邵意涵 朱培元
血小板是一種無核血細(xì)胞,主要來源于骨髓巨核細(xì)胞,有完整的細(xì)胞膜,直徑2~4 μm,在人體血液循環(huán)中的壽命為7~10天[1]。已經(jīng)在小鼠的肺臟中發(fā)現(xiàn)巨核細(xì)胞的歸巢,但其密度遠(yuǎn)低于骨髓[2]。長(zhǎng)期以來,血小板被認(rèn)為是一種血細(xì)胞,其主要功能是維持血管的完整性,在凝血和止血中起著至關(guān)重要的作用。研究表明,人類血液中的血小板數(shù)量是白細(xì)胞的40~50倍,當(dāng)微生物或非微生物抗原進(jìn)入血液時(shí),血小板可以作為一線感應(yīng)細(xì)胞,是固有免疫和適應(yīng)性免疫的重要效應(yīng)細(xì)胞,具有止血以外的多種免疫功能[3]。
1.1 表達(dá)模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor,PRR):固有免疫系統(tǒng)能夠即時(shí)識(shí)別、吞噬和殺滅侵入的病原體,同時(shí)區(qū)分自身組織和非自身組織,數(shù)百萬年來的進(jìn)化選擇為固有免疫細(xì)胞配備了PRR。PRR可檢測(cè)由受損的或破壞的宿主細(xì)胞釋放的高度保守的病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)或損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular pattern,DAMP)[4]。血小板表達(dá)不同的PRR家族,位于血小板表面或細(xì)胞內(nèi)(胞質(zhì)和內(nèi)體),主要包括Toll樣受體(Tolllike receptor,TLR)、C型凝集素受體(C-type lectin receptor,CLR)和NOD樣受體(NOD-like receptor,NLR)[5]。
TLR屬于Ⅰ型跨膜受體,廣泛表達(dá)在免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞(如上皮細(xì)胞)。TLR由可識(shí)別PAMP的細(xì)胞外富含亮氨酸重復(fù)序列(leucine-rich repeat,LRR)基序、跨膜結(jié)構(gòu)域以及胞質(zhì)Toll IL-1受體(Toll IL-1 receptor,TIR)結(jié)構(gòu)域組成。已經(jīng)確定人類有10類TLR(TLR1~10),小鼠多2類(TLR1~9、TLR11~13),每類TLR都負(fù)責(zé)識(shí)別一組不同的分子模式。通過Toll/TIR結(jié)構(gòu)域刺激TLR復(fù)合物,可激活兩條主要信號(hào)通路,即髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)和Toll樣受體相關(guān)干擾素激活物(Toll receptor-associated activator of interferon,TRIF)。MyD88依賴途徑通過IRAK家族激酶經(jīng)核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)、絲裂原活化蛋白激酶和激活蛋白1誘導(dǎo)產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子,而TRIF依賴途徑通過干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon-regulatory factor,IRF)誘導(dǎo)產(chǎn)生Ⅰ型干擾素(interferon,IFN)。除了TLR3通過TRIF傳遞信號(hào),其他所有TLR都招募MyD88適配子,而TLR4可同時(shí)激活MyD88依賴性和內(nèi)體TRIF依賴性通路。有趣的是,內(nèi)體TLR(TLR7、TLR8和TLR9)刺激MyD88通路,可通過NF-κB產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子,經(jīng)IRF產(chǎn)生Ⅰ型干擾素[6]。TLR信號(hào)通路見圖1。
圖1 TLR信號(hào)通路[6]
已在血小板中鑒定到編碼TLR1~TLR10的轉(zhuǎn)錄本,其中血小板表面表達(dá)TLR1、2、4和6,內(nèi)體中存在TLR3、7和9,女性血小板表達(dá)的TLR比男性更豐富[6-7]。TLR4是TLR家族中被研究最廣泛的分子,是脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的敏感配體。血小板TLR4被LPS刺激后,表面表達(dá)P-選擇素(CD62P),并分泌可溶性CD40配體(soluble CD40 ligand,sCD40L)和其他炎癥介質(zhì)(如細(xì)胞因子和趨化因子)[8]。血小板TLR2可與TLR1或TLR6形成異二聚體,采用合成的TLR2/1激動(dòng)劑Pam3CSK4刺激可誘導(dǎo)血小板聚集、粘附和趨化因子釋放[9]。內(nèi)體TLR可特異性識(shí)別病原體的遺傳物質(zhì),尤其是病毒,其中TLR7是單鏈病毒RNA的重要受體,而TLR3和TLR9分別識(shí)別雙鏈RNA和非甲基化DNA[10]。
CLR可識(shí)別含有糖蛋白和糖脂的PAMP和DAMP,其中C型凝集素樣受體2(C-type lectin-like receptor 2,CLEC2)是一種跨膜受體,以二聚體表達(dá),可被糖蛋白配體平足蛋白激活,而平足蛋白表達(dá)于多種細(xì)胞表面[11]。CLEC2與平足蛋白的結(jié)合可維持血液和淋巴管之間的分隔,但在病理性血栓形成中也起著不可或缺的作用。CLEC2參與登革熱病毒和HIV等誘導(dǎo)的血小板活化,導(dǎo)致α顆粒和致密顆粒釋放以及微囊泡(microvesicle,MV)脫落[12]。樹突狀細(xì)胞特異性細(xì)胞間粘附分子-3結(jié)合非整合素(dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing nonintegrin,DC-SIGN)是另一種CLR,也參與血小板對(duì)登革熱病毒和HIV-1的識(shí)別,導(dǎo)致血小板活化[13]。此外,血小板DC-SIGN可識(shí)別細(xì)胞外線粒體DNA,誘導(dǎo)血小板活化和血栓形成[14]。
血小板NLR包括NOD樣受體蛋白3(nod-like receptor nucleotide-binding domain leucine rich repeat containing protein 3,NLRP3)和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域2(nucleotide-binding oligomerization domain 2,NOD2)受體。NLRP3蛋白是NLRP3炎性小體的一種重要介質(zhì),NLRP3激活后使無活性的caspase-1前體裂解為有活性的caspase-1,將IL-1β前體(pro-IL-1β)和IL-18前體(pro-IL-18)裂解為活性細(xì)胞因子IL-1β和IL-18。登革熱病毒感染可導(dǎo)致血小板NLRP3炎性小體的組裝、caspase-1激活和IL-1β分泌,促使血管通透性增加[15]。研究發(fā)現(xiàn),血小板NLRP3炎性小體的活化需要TLR4介導(dǎo)的信號(hào)通路參與,血小板TLR4/NLRP3信號(hào)通路的激活在上調(diào)血小板聚集中起著關(guān)鍵作用[16]。NOD2受體可識(shí)別革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌的胞壁酰二肽,其激活血小板NOD2可增強(qiáng)血小板的聚集、ATP釋放和血塊收縮[17]。
由于血小板表達(dá)上述PRR,因此可作為機(jī)體的“哨兵”細(xì)胞發(fā)揮免疫監(jiān)視功能,也參與各種病原體感染以及癌癥和動(dòng)脈粥樣硬化等疾病的病理生理過程。
1.2 表達(dá)細(xì)胞因子受體和趨化因子受體:血小板表達(dá)IL-1受體(IL-1R),刺激血小板IL-1R可增強(qiáng)凝血酶誘導(dǎo)的聚集以及與膠原和纖維蛋白原的粘附。在炎癥以及LPS和凝血酶刺激后,該受體可被血小板產(chǎn)生的IL-1β以自分泌方式激活[18]。血小板還表達(dá)腫瘤壞死因子受體(tumor necrosis factor receptor,TNFR),TNF-α水平增加可增強(qiáng)血小板的活化和粘附[19]。巨核細(xì)胞和血小板存在I型IFN受體的RNA,但蛋白僅在巨核細(xì)胞中表達(dá)并發(fā)揮功能,巨核細(xì)胞中的I型IFN信號(hào)通路可抑制血小板生成,導(dǎo)致病毒感染中的血小板減少[20]。
血小板表達(dá)含CC基序的趨化因子受體(CC motifcontaining chemokine receptor,CCR)和含CXC基序的趨化因子受體(CXC motif-containing chemokine receptor,CXCR),包括CCR1、3和4以及CXCR1、2、3、4、6和7。血小板CXCR6被趨化因子CXC基序配體(CXC motif ligand,CXCL)16激活,啟動(dòng)PI3K-Akt信號(hào)通路,促使血小板活化和黏附[21]。CXCR7被巨噬細(xì)胞遷移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)激活,也啟動(dòng)PI3K-Akt信號(hào)通路,磷酸化BCL-2細(xì)胞死亡拮抗物(BCL-2 antagonist of cell death,BAD)而抑制血小板凋亡[22]?;|(zhì)細(xì)胞衍生因子1α(stromal cell-derived factor 1α,SDF-1α,即CXCL12)與血小板上的CXCR4和CXCR7結(jié)合,也可使血小板免于凋亡[23]。CCR4配體巨噬細(xì)胞衍生趨化因子(macrophage-derived chemokine,MDC,即CCL22)和胸腺及活化調(diào)節(jié)趨化因子(hymus and activation-regulated chemokine,TARC,即CCL17)與血小板CCR4結(jié)合,以及嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子或調(diào)節(jié)激活正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌細(xì)胞因子(regulated upon activation normal T cell expressed and secreted factor,RANTES,即CCL5)與CCR3結(jié)合,可導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流,介導(dǎo)血小板聚集和脫顆粒[24]。
由于血小板表達(dá)上述細(xì)胞因子受體和趨化因子受體,因此可參與血小板的血栓前反應(yīng)和炎癥反應(yīng)。血小板中存在的細(xì)胞因子受體和趨化因子受體見圖2。
圖2 血小板中存在的PRR、細(xì)胞因子受體和趨化因子受體[5]
1.3 表達(dá)FcγRⅡA:Fcγ受體(Fcγ receptor,F(xiàn)cγR)是一個(gè)由多種免疫細(xì)胞表達(dá)的蛋白質(zhì)家族,通過結(jié)合免疫球蛋白IgG的Fc片段發(fā)揮作用,對(duì)于有效控制炎癥和感染反應(yīng)至關(guān)重要。人類表達(dá)六種不同的FcγR:FcγRⅠ、FcγRⅡA、FcγRⅡB、FcγRⅡC、FcγRⅢA和FcγRⅢB,其中FcγRI是唯一的高親和力受體,能夠結(jié)合單體IgG,而FcγRⅡA、FcγRⅡB、FcγRⅡC、FcγRⅢA和FcγRⅢB為低親和力受體,在抗原、抗體反應(yīng)形成免疫復(fù)合物以及細(xì)胞或病原體被IgG調(diào)理時(shí)與多價(jià)Fc片段結(jié)合。FcγRI、FcγRⅡA、FcγRⅡC、FcγRⅢA屬于活化受體,依賴其胞質(zhì)尾部或相關(guān)FcRγ鏈中的免疫受體酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAM)介導(dǎo)活化信號(hào),F(xiàn)cγRⅢB則不同,缺乏跨膜和細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域,這些受體與配體結(jié)合后觸發(fā)各種細(xì)胞反應(yīng),包括吞噬、細(xì)胞毒顆粒釋放、活性氧爆發(fā)和細(xì)胞因子分泌,因受體類型和表達(dá)的細(xì)胞不同而異。FcγRⅡB是唯一的抑制性受體,其胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域中含有免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM),可限制通過激活FcγR以及其他刺激受體的反應(yīng)[25]。FcγRⅡA在人血小板、粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、某些樹突狀細(xì)胞上表達(dá),由于血小板數(shù)量遠(yuǎn)多于粒細(xì)胞和單核細(xì)胞等同樣表達(dá)FcγRⅡA的細(xì)胞,因此血小板是血液中最大的FcγRⅡA庫[26]。
血小板表面的FcγRⅡA是一種完整的膜受體,同型二聚體是最常見形式,可結(jié)合兩類配體:一是IgG免疫復(fù)合物,通過橫跨兩個(gè)受體免疫球蛋白樣胞外結(jié)構(gòu)域的氨基酸殘基結(jié)合,對(duì)各IgG亞型的親和力不同;另一組內(nèi)源性配體是正五聚蛋白,這是一種能夠識(shí)別外來抗原的模式識(shí)別分子亞群。正五聚蛋白可作為天然調(diào)理素發(fā)揮作用,允許FcγRⅡA在缺乏IgG的情況下結(jié)合抗原。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein,CRP)和血清淀粉樣蛋白P組分(Serum amyloid P component,SAP)這兩種正五聚蛋白與抗原形成復(fù)合物時(shí),能夠與FcγRⅡA結(jié)合并激活受體[27]。FcγRⅡA活化后,Src家族激酶(src family kinase,SFK)磷酸化ITAM結(jié)構(gòu)域內(nèi)YxxL序列中的酪氨酸殘基,隨后招募并激活脾臟酪氨酸激酶(Syk),啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),形成T細(xì)胞活化連接蛋白(linker for activation of T-cell,LAT)信號(hào)體,最終激活PLCγ2并釋放Ca2+。血小板FcγRⅡA信號(hào)通路的下游反應(yīng)包括α顆粒和致密顆粒分泌、花生四烯酸代謝、αⅡbβ3活化、血小板聚集、磷脂酰絲氨酸暴露和細(xì)胞外囊泡釋放。此外,F(xiàn)cγRⅡA通過與αⅡbβ3的相互作用增強(qiáng)血小板αⅡbβ3由內(nèi)向外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),從而增加血小板對(duì)激動(dòng)劑刺激的敏感性[27]。
FcγRⅡA的功能包括宿主防御和止血兩種不同的作用。血小板對(duì)IgG的識(shí)別為固有免疫提供一種橋接的適應(yīng)性成分,從而對(duì)免疫系統(tǒng)提供支持。血小板可作為哨兵在血管系統(tǒng)中巡邏,內(nèi)吞IgG調(diào)理的靶細(xì)胞,釋放抗菌蛋白,并通過可溶性介質(zhì)和細(xì)胞間接觸增強(qiáng)局部炎癥[27]。
1.4 釋放可溶性免疫調(diào)節(jié)和抗菌因子:血小板含有3種不同類型的顆粒:α顆粒、致密顆粒(或δ顆粒)和溶酶體,血小板活化后,觸發(fā)血小板顆粒內(nèi)容物釋放。α顆粒含有各種蛋白質(zhì)、趨化因子、細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子,包括膜結(jié)合的粘附受體(如糖蛋白GPⅥ、GPⅡb/Ⅲa或GPⅠb-Ⅸ-Ⅴ復(fù)合物)、vWF、纖維蛋白原、纖維連接蛋白、胰島素樣生長(zhǎng)因子(insulin-like growth factor,IGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、CCL3、CCL5和CXCL4(血小板因子4,PF4);血小板致密顆粒中含有止血所需的小分子,如ADP、5-羥色胺、聚磷酸鹽、組胺和和鈣離子;血小板溶酶體含有多種酶,參與細(xì)胞外基質(zhì)成分的降解和受體裂解,也可能在自噬過程中水解胞質(zhì)成分[28-29]。此外,血小板還有一種含TLR9的T顆粒,而TLR9能夠特異性識(shí)別細(xì)菌DNA CpG序列,表明血小板在病原體固有反應(yīng)中具有積極作用[10]。
活化血小板表達(dá)CD40L(CD154)和P-選擇素分子,通過膜裂解產(chǎn)生游離形式的分子,分別通過其受體CD40和P-選擇素糖蛋白配體-1(P-selectin glycoprotein ligand-1,PSGL-1)激活白細(xì)胞,可導(dǎo)致炎癥并發(fā)癥。血小板活化時(shí)可釋放出顆粒中儲(chǔ)存的多種具有抗菌特性的趨化因子(包括CXCL4和CCL5)、β-防御素和胸腺肽-β4[30]?;罨“遽尫蓬w粒內(nèi)容物見圖3。
1.5 釋放細(xì)胞外囊泡:細(xì)胞外囊泡是一種小的膜結(jié)合小泡,含有來自其起源細(xì)胞的分子,可介導(dǎo)細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),血小板活化后釋放的細(xì)胞外囊泡占循環(huán)血漿中所有細(xì)胞外囊泡的25%以上?;罨“遽尫诺募?xì)胞外囊泡主要分為兩類:第一類是質(zhì)膜發(fā)芽產(chǎn)生的微粒(platelet-derived microparticle,PL-MP),體積較大(100 nm~1 μm);第二類為血小板衍生的外泌體(platelet-derived exosome,PL-EXO),體積?。ǎ?00 nm),起源于內(nèi)體,在多囊體通過內(nèi)吞途徑與質(zhì)膜融合時(shí)釋放[31]。PL-MP和PL-EXO的產(chǎn)生機(jī)制不同,所含內(nèi)容物和膜表達(dá)分子有所不同。PL-MP具有典型的血小板和巨核細(xì)胞免疫表型,通常暴露磷脂酰絲氨酸,更可能含有母細(xì)胞的蛋白質(zhì),可表達(dá)并將功能受體從血小板膜轉(zhuǎn)移到其他類型的細(xì)胞;PL-EXO的成分更加多變,包含蛋白質(zhì)、mRNA和miRNA,存在血小板起源的標(biāo)志物CD41和較高數(shù)量的CD63。對(duì)細(xì)胞外囊泡的鑒定是基于其大小、密度和生化成分,包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、代謝物和核酸,由于其蛋白質(zhì)組學(xué)是動(dòng)態(tài)的,細(xì)胞外囊泡亞型的變化可能取決于分離和激活程序。迄今為止尚無識(shí)別不同細(xì)胞外囊泡亞型的唯一性標(biāo)記物,因此很難區(qū)分PL-MP和PL-EXO[31]。
由于血小板細(xì)胞外囊泡含有多種功能分子,包括信號(hào)傳導(dǎo)介質(zhì)、生長(zhǎng)因子、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸,因此可介導(dǎo)細(xì)胞間的協(xié)同作用、免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)和修復(fù)[32]。例如,miRNA是一種小的非編碼RNA,在基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中發(fā)揮作用,血小板可能通過轉(zhuǎn)運(yùn)miRNA影響周圍的細(xì)胞[33]。在腫瘤微環(huán)境中,PL-MP與癌細(xì)胞的相互作用通過多種機(jī)制促進(jìn)疾病進(jìn)展,但是PL-MP也可與非轉(zhuǎn)化細(xì)胞結(jié)合,并將血小板來源的各種內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞,這些介質(zhì)具有刺激或調(diào)節(jié)作用,因此也可能具有抗腫瘤功能[34]。此外,在骨髓、淋巴和滑膜液中也發(fā)現(xiàn)了血小板來源的細(xì)胞外囊泡,這表明其能將信號(hào)傳遞到血小板通常無法到達(dá)的組織中[35]。活化血小板釋放的細(xì)胞外囊泡見圖3。
圖3 活化血小板釋放顆粒內(nèi)容物和細(xì)胞外囊泡[28]
2.1 血小板與中性粒細(xì)胞的相互作用:血小板通過與血液循環(huán)中的中性粒細(xì)胞形成血小板-中性粒細(xì)胞聚集物,促使中性粒細(xì)胞募集到炎癥部位,并遷移出血管到達(dá)外周,在浸潤(rùn)組織中釋放酶和炎癥因子,從而發(fā)揮重要作用。血小板與白細(xì)胞之間的直接相互作用主要由活化血小板上的P-選擇素與白細(xì)胞上的PSGL-1相互作用介導(dǎo),P-選擇素儲(chǔ)存于血小板α顆粒中,血小板活化后轉(zhuǎn)移到表面,從而可以和PSGL-1結(jié)合[36]。此外,血小板糖蛋白GPIbα、αⅡbβ3和連接粘附分子3與中性粒細(xì)胞上的整合素Mac-1(CD11b/CD18)結(jié)合,血小板CD40L和中性粒細(xì)胞CD40結(jié)合,都可驅(qū)動(dòng)血小板與中性粒細(xì)胞的相互作用[37]。
除了接觸依賴的信號(hào)通路,許多可溶性因子也參與血小板-白細(xì)胞相互作用。在內(nèi)毒素血癥和革蘭氏陰性菌膿毒血癥中發(fā)現(xiàn),血小板TLR4被激活可誘導(dǎo)血小板與中性粒細(xì)胞結(jié)合,導(dǎo)致中性粒細(xì)胞活化以及和中性粒細(xì)胞胞外陷阱(neutrophil extracellular trap,NET)形成[38]。血小板衍生的PF4和CCL5(RANTES)組成異二聚體,在急性肺損傷中可促進(jìn)中性粒細(xì)胞外滲,在無菌性炎癥中可調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞功能[39]。活化血小板釋放的可溶性P-選擇素組成的二聚體,在炎癥條件下可促進(jìn)白細(xì)胞粘附和NET形成[40]?;罨“宸置诘母哌w移率族蛋白B1(high mobility group box 1,HMGB1)通過激活中性粒細(xì)胞上的晚期糖基化終產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation endproduct,RAGE)而增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的募集[41]。反之,中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的激動(dòng)劑(cathelicidins)、酶(如中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶和組織蛋白酶G)和活性氧(reactive oxygen species,ROS)可以激活血小板,從而促進(jìn)血栓形成[37]。
2.2 血小板與單核細(xì)胞的相互作用:血小板與單核細(xì)胞可以直接相互作用,形成異型細(xì)胞復(fù)合體,已發(fā)現(xiàn)血小板-單核細(xì)胞聚集與多種疾病有關(guān),尤其是心血管疾病。血液中血小板-單核細(xì)胞聚集是血小板活化的敏感標(biāo)志物,與健康對(duì)照組相比,急性心肌梗死患者可檢出更多的血小板-單核細(xì)胞聚集物,且在有并發(fā)癥的患者中進(jìn)一步升高[42]。在小鼠膿毒癥模型中發(fā)現(xiàn),血小板與單核細(xì)胞聚集可使單核細(xì)胞向M1表型極化,表明血小板-單核細(xì)胞聚集物在膿毒癥中發(fā)揮促炎癥作用[43]。
血小板通過釋放誘導(dǎo)炎癥的趨化因子和細(xì)胞因子來吸引單核細(xì)胞,還可以釋放其他炎癥介質(zhì)(如HMGB1)激活單核細(xì)胞或調(diào)節(jié)單核細(xì)胞免疫表型和功能。血小板和單核細(xì)胞之間可以發(fā)生直接接觸,例如,血小板活化后表面表達(dá)P-選擇素,可被單核細(xì)胞表面的PSGL-1識(shí)別,然后通過增強(qiáng)其他下游信號(hào)通路和受體相互作用進(jìn)一步鞏固血小板-單核細(xì)胞聚集,包括CD40L與Mac-1、GPVI與CD147或者通過細(xì)胞間粘附分子1(intercellular adhesion molecule 1,ICAM1)與附著在活化血小板上的纖維蛋白原的相互作用[44]。
2.3 血小板與淋巴細(xì)胞的相互作用:活化血小板可以釋放多種因子調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能,如CXCL4、CCL5或5-羥色胺。例如,活化血小板釋放的CXCL4可導(dǎo)致T細(xì)胞募集和活化,對(duì)于限制Th17細(xì)胞的擴(kuò)增和分化是必需的[45],而5-羥色胺可以促使初始T細(xì)胞激活和增殖[6]。反之,T淋巴細(xì)胞活化可以增強(qiáng)血小板與T細(xì)胞的聚集,其中P-選擇素發(fā)揮主要作用,GPⅡb/Ⅲa、CD40L和CD11b也參與其中[6]。此外,血小板和巨核細(xì)胞包含將抗原處理和遞呈給CD8+T細(xì)胞所需的所有分子,包括一套完整的蛋白酶體和共刺激分子。血小板表面主要含有變性的MHC-I類分子,但在細(xì)胞內(nèi)含有大量非常完整的功能性MHC-I類分子,在血小板活化后可表達(dá)出來[46]。在膿毒癥期間,人和小鼠血小板MHC-I的表達(dá)顯著增加,并將抗原內(nèi)吞、加工和遞呈給CD8+T細(xì)胞,導(dǎo)致其增殖以及IFN產(chǎn)生增加[47]。血小板通過CD40-CD40L與B細(xì)胞相互作用,導(dǎo)致B細(xì)胞增殖、分化、同種型轉(zhuǎn)換和記憶B細(xì)胞生成[48]。
2.4 血小板與樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)的相互作用:血小板可與DC相互作用并影響其功能,血小板通過直接接觸或通過其分泌產(chǎn)物調(diào)節(jié)DC成熟。其中,血小板通過CD40-CD40L軸誘導(dǎo)DC向T細(xì)胞遞呈抗原,通過上調(diào)共刺激分子和IL-12/p40的產(chǎn)生而使DC成熟,提高DC對(duì)細(xì)菌的攝取和殺傷[49]。此外,通過P-選擇素/PSGL-1軸及血小板JAM-C與DC上Mac-1的緊密粘附,介導(dǎo)血小板與DC相互作用[50]。
3.1 感知和捕獲病原體:血小板在病原體感染中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在血流中,靠近血管壁的血小板數(shù)量最多,通過短暫結(jié)合或穿過血管壁成分(包括細(xì)胞外基質(zhì)蛋白、緩慢行進(jìn)或駐留的血管內(nèi)免疫細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞)而持續(xù)監(jiān)測(cè)血管系統(tǒng),從而能夠?qū)υ缙诓≡w感染迅速作出反應(yīng)[51]。病原體感染后內(nèi)皮細(xì)胞被激活,釋放一系列蛋白質(zhì)、肽和細(xì)胞因子(包括P-選擇素和vWF),ICAM1和αvβ3整合素等粘附分子表達(dá)上調(diào),促使血小板被募集至感染部位。在血小板與感染部位的內(nèi)皮細(xì)胞粘附過程中,血小板被激活,暴露或釋放出多種信號(hào)分子,進(jìn)一步促使內(nèi)皮細(xì)胞活化。其中,活化血小板表達(dá)的CD40L可刺激表達(dá)CD40的內(nèi)皮細(xì)胞,使E-選擇素、血管細(xì)胞粘附分子1(vascular cell adhesion molecule 1,VCAM1)和ICAM1表達(dá)上調(diào),并促使內(nèi)皮細(xì)胞分泌CCL2和IL-8等促炎癥性介質(zhì)。炎癥刺激可上調(diào)血小板合成IL-1β,增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞的活化和通透性,從而支持募集白細(xì)胞[3]。
血小板具有病毒附著、進(jìn)入和復(fù)制的細(xì)胞結(jié)構(gòu),還可以通過PRR感知病毒成分并作出反應(yīng)[52]。血小板結(jié)合和攝取病毒顆粒后被激活,釋放顆粒內(nèi)容物并與中性粒細(xì)胞相互作用。病毒抗原抗體免疫復(fù)合物也可激活血小板,導(dǎo)致血小板消耗增加及從血液循環(huán)中被清除,導(dǎo)致嚴(yán)重的血小板減少癥。例如,在新型冠狀病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19)患者中發(fā)現(xiàn),血小板計(jì)數(shù)低下與嚴(yán)重后果風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),提示血小板參與致病機(jī)制[53]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),COVID-19患者的血小板表現(xiàn)出高度活化、凋亡和促凝血或促血栓等表型,其中部分通過IgG抗體和血小板FcγRⅡA相互作用引起[54-56]。COVID-19患者的血小板可釋放大量促炎性分子而發(fā)生細(xì)胞因子風(fēng)暴[57],還可釋放PL-MP[58],并且與循環(huán)單核細(xì)胞形成聚集物,誘導(dǎo)后者表達(dá)組織因子[59],從而加重血栓形成。反之,血小板具有直接和間接的抗病毒活性,促進(jìn)病毒病原體被清除。在小鼠模型中觀察到,血小板通過TLR7識(shí)別腦心肌炎病毒,導(dǎo)致血液中血小板與中性粒細(xì)胞聚集物大量形成,誘導(dǎo)血小板計(jì)數(shù)迅速減少,同時(shí)也產(chǎn)生保護(hù)性免疫反應(yīng)[60]。在流感病毒感染中,血小板吞噬病毒后通過TLR7發(fā)揮功能,釋放出C3誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞DNA釋放和聚集,說明最初對(duì)流感的內(nèi)在防御是由血小板與中性粒細(xì)胞的交叉通訊介導(dǎo),從而緊密調(diào)節(jié)宿主免疫和補(bǔ)體反應(yīng)[61]。
血小板可通過多種受體介導(dǎo)與入侵細(xì)菌的結(jié)合,也可通過血漿中的纖維蛋白原或vWF直接或間接結(jié)合細(xì)菌的表面蛋白[3]。血小板與細(xì)菌結(jié)合的后果多種多樣,根據(jù)所涉及的細(xì)菌菌株和/或細(xì)菌產(chǎn)物,可導(dǎo)致完全或不完全的血小板活化或者抑制血小板活化。在感染早期,血小板活化有助于宿主防御和細(xì)菌清除,但不受控制的血小板活化可導(dǎo)致炎癥亢進(jìn)和播散性血管內(nèi)凝血,這是膿毒癥的發(fā)病機(jī)制[62]。血小板捕獲細(xì)菌還可能支持靶向傳遞血小板顆粒中的抗菌物質(zhì),促使細(xì)菌細(xì)胞死亡。例如,血小板釋放的β-防御素是一種陽離子抗菌肽,可通過膜破裂直接抑制細(xì)菌生長(zhǎng),并且促使NET形成;抗血小板素能有效殺滅多種細(xì)菌菌株,包括枯草芽孢桿菌、大腸桿菌和乳酸乳球菌。被TLR配體激活的血小板可迅速與白細(xì)胞結(jié)合,導(dǎo)致ROS產(chǎn)生和NET釋放[38]。NET反過來結(jié)合并激活凝血因子,促使纖維蛋白形成,從而進(jìn)一步增強(qiáng)細(xì)菌捕獲,并作為招募和激活額外血小板的平臺(tái)[63]。
3.2 運(yùn)送病原體和誘導(dǎo)免疫反應(yīng):一些血小板結(jié)合的細(xì)菌在循環(huán)中停留時(shí)間較長(zhǎng),被轉(zhuǎn)移到脾臟,被脾臟CD8α+DC細(xì)胞識(shí)別后產(chǎn)生抗細(xì)菌的細(xì)胞毒T細(xì)胞[64]。此外,表達(dá)MHC Ⅰ類抗原的巨核細(xì)胞可以處理和交叉遞呈抗原至其表面,觸發(fā)CD8+T細(xì)胞活化和增殖,在血小板生成過程中,巨核細(xì)胞可以將負(fù)載抗原的MHC Ⅰ類分子轉(zhuǎn)移到前血小板中[65]。如前所述,血小板和巨核細(xì)胞包含將抗原處理和遞呈給CD8+T細(xì)胞所需的所有分子,血小板可直接與T細(xì)胞相互作用,并促進(jìn)B細(xì)胞成熟和抗體類別轉(zhuǎn)換。因此,血小板、抗原遞呈細(xì)胞和淋巴細(xì)胞之間存在復(fù)雜的相互作用,有助于建立血小板介導(dǎo)的病原體相關(guān)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。
4.1 血小板在腫瘤發(fā)生中的作用:研究發(fā)現(xiàn),生理激動(dòng)劑激活的血小板參與腫瘤的發(fā)生[66]。CHO等[67]利用卵巢癌小鼠模型研究發(fā)現(xiàn),阻斷ADP至血小板上P2Y12受體的信號(hào)通路可減少卵巢癌細(xì)胞的生長(zhǎng),P2Y12抑制劑替卡格雷是預(yù)防卵巢癌的潛在治療選擇?;罨“蹇舍尫哦喾N細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子, 如TGF-β、VEGF和PDGF等,在體外,這些生長(zhǎng)因子可呈劑量依賴性促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖;在體內(nèi),活化的血小板釋放生長(zhǎng)因子入血,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞在血管內(nèi)增殖[68]。血小板衍生的miRNA也可調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生,如血小板衍生的微粒將miR-24轉(zhuǎn)移到癌細(xì)胞中,隨后血小板miR-24靶向mt-Nd2和Snora75,調(diào)節(jié)線粒體功能,抑制腫瘤生長(zhǎng)[69]。
4.2 血小板在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用:上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)變(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的初始步驟,原發(fā)性腫瘤的上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞,獲得遷移運(yùn)動(dòng)能力,脫離原發(fā)部位,侵襲周圍組織并進(jìn)入血液循環(huán),在遠(yuǎn)離部位形成新的轉(zhuǎn)移。血小板與多種腫瘤的EMT有關(guān),但血小板是如何被激活并促進(jìn)腫瘤 EMT和轉(zhuǎn)移目前尚未完全闡明[70]。研究發(fā)現(xiàn),血小板與腫瘤細(xì)胞的相互作用可通過TGF-β/Smad和NF-κB通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞EMT,并增強(qiáng)體內(nèi)腫瘤的外滲[71];PL-MP可以運(yùn)輸miRNA和許多其他因子,促進(jìn)EMT[72];血小板通過CLEC2與表達(dá)平足蛋白的腫瘤細(xì)胞直接相互作用,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[73]。
血小板可促使腫瘤細(xì)胞在內(nèi)皮中滯留,涉及血小板與內(nèi)皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞和白細(xì)胞之間的粘附及相互作用。腫瘤細(xì)胞或腫瘤激活的血小板通過可溶性因子和蛋白酶等誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞激活,隨后活化內(nèi)皮細(xì)胞通過多個(gè)受體直接募集腫瘤細(xì)胞或血小板-腫瘤聚合物。血小板可能通過血小板衍生的細(xì)胞因子(如CCL5),使單核細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮結(jié)合,進(jìn)一步增強(qiáng)內(nèi)皮激活并間接促使腫瘤細(xì)胞外滲[70]。研究表明,血小板α6β1通過與腫瘤細(xì)胞上的金屬蛋白酶9結(jié)合,介導(dǎo)血小板與腫瘤細(xì)胞的相互作用,進(jìn)而誘導(dǎo)血小板活化和腫瘤細(xì)胞外滲,剔除血小板上的整合素α6β1可減少肺轉(zhuǎn)移[74]。基因敲除小鼠實(shí)驗(yàn)表明,血小板β3整合素有助于癌癥骨轉(zhuǎn)移,采用αⅡbβ3拮抗劑治療可清除血小板衍生的溶血磷脂酸,從而顯著降低小鼠乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移[75]。
4.3 血小板對(duì)于抗腫瘤免疫的影響:腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位脫落并進(jìn)入血管后,血管腔側(cè)邊的高剪切應(yīng)力會(huì)對(duì)腫瘤細(xì)胞的完整性造成物理損傷,血液中還含有大量免疫細(xì)胞能夠檢測(cè)和殺死循環(huán)腫瘤細(xì)胞,如NK細(xì)胞。血小板可以通過其受體迅速與轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞結(jié)合,產(chǎn)生腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)的血小板聚集(tumor cell-induced platelet aggregation,TCIPA),循環(huán)腫瘤細(xì)胞通過分泌ADP激活血小板、表達(dá)組織因子或釋放促血栓性和促凝血微囊泡,主動(dòng)促進(jìn)聚集物的形成。TCIPA在腫瘤細(xì)胞周圍形成外殼,從而提供一種物理屏障以抵抗流動(dòng)血液的剪切力,并防止被NK細(xì)胞攻擊[70]。
自然殺傷細(xì)胞2族成員D(natural-killer group 2 natural-killer group 2 member D,NKG2D)是NK細(xì)胞表面最重要的活化性受體,通過激活PI3K、PLCγ2、JNK-cJunN等信號(hào)通路,促使NK細(xì)胞分泌TNF-α、IFN-γ和釋放顆粒酶,導(dǎo)致FasL、TRAIL表達(dá)上調(diào),發(fā)揮對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性效應(yīng)。高水平NKG2D 配體(NKG2D ligand,NKG2DL)可觸發(fā)NK細(xì)胞活化,腫瘤細(xì)胞表達(dá)的含解整合素和金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域蛋白(a disintegrin and metalloproteinase domain-containing protein,ADAM)10和ADAM17可切割自身的NKG2DL。最近研究證明,血小板也表達(dá)這兩種蛋白酶,可裂解NKG2DL,從而減少激活信號(hào),抑制NK細(xì)胞的抗腫瘤免疫作用。值得注意的是,非小細(xì)胞肺癌患者的血小板上這兩種蛋白水解酶的表達(dá)均增加,表明來自癌癥患者的血小板的蛋白水解酶切割能力增強(qiáng)[76]。此外,被腫瘤細(xì)胞激活的血小板釋放大量TGF-β,可下調(diào)NK細(xì)胞上NKG2D的表達(dá),削弱NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性和IFN-γ的產(chǎn)生,從而抑制NK細(xì)胞的抗腫瘤活性[77]。
腫瘤細(xì)胞的MHC I類分子通常下調(diào),而NK細(xì)胞優(yōu)先清除MHC I類分子低表達(dá)或缺失的靶細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞與血小板相互作用后,血小板衍生的MHC I類分子轉(zhuǎn)移到腫瘤細(xì)胞,同時(shí)腫瘤細(xì)胞通過展示多個(gè)血小板受體標(biāo)志物而模擬血小板,從而逃避NK細(xì)胞的攻擊[78]。
糖蛋白A為主的重復(fù)序列(glycoprotein A repetitions predominant,GARP)是TGF-β的對(duì)接受體,可促使其激活。在許多類型的癌癥中發(fā)現(xiàn)GARP表達(dá)增加,在腫瘤微環(huán)境中,調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、血小板和腫瘤細(xì)胞自身均表達(dá)GARP,GARP在產(chǎn)生活性TGF-β中起主要作用,通過GARP-TGF-β途徑促進(jìn)免疫逃避和癌癥進(jìn)展[79]。另外,在黑色素瘤患者中發(fā)現(xiàn),血小板計(jì)數(shù)高的患者對(duì)免疫治療的反應(yīng)性降低。這可能由于血小板上GARP的表達(dá)顯著增加,而體外研究發(fā)現(xiàn)血小板能夠以GARP依賴方式誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞產(chǎn)生[80]。因此,血小板可能通過增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的免疫抑制作用而抑制抗腫瘤免疫功能。
血小板不僅是參與止血的主要細(xì)胞,也是重要的免疫細(xì)胞,在維持血管完整性、炎癥、調(diào)節(jié)免疫過程和腫瘤發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。血小板通過多種途徑與白細(xì)胞、病原體和腫瘤細(xì)胞相互作用,這些復(fù)雜的相互作用可能直接影響疾病的進(jìn)展,產(chǎn)生積極的或有害的影響,使得血小板有望成為感染、炎癥、血管性疾病和癌癥等多種疾病的治療靶點(diǎn)。
然而,雖然血小板輸注在許多情況下似乎是合理的,但是由于其可以通過多種方式調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),輸注庫存的同種異體血小板對(duì)患者疾病結(jié)局的潛在影響應(yīng)得到重視,如血小板減少的腫瘤患者[81]。事實(shí)上,血小板輸注介導(dǎo)的輸血相關(guān)免疫調(diào)節(jié)作用已得到公認(rèn)。在22℃儲(chǔ)存的人血小板中發(fā)現(xiàn),隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng),sCD40L、sOX40L、sMHC-I和sFASL等多種血小板衍生分子增加,并在體外產(chǎn)生顯著的免疫調(diào)節(jié)作用[46]。低溫保存血小板雖然有助于延長(zhǎng)保存期和潛在提高止血效果,但也會(huì)改變血小板的免疫表型。WOOD等[82]使用5%~6%二甲基亞砜將白膜制備的血小板于-80℃冰凍保存,在冰凍前、解凍后和解凍后室溫儲(chǔ)存24 h測(cè)定上清液中的生物活性物質(zhì)濃度和表面受體豐度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與冰凍前相比,低溫冰凍保存導(dǎo)致上清液中RANTES、PF4和C3a濃度增加,IL-1β、OX40L、IL-13、IL-27、CD40L和C5a濃度降低;表面表達(dá)的P-選擇素、siglec-7、TLR3、TLR7和TLR9豐度增加,而CD40、CLEC2、ICAM-2和MHC-I降低;在解凍后室溫保存24 h,血小板上所有免疫相關(guān)受體和TLR水平均高于冰凍前和解凍后觀察到的水平。
總之,基于血小板的免疫學(xué)特性及其在不同保存條件下發(fā)生的改變,臨床應(yīng)重視血小板的精準(zhǔn)輸注問題,充分評(píng)估輸注血小板的必要性和可能產(chǎn)生的不良影響。
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突