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血小板既是炎症反应的“煽动者”又是“参与者”--吴力宁波中医院

除了血液系统疾病,在临床上血小板的变化更多见于严重感染,过去认为血小板只是炎症波及血液的继发性表现,当影响到止血和血栓形成的过程时,才有血小板的变化,近年研究发现,除了在止血和血栓形成过程中必不可少以外,血小板还是炎症反应的“煽动者”与“参与者”,在炎症的启动和免疫调节方面起了至关重要的作用。抗血小板治疗可以抑制血小板活化减轻炎症反应、减少炎症介质的释放、调节免疫,从而减轻炎症过程。研究证实血小板数量可以反映脓毒血症的严重程度,是判断预后的重要指标之一。

1.血小板是炎症反应的煽动者

在脓毒症中,炎症引起凝血途径激活,导致凝血酶过度生成。作为强诱导剂,凝血酶可与血小板膜表面蛋白酶活化受体结合启动血小板的活化、聚集及释放。血小板活化后可分泌促炎物质、趋化因子,另外,脓毒症造成的内皮损伤、细胞活化、内皮下胶原暴露、血管性血友病因子和组织因子显著表达也是激活血小板的重要因素。

磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路是体内重要的细胞信号通路,在细胞的动员、迁移、分化和抗凋亡中具有重要的作用。近年的研究发现,PI3K/Akt信号通路与血小板活化过程关系密切,在局部炎症反应过程中,中性粒细胞(neutrophils)结合到血管壁上,并沿着血管壁爬行,这使得中性粒细胞能够向着感染迁移:细胞找到有利的位置从而离开血管,迁移到感染组织中,在那里它们吞食病原体。根据发表在《科学》杂志上的一篇文章,启动这一过程需要活化血小板,中性粒细胞和血小板结合,与像触角一样的一种蛋白PSGL-1相结合。当中性粒细胞无法结合血小板时,它们不能正常迁移,炎症会减少。研究人员证实阻断血小板和中性粒细胞之间通过PSGL-1的互作,可以减少中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil-derived extracellular traps,NETS)水平。NETS是中性粒细胞拉伸的一种纤维网络,能够中和病原体。

此外,血小板还可通过其它多种机制激活中性粒细胞和单核细胞发挥促炎作用,因此,炎症的放大是血小板与靶细胞相互作用的结果,而循环的单核细胞/和中性粒细胞-血小板聚集体可以促进炎症信号的播散。

2血小板与炎症反应

血小板活化后能够释放超过300种的细胞因子和趋化因子,在调节炎症反应中起重要作用。例如,血小板活化后分泌促炎物质、血管活性胺、类二十烷酸和蛋白水解酶,直接或间接地通过激活旁邻靶细胞引起炎症反应。血小板在脓毒症和其他急性炎症反应过程中,能够对白细胞功能进行调节,如直接吞噬、外渗或黏附于病变血管壁的内皮细胞表面。

血小板-白细胞的这种相互作用在炎症过程中,对白细胞的募集、激活和迁移起着关键作用,也是炎症反应的关键步骤。其中血小板-中性粒细胞或血小板-单核细胞相互作用可发生于内皮细胞表面,促使中性粒细胞-单核细胞迁移到组织损伤部位。血小板活化后还可以表达肿瘤坏死因(tumornecrosisfactorTNF)-α、白细胞介素(interleukin, IL)-1和IL-6等炎症因子,其中IL-1β为主要炎症分子。IL-1β能诱导内皮细胞表达黏附分子,促进单核细胞、中性粒细胞等黏附到内皮细胞,并同时促进内皮细胞合成和分泌趋化因子,进一步提高血管通透性、白细胞募集和趋化效应。

血小板还能通过多种机制对炎症控制做出贡献,包括释放抗炎细胞因子和抗炎症介质等,例如,血小板释放的转化生长因子-β(transforminggrowth factor-β,TGF-β)作为一种多肽类生长因子就具有抑制炎性反应的作用,而血小板存有的一氧化氮合酶能够合成一氧化氮也能发挥抗炎作用等。还有一些血小板介质(如多磷酸盐)同时具有促炎和促凝功能。另外,血小板释放的促炎细胞因子可以在不同的步骤中激活凝血级联反应,凝血酶生成又反过来促进血小板活化,加速血小板生成炎症因子,形成级联放大效应。

近年来研究发现,细胞外DNA(cell-freeDNA, cfDNA)和DNA结合蛋白也是参与炎凝通路的重要因子。正常情况下,DNA存在于细胞核的核小体中。核小体是由有145个碱基对的DNA缠绕在组蛋白八聚体上形成的特殊结构,内源性脱氧核糖核酸酶可水解cfDNA成150~300碱基大小的DNA片段并进入血液循环。健康成人的血浆cfDNA水平约为1μg/mL,半衰期10~15min,主要在肝清除。严重感染时,血液中的cfDNA水平显著升高,并可激活凝血因子Ⅻ和Ⅺ,进而启动内源性凝血途径。

中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophilextracellular traps, NETs)是cfDNA组蛋白细胞质蛋白和颗粒共同组成的细胞外网状结构。血小板在中性粒细胞表面发生黏附和聚集是NETs释放的触发阶段,NETs释放后能够继续促进血小板活化和放大炎症反应。

3.血小板与免疫反应

血小板目前被认为是病原体感受器,其与许多细菌、病毒、真菌和原虫病原体及其产物直接或间接相互作用,从而促使病原体清除。血小板与病原菌及其产物的相互作用取决于病原菌的性质、浓度和相互作用时间,并涉及多种机制。

已知血小板α颗粒含有多种趋化因子,能趋化和活化其他免疫细胞。如血小板第4因子又称CXCL4、β-血小板球蛋白为CXCL7中间体形式、调节正常T细胞表达和分泌的细胞因子又称CCL5、巨噬细胞炎症蛋白-1α又称CCL3。血小板在迅速识别病原体后能分泌多种细胞因子和趋化因子,从而吸引免疫细胞到免疫应答局部,参与免疫调节。在静息状态下,血小板P-选择素(P-selectin/CD62P)的表达水平很低。而在严重感染中,血小板活化后表面P-选择素表达上调并与白细胞上的P-选择素糖蛋白配体-1结合,可以介导血小板与白细胞黏附,促进中性粒细胞聚集,而血小板的糖蛋白(glycoprotein,GP)IIb / IIIa与中性粒细胞上的整合素αMβ2 (Mac-1)通过纤维蛋白原的桥接作用亦形成血小板-中性粒细胞聚集体]。

此外,血小板也可以表达toll样受体(toll-likereceptors, TLRs),包括识别革兰氏阳性菌细胞壁成分肽聚糖的TLR2和革兰氏阴性菌细胞壁成分脂多糖的TLR4。TLR4与脂多糖结合可以促进中性粒细胞活化,诱导NETs的产生。NETs可结合细菌或真菌并防止其扩散,并保证足够高的局部中性粒细胞颗粒酶来杀灭微生物。

血小板可以通过对T细胞、B细胞和抗原提呈细胞的相互作用来调节机体的免疫应答。例如,血小板可以增强抗原提呈作用。树突细胞(dendriticcell, DC)是体内重要的专职抗原提呈细胞。CD40为CD154(CD40L)的受体,主要表达在DC、B细胞和单核/巨噬细胞上。活化的血小板表面表达CD154,通过CD40-CD154结合促进DC活化和成熟、单核细胞活化、免疫球蛋白类别转换(IgM转换成IgG)。DC活化增加T细胞、B细胞的抗原提呈从而增强适应性免疫应答。T细胞识别抗原的能力受到主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)的限制,而MHC1抗原提呈途径的关键蛋白位于血小板α-颗粒中。

血小板还可以直接或间接清除病原体。血小板通过分泌多种抗菌肽和蛋白,如β-防御素1和杀血栓素、血小板杀微生物蛋白-1等直接杀菌。活化血小板释放的CXCL4,CXCL7和CCL5也具有杀菌作用。血小板还通过自身表达Fcγ受体与免疫复合物结合进行免疫杀伤。

综上所述,在重症感染时血小板不仅仅是参与止血与血栓形成,而是感染发生的信号员、煽动者,被活化后通过释放促炎物质、趋化因子,促使单核细胞/和中性粒细胞-血小板聚集,炎症的放大是血小板与靶细胞相互作用的结果。血小板能够对白细胞功能进行调节,还能通过释放抗炎细胞因子和抗炎症介质等对炎症控制做出调整。血小板在中性粒细胞表面发生黏附和聚集是NETs释放的触发阶段,能够继续促进血小板活化和放大炎症反应。血小板还可以识别革兰氏阳性菌细胞壁成分肽聚糖的TLR2和革兰氏阴性菌细胞壁成分脂多糖的TLR4。血小板可以通过对T细胞、B细胞和抗原提呈细胞的相互作用来调节机体的免疫应答。血小板是病原体感受器,直接或间接清除病原体,所以血小板的数量和功能,可以反应重症感染的严重程度。

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