高立超 綜述 龔方戚 審校
(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院心血管內(nèi)科/國家兒童健康與疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心,浙江杭州 310052)
血小板是源自巨核細胞系的無核細胞,長期以來一直被認為僅負責(zé)凝血和纖溶過程。然而,最近數(shù)據(jù)表明血小板也是炎癥反應(yīng)中的效應(yīng)細胞,是免疫應(yīng)答的重要組成部分[1]。血小板儲存和釋放多種生物活性物質(zhì),如生長因子、細胞因子和趨化因子等,影響免疫系統(tǒng)的各個組成部分,從而調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)。當(dāng)感染或創(chuàng)傷后,血小板與活化的內(nèi)皮細胞相互作用,進而導(dǎo)致血小板活化[2],該過程導(dǎo)致血小板的形狀從光滑的橢圓形變?yōu)槎啻痰那蛐危?],功能也隨之發(fā)生變化,開始分泌各種生物活性物質(zhì),最終演化為不可逆的活化狀態(tài)?;罨难“鍟c各類白細胞相互作用,觸發(fā)細胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo),導(dǎo)致血栓形成和炎癥介質(zhì)的大量合成[4]。在多種血栓性疾病和炎癥性疾病中發(fā)現(xiàn)血液中血小板-白細胞聚集體(platelet leukocyte aggregates,PLAs)水平升高[5-6]。血液循環(huán)或局部炎癥部位的PLAs 被認為可能是多種血栓、炎癥性疾病的標(biāo)志物,可用于評估血栓形成風(fēng)險和疾病進展情況[7]。PLAs 在心血管疾病中同樣具有重要意義[8],已有研究表明川崎病(Kawasaki disease,KD)患者中PLAs 水平顯著升高。該文綜述了最新文獻,探討血小板-白細胞聚集體形成機制、作用、檢測方法及其在KD 發(fā)病中的相關(guān)作用,為KD 發(fā)病機制的研究提供新的思路。
血小板活化是PLAs 形成的先決條件,血小板-白細胞的初始結(jié)合由血小板P-選擇素(又稱CD62P) 和白細胞P-選擇素糖蛋白配體1 (Pselectin glycoprotein ligand-1,PSGL-1) 介導(dǎo)(圖1)[9]。CD62P是一種黏附分子,血小板是其主要來源,CD62P最初位于血小板α顆粒膜上,當(dāng)血小板活化后CD62P 在血小板質(zhì)膜上表達,隨后CD62P通過PSGL-1交聯(lián)血小板和白細胞,而PSGL-1在中性粒細胞、單核細胞、樹突狀細胞、淋巴細胞和內(nèi)皮細胞的表面表達[10]。除了與PSGL-1 結(jié)合,CD62P 還能與S 位點受體激酶(S-locus receptor kinase,SRK)家族的酪氨酸激酶、磷脂酰肌醇3激酶、肌動蛋白和細胞骨架蛋白分子級聯(lián)激活白細胞,最終誘導(dǎo)β2 整合素巨噬細胞分化抗原-1(macrophage-1 antigen,Mac-1)的活化[11]。Mac-1則進一步與血小板糖蛋白(glycoprotein,GP)Ⅰbα(GP Ⅰbα)、血小板GP Ⅱb/Ⅲa相互作用[12],后者介導(dǎo)白細胞和血小板之間的相互作用[13]。當(dāng)血小板活化后,白細胞分化抗原40 配體(cluster of differentiation 40 ligand,CD40L)轉(zhuǎn)移到血小板表面,與內(nèi)皮細胞、單核細胞上白細胞分化抗原40(cluster of differentiation 40,CD40)作用,從而促進血小板與白細胞的相互作用[14]。
血小板和白細胞的直接相互作用可導(dǎo)致可溶性介質(zhì)的靶向釋放和血小板-白細胞的相互激活[15]。PLAs在血栓形成中起重要作用[16],其可能通過增加組織因子表達導(dǎo)致纖維蛋白沉積[17]。血小板-白細胞相互作用促進白細胞募集和外滲至炎癥部位[18],促進白細胞釋放促炎介質(zhì)、活性氧爆發(fā)、吞噬作用、釋放中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil extracellular trap,NET)[19-21],同時還可以在某些病理條件下抑制炎癥[1,22]。在動脈粥樣硬化中,血小板與中性粒細胞、單核細胞和樹突狀細胞的相互作用促進白細胞外滲和泡沫細胞形成,從而加速了動脈粥樣硬化的形成。白細胞反過來也可調(diào)節(jié)血小板,導(dǎo)致血小板破壞增強或產(chǎn)生增加[23-24]。
PLAs可誘導(dǎo)多種促炎因子表達增加[25-26],如單核細胞趨化蛋白1、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、IL-8、IL-12、巨噬細胞炎癥蛋白1β、干擾素α 等。然而,PLAs 還具有負反饋機制,抑制局部炎癥[27]。血小板與單核細胞的相互作用會推動單核細胞向抗炎表型發(fā)展,降低促炎因子IL-1β、IL-12 和IL-6 水平,提高IL-10 水平[28]。而血小板與中性粒細胞的相互作用也可導(dǎo)致抗炎作用,PLAs促進脂氧素A4的產(chǎn)生,從而下調(diào)中性粒細胞的黏附和外滲[29]。
不同的白細胞亞群可以與血小板相互作用形成PLAs,從而產(chǎn)生各種作用[30]。由于血小板CD62P 對不同類型白細胞PSGL-1 的親和力不同[31],血小板優(yōu)先結(jié)合單核細胞,而與淋巴細胞的親和力最低。
中性粒細胞上的PSGL-1 或Mac-1 與血小板CD62P的結(jié)合會引發(fā)中性粒細胞向內(nèi)皮遷移,通過CD40 與血小板衍生的可溶性CD40L 結(jié)合形成血小板- 中性粒細胞聚集體(platelet neutrophil aggregates,PNAs),是血管內(nèi)遷移的先決條件[26]。血小板進一步參與NET 的形成,Toll 樣受體4激活的血小板與中性粒細胞結(jié)合,黏附在內(nèi)皮細胞上,啟動了NET 形成[32],導(dǎo)致釋放中性粒細胞DNA,從而誘捕細菌。此外,PNAs 會導(dǎo)致中性粒細胞脫顆粒和釋放IL-1β、IL-8、基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9),還能促進脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠模型中髓過氧化物酶的形成[29],但Cleary 等[33]發(fā)現(xiàn)小鼠吸入脂多糖后,阻斷PSGL-1、CD62P 或耗盡血液中性粒細胞并不能影響肺部血小板的募集。
循環(huán)單核細胞根據(jù)其CD14 和CD16 表達可分為3 個亞組:(1)經(jīng)典單核細胞(CD14++CD16-),高表達與吞噬作用相關(guān)的基因并產(chǎn)生活性氧;(2)非經(jīng)典單核細胞(CD14+CD16++),在血管巡邏和監(jiān)視中發(fā)揮作用并參與自身免疫性疾??;(3)中間單核細胞(CD14++CD16+),不僅釋放促炎的IL-1β 和TNF-α,也和抗炎因子IL-10 的產(chǎn)生有關(guān)[34]。血小板優(yōu)先與CD16+單核細胞結(jié)合,可能誘導(dǎo)經(jīng)典單核細胞向中間單核細胞轉(zhuǎn)換,Hottz 等[35]發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒感染的危重患者中血小板-單核細胞聚集體(platelet monocyte aggregates,PMAs)形成增加,同時確定了高CD16 和低人類白細胞DR 抗原表達的炎性單核細胞亞組與血小板相互作用。
血小板和淋巴細胞相互作用的報道相對較少。血小板-淋巴細胞相互作用參與T 細胞表型極化,如輔助性T細胞1[4]和調(diào)節(jié)性T細胞[36]。CD62P和淋巴細胞PSGL-1 結(jié)合可導(dǎo)致CD11a 聚集,通過與細胞間黏附分子1結(jié)合增強白細胞黏附,支持淋巴細胞向外周淋巴結(jié)高內(nèi)皮小靜脈的歸巢[29]。CD40與CD40L 相互作用是血小板誘導(dǎo)的適應(yīng)性免疫反應(yīng)的重要介質(zhì),CD40在成熟B細胞、部分輔助性T細胞和細胞毒性T 淋巴細胞上表達[37]。通過CD40L,血小板可以直接誘導(dǎo)B細胞產(chǎn)生抗體并介導(dǎo)生發(fā)中心的形成。
血小板與樹突狀細胞通過CD62P/PSGL-1 及隨后的Mac-1相互聚集,啟動單核細胞的交叉呈遞和樹突狀細胞分化[38]。和血小板與其他白細胞亞群的作用類似,血小板也可以減少樹突狀細胞的活化,如血小板能夠抑制樹突狀細胞的促炎特性,甚至可能誘導(dǎo)其抗炎表型,從而降低對T細胞的啟動能力[39]。
目前流式細胞術(shù)和顯微鏡技術(shù)是檢測PLAs 的主要手段[7]。這些技術(shù)相互補充,不僅用于研究PLAs 對白細胞亞群和分子的影響,還可以明確其在組織中的位置、相互作用及功能的動態(tài)變化。
流式細胞術(shù)是檢測PLAs 的首選方法,它是一種快速且靈敏的技術(shù),可以同時分析同一樣本中的血小板活化和PLAs的形成[40],并可對稀有白細胞亞群進行評估。對于基本的PLAs 分析,只需要標(biāo)記血小板特異性抗體和泛白細胞特異性抗體[41],前向散射光和側(cè)向散射光可以基本區(qū)分中性粒細胞、單核細胞和淋巴細胞。當(dāng)需要更準(zhǔn)確地區(qū)分各白細胞亞群時,常需加入特異性抗體[7],如CD66b(人)或Ly6G(小鼠)標(biāo)記中性粒細胞,CD14、CD16、CD64(人)或CD115、Ly6C(小鼠)標(biāo)記單核細胞,CD3、CD4、CD8(小鼠和人)標(biāo)記T 細胞,CD19(人)或CD19、B220(小鼠)標(biāo)記B 細胞,CD56(人)或NK1.1(小鼠)標(biāo)記NK細胞。
對冷凍或石蠟包埋的組織切片行組織化學(xué)和免疫熒光檢測可提供有關(guān)血小板募集和PLAs 在眾多組織器官微環(huán)境中的位置信息[7]。當(dāng)與共聚焦或電子顯微鏡相結(jié)合時,可提供高分辨率的圖像以定位PLAs 的位置。然而,組織切片只能提供靜態(tài)終點分析,并不能完全模擬復(fù)雜的動態(tài)行為。隨著體內(nèi)成像技術(shù)(如活體顯微鏡)的發(fā)展,現(xiàn)在可以長時間追蹤活體動物體內(nèi)不同器官中的細胞[7,42],這有利于分析血小板和白細胞之間動態(tài)的相互作用,如持續(xù)時間和行為變化[43]。
微流控檢測是另一種基于顯微鏡的實時研究血小板-白細胞相互作用的方法[44]。分離的細胞或全血通過涂有固定化蛋白質(zhì)或細胞的腔室進行灌注,從而可以精確控制細胞輸入。類似于活體免疫熒光成像,PLAs 可以通過細胞跟蹤器或特異性抗體實現(xiàn)可視化。微流控檢測雖然不如體內(nèi)成像技術(shù)那么接近生理,但當(dāng)條件明確的情況下,它能夠低成本地實時分析血小板-白細胞的相互作用。
常用的抗血小板治療包括環(huán)氧化酶(cyclooxygenase,COX)抑制劑阿司匹林和二磷酸腺苷受體P2Y12 抑制劑如氯吡格雷、普拉格雷和替格瑞洛等。阿司匹林和P2Y12 抑制劑均能減弱血小板與白細胞的相互作用,不僅影響血小板聚集和血栓形成,還能調(diào)節(jié)白細胞募集和效應(yīng)功能,使抗血小板藥物能夠作用于多種疾?。?5-46]。
阿司匹林通過抑制COX-1 和COX-2 來阻止前列腺素的合成,從而抑制血小板生成血栓素A2(thromboxane A2,TxA2),而TxA2 是血小板活化的重要介質(zhì)[47]。低劑量阿司匹林可大幅減弱血小板中的COX-1 酶活性[48],而高劑量阿司匹林通過干擾其他細胞中構(gòu)建型COX-1 和誘導(dǎo)型COX-2 的表達發(fā)揮抗炎作用[49]。抑制TxA2 合成會阻斷CD40L釋放,從而減少血小板誘導(dǎo)的活性氧生成和趨化因子CXCL7 釋放,以及血小板介導(dǎo)的單核細胞和中性粒細胞的活化、募集、黏附和外滲[29,50]。
在血小板活化過程中,P2Y12信號是其中一個重要的自分泌和旁分泌反饋回路,在血小板活化放大中具有核心作用[51]。氯吡格雷可提高內(nèi)皮一氧化氮的生物利用度并抑制血小板活化、血小板脫顆粒、PLAs 形成、炎性細胞因子和組織因子的表達,在內(nèi)毒素血癥中發(fā)揮重要作用[52]。與阿司匹林相比,氯吡格雷在減少動脈粥樣硬化性血管疾病中PLAs 的形成方面更有效[53]。有研究顯示,在接受經(jīng)皮冠狀動脈介入治療的患者中,普拉格雷對降低二磷酸腺苷刺激的血小板-白細胞的相互作用強于氯吡格雷[54]。替格瑞洛是一類新型抗血小板藥物,可有效抑制血小板P2Y12 受體,并通過抑制平衡型核苷轉(zhuǎn)運體1 抑制細胞對腺苷的攝取[55]。由于替格瑞洛對血小板P2Y12 受體和平衡型核苷轉(zhuǎn)運體1的雙重抑制,替格瑞洛對炎癥的影響可能是復(fù)雜的。在肺炎患者中,替格瑞洛減少了PLAs 的形成及IL-6 的表達,接受替格瑞洛治療后,患者肺功能獲得了改善,降低了氧依賴[56]。
KD 患兒常常表現(xiàn)為血小板增多,體內(nèi)血小板活化,表現(xiàn)出異型黏附性,可與白細胞、紅細胞聚集,多個臨床研究發(fā)現(xiàn)血小板增多、活化患者更易合并冠狀動脈損傷[57-58]。KD 中循環(huán)因子誘導(dǎo)血小板聚集和5-羥色胺釋放,導(dǎo)致血小板增多,而血小板衍生的血管活性物質(zhì)會增加血管通透性并促進免疫復(fù)合物在組織中的進一步沉積,其中血小板衍生微粒可能會直接刺激中性粒細胞、單核細胞和血管內(nèi)皮細胞,從而導(dǎo)致組織因子的表達并增加血栓形成的風(fēng)險。使用阿司匹林后KD患者的血小板衍生微粒水平顯著下降,當(dāng)停用阿司匹林后其水平會再次上升[57]。
目前PLAs 在KD 發(fā)病中的研究較少,僅有幾個單中心臨床研究報告了PLAs 可能與KD 及其冠狀動脈損傷有關(guān)。Ueno 等[59]研究了KD 患者中PNAs 水平,發(fā)現(xiàn)KD 患兒中PNAs 水平明顯高于細菌感染患者和正常志愿者,且冠狀動脈異?;颊叩腜NAs水平顯著高于無冠狀動脈異常者,同時發(fā)現(xiàn)與單獨使用靜脈注射免疫球蛋白(intravenous immunoglobulin,IVIG)治療相比,接受IVIG 聯(lián)合潑尼松龍治療的患者PNAs 顯著降低。Vignesh等[60]研究了KD患者中PMAs水平,發(fā)現(xiàn)與同年齡同性別的發(fā)熱和健康對照組相比,KD兒童隊列中PMAs 比例顯著升高。KD 中PLAs 增高的機制尚不明確,據(jù)推測當(dāng)血小板活化后其表面CD62P 表達升高,與白細胞上的PSGL-1結(jié)合導(dǎo)致PLAs的初始聚集,其后通過CD40L/CD40、Mac-1/GP Ⅰbα等相互作用,導(dǎo)致PLAs的進一步增加。PLAs形成后介導(dǎo)TNF-α、IL-6、MMP-9等介質(zhì)的靶向釋放和白細胞-血小板的相互激活,白細胞大量遷移并在血管內(nèi)皮細胞中聚集,進一步導(dǎo)致KD患者的冠狀動脈擴張。已有研究表明,KD 患兒CD62P 的表達升高[58]。Arora 等[57]研究發(fā)現(xiàn),與正常人相比,KD患兒的可溶性CD40L水平較高。
抗血小板藥物在KD治療期間占據(jù)極其重要的作用,薈萃分析表明IVIG 聯(lián)合阿司匹林能最大程度地防止KD后發(fā)生冠狀動脈異常[61],但大劑量阿司匹林在冠狀動脈保護方面并不優(yōu)于低劑量阿司匹林[62],甚至最近的一項大型薈萃分析發(fā)現(xiàn)急性期應(yīng)用低劑量阿司匹林的患者較大劑量阿司匹林,冠狀動脈損傷概率更低[63]。目前對中型及以上冠狀動脈瘤(Z 值≥5),建議應(yīng)用阿司匹林聯(lián)合氯吡格雷等抗血小板,多項研究已證實氯吡格雷聯(lián)合阿司匹林對KD合并冠狀動脈瘤患兒的抗血栓治療安全有效[64-65]。Zhang 等[66]報道了在阿司匹林基礎(chǔ)上加用氯吡格雷能更有效地降低炎癥因子IL-2受體和IL-10,并建議在血小板持續(xù)升高時應(yīng)更早加用氯吡格雷。成人中應(yīng)用氯吡格雷存在部分抵抗現(xiàn)象,北京的一項前瞻性單中心研究證實了攜帶CYP2C19功能缺失等位基因、低水平高密度脂蛋白和高水平低密度脂蛋白是我國KD患兒氯吡格雷抵抗的獨立危險因素[67]。
近來研究表明,血小板不僅在止血、血栓形成中起作用,其在炎癥和免疫應(yīng)答中也發(fā)揮了重要作用,通過與白細胞的相互作用,血小板可以重新編程免疫網(wǎng)絡(luò),在多種疾病中調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng),包括KD。已有少量研究表明KD 中存在血小板活化及PLAs的形成,但鑒于PLAs作用的復(fù)雜性,后續(xù)仍需更多的研究,以明確PLAs 在KD發(fā)病及其冠狀動脈損傷中的具體作用,這可能成為KD研究的新方向。