蕭 云綜述,陳煜森審校
(廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,廣東 湛江 524000)
血小板微粒體(Platelet microparticles,PMP)主要為血小板在受到不同刺激作用下細(xì)胞膜向外伸展變形,細(xì)胞膜部分以出芽方式形成小囊泡或偽足脫落進(jìn)入微循環(huán)而形成的細(xì)小微粒,是血小板粘附或活化的產(chǎn)物。PMP的體積小于正常的血小板,直徑0.1~1.0 μm,但具有完整的膜結(jié)構(gòu),其膜的成分與血小板相同,表達(dá)一些血小板的膜糖蛋白(GP)、血小板活化因子(PAF)、β-淀粉樣前體蛋白、Ca2+依賴性蛋白酶(Calpain)和有促凝作用的磷脂等。PMP是血液循環(huán)中含量最多的微粒體,占所有微粒體的70%~90%,在多種生理和病理過(guò)程中起著重要作用。正常人血液中含有少量PMP。本文就血小板微粒體的生物特性、檢測(cè)及其在缺血性腦卒中的研究進(jìn)展做一綜述。
1.1 血小板微粒體的來(lái)源及形成機(jī)制 體內(nèi)PMP主要來(lái)源于活化的血小板;而體外研究PMP的產(chǎn)生,必須先通過(guò)各種途徑激活血小板。目前研究發(fā)現(xiàn)高切應(yīng)力和多種激活劑,如凝血酶、膠原、腎上腺素、ADP、鈣離子載體A23187及終端補(bǔ)體復(fù)合物C5b-9、抗血小板抗體等有關(guān),作用于血小板均可引起PMP的釋放,但不同的激活劑誘導(dǎo)所產(chǎn)生的PMP大小相差甚遠(yuǎn)。PMP的形成和釋放機(jī)制目前尚不十分清楚,但普遍認(rèn)為細(xì)胞膜極性丟失及細(xì)胞膜骨架重排起到重要的作用。
細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層中的脂質(zhì)成分呈不對(duì)稱分布,帶負(fù)電荷的氨基磷脂(磷脂酰絲氨酸和磷脂酰乙醇胺)幾乎全部分布在膜靠近胞質(zhì)的內(nèi)層,而磷脂酰膽堿和鞘脂主要分布在膜的外層。細(xì)胞通過(guò)酶消耗能量來(lái)維持膜脂質(zhì)不對(duì)稱性,在此過(guò)程中氨基磷脂轉(zhuǎn)移酶、翻轉(zhuǎn)酶(Flippase)和磷脂爬行酶(Scramblase)起到重要作用。當(dāng)細(xì)胞受到促凝、促炎癥等刺激時(shí)通常引起胞外Ca2+內(nèi)流或胞內(nèi)Ca2+貯存庫(kù)的釋放,導(dǎo)致胞漿Ca2+濃度升高,進(jìn)而氨基磷脂轉(zhuǎn)移酶和Scramblase激活,同時(shí)Flippase受到抑制,最終致使膜磷脂重新分布,磷脂酰絲氨酸(PS)由膜內(nèi)層遷移至外層,引起PS暴露、出芽。鈣離子流增加還可以活化Calpain,從而引起細(xì)胞骨架蛋白分子的變化。Calpain活化使細(xì)絲蛋白與肌球蛋白裂解,打亂維持支撐細(xì)胞膜的正常細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu),可引起細(xì)胞收縮和細(xì)胞骨架重建,細(xì)胞外形改變、出芽,這些隆起的泡狀物擠壓胞膜并脫落,因此脫落的細(xì)胞微粒整合了一部分的源細(xì)胞膜表面蛋白和其他成分。
研究發(fā)現(xiàn)早期凋亡的血小板通過(guò)細(xì)胞膜骨架的重塑和出芽方式也可以產(chǎn)生血小板微粒體。早期凋亡的細(xì)胞產(chǎn)生微粒體依賴于pho相關(guān)的激酶ROCK1,這個(gè)酶是通過(guò)CASPASE蛋白酶裂解介導(dǎo)激活的,通過(guò)裂解激活的ROCK1可以促進(jìn)細(xì)胞膜中肌球蛋白輕鏈的磷酸化以及肌動(dòng)蛋白肌絲耦合斷裂,進(jìn)而引起細(xì)胞膜骨架的重排,最終導(dǎo)致微粒體的產(chǎn)生。
2009年,F(xiàn)laumenhaft等[1]發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)中鼠和人的巨核細(xì)胞中可產(chǎn)生CD41及CD61陽(yáng)性的微粒,但不同于血小板分泌的PMP,不表達(dá)CD62或LAMP-1,而且細(xì)胞骨架含量下降,為健康人群中PMP絕對(duì)組成部分。2010年,Rank等[2]發(fā)現(xiàn)骨髓經(jīng)過(guò)放射后,循環(huán)血中CD61陽(yáng)性微粒大部分消失,而CD62陽(yáng)性微粒繼續(xù)存在,進(jìn)一步支持了巨核細(xì)胞來(lái)源的PMP。
1.2 血小板微粒體的生物學(xué)功能。
1.2.1 促凝血功能[3]PMP具有促凝血活性,來(lái)自血小板激活過(guò)程中所釋放的其表面富含的PS、Ⅷ因子和Va因子。PS促進(jìn)了細(xì)胞和細(xì)胞之間的相互作用及在Ca2+存在的條件下促凝血;Ⅷ因子為Tenase酶復(fù)合物形成的協(xié)同因子;Va因子結(jié)合Xa因子后可形成凝血酶原酶的復(fù)合物。雖然Ⅷ因子連接血小板是不穩(wěn)定的,但Ⅷ因子和Va因子可穩(wěn)定地結(jié)合于PMP的表面,因此PMP可以不依賴血小板的激活而促進(jìn)凝血,且這種促凝血活性比血小板激活所致的凝血能夠持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。PMP經(jīng)血小板活化形成之后,又可通過(guò)其含有的PAF、Calpain、PS等直接活化血小板,并且通過(guò)GPⅠb與內(nèi)皮下基質(zhì)結(jié)合作為底物促進(jìn)血小板進(jìn)一步粘附于內(nèi)皮細(xì)胞。此外,PMP還可通過(guò)與內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞的作用而促進(jìn)血小板的活化。
1.2.2 抗凝血功能 PMP可通過(guò)抑制蛋白C激活Va因子通路而抑制凝血功能,蛋白C的抑制劑可結(jié)合于血小板和PMP表面的磷脂酰乙醇胺,從而有效抑制磷脂所激活的蛋白C的通路。目前認(rèn)為PMP具有的抗凝活性可能與磷脂在內(nèi)外小葉之間的不完全翻轉(zhuǎn)有關(guān),但以促凝血還是抗凝血為主的具體機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究探討[4-5]。
1.2.3 傳遞生物信息的作用 PMP通過(guò)與靶細(xì)胞發(fā)生粘附,將其胞膜上生物活性物質(zhì)或胞漿成分傳遞給靶細(xì)胞,從而影響靶細(xì)胞的生物學(xué)功能。例如:PMP可激活平滑肌細(xì)胞MAPK p42/44的通路[6];PMP通過(guò)轉(zhuǎn)移CD41抗原而增強(qiáng)骨髓來(lái)源的造血干細(xì)胞對(duì)膠原蛋白的粘附能力[6];PMP表達(dá)CXCR4,可將其傳遞給CXCR4(-)細(xì)胞,結(jié)果導(dǎo)致這些細(xì)胞獲得對(duì)HIV的易感性[7]。
目前大約75%的實(shí)驗(yàn)室在使用流式細(xì)胞儀(FCM)測(cè)定PMP,是最常用的檢測(cè)方法。但其他細(xì)胞如紅細(xì)胞、單核細(xì)胞、白細(xì)胞等也能產(chǎn)生直徑小于1.0 μm的微顆粒,細(xì)菌塵粒等污染都可能干擾PMP的定量測(cè)定。FCM測(cè)定法可利用PMP表面的抗原熒光抗體對(duì)其膜上的特異蛋白進(jìn)行標(biāo)記,進(jìn)一步對(duì)其加以區(qū)別,然后根據(jù)其前向角散射光(FS)及熒光強(qiáng)度(FL)進(jìn)行定量檢測(cè)。常用的方法有:全血法、富含血小板血漿(PRP)法、乏血小板血漿(PPP)法、內(nèi)參定位法及改良流式細(xì)胞術(shù)等。PRP法樣品處理過(guò)程簡(jiǎn)單,只需制備PRP,避免了PPP法中多次離心所造成的PMP丟失,成為大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的首選方法。
流式細(xì)胞儀檢測(cè)微粒的大小受到波長(zhǎng)的限制,小于0.5 μm的微粒很難檢測(cè)到,盡管新型的流式細(xì)胞儀和使用微球定位能檢測(cè)到0.3 μm的微粒,甚至更小的微粒,但是通過(guò)對(duì)比其他檢測(cè)技術(shù)(如原子力量顯微鏡),發(fā)現(xiàn)流式細(xì)胞儀低估了PMP的數(shù)量[8]。此外,由于PMP亞型的性質(zhì)不同,單用某種抗體標(biāo)記物也可以低估PMP的數(shù)量。
在檢測(cè)過(guò)程中由于使用流式細(xì)胞儀機(jī)器型號(hào)、樣本處理、參數(shù)設(shè)置及分析方法不同,導(dǎo)致FCM測(cè)定的血小板微粒體數(shù)量范圍在100~40 000/μl之間廣泛波動(dòng),因此國(guó)際血栓與止血協(xié)會(huì)的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了FCM標(biāo)準(zhǔn)化PMP檢測(cè)指南[9],而且被證實(shí)能在不同實(shí)驗(yàn)室可靠檢測(cè)PMP[10]。在檢測(cè)之前,樣本的處理也同樣要標(biāo)準(zhǔn)化,包括樣本的離心步驟,冰凍、抗凝、延遲時(shí)間、運(yùn)輸、保存、融解等環(huán)節(jié)亦需進(jìn)一步探討[11-12],但這方面的報(bào)道比較少,此外,分析方法亦需要一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
一些新的技術(shù)如以阻抗為基礎(chǔ)的流式細(xì)胞術(shù)、電化學(xué)阻抗分析、原子力量顯微鏡、動(dòng)態(tài)光散射檢測(cè)在PMP的檢測(cè)取得很大的進(jìn)展,特別是可以不管微粒的大小檢測(cè)所有的微粒,但上述儀器昂貴稀少以致難以有效廣發(fā)應(yīng)用,并且缺乏有效的抗體分子標(biāo)記物??偠灾?,盡管FCM存在缺陷,但因其操作簡(jiǎn)便,速度快和結(jié)果準(zhǔn)確,目前仍是最好檢測(cè)PMP的方法,特別是臨床應(yīng)用。
3.1 血小板微粒體與不同亞型缺血性腦卒中的相關(guān)性 1996年,Bulboac?[13]用電子顯微鏡觀察到缺血性腦卒中患者血小板活化釋放微囊泡(Microvesicles),而健康個(gè)體中觀察不到這種現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)一名特發(fā)性血少板減少性紫癜(ITP)伴有進(jìn)展性認(rèn)知功能障礙的患者,血樣中PMP數(shù)量明顯增高。回顧分析這些患者發(fā)現(xiàn),沒(méi)有出血癥狀的患者比有出血癥狀的患者PMP增高,伴有認(rèn)知功能障礙的患者PMP增高更明顯,這些患有認(rèn)知功能障礙的患者經(jīng)MRI證實(shí)有腦缺血疾病,因此推測(cè)PMP在ITP患者中替代了血小板功能而限制出血,在高水平時(shí)誘發(fā)腦微血管的血栓形成[14]。隨后Ahn等[15]通過(guò)增加觀察樣本及采用更先進(jìn)的影像學(xué)檢測(cè)進(jìn)一步證實(shí)了上述觀點(diǎn)。于是在非ITP的缺血性腦血管疾病患者中是否能觀察到PMP增高這個(gè)問(wèn)題引起了廣泛興趣。Lee等[16]及其研究團(tuán)隊(duì)觀察了短暫性腦缺血(TIA)、小血管腦卒中、大血管腦卒中、多發(fā)性硬化及阿爾茨海默病患者,發(fā)現(xiàn)除了阿爾茨海默病外,都能夠觀察到PMP數(shù)量增高,而且小血管腦卒中比大血管腦卒中增多得更明顯,因此,推測(cè)長(zhǎng)期及高水平的PMP或者某些亞型PMP可能會(huì)誘導(dǎo)腦缺血。1998年,在人工心臟瓣膜患者的研究中,Geiser等[17]首次報(bào)告了腦血管疾病與外周血PMP之間的病理生理聯(lián)系。
3.2 在缺血性腦卒中急性期的血小板微粒體變化 在腦梗死的急性期可以發(fā)現(xiàn)外周血PMP水平升高。2003年,Cherian等發(fā)現(xiàn)[18],在腦梗塞急性期,外周血PMP升高與內(nèi)皮功能異常的標(biāo)記物P-選擇素和E-選擇素等相關(guān),而且E-選擇素血液濃度的升高與全部類型腦梗死強(qiáng)相關(guān),特別是由大動(dòng)脈的動(dòng)脈粥樣硬化所致的腦梗死。2009年,Kuriyama等[19]拿發(fā)現(xiàn)在腦梗塞急性期血液中的PMP(ELISA法評(píng)估)水平升高,而其升高與頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度(IMT)和頸動(dòng)脈顱內(nèi)段狹窄相關(guān)。與心源性中風(fēng)的患者相比,大腦前、后、中動(dòng)脈腦梗死及腔隙性腦梗死患者的PMP水平顯著性升高,這可能有助于心源性和血栓性中風(fēng)之間的鑒別診斷。小血管閉塞或大血管閉塞所致急性期腦梗塞的PMP水平均比對(duì)照組高,其升高與伴隨的IMT、顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄顯著性相關(guān),這些證據(jù)是非常支持血液PMP水平可作為動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的生物評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[20]。Csongrádi等[21]在肥胖患者中發(fā)現(xiàn)PMP水平與IMT以及動(dòng)脈粥樣硬化其他危險(xiǎn)因素存在正相關(guān),進(jìn)一步支持上述觀點(diǎn)。
3.3 在缺血性腦卒慢性期中的血小板微粒體變化 在腦梗死慢性期,外周血PMP水平仍然升高,并且未受一些特殊的抗血小板治療所影響(阿司匹林聯(lián)合西洛他唑)[22]。而相反,TIA患者經(jīng)抗血小板治療(阿司匹林和氯吡格雷的組合)可使外周血PMP下降[23]。由于PMP的水平在腦梗死慢性期與腦梗死急性期比較仍然是不變的,因此,腦梗死患者PMP可能是腦動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的剪應(yīng)力增加評(píng)估的特異生物指標(biāo)。Maria等[24]在評(píng)估腦梗死慢性期血小板活性及反應(yīng)性時(shí)發(fā)現(xiàn),PMP水平增高與P-選擇素呈負(fù)相關(guān),血小板活性逐漸增高,PMP分離現(xiàn)象占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì),容易受到抗血小板藥物的影響。由于PMP促凝作用及血栓形成的特性,不利于腦梗死預(yù)后。因此,腦梗死患者PMP的評(píng)估不僅顯示血小板活化,而且可顯示內(nèi)皮功能障礙,可能是一個(gè)重要的預(yù)后參數(shù)。
3.4 治療缺血性腦卒的潛在策略 盡管目前對(duì)PMP水平增高誘發(fā)了腦梗死還是腦梗死導(dǎo)致PMP水平增高仍存在爭(zhēng)議,但2008年Ahn就提出了將降低PMP作為治療腦梗死的手段。抑制PMP的形成或者阻斷各細(xì)胞來(lái)源微粒體的相互作用是兩種基礎(chǔ)的方法。目前已經(jīng)清楚有幾種微粒體抑制劑,例如Calpain抑制劑,然而這些藥物是否適合人體內(nèi)使用仍在探索階段。PMP抑制劑還可以明顯抑制來(lái)源于內(nèi)皮細(xì)胞的微顆粒形成,獲得收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其已知的藥理學(xué)作用。
綜上所述,PMP主要來(lái)源于活化的血小板,參與正常生理及病理情況下的止血過(guò)程,可反映血栓或血栓前狀態(tài)。FCM檢測(cè)PMP的方法具有操作簡(jiǎn)單及客觀精密等優(yōu)點(diǎn),為其在臨床的廣泛應(yīng)用提供了有效的檢測(cè)手段。PMP的定量檢測(cè)對(duì)腦梗死的診斷、治療和預(yù)后評(píng)估有重要意義。PMP在腦缺血性疾病發(fā)病機(jī)制中起重要作用,但其具體作用機(jī)制仍不清楚;抑制PMP形成成為治療腦梗死的新策略,但缺乏循證醫(yī)學(xué)證據(jù)支持;已知幾種抑制PMP生成的藥物,但在人體實(shí)驗(yàn)中尚缺乏穩(wěn)定性。深入研究PMP的生理病理效應(yīng)將為進(jìn)一步揭示腦梗死的發(fā)病機(jī)制、特異性治療方法及預(yù)防提供重要的理論依據(jù)。
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