薛雨佳，李子堅(jiān)

(蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730000)

凝血因子ⅩⅢ(coagulation factor ⅩⅢ，F(xiàn)ⅩⅢ)是一種血漿轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的前體，在凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)中被凝血酶和Ca2+激活，并共價(jià)交聯(lián)纖維蛋白以增加血凝塊強(qiáng)度，是構(gòu)成穩(wěn)定纖維蛋白凝塊所必需的凝血因子，因此又被稱為纖維蛋白穩(wěn)定因子。FⅩⅢ除了作為凝血系統(tǒng)的重要組成部分外，在傷口愈合、吞噬作用以及骨和骨基質(zhì)重塑中也發(fā)揮了重要作用。血漿FⅩⅢ(plasma FⅩⅢ,pFⅩⅢ)由2個(gè)催化性A亞基及2個(gè)非催化性B亞基以非共價(jià)鍵結(jié)合成異源四聚體形式(FⅩⅢ-A2B2)存在[1-2]。目前認(rèn)為B亞基由肝細(xì)胞合成和分泌，雖然有報(bào)道稱pFⅩⅢ-A亞基主要來源于常駐組織巨噬細(xì)胞，卻一直存在爭(zhēng)議[3]。

細(xì)胞內(nèi)凝血因子ⅩⅢ(cellular coagulation factor ⅩⅢ，cFⅩⅢ )以A亞基的同源二聚體(FⅩⅢ-A2)形式存在。cFⅩⅢ在許多細(xì)胞中表達(dá)，尤其是血小板、巨核細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞和成骨細(xì)胞等，但cFⅩⅢ從這些細(xì)胞的分泌機(jī)制仍不清楚，有研究稱cFⅩⅢ的外化機(jī)制與高爾基體囊泡有關(guān)[4]，這表明cFⅩⅢ可能通過一種替代途徑分泌至細(xì)胞外。本文重點(diǎn)綜述cFⅩⅢ的結(jié)構(gòu)和功能， 以及其在某些疾病的病理生理過程中的作用。

1 血小板內(nèi)FⅩⅢ的結(jié)構(gòu)和功能

血小板內(nèi)FⅩⅢ存在于細(xì)胞質(zhì)中，但由于在血小板分泌體中檢測(cè)不到cFⅩⅢ，早期研究認(rèn)為血小板FⅩⅢ不參與止血過程。最近研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)血小板活化時(shí)，cFⅩⅢ從細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移至活化的血小板表面，在細(xì)胞膜表面與細(xì)胞外成分發(fā)生交聯(lián)[5]，并以與pFⅩⅢ類似的機(jī)制參與血栓形成。

pFⅩⅢ在血凝塊形成過程中通過交聯(lián)纖維蛋白α-鏈和γ-鏈，使纖維蛋白單體相互連接形成不溶于水的纖維蛋白多聚體，并彼此交織成網(wǎng)，從而使纖維蛋白凝塊更致密而堅(jiān)固，同時(shí)在血栓局部募集纖維蛋白酶溶解抑制物，增強(qiáng)局部血栓抵抗纖維蛋白溶解酶的活性，使血栓免于纖溶酶降解，起到穩(wěn)定止血性血栓的作用。pFⅩⅢ抗纖維蛋白溶解的功能完全依賴α2-纖溶酶抑制物(α2-plasmin inhibitor，α2-PI)介導(dǎo)[6]。α2-PI是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，它與纖溶酶不可逆地結(jié)合，并干擾纖溶酶原與纖維蛋白原的結(jié)合。在乏FⅩⅢ血漿形成的血栓中加入活化的血小板，可以增強(qiáng)乏FⅩⅢ血栓的穩(wěn)定性，當(dāng)加入抗α2-PI的中和抗體時(shí)，缺乏FⅩⅢ的血栓穩(wěn)定性下降[7]。這表明血小板FⅩⅢ也具有穩(wěn)定血栓的作用并依賴α2-PI與纖維蛋白的交聯(lián)。

當(dāng)血小板活化時(shí)，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生了大量的鈣離子，此時(shí)血小板轉(zhuǎn)化為氣球狀結(jié)構(gòu)，具有膨脹的微泡接觸表面，在氣球狀血小板的微泡表面檢測(cè)到了cFⅩⅢ，同時(shí)還檢測(cè)到了分泌型纖維蛋白原[8-9]。這表明cFⅩⅢ可能與纖維蛋白原共定位于血小板囊泡膜上，纖維蛋白原可能作為cFⅩⅢ的連接物，使cFⅩⅢ跨血小板膜轉(zhuǎn)運(yùn)到周圍的纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)中。在這個(gè)過程中，部分cFⅩⅢ轉(zhuǎn)移到細(xì)胞骨架上，并與血小板細(xì)胞骨架蛋白交聯(lián)，從而促進(jìn)血凝塊回縮，促使纖維蛋白交織成網(wǎng)。血小板內(nèi)FⅩⅢ的出胞轉(zhuǎn)運(yùn)顯然是因外部刺激引起，這對(duì)于損傷部位形成穩(wěn)定的初始血小板血栓可能是極為重要的，但cFⅩⅢ的跨血小板膜轉(zhuǎn)運(yùn)的確切分子機(jī)制及引發(fā)這一反應(yīng)的具體信號(hào)仍有待更深入的機(jī)制研究加以闡明。

2 單核/巨噬細(xì)胞內(nèi)FⅩⅢ的功能

單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞內(nèi)FⅩⅢ位于胞質(zhì)中，但由于cFⅩⅢ缺乏疏水前導(dǎo)序列，且不依賴經(jīng)典的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體蛋白分泌途徑(endoplasmic reticulum-Golgi pathway，ER-Golgi pathway)，因此cFⅩⅢ從細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞外的分泌機(jī)制仍不清楚。cFⅩⅢ的外化機(jī)制與高爾基體蛋白有關(guān)，表明FⅩⅢ可能通過替代途徑從細(xì)胞中分泌。在培養(yǎng)的單核/巨噬細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)了FⅩⅢ，說明單核/巨噬細(xì)胞也存在cFⅩⅢ的外化機(jī)制。cFⅩⅢ在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表面表達(dá)，并與細(xì)胞外成分結(jié)合，參與炎性反應(yīng)，這與血小板FⅩⅢ的作用相似。

巨噬細(xì)胞的活化主要有兩種形式，即經(jīng)典激活模式(產(chǎn)生M1型巨噬細(xì)胞)和替代激活模式(產(chǎn)生M2型巨噬細(xì)胞)[10]。M1型巨噬細(xì)胞是由脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)、γ-干擾素(IFN-γ)等介導(dǎo)激活，表現(xiàn)出促炎特性，而M2型巨噬細(xì)胞由白介素-4、白介素-13誘導(dǎo)產(chǎn)生的，表現(xiàn)出抗炎特性。兩種不同的激活形式使得cFⅩⅢ在巨噬細(xì)胞中的表達(dá)是動(dòng)態(tài)變化的，M1型產(chǎn)生抑制細(xì)胞增殖的一氧化氮(NO)、TNF-α等促炎因子抑制cFⅩⅢ分泌，而M2型分泌鳥氨酸、IL-10、IL-12等抑制促炎因子分泌，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和組織修復(fù)。M1型激活方式中cFⅩⅢ水平下調(diào)，而M2型激活時(shí)則發(fā)生cFⅩⅢ水平的上調(diào)[11]。

另外，cFⅩⅢ也影響巨噬細(xì)胞的吞噬功能。單核/巨噬細(xì)胞的吞噬過程由肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的精細(xì)控制驅(qū)動(dòng)，考慮到cFⅩⅢ在調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架蛋白中的作用，它參與單核/巨噬細(xì)胞吞噬過程并不奇怪。FⅩⅢ參與FcγR和補(bǔ)體受體介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞吞噬作用[12]，隨著cFⅩⅢ水平的增高，巨噬細(xì)胞的吞噬活性增強(qiáng)。在FⅩⅢ對(duì)慢性炎性腸病的影響中也證實(shí)了這一點(diǎn)[13]。總之，cFⅩⅢ可能通過與細(xì)胞骨架的相互作用，參與受體介導(dǎo)的吞噬過程，從而影響單核/巨噬細(xì)胞的吞噬功能。

3 FⅩⅢ在骨組織中的存在與作用

在生理狀態(tài)下，骨是可以有序礦化的特化結(jié)締組織，通過破骨細(xì)胞的骨吸收作用和成骨細(xì)胞的骨形成作用進(jìn)行動(dòng)態(tài)的骨重塑。cFⅩⅢ存在于多種參與骨組織礦化的細(xì)胞中，包括軟骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞。在這些細(xì)胞中，F(xiàn)ⅩⅢ既在細(xì)胞表面表達(dá)，又可以分泌到細(xì)胞外基質(zhì)中，通過交聯(lián)多種不同的底物來促進(jìn)骨組織的形成和穩(wěn)定。

成骨細(xì)胞外基質(zhì)中的cFⅩⅢ有助于纖維連接蛋白與骨基質(zhì)的結(jié)合[14]，從而促進(jìn)不溶性骨基質(zhì)的形成，這種不溶性骨基質(zhì)是其他蛋白質(zhì)黏附的支架，包括I型膠原蛋白。成骨細(xì)胞表面的FⅩⅢ參與穩(wěn)定微管和質(zhì)膜之間的相互作用[15]，進(jìn)而增強(qiáng)I型膠原蛋白的分泌。I型膠原蛋白是骨基質(zhì)的主要組成成分，F(xiàn)ⅩⅢ的活性增強(qiáng)對(duì)膠原蛋白沉積至關(guān)重要。在成骨細(xì)胞分化時(shí)，cFⅩⅢ存在于成骨細(xì)胞的特殊膜結(jié)構(gòu)的小窩中，與其中的小窩蛋白-1在細(xì)胞內(nèi)共存，cFⅩⅢ通過調(diào)節(jié)骨小窩蛋白-1(caveolin-1)和c-Src激酶之間的相互作用參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)[16]。這種在成骨細(xì)胞中的信號(hào)調(diào)節(jié)作用提示cFⅩⅢ可能也參與了其他細(xì)胞的信號(hào)通路。在細(xì)胞內(nèi)，cFⅩⅢ與轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶-2通過影響肌動(dòng)蛋白動(dòng)力學(xué)過程參與破骨細(xì)胞分化、遷移及融合[17- 18]。綜上，cFⅩⅢ可以通過不同的模式調(diào)節(jié)骨的形成與穩(wěn)定，但cFⅩⅢ在體內(nèi)對(duì)礦化組織的形成、維持和修復(fù)的具體機(jī)制尚不清楚，仍需要進(jìn)一步研究。

4 細(xì)胞內(nèi)FⅩⅢ參與疾病的發(fā)生發(fā)展

FⅩⅢ在多種細(xì)胞中的表達(dá)使得它可能參與不同疾病的發(fā)生發(fā)展過程。目前已經(jīng)證實(shí)cFⅩⅢ參與肺部疾病、炎性疾病以及腫瘤性疾病等多種疾病的病理生理過程。

細(xì)胞內(nèi)FⅩⅢ參與多種肺部疾病的病理過程[19]。在許多急性和慢性肺部炎性反應(yīng)中，由于血管通透性增加引起纖維蛋白沉積，最終導(dǎo)致肺纖維化。在哮喘患者的支氣管肺泡灌洗液中檢測(cè)到了來自樹突狀細(xì)胞分泌的cFⅩⅢ[20]，這表明了cFⅩⅢ在該疾病中的潛在作用，即cFⅩⅢ可能通過增強(qiáng)纖維連接蛋白沉積參與哮喘的病理性氣道重塑。

cFⅩⅢ在炎性細(xì)胞中的表達(dá)提示它可能參與某些炎性疾病的發(fā)生發(fā)展過程。在潰瘍性結(jié)腸炎患者中，M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量增多，細(xì)胞內(nèi)FⅩⅢ水平下調(diào)。cFⅩⅢ水平的降低導(dǎo)致吞噬作用的減弱，致使疾病病程延長(zhǎng)和程度加劇。相反，降低cFⅩⅢ水平對(duì)炎性關(guān)節(jié)炎有潛在治療作用[21-22]。在cFⅩⅢ-A缺陷的小鼠關(guān)節(jié)炎模型中，小鼠的破骨細(xì)胞分化顯著減少，限制了疾病進(jìn)展。同時(shí)，cFⅩⅢ缺陷小鼠也表現(xiàn)出膝關(guān)節(jié)細(xì)胞外間隙纖維蛋白沉積減少，導(dǎo)致炎性巨噬細(xì)胞減少。這些結(jié)果表明，降低cFⅩⅢ水平可以減輕關(guān)節(jié)炎性反應(yīng)，并保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨和骨骼免受破壞，表明抑制這種轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶是關(guān)節(jié)病和其他退行性骨病的潛在治療策略。

在多種白血病細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)cFⅩⅢ表達(dá)，包括巨核母細(xì)胞、早幼粒細(xì)胞、原始淋巴細(xì)胞等。cFⅩⅢ在白血病細(xì)胞中的表達(dá)與急性早幼粒細(xì)胞白血病患者的存活率降低有關(guān)[23]。相反，cFⅩⅢ在B細(xì)胞前體急性淋巴細(xì)胞白血病(B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia，BCP-ALL)中的表達(dá)與患者生存改善相關(guān)[24-25]。cFⅩⅢ在不同白血病細(xì)胞中的表達(dá)情況以及與疾病發(fā)生發(fā)展和預(yù)后的關(guān)系，尚需要大量的研究加以闡明，這將有助于改進(jìn)預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)分層，對(duì)患者進(jìn)行更加個(gè)體化治療。

5 問題與展望

綜上所述，雖然血漿凝血因子ⅩⅢ在凝血過程中的作用已被證實(shí)，然而，cFⅩⅢ的功能及其出胞機(jī)制一直沒有明確。鑒于FⅩⅢ可以催化多種蛋白質(zhì)中的谷氨酰胺供體與賴氨酸殘基受體之間形成異肽鍵，不難推測(cè)細(xì)胞內(nèi)FⅩⅢ可能具有凝血外的廣泛的生理和病理作用。目前有越來越多的證據(jù)表明，F(xiàn)ⅩⅢ是一種功能多樣的細(xì)胞內(nèi)酶，可以在細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外交聯(lián)多種底物，參與凝血、炎性反應(yīng)、腫瘤等的發(fā)病過程，這給血栓與出血性疾病、炎性疾病和腫瘤性疾病的研究提供了新的切入點(diǎn)。隨著研究的深入，cFⅩⅢ的生理功能和在多種疾病中的作用及機(jī)制將逐漸闡明，并為理解多種生理和病理過程，以及疾病評(píng)估和治療提供新的標(biāo)志和靶點(diǎn)。