微粒(MPs)是一種存在于血漿中的直徑介于0.1~1.0μm的完整囊泡,生理條件下主要由被激活或凋亡的血細胞及內皮細胞釋放,病理狀態下腫瘤細胞也可以釋放MPs入血。研究證實,MPs是一種結構復雜的復合體,它們攜帶大量來源于母細胞的細胞表面受體、mRNA及生物活性物質,生理條件下在維持出凝血動態平衡以及細胞間信息傳遞中發揮多重作用。
大量研究已證實MPs具有明顯的促凝活性,與多種疾病及藥物相關的凝血功能紊亂關系密切;另一方面,MPs的抗凝及促纖溶活性及其在伴隨出凝血問題的疾病中的作用也逐漸受到人們的關注,這里就MPs在生理及病理狀態下的促凝、抗凝及促纖溶作用的研究進展進行綜述。
1 MPs形成及分類
MPs的形成是一個復雜的過程,其確切的形成機制目前尚不清楚,但可以明確的是MPs的形成是一個被精確調控的過程,而并非隨意的。正常情況下,細胞膜的磷脂分布具不對稱性,卵磷脂和鞘磷脂多分布在胞膜的外層,而氨基磷脂和磷脂酰絲氨酸(PS)多分布在胞膜的內層。當細胞受一定因素刺激發生活化或凋亡時,細胞內的鈣離子濃度增加,通過抑制flippase(調節胞膜外層磷脂內向轉位),并激活floppase(可以調節胞膜內層磷脂外向轉位)和Scramblase(一種兼具有floppase和flip-pase作用的混雜酶),使胞膜磷脂不對稱性消失,同時細胞骨架結構發生改變,胞膜局部“出芽”形成囊泡,囊泡脫落后即形成MPs.另外,當細胞受機械損傷、炎癥、毒物等病理因素刺激,細胞膜完整性及細胞骨架被破壞時,也會有MPs釋放??梢钥闯?,細胞骨架的重組或破壞在MPs釋放過程中發揮了重要作用。
根據細胞來源不同,MPs可分為血小板來源MPs(PMPs)、內皮細胞來源MPs(EMPs)、單核細胞來源MPs(MMPs)及腫瘤細胞來源MPs等。正常情況下,外周血中的MPs主要為PMPs〔1〕,在不同的病理狀態下,其他細胞來源的MPs也會增加。
2 MPs的促凝作用
2.1生理條件下MPs的促凝作用及機制
Aleman等〔2〕在研究MMPs和PMPs在纖維蛋白及血栓形成中的作用時發現,MMPs可單獨啟動外源性凝血途徑,生成凝血酶及纖維蛋白;而PMPs不能自發啟動凝血,只有在血管損傷,暴露的內皮下膠原及組織因子(TF)啟動外源性凝血系統時,PMPs才能表現出促進血漿凝血酶及纖維蛋白生成活性,這提示PMPs主要參與生理性止血,而MMPs可能參與病理條件下的高凝狀態及自發血栓的形成。
Merten等〔3〕進一步研究發現,與血小板的聚集機制相似,PMPs可通過其細胞膜上攜帶的糖蛋白Ⅱb/Ⅲa(GPⅡb/Ⅲa)與黏連糖蛋白、纖維蛋白原、纖連蛋白等多種血管內皮基質結合。與血小板不同 的 是,PMPs幾 乎 不 與 血 管 性 血 友 病 因 子(vWF)綁定,這可能與PMPs膜上GPⅡb/Ⅲa結構發生了變化有關。
研究還發現,PMPs除了自身所具備的促凝作用外,尚可促進血小板間的聚集并粘附于血管內皮,與血小板共同參與促凝作用。血小板的活化是PMPs發揮作用的先決條件,活化后的血小板其膜表面GPⅡb/Ⅲa構型發生變化,使GPⅡb/Ⅲa受體與配體纖維蛋白原結合加強,纖維蛋白原可作為PMPs與血小板結合的橋梁。
2.1.1 TF+MPs介導的促凝血活性TF是凝血因子FⅦ和FⅦa的受體,TF:FⅦa復合物能激活FⅨ和FⅩ,在內源和外源性凝血途徑中均發揮重要作用,TF:FⅦa復合物是止血的基礎(圖1)。據報導 循 環 中 具 有 促 凝 活 性 的TF主 要 來 源 于MMPs〔4〕.
體外實驗發現,在被TF啟動凝血的血液中,加入TF+MPs可使血栓形成時間縮短,但凝血酶含量并未增加,提示TF+MPs主要在啟動凝血中發揮作用〔5〕.
健康人的TF+MPs水平及活性很低,在抗凝系統作用下不會引起高凝狀態或自發血栓形成。
在血管損傷時,血管壁暴露的TF可啟動凝血途徑,在局部形成血栓,受損的血管被血栓覆蓋,從而避免了病理性血栓形成。當循環中TF+MPs明顯增多時,它們可隨循環血流聚集到受損血管局部覆蓋的血栓上,重新啟動凝血并可形成致病性血栓。
已有實驗證實〔6〕,健康人或小鼠體內,較大血管的內皮細胞可表達相對更多的TF,其含量大約是循環TF+MPs所表達TF含量的1 000倍,據此推測循環中TF+MPs主要在小血管以及TF低表達的器官,如肝臟、骨骼肌內發揮促凝作用。但是目前仍不明 確 的 是,在 健 康 人 血 漿 中 存 在 的 低 水 平TF+MPs,是否在生理性凝血反應中發揮主要作用,以及TF+MPs是否可作為預測個體血栓形成風險的生物標記物。
有學者還發現〔7〕,唾液中除含有溶菌酶,免疫球蛋白等抗菌物質外,也含有TF+ MPs,可促進受損的口腔表皮止血。
介導的促凝血活性PS是一種鑲嵌于細胞膜上的磷脂,通常情況下位于細胞膜內表面,在細胞膜外表面幾乎不表達。在MPs形成過程中,PS由細胞膜內側轉移到細胞膜外側。因此,各種來源的MPs表面均有一定量的PS暴露。
表面帶有負電荷的PS可與FⅦ、FⅨ、FⅩ等多種凝血蛋白上帶正電荷的γ-羥基谷氨酸相互吸引,一方面促進了TF的“解密”,另一方面為內源性凝血途徑中的Tenase復合物和共同凝血途徑中凝血酶原酶復合物的形成提供了催化表面,使凝血酶(FⅡa)的形成速度大大加快(圖1).
Lipets等〔8〕發現,在加入FⅪa和FⅨa的血漿 ,血漿中的PS+MPs有助于凝血反應的啟動和加速,使血漿呈現出自發凝血傾向。而通過離心法去除了MPs的血漿,其凝血活性減弱,自發凝血傾向消失,當再次加入表達PS的人工囊泡后可恢復血漿凝血活性,并部分出現自發凝血傾向,證實了PS+MPs具有促凝血活性。
在生理狀態下,MPs的促凝活性可被抗凝系統抑制,避免自發性血栓形成,而在某些病理條件下,MPs的質和(或)量發生了異常改變,使凝血與抗凝平衡遭到破壞,最終引發凝血功能紊亂。
2.2 MPs的促凝作用與凝血功能異常的相關疾病
2.2.1 MPs與血液系統疾病在某些紫癜性疾病,MPs的促凝作用利于出血傾向的改善。特發性血小板減少性紫癜(ITP)是一種自身免疫介導血小板破壞的出血性疾病。
Sewify等〔9〕研究發現ITP患者血液中具有促凝活性的MPs的數量明顯增高,在一定程度上可代償血小板的減少,改善ITP患者的出血傾向。在血栓性血小板減少性紫癜(TTP)患者血漿中也發現增多的EMPs及PMPs,其含量與出血程度呈負相關,可能有利于減輕出血傾向。
鐮狀細胞?。⊿CD)和陣發性睡眠性血紅蛋白尿(PNH)是以慢性溶血伴易栓傾向為特點的溶血性疾病。慢性溶血是導致高凝狀態和易栓傾向的重要原因之一,此外,血小板的活化以及血漿中促凝MPs水平增多也是血栓形成的重要促進因素。
Gerotziafas等〔10〕對SCD患者MPs的來源和促凝活性進行研究發現,MPs主要來源于紅細胞并表達PS,這些紅細胞來源的PS+MPs可使凝血酶生成增加。
Kozuma等〔11〕研究發現,PNH患者血漿中具有促凝活性的PMPs和EMPs顯著增多;且補體C5b-9可促使錨鏈膜蛋白缺陷的PNH紅細胞釋放促凝MPs,從而推測PNH紅細胞釋放的促凝MPs可能是血栓形成因素之一。
特發性血小板增多癥(ET)及真性紅細胞增多癥(PV)是造血干細胞克隆性增殖為特征的一種骨髓增殖性疾病,常并發動靜脈血栓形成。其血液易栓傾向與血細胞異常增多以及促凝MPs有關。
Duchemin等〔12〕研究發現,以正常人為對照,PV和ET患者的循環促凝活性提高,其原因與MPs抑制血栓調節蛋白活性有關。血栓調節蛋白可結合凝血酶并降低其活性,加強蛋白C的活性,從而起到抗凝作用。他們進一步提出通過抗血小板或降細胞治療或許會改善患者循環的高凝狀態。
MPs生成障礙也是出血相關疾病的發病機制之一。
Castaman綜合征和Scott綜合征的患者均有出血傾向,其共同的發病機制是血小板活化過程中PS向表面轉位存在缺陷,體外研究發現,這些患者的血小板產生PS+MPs亦存在缺陷〔13-14〕.在某些伴有凝血功能紊亂的惡性血液系統疾病中,惡性血液細胞釋放的MPs是引發凝血功能紊亂的重要因素之一。急性早幼粒細 胞白血 ?。ˋPL)患者發病時即常表現出嚴重的凝血功能紊亂,出血是該病最常見的早期死亡原因,血栓形成并發癥亦見于約10%的患者。研究發現,APL細胞胞質內含有大量TF、癌性促凝物等促凝物質,細胞表面還有較多量AnnexinⅡ、組織性纖溶酶原激活物(tPA)等促纖溶物質表達,是導致APL凝血功能紊亂的根本原因。近期研究發現〔15〕,APL患者血漿中PMPs明顯減少,而早幼粒細胞釋放的MPs(APL-MPs)卻顯著增多,這可能與循環中早幼粒細胞異常增多而血小板減少有關。
APL患者的TF+MPs水 平 比 健 康 對 照 組 高 約10倍,其 中61.06%來 源 于 早 幼 粒 細 胞。在 進 一 步 對APL-MPs促凝活性的研究中發現,APL-MPs攜帶有來源于母細胞的促凝、促纖溶活性物質,并且與健康人外周血MPs相比,APL-MPs可明顯縮短凝血時間并增加凝血酶的生成量。由此推測,APL-MPs亦參與了APL凝血病的發生。
2.2.2 MPs與糖尿病糖尿病患者血管內皮損傷和血液高凝狀態是發生嚴重心腦血管事件的基礎。
研究發現,1型和2型糖尿病患者血漿中PS+MPs均較健康對照明顯增多,但以TF+PMPs的促凝作用在啟動和維持其高凝狀態中的作用更明顯;另外,血糖或胰島素水平增高可進一步增高TF+MPs的促凝活性〔16〕,提示TF+MPs的促凝活性增強是導致糖尿病高凝狀態和血栓形成的不利因素之一。
2.2.3 MPs與動脈粥樣硬化血栓形成動脈粥樣硬化是心腦血管疾病最重要的病理基礎,斑塊纖維帽破裂可導致血栓形成,血栓脫落造成的栓塞,可引起急性心肌梗死、腦中風及猝死等急重癥發生。
研究發現,在粥樣斑塊內含有大量內皮細胞、白細胞及平滑肌細胞等細胞來源的MPs,并發現斑塊內的MPs具有很強的促凝活性,其產生凝血酶的能力是患者循環中的MPs的2倍〔17〕.當斑塊纖維帽破裂時,循環血液與斑塊內MPs接觸從而促進血栓形成。
循環MPs也參與了動脈粥樣硬化斑塊血栓形成。循環MPs及PMPs可促使血小板與血管膠原蛋白結合,從而利于血小板及纖維蛋白在斑塊破裂處積聚,致使動脈粥樣斑塊部位血栓擴大〔18〕.
2.2.4 MPs與免疫系統疾病在某些免疫介導的血栓性疾病中,自身抗體可能有助于釋放MPs,增加了血栓形成的危險性。系統性紅斑狼瘡(SLE)是一種累及多系統多器官的自身免疫性疾病,其血栓和(或)栓塞并發癥為SLE主要死亡原因之一。
Pereira等〔19〕在比較SLE患者與正常對照組循環中MPs的水平及其與血漿促凝活性關系時得出結論,SLE患者循環中主要以PMPs水平明顯升高,并且增高的PMPs水平與患者增強的血漿凝血生成能力呈正相關。
抗磷脂抗體綜合征(APS)是一組由抗磷脂抗體引起的主要以動靜脈血栓形成及習慣性流產為臨床表現的綜合征。
APS抗磷脂抗體可免疫活化包括單核細胞和內皮細胞在內的多種細胞,使其表達TF同時釋放TF+MPs.Willemze等〔20〕研究證實了APS存在高水平TF+MPs;對伴或不伴動靜脈血栓和(或)習慣性流產并發癥的APS患者比較發現,伴并發癥的APS患者TF+MPs的水平增高,其促凝活性增強。提示在免疫相關血栓形成中TF+MPs可能發揮一定的作用。
2.2.5 MPs與惡性腫瘤靜脈血栓形成是腫瘤患者,尤其是已發生廣泛遠處轉移的晚期腫瘤患者的常見并發癥。在呼吸系統腫瘤,如肺癌;生殖系統腫瘤,如卵巢癌以及消化系統腫瘤,如胰腺癌、大腸癌等實體腫瘤中,除手術、化療以及腫瘤本身等公認的血栓形成因素外,亦發現MPs可增加靜脈血栓形成的風險〔21〕.研究證實腫瘤相關血栓形成與血漿中出現增多的腫瘤細胞來源TF+MPs并且其促凝活性較正常細胞來源MPs顯著增高有關。
Zwicker等〔22〕在研究TF+ MPs與 發 生 癌 癥 相 關 深 靜 脈 血 栓(VTE)關系時發現,并發VTE的癌癥患者比未并發VTE的癌癥患者存在更高水平的TF+MPs,同時他們在手術切除腫瘤后發現,TF+MPs水平也相應降低。
Julia等〔23〕在胰腺癌患者中發現循環中存在一定量腫瘤細胞來源的TF+MPs,其促凝活性較正常細胞來源TF+MPs明顯增強,在隨后的研究中進一步發現,TF+MPs促凝活性增強與患者VTE的發生呈正相關。MPs作為化療藥物對內皮細胞、腫瘤細胞及其他細胞破壞和誘導凋亡作用而釋放的促凝物也是構成惡性腫瘤血栓形成的原因之一。有實驗發現,鉑類化療藥誘導內皮細胞發生凋亡,隨著藥物作用的時間和濃度的增加,釋放具有促凝活性的EMPs增加,EMPs促凝活性增強主要是由PS暴露量增加引起,而非TF〔24〕.
3 MPs的抗凝作用及機制
MPs的抗凝作用在維持凝血與抗凝血平衡中發揮重要作用,但其相關研究目前報道較少。研究已證實,TF:FⅦa復合物的凝血活性可被組織因子途徑抑制物(TFPI)抑制,這種抑制物主要由內皮細胞合成,存在于循環血液中,目前已發現TFPI亦可表達于MPs中:某些實體腫瘤如胰腺癌患者的腫瘤細胞源的MPs〔25〕及糖尿病患者的MPs〔26〕.
TFPI主要通過抑制TF:FⅦa復合物對FⅩ的活化作用而調節凝血平衡。在臨床研究中發現〔27〕,腫瘤患者血漿的TF+MPs/TFPI+MPs的比例明顯增高,可達到0.9,而正常人的比值為0.4,證明患者的凝血抗凝血平衡被破壞,血漿處于高凝狀態。
MPs的抗凝作用部分是基于它們攜帶的PS、乳凝集素和蛋白S等物質,它們是活化蛋白C的輔因子,活化的蛋白C可結合到表達蛋白C受體的MPs上,從而滅活FⅤa和FⅧa,削弱FⅩa激活凝血酶原的作用,使凝血酶的生成減少〔28〕,因此MPs可通過抑制凝血酶的生成發揮其抗凝作用。
4 MPs的促纖溶作用及機制
MPs的纖溶活性是通過溶解纖維蛋白從而參與調節凝血抗凝血平衡。
Lacroix等〔29〕發現,TNF-ɑ刺激內皮細胞釋放的EMPs表達纖溶酶原結合位點,可 通 過 賴 氨 酸 結 合 到 纖 溶 酶 原 上。同 時EMPs為尿激酶型纖溶酶原激活物(uPA)與其受體uPAR的結合提供了一個催化表面,從而有效地激活纖溶酶原生成纖溶酶,EMPs表面生成的纖溶酶可進一步使uPA結合到uPAR上。另外,EMPs還能使纖溶酶原結合到纖維蛋白上〔30〕,這些作用協同促進纖溶反應。
研究發現,MPs的纖溶作用在生理狀態下活性極低,而在某些伴有原發性纖溶亢進的惡性腫瘤性疾病,如卵巢癌、前列腺癌等,可檢測到MPs表達多種 活 性 增 強 的 纖 溶 酶 原 激 活 物,如uPA和tPA〔31〕.APL患者早幼粒細胞來源的MPs表面還發現有Annexin Ⅱ表達,它作為tPA和纖溶酶原的共受體,可顯著促進tPA對纖溶酶原的激活,是APL原發性纖溶亢進的促進因素之一〔32〕.
5 總結
MPs是介于細胞和分子間中心地帶的一種生物活性物質,它們在凝血平衡中發揮的多層面作用遠較我們以前對它的認識復雜的多,這些功能受疾病的病理背景,MPs的細胞來源及MPs表達的生物活性物質等多種因素的影響。在多種疾病中,其凝血功能紊亂并發癥與MPs釋放增多、促凝及促纖溶活性增強關系密切,這為相關疾病的發生機制研究及治療策略提供了新的思路和線索。但是迄今,我們仍不十分明確在不同疾病狀態下,MPs的產生機制、結構特點及其促凝、抗凝和纖溶功能與疾病的關系,故對MPs的進一步深入研究具有重要臨床意義。