血小板、中性粒細(xì)胞在炎癥反應(yīng)與血栓形成中的作用

李明花 遇紅梅

(吉林大學(xué) 1第一醫(yī)院,吉林 長春 130061;2中日聯(lián)誼醫(yī)院)

中性粒細(xì)胞和血小板均調(diào)控天然免疫所參與的炎癥反應(yīng)和血栓的形成。血小板對于形成止血栓以防止出血至關(guān)重要,而中性粒細(xì)胞是抵抗入侵病原體的免疫防御的守護(hù)者。血小板和中性粒細(xì)胞是外周血中豐富的細(xì)胞。從傳統(tǒng)意義上講,血小板發(fā)揮著重要的止血作用,而中性粒細(xì)胞對先天免疫反應(yīng)很重要。血小板和先天免疫之間的相互作用及隨后凝血激活的觸發(fā),是宿主系統(tǒng)的一部分,以防止病原體在血流中系統(tǒng)傳播?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)血小板、中性粒細(xì)胞外誘捕網(wǎng)(NETs)、細(xì)胞因子來介導(dǎo)炎癥反應(yīng)和血栓形成。當(dāng)細(xì)胞因子產(chǎn)生過度時(shí),血管通透性增加及炎癥使血液處于高凝狀態(tài),容易導(dǎo)致血栓形成。血栓與炎癥相互作用可通過NETs、血小板、細(xì)胞因子相互作用調(diào)節(jié)。本文將對血小板和中性粒細(xì)胞相互作用及其串?dāng)_與血栓形成的關(guān)系進(jìn)行闡述。

1 炎癥與天然免疫

1.1炎癥反應(yīng) 炎癥反應(yīng)是常見的病理過程,并且是重要的一種免疫防御機(jī)制〔1〕。炎癥是損傷和抗損傷的統(tǒng)一過程,正常的炎癥反應(yīng)對人體有利,是人體免疫力的一種表現(xiàn)。局部血液循環(huán)在發(fā)生急性炎癥時(shí)會(huì)發(fā)生一系列變化,造成細(xì)動(dòng)脈在炎癥介質(zhì)作用下短暫收縮,持續(xù)數(shù)秒至數(shù)分鐘;毛細(xì)血管在細(xì)動(dòng)脈短暫痙攣后會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)張,導(dǎo)致血流加快,形成炎癥性充血;當(dāng)血液通透性增高,血液黏稠度增加,則會(huì)導(dǎo)致血液成分滲出,啟動(dòng)機(jī)體天然免疫應(yīng)答。

1.2天然免疫 天然免疫是機(jī)體防御病原體的第一道防線。天然免疫通過模式識(shí)別受體(PRPs)感受并識(shí)別各種內(nèi)外刺激信息〔2〕。與此同時(shí),PRPs能夠識(shí)別損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)和病原相關(guān)分子模式(PAMPs),引起一系列免疫應(yīng)答反應(yīng),對入侵病原體作出快速反應(yīng),清除各種損害因子,達(dá)到修復(fù)機(jī)體損傷的目的〔3〕。

Toll樣受體(TLRs)家族成員包含13種,在天然免疫中發(fā)揮重要作用。不同TLRs可識(shí)別不同的病原刺激分子,其中識(shí)別細(xì)菌和真菌成分主要為TLR1～5,識(shí)別病毒、內(nèi)生物刺激分子及微生物核酸主要為TLR3和TLR7～13〔4〕。當(dāng)TLRs識(shí)別PAMPs/DAMPs后,通過激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB等信號(hào)通路,啟動(dòng)核轉(zhuǎn)錄功能,誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子分泌,發(fā)生炎癥〔5〕。革蘭陰性菌細(xì)胞壁主要成分脂多糖與單核/巨噬細(xì)胞表面TLR4結(jié)合,通過修飾MAPK磷酸化、NF-κB水平,上調(diào)細(xì)胞因子表達(dá),而抑制MAPK磷酸化、NF-κB水平可抑制細(xì)胞因子釋放〔6〕。

1.3炎癥相關(guān)細(xì)胞因子 細(xì)胞因子在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起關(guān)鍵作用,并且可通過受體作用調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答,在介導(dǎo)創(chuàng)傷、炎癥反應(yīng)中具有重要作用。細(xì)胞因子包括促炎和抗炎細(xì)胞因子。適當(dāng)分泌的細(xì)胞因子經(jīng)旁分泌作用,激活中性粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞,發(fā)揮抗炎作用,殺滅病原體〔7〕。大量釋放細(xì)胞因子會(huì)激活內(nèi)皮細(xì)胞,提高血管通透性,免疫細(xì)胞滲出到炎癥部位對病原菌進(jìn)行吞噬并殺滅?？寡准?xì)胞因子轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β、白細(xì)胞介素(IL)-13、IL-10和IL-4等與促炎細(xì)胞因子如干擾素(IFN)-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-6、IL-2和IL-1等之間失衡是引起炎癥的關(guān)鍵性因素。細(xì)胞因子過多導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴,是導(dǎo)致炎癥損傷的重要原因。細(xì)胞因子過度表達(dá)是某些疾病形成重要因素,比如血栓。

2 血栓和血小板

2.1血栓 血栓是指在活體的血管和心臟內(nèi),循環(huán)血液中有形成分在血管內(nèi)形成栓子,造成血管部分或完全堵塞,相應(yīng)部位血供障礙的病理過程?？捎裳“迮c細(xì)胞因子相互作用導(dǎo)致,動(dòng)脈血栓富含血小板,形成于破裂的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的側(cè)面或周圍,常發(fā)生在高切變流處,可發(fā)揮止血與宿主防御功能,血小板與細(xì)胞因子作用由NETs介導(dǎo)。而靜脈血栓富含纖維蛋白和紅細(xì)胞,常發(fā)生在慢切變流處。

按照血管結(jié)構(gòu)或者血管損傷,兩種主要機(jī)制介導(dǎo)血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)及血栓形成〔8〕。其中一個(gè)主要是由組織因子(TF)依賴的,而另外一個(gè)主要是由膠原介導(dǎo)的。TF是外源性凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的主要啟動(dòng)因子。內(nèi)皮細(xì)胞在正常止血過程中可能會(huì)受到損傷,從而導(dǎo)致內(nèi)皮下間隙的膠原暴露。在血小板激活因子(PAF)或粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)的刺激下,TF移位到細(xì)胞表面,觸發(fā)凝血酶生成和血栓形成〔9,10〕?；罨“逋ㄟ^分泌聚集性介質(zhì)產(chǎn)生凝血酶而對其他循環(huán)血小板進(jìn)行招募。TF可介導(dǎo)前凝血酶向凝血酶轉(zhuǎn)化、凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活及纖維蛋白生成。血栓形成有多種機(jī)制,其中一種是血小板異常與細(xì)胞因子相互作用導(dǎo)致血栓形成〔11〕。

2.2血小板 血小板是小的無核細(xì)胞碎片,來源于巨核細(xì)胞,血小板在宿主防御中發(fā)揮作用,在止血和凝血過程中具有形成血栓、堵塞創(chuàng)口、釋放與凝血有關(guān)的各種因子等功能。血小板在宿主防御中發(fā)揮作用,包括產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì),如生長因子、細(xì)胞因子和趨化因子,調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞,甚至有吞噬細(xì)菌和病毒的能力〔12～14〕。血管受損時(shí),血管平滑肌通過交感神經(jīng)的軸突反射,血管收縮,血流緩慢,使血小板在受損局部黏附、聚集。血小板除原發(fā)性止血的作用外,還參與先天免疫和識(shí)別病原體相關(guān)的分子模式,如TLRs的識(shí)別。研究發(fā)現(xiàn),人血小板表達(dá)TLR1、2、4、6、8和9。而其中的TLR2/1二聚體主要用于二?；鞍鬃R(shí)別,其中的TLR4主要用于結(jié)合革蘭陰性菌的脂多糖。如TLR2激活劑三酰脂肽(PAM3-CSK4)可誘導(dǎo)血小板聚集〔15〕;TLR4激活劑脂多糖能夠增強(qiáng)血小板的聚集引起纖維蛋白原與血小板結(jié)合能力增強(qiáng)〔16〕。

研究表明,活化的血小板會(huì)通過脫落的形式導(dǎo)致其他病理生理狀態(tài),包括動(dòng)脈和靜脈血栓的形成。如動(dòng)脈血栓,在血管損傷部位高剪切條件下,通過血小板糖蛋白(GP)Ⅰb-血管性血友病因子(vWF)-血小板膜糖蛋白Ⅵ與膠原相互作用,而黏附于暴露的細(xì)胞外基質(zhì)上,導(dǎo)致血小板整合素GPⅡbⅢa活化,擴(kuò)散,聚集成血栓并釋放包括反饋激動(dòng)劑二磷酸腺苷(ADP)在內(nèi)的顆粒物,形成血栓素(TX)A2,促進(jìn)循環(huán)血小板募集至局部血栓。血小板包含3種主要的顆粒類型——致密顆粒、α顆粒和溶酶體。α顆粒是血小板特有的,是血小板中蛋白質(zhì)儲(chǔ)存的主要部位。致密顆粒(又稱δ顆粒)即小分子儲(chǔ)存的部位。血小板顆粒是炎癥介質(zhì)包括TNF-α、TGF-β、趨化因子的重要來源。血小板顆粒主要含有蛋白質(zhì)〔包括趨化因子配體5(RANTES)〕、膜相關(guān)受體(例如,αⅡbβ3和P-選擇素)和可溶性物質(zhì)〔例如,血小板因子(PF)4和纖維蛋白原〕,此外還包括中性粒細(xì)胞激活肽(NAP)-2、內(nèi)皮細(xì)胞調(diào)節(jié)劑(例如鞘氨醇-1-磷酸)、血清素和生長因子、血小板衍生生長因子(PDGF)和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等〔17〕。在血栓形成、炎癥的發(fā)生過程中涉及P-選擇素和CD40-配體(CD40-L)在內(nèi)的其他蛋白質(zhì)向血小板表面的轉(zhuǎn)移〔18〕。血小板通過其膜上的TLR對病原體相關(guān)分子模式進(jìn)行檢測,釋放殺菌產(chǎn)物并誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞脫顆粒和中性粒細(xì)胞外陷阱形成〔19〕。

3 中性粒細(xì)胞

3.1中性粒細(xì)胞簡介 中性粒細(xì)胞占人類白細(xì)胞總量的40%～70%〔20〕。中性粒細(xì)胞是專職吞噬細(xì)胞,具有很強(qiáng)趨化作用和吞噬功能,是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)損傷時(shí),局部的炎性介質(zhì)使內(nèi)皮細(xì)胞激活,黏附于血管內(nèi)皮。黏附的中性粒細(xì)胞在趨化因子的作用下能夠發(fā)生骨架蛋白重構(gòu),并且向損傷組織或者感染病灶遷移,以此能夠發(fā)揮殺菌作用和吞噬作用〔21〕。

中性粒細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)由抗凋亡與促凋亡信號(hào)的平衡維持的,對及時(shí)終止炎癥反應(yīng)尤為關(guān)鍵〔22〕。凋亡延遲的中性粒細(xì)胞無法及時(shí)被巨噬細(xì)胞清除,持續(xù)釋放細(xì)胞因子,導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴,打破機(jī)體促炎與抑炎的平衡從而進(jìn)一步加劇組織損傷。

3.2NETs NETs是由中性粒細(xì)胞釋放到胞外的含有DNA、組蛋白及組織蛋白酶G的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可通過捕獲病原體來發(fā)揮殺菌作用。NETs以解聚的染色質(zhì)作為骨架,上面鑲嵌著核組蛋白、多種顆粒蛋白和某些胞質(zhì)蛋白,形成了局部高濃度的殺菌分子環(huán)境〔23〕,殺滅寄生蟲、真菌、伯氏包柔螺旋體、革蘭陰性菌及革蘭陽性菌,甚至能夠捕獲人類免疫缺陷病毒(HIV),并通過髄過氧化物酶和α-防御素清除HIV。NETs可綁定紅細(xì)胞和血小板,并可誘捕病原體。染色質(zhì)解聚是NETs形成過程中重要特征,參與NETs形成的為肽基精氨酸脫亞氨酶(PAD)4。PAD4在組蛋白H3中將精氨酸轉(zhuǎn)化為瓜氨酸,導(dǎo)致核膜破裂并在形成及腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中起重要作用。

3.3影響NETs形成的因素 除致病微生物外,脂多糖、活化的血小板和內(nèi)皮細(xì)胞IL-8、干擾素、佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯(PMA)均可刺激中性粒細(xì)胞產(chǎn)生NETs。NETs促進(jìn)血栓形成作用主要通過凝血因子、血小板、內(nèi)皮細(xì)胞相互作用。與此同時(shí),血管中NETs的形成可使血小板黏附、聚集和激活,并且NETs可招募紅細(xì)胞,誘導(dǎo)血栓形成,用DNA處理NETs后由于降解了其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此能夠阻止血栓形成。

4 中性粒細(xì)胞、炎癥與血小板相互作用影響血栓的形成

4.1NETs與血小板及細(xì)胞因子相互作用 NETs可與血小板表面TLR結(jié)合。研究報(bào)道表明,高遷移率組蛋白1可激活血小板,從而能夠誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞形成NETs〔23〕。同時(shí),活化的血小板能夠提供促進(jìn)NETs形成的信號(hào),并且能夠?qū)ζ渥陨砘罨癄顟B(tài)進(jìn)行維持。釋放的NETs會(huì)促進(jìn)血栓前狀態(tài)并進(jìn)一步活化血小板〔24〕?；罨蟮难“蹇梢酝ㄟ^P-選擇素與中性粒細(xì)胞表面受體P-選擇素糖蛋白配體(PSGL)-1結(jié)合而黏附在中性粒細(xì)胞上并刺激嗜中性白細(xì)胞釋放NETs;當(dāng)脂多糖(LPS)濃度達(dá)到足夠水平時(shí),可誘導(dǎo)NETs形成及中性粒細(xì)胞活化〔25〕。Kambas等〔26〕通過免疫印跡和激光共聚焦顯微鏡評估NETs中組織因子的表達(dá)情況,采用流式細(xì)胞儀對中性粒細(xì)胞來源的微顆粒表面組織因子進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞來源的組織因子在NETs誘導(dǎo)的血栓形成過程發(fā)揮重要作用。外源性凝血途徑從釋放組織因子開始,NETs的彈性蛋白酶可以使組織因子途徑抑制劑水解而失活,促進(jìn)外源性凝血過程,導(dǎo)致血栓形成;NETs能夠直接激活內(nèi)源性凝血途徑的組織因子及凝血因子Ⅻ,從而能夠啟動(dòng)凝血級(jí)聯(lián)〔27〕。NETs中存在的特異組蛋白H3和H4,能夠結(jié)合vWF誘捕血小板及通過DAMPs激活補(bǔ)體途徑,從而誘導(dǎo)其聚集形成血栓〔28〕。急性心肌梗死患者的血栓中含有大量中性粒細(xì)胞和高水平的NETs,由此可見在動(dòng)脈血栓形成中NET具有重要作用〔29〕。

4.2血栓炎癥 炎癥與血栓形成之間存在網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,其中一方面是血栓形成的產(chǎn)物可引起炎癥;而另一方面炎癥能夠促進(jìn)高凝狀態(tài)。在血栓形成中,炎性細(xì)胞的作用可能是通過中性粒細(xì)胞及白細(xì)胞分泌的多種炎性介質(zhì)及細(xì)胞因子作用于內(nèi)、外源性凝血系統(tǒng)的一些環(huán)節(jié),從而引起血栓形成〔30〕。血小板在炎癥部位維持血管完整性中的作用,目前稱為炎癥止血的過程〔31〕。血小板的止血和免疫調(diào)節(jié)功能都受到環(huán)境信號(hào)的嚴(yán)格調(diào)節(jié),特別是它們與內(nèi)皮和固有免疫系統(tǒng)成分的相互作用。血栓炎癥的概念最初是用來描述血小板在減輕腦缺血再灌注損傷的炎癥反應(yīng)中的作用的〔32〕。目前,血栓炎癥被更廣泛地用于描述由血栓和炎癥之間的串?dāng)_調(diào)節(jié)的各種疾病,如深靜脈血栓、腦卒中和動(dòng)脈粥樣硬化及感染性疾病(如敗血癥)。血栓炎性疾病的共同特征是內(nèi)皮細(xì)胞與免疫和止血系統(tǒng)的相互作用。在這些疾病中,炎癥會(huì)引發(fā)血栓形成,而血栓形成反過來又會(huì)刺激炎癥反應(yīng)。血小板-白細(xì)胞相互作用在炎癥實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛣?dòng)脈粥樣硬化、急性冠狀動(dòng)脈綜合征、缺血性腦卒中、深靜脈血栓形成(DVT)和敗血癥患者的炎癥內(nèi)皮細(xì)胞、血栓和血液中的作用增強(qiáng)。

4.3血小板-中性粒細(xì)胞相互作用 血小板和天然免疫細(xì)胞之間的相互作用促進(jìn)血栓形成、炎癥和組織損傷。一些研究表明血小板在炎癥條件下的中性粒細(xì)胞募集中的重要性,包括缺血再灌注損傷、急性肺損傷、動(dòng)脈粥樣硬化〔33～35〕。中性粒細(xì)胞在趨化因子、補(bǔ)體成分、炎癥介質(zhì)的作用下迅速從骨基質(zhì)轉(zhuǎn)移到炎癥組織,血小板上的P-選擇素與中性粒細(xì)胞膜上的PSGL-1相互作用在中性粒細(xì)胞的募集、巨噬細(xì)胞-1抗原(MAC-1)和淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原(LFA)-1的激活及NETs的形成中起著重要作用〔36〕。MAC-1的激活也允許血小板與GPⅠb-α直接結(jié)合,并通過纖維蛋白原間接通過GPⅡbⅢa增加中性粒細(xì)胞的黏附和遷移〔37〕。這些相互作用在物理上加強(qiáng)了中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞之間的橋梁,并誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞下游信號(hào)傳導(dǎo),促進(jìn)中性粒細(xì)胞黏附、爬行和遷移〔38〕?；罨“灞磉_(dá)上調(diào)可溶性或膜結(jié)合型 CD40L,與免疫細(xì)胞上的CD40相互作用并促進(jìn)血栓和炎癥〔39〕。此外,IL-8、c5a和其他激動(dòng)劑與黏附血小板的相互作用增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的活化〔40〕,并支持形成同型高栓塞聚集物。活化中性粒細(xì)胞與血小板的相互作用增加了sCD40L的釋放,導(dǎo)致血小板和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧(ROS)增加。ROS和NETs支持血小板-中性粒細(xì)胞相互作用、血小板活化和血管炎癥。血小板也表達(dá)血小板-中性粒細(xì)胞相互作用不需要的受體調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的活動(dòng)。例如,血小板上的觸發(fā)受體表達(dá)的髓樣細(xì)胞1配體增加了中性粒細(xì)胞效應(yīng)器的功能,同時(shí)改變了血小板-中性粒細(xì)胞復(fù)合物。血小板免疫受體酪氨酸基激活基序(ITAM)受體鈣離子依賴型凝集素樣受體(CLEC)-2和血小板膜糖蛋白(GPVI)被證明調(diào)節(jié)血小板感染和炎癥期間與中性粒細(xì)胞的相互作用〔41〕。