǔ)體、氧自由基等的刺激下血小板活化，α顆粒膜迅速與血小板質(zhì)膜融合，P-選擇素通過膜融合表達(dá)于細(xì)胞表面，而白細(xì)胞表面的PSGL-1與血小板或內(nèi)皮細(xì)胞P選擇素結(jié)合后，P選擇素胞外區(qū)脫落形成可溶性P選擇素。血栓形成過程中，血小板P-選擇素通過與單核細(xì)胞上PSGL-1結(jié)合，促進(jìn)纖維沉積，導(dǎo)致血栓形成。發(fā)生內(nèi)毒素血癥時，血小板首先黏附到血管發(fā)生炎癥的部位，其膜表面P-選擇素和中性粒細(xì)胞的PSGL-1配體相互作用，促使白細(xì)胞趨化、黏附和移行，隨后中性粒細(xì)胞通過Mac-1與血小板整合素GPIIb/IIIa或者與GPIba結(jié)合的纖維蛋白原連接，使中性粒細(xì)胞和血小板的結(jié)合更加牢固，共同參與炎癥反應(yīng)[29]。已有文獻(xiàn)報道，可溶性選擇素是血栓及炎癥的生物標(biāo)記物，而P-選擇素表達(dá)升高與心血管疾病[30]、急性肺損傷及炎性腸病相關(guān)。

2 炎癥因子

2.1 PF4

PF4(CXCL4)是血小板α顆粒內(nèi)含量最豐富的蛋白，也是趨化因子家族中第一個在血小板被識別的成員。PF4從活化血小板α顆粒釋放至血漿后在L選擇素和淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1的協(xié)助下趨化中性粒細(xì)胞黏附至血管內(nèi)皮細(xì)胞上，加強(qiáng)其吞噬作用，誘發(fā)嗜中性白細(xì)胞呼吸爆發(fā)及T淋巴細(xì)胞趨化作用[31]。PF4在TNF和RANTES的協(xié)助下刺激中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞釋放炎性介質(zhì)，參與炎癥發(fā)生過程[32]。可溶性的PF4可以結(jié)合細(xì)菌，并通過IgG在效應(yīng)細(xì)胞形成新的識別部位，與革蘭氏陰性菌LPS脂質(zhì)A以及細(xì)菌細(xì)胞壁的多聚陰離子結(jié)合，新形成的復(fù)合物可以被吞噬細(xì)胞吞噬從而清除某種細(xì)菌[33]。此外PF4、β-血栓球蛋白和中性粒細(xì)胞激活肽可以招募并激活中性粒細(xì)胞，抑制其凋亡[34]。PF4和CD40L可以協(xié)同作用增強(qiáng)宿主抗HIV的感染，PF4可以結(jié)合到HIV-1包膜蛋白上，阻止其與宿主細(xì)胞的結(jié)合[35]。

2.2 IL-1β

血小板激活后分泌的IL-1β，是一個被廣泛研究的核心細(xì)胞因子。血小板胞內(nèi)IL-1β是以非活化狀態(tài)存在的pre-messenger RNA，當(dāng)血小板受到刺激后，pre-messenger RNA被剪切并經(jīng)caspase-1處理后產(chǎn)生功能成熟的IL-1β[36]。IL-1β可以促使單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等黏附到內(nèi)皮細(xì)胞上，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞合成和趨化因子分泌，提高血管通透性和白細(xì)胞趨化反應(yīng)，參與炎癥反應(yīng)[37]。最近研究顯示，登革熱病毒刺激血小板后，通過血小板胞內(nèi)的NLRPS(Nucleotide-binding domain leucine rich repeat containing protein)可促進(jìn)IL-1β含量增加[38]。關(guān)節(jié)炎動物模型研究顯示，血小板被激活后釋放大量富含IL-1β的微泡，而這種微泡可以進(jìn)一步放大關(guān)節(jié)炎動物模型的炎癥反應(yīng)[39]。

3 PMPs

PMPs(Platelet microparticle)是血小板活化和凋亡等過程中釋放的一種超微膜狀囊泡。血小板受到刺激后其囊泡以出芽方式形成小囊泡或偽足并脫落進(jìn)入微循環(huán)。多種細(xì)胞可以產(chǎn)生微粒體。但血液循環(huán)中70%～90%的微粒體來源于血小板，PMPs除了具有參與血栓形成、促進(jìn)腫瘤生長和新生血管形成等作用外，還參與了炎癥反應(yīng)。PMP通過與靶細(xì)胞黏附，將自身的蛋白或mRNA傳遞給靶細(xì)胞，從而改變靶細(xì)胞的生物學(xué)功能。PMP可以刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)多種黏附分子，將中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞招募并黏附至血管內(nèi)皮細(xì)胞到達(dá)炎癥部位。研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者外周血PMP的含量明顯增加，這表明血小板微粒參與了炎癥反應(yīng)。而特異性皮炎患者外周血PMP和P-選擇素表達(dá)明顯升高，在皮膚炎癥部位可以觀察到血小板-PMP-纖維蛋白原復(fù)合物。

4 展望

血小板除了維持止血和血管內(nèi)皮完整功能外，還保留了原始炎癥細(xì)胞的一些特性，通過血小板-細(xì)菌、血小板-粒細(xì)胞及血小板-內(nèi)皮細(xì)胞間的相關(guān)作用發(fā)揮宿主防御功能。血小板在炎性病變中可產(chǎn)生多重效應(yīng)，血小板可以通過直接識別病原微生物及其產(chǎn)生的信號捕獲和遏制病原菌，也可以通過釋放的細(xì)胞因子和趨化因子間接地參與宿主抗感染防御過程，血小板在炎癥反應(yīng)中的研究越來越廣泛，但其參與炎癥反應(yīng)的具體作用機(jī)制仍不清晰。抑制血小板在炎癥反應(yīng)中的作用可能成為治療炎性疾病的新策略。深入研究血小板生物學(xué)行為在炎癥反應(yīng)中的作用，將進(jìn)一步為炎癥反應(yīng)的治療提供更多的理論依據(jù)。