胡詩(shī)宛,楊 佳
血小板是由骨髓中成熟的巨核細(xì)胞質(zhì)脫落裂解產(chǎn)生的無(wú)核碎片,在血液凝固、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定等生理情況及心血管疾病等病理過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。動(dòng)脈硬化作為冠心病、心肌梗死、腦卒中等心血管疾病的主要病理基礎(chǔ),是以血脂代謝異常、血小板聚集和血栓形成為基礎(chǔ)的一類慢性炎癥性病變。動(dòng)脈硬化病理機(jī)制復(fù)雜,目前公認(rèn)的主要有炎癥學(xué)說(shuō)、脂質(zhì)浸潤(rùn)學(xué)說(shuō)和血栓形成學(xué)說(shuō)等[1]。近年來(lái)發(fā)現(xiàn),血小板參與某些自身活化途徑與炎癥反應(yīng)和脂質(zhì)代謝等病理過(guò)程,既相互聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立存在,因此,這類途徑可能是治療動(dòng)脈硬化的新靶標(biāo)。通過(guò)綜述血小板活化與動(dòng)脈硬化的相關(guān)性及血小板活化在動(dòng)脈硬化中的作用機(jī)制,以期為心血管疾病的診斷及治療提供依據(jù)。
有研究發(fā)現(xiàn),血小板除直接參與動(dòng)脈硬化血栓的形成,也可作為炎癥細(xì)胞參與機(jī)體宿主防御,發(fā)揮免疫功能[2]。
1.1 血小板活化及相關(guān)炎性因子 病理狀態(tài)下如血流剪應(yīng)力變化、血管內(nèi)皮損傷時(shí),血小板由靜息狀態(tài)被激活后脫顆粒,即血小板內(nèi)釋放血小板顆粒(主要有α顆粒、致密顆粒、溶酶體),并進(jìn)一步釋放血小板相關(guān)炎性因子加速炎癥反應(yīng),從而促進(jìn)動(dòng)脈硬化發(fā)展。其中,相關(guān)炎性因子包括促炎細(xì)胞因子、趨化因子、黏附分子等幾大類。
白細(xì)胞介素(IL)家族是一類常見的促炎細(xì)胞因子,其中IL-1β認(rèn)為在血管炎癥中發(fā)揮著重要的作用,目前已成為治療冠心病的主要指標(biāo)[3]。活化的血小板合成的IL-1β經(jīng)E-選擇素,在細(xì)胞間黏附分子和趨化因子等協(xié)同作用下,誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)并促進(jìn)血小板與白細(xì)胞的黏附,加速動(dòng)脈硬化發(fā)展。血小板表面CD40配體(CD40 ligand,CD40L)的鑒定是一項(xiàng)早期觀察,表明血小板不僅表達(dá)與止血有關(guān)的因子,同時(shí)表達(dá)與免疫有關(guān)的因子。血小板活化后分泌的可溶性CD40L(soluble CD40L,sCD40L)是循環(huán)系統(tǒng)中sCD40L的主要來(lái)源。血小板表面CD40L可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分泌趨化因子及黏附因子,從而導(dǎo)致白細(xì)胞募集和血管炎癥區(qū)域血小板-白細(xì)胞聚集體形成,這是動(dòng)脈硬化過(guò)程中血栓形成和炎癥反應(yīng)之間的重要連接點(diǎn)[4]。有研究顯示,sCD40L與心血管事件發(fā)生率及死亡率增加相關(guān),可預(yù)測(cè)病人心血管疾病并發(fā)癥發(fā)生率和死亡率,并作為動(dòng)脈硬化炎癥生物標(biāo)志物,可用于腎病晚期病人心血管并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)后情況的評(píng)估[5]。有研究顯示,sCD40L作為系統(tǒng)動(dòng)脈硬化的標(biāo)志,可能在特定的動(dòng)脈區(qū)域有不同程度的預(yù)示作用[6]。上述研究說(shuō)明,血小板活化后釋放的sCD40L與動(dòng)脈硬化發(fā)展關(guān)系密切,血清sCD40L可評(píng)估動(dòng)脈硬化性心血管疾病嚴(yán)重程度及預(yù)后恢復(fù)情況。
活化的血小板可分泌多種趨化因子,主要在血管壁上募集造血干細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞等,以引發(fā)血管損傷部位的局部炎癥,如CXCL4與CCL5結(jié)合形成異二聚體,協(xié)同募集單核細(xì)胞以促進(jìn)動(dòng)脈硬化發(fā)展[7];CXCL4與CXCL12可協(xié)助巨噬細(xì)胞攝取氧化型低密度脂蛋白,從而促進(jìn)泡沫細(xì)胞形成,推動(dòng)動(dòng)脈硬化斑塊脂質(zhì)核心的發(fā)育;另一方面,CXCL4與CXCL12通過(guò)抑制炎性因子黏附損傷處血管,發(fā)揮對(duì)動(dòng)脈硬化的反向抑制作用,有學(xué)者認(rèn)為可能是動(dòng)脈硬化處在不同的發(fā)展階段[8]。
血小板活化后引起黏附因子激活的表達(dá),其中,P-選擇素作為細(xì)胞間相互作用的橋接分子,是典型的血小板活化標(biāo)志物之一,它不僅應(yīng)用于臨床血液相關(guān)疾病的篩查,同樣也是全身炎癥反應(yīng)的指標(biāo)[9]。P-選擇素促進(jìn)了與白細(xì)胞穩(wěn)定的相互作用,也是聯(lián)系止血和炎癥反應(yīng)之間的關(guān)鍵分子,因此,P-選擇素可能成為治療動(dòng)脈硬化相關(guān)疾病的一個(gè)靶點(diǎn)[10]。
上述研究說(shuō)明,血小板活化分泌的炎癥相關(guān)因子均對(duì)動(dòng)脈硬化有促進(jìn)作用。
1.2 模式識(shí)別受體介導(dǎo)的血小板活化 血小板參與Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)是近年研究發(fā)現(xiàn)的重要途徑。TLRs是模式識(shí)別受體中的一類,它廣泛表達(dá)于血小板等免疫細(xì)胞,TLRs的表達(dá)與激活引起血小板活化和炎癥介質(zhì)釋放。血小板通過(guò)表達(dá)與病原體結(jié)合的TLRs,介導(dǎo)血小板發(fā)揮免疫功能充當(dāng)循環(huán)“哨兵”,與相應(yīng)的感染因子結(jié)合,從而傳遞炎癥信號(hào)[11]。
上述研究表明血小板-TLRs表達(dá)的上調(diào)與血栓炎癥狀態(tài)增強(qiáng)有關(guān),提示血小板活化水平與動(dòng)脈硬化血管炎癥狀態(tài)有相關(guān)性。
1.3 核因子-κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信號(hào)介導(dǎo)的血小板活化 NF-κB是炎癥反應(yīng)和血栓形成的重要調(diào)節(jié)因子,是激活各類炎性因子的共同通道。NF-κB也是血小板活化中涉及的諸多功能性轉(zhuǎn)錄因子之一,與血栓形成和炎癥反應(yīng)密切相關(guān)[12]。
凝血酶受體4即蛋白酶激活受體4(protein kinase activated receptor 4,PAR4)是血小板NF-κB的主要激活劑。凝血酶與PAR4結(jié)合可誘導(dǎo)激活鞘磷脂酶,并增加C24:0-神經(jīng)酰胺的水平和p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的激活,最終導(dǎo)致NF-κB啟動(dòng)和血小板激活。膠原是一種血小板激動(dòng)劑,通過(guò)磷酸化IκB-α以激活NF-κB,從而引起血小板活化。有研究顯示,sCD40L是NF-κB的有效激活劑,通過(guò)激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)以活化血小板[13]。糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end-products,AGEs)與其受體RAGE結(jié)合認(rèn)為在心血管疾病及糖尿病的外周動(dòng)脈疾病發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在血小板中,RAGE激活增加了血小板膜上P-選擇素的表達(dá),從而促進(jìn)血小板活化。
劉凌琳等[14]發(fā)現(xiàn)心肌組織中可檢出NF-κB,心臟功能損害激活炎性因子NF-κB,加重心肌損害。孫欣等[15]研究顯示,不穩(wěn)定型心絞痛病人體內(nèi)NF-κB及CD63、CD62P水平均上調(diào),隨著炎癥反應(yīng)加重,各血小板活化參數(shù)明顯升高,且血清NF-κB與血小板活化標(biāo)志物CD63呈正相關(guān)。
上述研究表明NF-κB信號(hào)通路與各類促進(jìn)血小板活化炎癥介質(zhì)之間的相關(guān)性,證實(shí)了NF-κB是炎癥反應(yīng)和血栓形成的重要調(diào)節(jié)因子。
氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL)作為一種氧化的脂質(zhì)代謝產(chǎn)物,通過(guò)凝集素樣氧化低密度脂蛋白受體1(LOX-1)作用于包括血小板在內(nèi)的多種細(xì)胞,并通過(guò)誘導(dǎo)血栓形成中的炎性因子以活化血小板并促進(jìn)血栓形成,在動(dòng)脈硬化中發(fā)揮著重要的作用[16]。
臨床和實(shí)驗(yàn)研究均證實(shí)了低密度脂蛋白(LDL)濃度增高可促進(jìn)動(dòng)脈硬化,并易被內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和單核細(xì)胞氧化。被氧化后的ox-LDL可誘導(dǎo)P-選擇素在內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá),使單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附,從而促進(jìn)動(dòng)脈硬化。Nie等[17]在體外將ox-LDL與血小板共同孵育,發(fā)現(xiàn)ox-LDL可提高二磷酸腺苷(ADP)誘導(dǎo)的血小板最大聚集率,促進(jìn)血小板表面活性物質(zhì)P-選擇素和CD40L表達(dá),血小板內(nèi)活性氧生成增加,并誘導(dǎo)血小板易于活化。ox-LDL與血小板孵育后,血小板磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)表達(dá)增加,提示ox-LDL可能通過(guò)磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號(hào)通路增加p-AKT,進(jìn)而增強(qiáng)血小板活化。
LDL促進(jìn)動(dòng)脈硬化發(fā)展有多條途徑,主要受到CD36調(diào)控。清道夫受體攝取ox-LDL可能導(dǎo)致巨噬細(xì)胞衍生的泡沫細(xì)胞形成和動(dòng)脈硬化[18-19]。CD36作為主要的B類清除劑受體,可影響巨噬細(xì)胞對(duì)ox-LDL的攝取[20]。CD36在調(diào)節(jié)動(dòng)脈硬化的初始和進(jìn)展階段具有重要的作用,如參與炎癥反應(yīng)、脂質(zhì)代謝、內(nèi)皮功能障礙、平滑肌細(xì)胞功能障礙和泡沫細(xì)胞形成等眾多活化途徑。晚期AGEs可直接特異性與血小板衍生的CD36相互作用,增強(qiáng)血小板活化作用,促進(jìn)血栓快速形成,并參與維持血栓穩(wěn)定。CD36-/-小鼠延遲了形成閉塞性血栓的時(shí)間證實(shí)了這一觀點(diǎn)[21]。血小板反應(yīng)蛋白1(TSP-1)是另一種CD36配體,大量存在于血小板的α顆粒中。有研究發(fā)現(xiàn),CD36-/-和TSP-1-/-小鼠均顯示出膠原蛋白形成的血栓溶解明顯增強(qiáng)[22]。這些研究提示TSP1/CD36(配體/受體軸)參與維持血栓穩(wěn)定。有研究表明,血小板CD36通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶5(ERK5)增強(qiáng)了體內(nèi)Caspase依賴性促凝活性,受到ox-LDL刺激時(shí),血小板與單核細(xì)胞形成聚集體,進(jìn)而促進(jìn)單核細(xì)胞以CD36依賴性方式攝取ox-LDL[20],從而加速動(dòng)脈硬化。
血小板活化釋放的α顆粒是基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1(SDF-1)的主要來(lái)源,SDF-1作為一種趨化因子,激活后在血小板表面過(guò)度表達(dá)[23]。Mehrpouri等[24]研究發(fā)現(xiàn),與低表達(dá)SDF-1基因的健康人相比,高表達(dá)SDF-1的冠心病病人血小板增強(qiáng)了單核細(xì)胞向泡沫細(xì)胞的分化,因此血小板活化對(duì)動(dòng)脈硬化發(fā)展起推動(dòng)作用。相關(guān)研究顯示,與脂質(zhì)代謝途徑密切相關(guān)的受體,如B類清道夫受體(scavenger receptor class B type,SR-B)、肝X受體α(liver X receptor α,LXRα)和ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子A1(ATP binding cassette transporter A1,ABCA1)表達(dá)水平在此過(guò)程中增加,與巨噬細(xì)胞、泡沫細(xì)胞的膽固醇外流有關(guān)[25]。將膽固醇從外周巨噬細(xì)胞向肝臟反向轉(zhuǎn)運(yùn)具有心臟保護(hù)作用。
上述研究表明,一方面,心血管疾病病人血小板可促進(jìn)單核細(xì)胞分化最終變成泡沫細(xì)胞,推動(dòng)動(dòng)脈硬化進(jìn)程;另一方面,該過(guò)程導(dǎo)致脂質(zhì)反向轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng),從而成為延緩動(dòng)脈硬化進(jìn)程的保護(hù)機(jī)制。該論點(diǎn)存在爭(zhēng)議,有待于進(jìn)一步研究明確。
血小板除參與血栓形成和血管炎癥反應(yīng)外,同時(shí)有一套獨(dú)立完整的血小板活化系統(tǒng),動(dòng)脈硬化斑塊破裂后,暴露內(nèi)皮下膠原蛋白及凝血酶和腺二磷酸的產(chǎn)生,通過(guò)與血小板上表達(dá)的幾種受體相互作用,如血小板膜受體糖蛋白(GP)IB-IX-V、GPVI-FCRγ、蛋白酶激活受體、P2Y嘌呤能受體和整合素等,觸發(fā)血小板活化。
3.1 P2Y嘌呤能受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 P2Y12受體是1998年發(fā)現(xiàn)的一種G蛋白耦聯(lián)受體家族之一,在血小板表面有表達(dá)。血管內(nèi)皮膠原暴露后,血小板分泌的ADP釋放并與血小板表面受體P2Y12受體結(jié)合,引發(fā)血小板形態(tài)改變及血小板聚集等活化?;蚯贸齈2Y12受體小鼠實(shí)驗(yàn)中顯示出血時(shí)間顯著延長(zhǎng),相應(yīng)的ADP血小板聚集作用較差,凝血酶及膠原敏感性降低等凝血功能抑制的表現(xiàn),與野生型小鼠相比,P2Y12基因敲除(P2Y12-/-)小鼠因橫向主動(dòng)脈縮窄引起的心肌肥厚、膠原合成、炎性細(xì)胞募集和心功能障礙等病理變化受到不同程度抑制,由此證明P2Y12受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在凝血功能及心血管疾病發(fā)展中發(fā)揮著促進(jìn)作用;與野生型相比,P2Y12-/-小鼠可顯著改善心功能;將野生型小鼠體內(nèi)血小板再注射到P2Y12-/-的小鼠體內(nèi)后可逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象[26],說(shuō)明血小板表達(dá)P2Y12基因可促進(jìn)血小板活化,P2Y嘌呤能受體是介導(dǎo)血小板活化的重要路徑。
3.2 蛋白酶激活受體轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 凝血酶是引起血小板聚集強(qiáng)度最高的活化劑,其中細(xì)胞作用是由G蛋白耦聯(lián)受體家族的蛋白酶激活受體(protein kinase activated receptor,PAR)介導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的。人類血小板主要表達(dá)的是PAR1和PAR4,凝血酶通過(guò)裂解PAR1和PAR4激活血小板,暴露新的N-末端,后者作為一個(gè)固定配基與受體進(jìn)行分子內(nèi)結(jié)合,從而激發(fā)跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),引起血小板聚集、釋放及膜糖蛋白等一系列改變,從而加速動(dòng)脈硬化斑塊形成,增加心血管意外發(fā)生的可能。
目前認(rèn)為PAR1和PAR4均可能成為抗血小板藥物的作用靶點(diǎn)[27]。與PAR1比較,PAR4與凝血酶的結(jié)合需要高出10倍以上的凝血酶濃度,因此PAR1可被低濃度凝血酶激活,產(chǎn)生快速而短暫的信號(hào);PAR4激活可介導(dǎo)產(chǎn)生持久的信號(hào),因而形成的血栓更牢固。需要注意的是,PAR1和PAR4可在循環(huán)系統(tǒng)中包括內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞內(nèi)表達(dá),因此,抑制PAR1和PAR4可能對(duì)血小板以外的其他組織細(xì)胞產(chǎn)生一定的作用[28]。
3.3 活性氧參與血小板活化途徑 活性氧在活化的血小板內(nèi)產(chǎn)生,并在調(diào)節(jié)血小板對(duì)膠原蛋白和膠原蛋白介導(dǎo)的血栓形成過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。氧化應(yīng)激水平增強(qiáng)有助于動(dòng)脈硬化的發(fā)展,最終導(dǎo)致血栓形成,進(jìn)而成為心臟病和中風(fēng)發(fā)作的主要原因之一[29]。血小板活性氧主要由還原的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶[nicotinamide adenine dinucleotide phosphate(NADP) oxidase,NOX]產(chǎn)生,其中NOX2作為NOX家族成員之一,與心血管疾病密切相關(guān),是血小板活化及血栓形成的重要調(diào)節(jié)劑。
包括O2-、OH-或H2O2在內(nèi)的活性氧,作為第二信使通過(guò)Ca2+的動(dòng)員、一氧化氮的失活和與花生四烯酸的相互作用形成異丙氨酸,從而激活血小板。人類血小板中NOX2酶活性是調(diào)控產(chǎn)生血小板活性氧的關(guān)鍵因素,如NOX2遺傳性缺陷病人血小板幾乎不產(chǎn)生活性氧證明了這一觀點(diǎn)[30]。NOX2基因先天缺陷者與肥胖人群相比,前者動(dòng)脈硬化程度更輕。因此,抑制NOX2基因表達(dá)可一定程度減少氧化應(yīng)激相關(guān)的血小板活化水平,達(dá)到抗血栓的目的,然而具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
3.4 細(xì)胞自噬在血小板活化中的作用 自噬作為一種由溶酶體介導(dǎo)的高度保守的途徑,可降解真核細(xì)胞中胞質(zhì)成分,對(duì)維持正常發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞存活和蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)是必不可少的,自噬功能障礙參與了許多人類疾病。近年來(lái),自噬在血小板中的作用已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。有研究發(fā)現(xiàn),活性氧通過(guò)調(diào)節(jié)PI3K/AKT/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路在ox-LDL誘導(dǎo)的血小板活化過(guò)程中調(diào)節(jié)自噬的機(jī)制,結(jié)果顯示,ox-LDL誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激觸發(fā)了血小板活化并增加了活性氧產(chǎn)生,抑制了PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路下游活性,促進(jìn)了血小板自噬,從而加劇血小板活化導(dǎo)致的聚集和黏附作用。說(shuō)明抑制活性氧的產(chǎn)生可激活PI3K/AKT/mTOR途徑從而減少自噬,一定程度阻斷血小板活化,最終達(dá)到抑制血小板聚集的目的[31]。
早期抗血小板藥物主要是為了防止血小板聚集及血栓形成,越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn),血小板可作為“炎性細(xì)胞”參與動(dòng)脈硬化,因此可圍繞抗炎作用進(jìn)一步開發(fā)。
目前應(yīng)用的抗血小板藥物主要包括阿司匹林、P2Y12受體拮抗劑、糖蛋白Ⅱb/Ⅲa受體拮抗劑和蛋白酶激活受體(如PAR1)拮抗劑等;已有的抗血小板藥物不能完全滿足臨床需求,主要表現(xiàn)為出血副作用嚴(yán)重、藥效不足及藥物抵抗等[27]?;谶@種現(xiàn)狀,研究者致力于尋找安全有效的抗血小板藥物或替代抗血小板治療的新方法。新型抗血小板藥物可能僅針對(duì)血小板的炎癥作用而不會(huì)影響原發(fā)性止血。人類基因組DNA多態(tài)性導(dǎo)致不同人群對(duì)同一種藥物的耐受性存在差異。因此,可從藥物基因組學(xué)角度研究,提高用藥精準(zhǔn)性,可能會(huì)減少耐藥或副作用發(fā)生。
梳理了血小板活化與動(dòng)脈硬化之間的關(guān)系,明確了在動(dòng)脈硬化發(fā)展過(guò)程中,血小板參與血管內(nèi)皮炎癥反應(yīng)、脂質(zhì)代謝及自身活化的相關(guān)機(jī)制,并認(rèn)識(shí)到血小板活化是促進(jìn)心血管疾病發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該研究領(lǐng)域尚存在未解決的問(wèn)題:目前已知的血小板活化因子及血小板活化通路繁雜,但這些活化因子或活化通路之間的相互作用尚不明確;目前無(wú)法直觀量化不同的血小板活化因素對(duì)血小板激活作用大小的差異;血小板活化因素對(duì)動(dòng)脈硬化的影響是否存在雙向調(diào)控性;對(duì)不同動(dòng)脈硬化階段的血小板活化推動(dòng)作用是否存在差異。
從臨床應(yīng)用角度分析,參與血小板活化的特異性標(biāo)志物可作為動(dòng)脈硬化發(fā)生發(fā)展的監(jiān)測(cè)指標(biāo),預(yù)測(cè)疾病發(fā)展與預(yù)后;可作為臨床治療動(dòng)脈硬化的潛在生物靶標(biāo),有助于突破臨床抗血小板治療的瓶頸。雖然參與動(dòng)脈硬化的血小板活化分子種類繁雜,某些分子可能產(chǎn)生雙向調(diào)節(jié)的效應(yīng),很難全面了解血小板活化對(duì)心血管疾病發(fā)展的作用。目前尚無(wú)確鑿證據(jù)表明,在疾病診斷方面,這些分子可替代傳統(tǒng)生物標(biāo)志物,從發(fā)展的眼光看,可將其作為潛在的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)因素,補(bǔ)充到現(xiàn)有的疾病診斷標(biāo)志物范圍中,協(xié)助臨床治療。