冶怡 常榮

(1青海大學(xué)研究生院，青海 西寧 810007；2廣東醫(yī)科大學(xué)附屬深圳市龍華區(qū)中心醫(yī)院心血管內(nèi)科)

缺氧是組織細(xì)胞供氧不足或因氧化過(guò)程障礙不能利用氧而引起的病理過(guò)程。高原環(huán)境下，隨著海拔的上升大氣壓逐步下降，而空氣中氧的百分?jǐn)?shù)不變，氧分壓隨海拔上升而遞減，形成天然的低壓缺氧環(huán)境。流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明〔1〕，在海拔超過(guò)3 000 m的缺氧環(huán)境長(zhǎng)期逗留后，腦卒中及靜脈血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)增加30倍；現(xiàn)有的研究顯示〔2〕，暴露于高海拔地區(qū)與血栓形成事件的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，即高原缺氧環(huán)境下易發(fā)生各種血栓性疾病，如急性冠狀動(dòng)脈綜合征、肺栓塞、深靜脈血栓形成、缺血性腦卒中等。血小板是由骨髓成熟巨核細(xì)胞所產(chǎn)生并釋放入外周血中的一種直徑為2～3 μm的盤形小體，參與止血、血液凝固及血凝塊的收縮過(guò)程。病理情況下，當(dāng)血管內(nèi)皮損傷或受某些病理因子刺激，血小板會(huì)發(fā)生黏附、聚集及釋放等活化反應(yīng)，在血栓形成過(guò)程中有著不可忽視的作用。因此，探究高原低壓缺氧環(huán)境與血小板數(shù)量及功能變化的關(guān)系對(duì)臨床有進(jìn)一步的指導(dǎo)意義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)低壓缺氧環(huán)境下血小板參數(shù)變化的相關(guān)研究較多，血小板數(shù)量變化趨勢(shì)尚無(wú)統(tǒng)一定論，但目前研究趨向于低壓缺氧環(huán)境引起血小板活化增強(qiáng)這一結(jié)論〔3～5〕。本文就低壓缺氧對(duì)血小板數(shù)量變化與功能活化的可能機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 低壓缺氧環(huán)境下血小板數(shù)量變化的機(jī)制

1.1干細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致血小板數(shù)量減少 高原缺氧引起紅細(xì)胞過(guò)度代償性增生，繼而誘導(dǎo)血小板數(shù)目減少。Erslev〔6〕提出巨核系細(xì)胞與紅系細(xì)胞有共同前體細(xì)胞的假說(shuō)，即缺氧引起代償性促紅細(xì)胞生成素(EPO)增高，紅細(xì)胞代償性增生并誘導(dǎo)血小板減少；McDonald等〔7〕推測(cè)缺氧誘導(dǎo)的血小板減少癥是由紅細(xì)胞和巨核細(xì)胞系的前體細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)引起的，也就是說(shuō)EPO對(duì)紅系細(xì)胞的顯著刺激導(dǎo)致未成熟巨核細(xì)胞數(shù)量的減少，導(dǎo)致血小板生成減少；Beguin〔8〕在其回顧性研究中表明，缺氧環(huán)境下發(fā)生的血小板計(jì)數(shù)改變與EPO的劑量、給藥速度、氧分壓、受試者或動(dòng)物暴露于缺氧環(huán)境的時(shí)間有關(guān)。此外，Kauppi等〔9〕利用突變的Hbb-b2(Plt12/Plt12)小鼠模型(即低氧高水平EPO模型)證實(shí)低氧、高EPO水平存在特征性的血小板減少和紅細(xì)胞增多。因此，大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明巨核細(xì)胞與紅細(xì)胞之間存在干細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)，其機(jī)制似乎與EPO作用有關(guān)，這為高原環(huán)境下血小板數(shù)量變化提供有力依據(jù)，但其分子機(jī)制仍有待進(jìn)一步探究。

1.2骨髓巨核細(xì)胞的增殖、分化使血小板數(shù)量增加 血小板由骨髓巨核細(xì)胞經(jīng)過(guò)一系列的增殖、分化和成熟過(guò)程而生成。在此過(guò)程中巨核細(xì)胞受到不同細(xì)胞因子及信號(hào)途徑的有序調(diào)控。因此，高原缺氧環(huán)境對(duì)巨核細(xì)胞的影響直接使血小板發(fā)生改變。雖然Saxonhouse等〔10〕利用流式細(xì)胞術(shù)對(duì)臍帶血中分離的CD34pos細(xì)胞行短暫的低氧處理后表明急性缺氧并不導(dǎo)致巨核系祖細(xì)胞集落數(shù)量改變；但這一陰性結(jié)果并不能完全否認(rèn)缺氧對(duì)巨核細(xì)胞的刺激作用。孫志新〔11〕對(duì)169例高原居民的巨核細(xì)胞進(jìn)行分析后提出高原低氧條件下，居民骨髓巨核細(xì)胞系統(tǒng)增生明顯；趙明〔12〕對(duì)高原家兔骨髓巨核細(xì)胞的形態(tài)的研究認(rèn)為不論動(dòng)物或人在高原上適應(yīng)良好的血液學(xué)標(biāo)志應(yīng)表現(xiàn)為紅細(xì)胞、巨核細(xì)胞的適度增加。Qi等〔13〕研究結(jié)果表明缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)-1α的激活劑(IOX-2)增加了免疫性血小板減少癥(ITP)血漿處理的小鼠骨髓巨核細(xì)胞數(shù)量。此外，Lebedeva 等〔14〕進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，急性和慢性缺氧對(duì)巨核細(xì)胞生成的影響不同，前者增加較幼稚血小板的生成，而后者增加成熟血小板的生成，兩者均促進(jìn)巨核細(xì)胞的增殖和分化。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)〔15〕，在缺氧狀態(tài)下，巨核系-紅系祖細(xì)胞增加，而粒系-巨噬系祖細(xì)胞下降。這兩項(xiàng)研究更加證明了高原缺氧下血小板數(shù)量的改變可能與受試者骨髓巨核系統(tǒng)的增殖分化有關(guān)。分析上述研究結(jié)果可能的結(jié)論為急性低壓缺氧增加幼稚血小板的生成，慢性低壓缺氧使成熟血小板生成增多。

1.3血小板生成素(THPO)對(duì)血小板數(shù)量的調(diào)節(jié)十分復(fù)雜 THPO又稱為巨核細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育因子，通過(guò)與巨核細(xì)胞及其祖細(xì)胞表面的受體(c-Mpl)結(jié)合，激活一系列信號(hào)通路，特異性刺激巨核細(xì)胞增殖、分化，從而控制循環(huán)血中的血小板數(shù)量。1999年Hudson等〔16〕對(duì)133名健康志愿者分別暴露于海拔3 600 m及4 200 m的研究表明，在高海拔地區(qū)暴露的48 h內(nèi)，血小板數(shù)量持續(xù)升高，但其升高并不是THPO誘導(dǎo)的。隨后，Kheifetz等〔17〕通過(guò)多因素血栓形成模型的建立表明，THPO刺激早期巨核細(xì)胞的集落形成單位(CM)的擴(kuò)增并抑制血小板形成；Li等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)THPO濃度始終與血小板計(jì)數(shù)呈負(fù)相關(guān)。然而，Aly等〔19〕的一項(xiàng)前瞻性對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，THPO在缺氧組新生兒出生后的第3天和第7天增加且增加水平與缺氧的嚴(yán)重程度相關(guān)。Kuter等〔20〕通過(guò)建立非免疫性血小板減少癥兔模型發(fā)現(xiàn)循環(huán)中THPO水平受到血漿血小板數(shù)量的調(diào)節(jié)。Kaushansky〔21〕也表明THPO mRNA水平正常的動(dòng)物中，亦可出現(xiàn)血小板數(shù)目減少，而且血小板本身就可負(fù)反饋調(diào)節(jié)THPO，這意味著在缺氧環(huán)境下 THPO 和血小板生成之間存在復(fù)雜的相互調(diào)節(jié)關(guān)系。

2 低壓缺氧環(huán)境下血小板功能增強(qiáng)(活化)的機(jī)制

一項(xiàng)對(duì)10名健康男性進(jìn)行短暫低氧處理的研究〔22〕表明7 min深度缺氧不影響血小板反應(yīng)性。事實(shí)上，過(guò)去對(duì)慢性阻塞性肺疾病和呼吸睡眠暫停綜合征患者的研究發(fā)現(xiàn)〔23，24〕，血小板反應(yīng)性的增加與缺氧明顯相關(guān)。Rocke等〔25〕利用對(duì)血栓彈力測(cè)定法和血小板功能測(cè)定檢測(cè)63名健康低地志愿者初進(jìn)高海拔(5 200 m)的血液成分變化，從而探究高原缺氧對(duì)于血小板數(shù)目及功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)高原缺氧環(huán)境下，血小板數(shù)目和纖維蛋白原濃度顯著增加；此外，其血小板功能測(cè)定證實(shí)缺氧會(huì)增強(qiáng)血小板反應(yīng)性。以上研究表明，高原缺氧環(huán)境不僅可改變血小板數(shù)目，也在一定程度上影響血小板的功能。

2.1增加的鈣蛋白酶活性促進(jìn)血小板活化 既往研究表明，糖尿病小鼠〔26〕及患者〔27〕的血小板具有高反應(yīng)性，表現(xiàn)出黏附、聚集、釋放功能的增加和血栓形成，其可能的機(jī)制為血小板Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)失調(diào)和鈣蛋白酶的激活。鈣蛋白酶是Ca2+激活的蛋白酶，其作用于底物蛋白質(zhì)的有限蛋白水解和隨后的信號(hào)傳導(dǎo)改變。Tyagi等〔28〕將Sprague-Dawley大鼠暴露于急性高原缺氧環(huán)境下的試驗(yàn)通過(guò)量化缺氧大鼠血小板中的細(xì)胞溶質(zhì)Ca2+水平和鈣蛋白酶活性，驗(yàn)證了失衡的鈣穩(wěn)態(tài)對(duì)血小板黏附、聚集、釋放的影響。Calpain小亞基(CAPNS)1作用類似于鈣蛋白酶的伴侶，控制細(xì)胞擴(kuò)散和遷移；研究表明〔29〕CAPNS1在缺氧暴露的動(dòng)物中上調(diào)。此外，有研究進(jìn)一步證實(shí)〔30〕鈣蛋白酶活性的增強(qiáng)顯著增加了二磷酸腺苷(ADP)誘導(dǎo)的血小板聚集和結(jié)扎誘導(dǎo)下的下腔靜脈血栓形成?？傊?，鈣蛋白酶是由細(xì)胞內(nèi)升高的Ca2+激活并參與血小板反應(yīng)的，上述研究通過(guò)缺氧誘導(dǎo)的血栓形成體內(nèi)模型進(jìn)一步明確證實(shí)了增加的鈣蛋白酶活性促進(jìn)缺氧環(huán)境下的血小板反應(yīng)性增強(qiáng)。

2.2血液黏滯度增加導(dǎo)致血小板功能增強(qiáng) 高原地區(qū)空氣稀薄、輻射強(qiáng)度大、寒冷干燥、多風(fēng)少雨，易造成體表及呼吸道水分散失〔31〕；初進(jìn)高原，呼吸頻率加快、肺通氣量增大加劇體內(nèi)失水；同時(shí)，高原地區(qū)氣壓低、胃張力減低、水分?jǐn)z入不足，造成高原環(huán)境機(jī)體循環(huán)血量減少、血液黏滯度增加〔32〕。機(jī)體對(duì)高原低壓缺氧環(huán)境的經(jīng)典生理反應(yīng)包括過(guò)度通氣〔33〕，紅細(xì)胞代償性增生〔34〕，缺氧性肺血管收縮-細(xì)胞內(nèi)氧化酶增加〔35〕和肌肉中毛細(xì)血管密度增加〔36〕，上述機(jī)制均可不同程度增加血液黏滯度。Mackman〔37〕提出紅細(xì)胞可通過(guò)血小板邊緣化促進(jìn)止血和血栓形成，導(dǎo)致近壁血小板濃度、血液黏滯度、凝血酶產(chǎn)生和血小板活化的增加。Ranucci等〔38〕進(jìn)一步證實(shí)血液黏滯度與血小板反應(yīng)性具有顯著相關(guān)性，血小板反應(yīng)性隨剪切應(yīng)力而變化，而剪切應(yīng)力又取決于全血和血液黏滯度。因此，高原環(huán)境可能通過(guò)上述生理、病理反應(yīng)增加機(jī)體血液黏滯度，最終使血小板反應(yīng)性增加。然而，Pichon等〔39〕認(rèn)為急慢性缺氧均可使體內(nèi)血細(xì)胞比容升高，但血細(xì)胞比容急劇增加導(dǎo)致血液黏度增加，血細(xì)胞比容的慢性增加不會(huì)導(dǎo)致血液黏度升高。綜上，低壓、缺氧等復(fù)雜的高原環(huán)境下，機(jī)體血流動(dòng)力學(xué)改變?yōu)檠“宸磻?yīng)性增加提供了一種可能的解釋，但其分子機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

2.3內(nèi)皮細(xì)胞損傷加速血小板的聚集與活化 Boos等〔40〕認(rèn)為缺氧環(huán)境下受試對(duì)象的血管內(nèi)皮功能降低。損傷的內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)致其下膠原暴露從而引起血小板激活，血小板黏附、聚集在損傷的內(nèi)膜表面，極易引起血栓的形成外，還促使組織因釋放功能增強(qiáng)。內(nèi)皮受損、內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，使血小板黏附集子、血小板活化因子表達(dá)，加速血小板的聚集與活化〔41〕。張虹等〔42〕對(duì)慢性阻塞性肺疾病所致肺心病患者體內(nèi)血小板活化及血管內(nèi)皮細(xì)胞受損程度分析后得出，肺心病患者體內(nèi)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，導(dǎo)致內(nèi)皮下血小板被激活，從而啟動(dòng)了內(nèi)、外源性凝血系統(tǒng)而形成肺小動(dòng)脈血栓。此外，馮靖等〔43〕的研究表明缺氧對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞造成明顯炎癥損傷，且隨著缺氧程度的增加，內(nèi)皮細(xì)胞損傷程度逐漸加重。該研究又通過(guò)定量測(cè)定缺氧環(huán)境下人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中腫瘤壞死因子(TNF)-α和白細(xì)胞介素(IL)-6水平，得出持續(xù)性低氧對(duì)血管內(nèi)皮損傷程度較間歇低氧顯著。可見(jiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞損傷或許參與了高原缺氧條件下血小板的活化，且活化程度可能與受試對(duì)象停留于高海拔地區(qū)時(shí)間有著明顯關(guān)系。

綜上，高原低壓、缺氧環(huán)境引起一系列病理生理改變，而機(jī)體隨之做出的反饋及調(diào)節(jié)也十分復(fù)雜。紅細(xì)胞過(guò)度代償性增生、骨髓巨核細(xì)胞系統(tǒng)適應(yīng)性的改變及體內(nèi)血小板生成素的水平均不同程度影響著體內(nèi)血小板數(shù)目的變化，但對(duì)于血小板數(shù)量的增加與減少目前仍有爭(zhēng)議；而高原缺氧環(huán)境下血小板聚集、釋放等反應(yīng)性顯著增強(qiáng)的結(jié)論已有大量文獻(xiàn)支持，其作用機(jī)制在于Ca2+水平和鈣蛋白酶活性增強(qiáng)、低氧和缺氧環(huán)境下血液黏滯度的改變及內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。總之，高原環(huán)境復(fù)雜且眾多因素均可影響血小板參數(shù)，明確高原地區(qū)海拔相關(guān)的血栓形成機(jī)制，將極大程度地為高海拔地區(qū)血栓性疾病患者制定最優(yōu)方案，從而達(dá)到最佳的臨床診治效果。