細(xì)胞微粒在顱腦創(chuàng)傷中的功能研究進(jìn)展

劉慧權(quán)

(天津市海河醫(yī)院神經(jīng)外科 300052)

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·綜 述·

細(xì)胞微粒在顱腦創(chuàng)傷中的功能研究進(jìn)展

劉慧權(quán)

(天津市海河醫(yī)院神經(jīng)外科 300052)

細(xì)胞微粒； 凝血； 顱腦創(chuàng)傷； 凝血功能障礙

細(xì)胞微粒是各類細(xì)胞受到一系列應(yīng)激(激活或凋亡)時(shí)，從細(xì)胞質(zhì)膜上脫落而釋放的某些膜性小囊泡[1]。目前為止，微粒沒(méi)有明確定義，一般認(rèn)為其直徑在0.1～1.0 μm，攜帶有其原生細(xì)胞特異性抗原的磷脂囊泡，通過(guò)出芽方式釋放，來(lái)源于多種細(xì)胞?，F(xiàn)有研究表明，紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞甚至神經(jīng)細(xì)胞均可釋放對(duì)應(yīng)的細(xì)胞微粒[2]，研究人員可通過(guò)其表面的不同抗原決定簇來(lái)分析其來(lái)源。一般情況下，血液中以血小板來(lái)源微粒(PDMPs)水平最高，約占70%～90%。目前研究已證明，細(xì)胞微粒主要在循環(huán)細(xì)胞和血管細(xì)胞間的相互交流中起重要作用。它們可以促進(jìn)凝血功能、引發(fā)炎性反應(yīng)、傳遞細(xì)胞信號(hào)、激活細(xì)胞、參加血管新生過(guò)程等[3]，在多種疾病中起關(guān)鍵作用。近來(lái)，有部分研究提示MPs在顱腦創(chuàng)傷中起重要作用，本研究將闡述微粒的形成、組成，其在凝血方面的作用和在顱腦創(chuàng)傷中的功能，用以基礎(chǔ)試驗(yàn)和臨床的參考。

1 微粒的構(gòu)成及產(chǎn)生

微粒主要由磷脂、細(xì)胞質(zhì)成分和蛋白質(zhì)等構(gòu)成，各組分間比例主要取決于其細(xì)胞來(lái)源和生成過(guò)程。正常情況下，細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層成分的不對(duì)稱性是產(chǎn)生微粒的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在靜息狀態(tài)下，帶負(fù)電荷的磷脂類物質(zhì)(包括磷酯酰絲氨酸，PS)位于脂質(zhì)雙層的內(nèi)層，外層為磷脂酰膽堿和鞘磷脂，其受到多種酶的調(diào)控維持穩(wěn)定。以目前研究最多的PDMPs為例，一旦觸發(fā)細(xì)胞激活或者凋亡信號(hào)，細(xì)胞骨架發(fā)生變化，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+，使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+水平升高，Ca2+激活蛋白激酶并抑制磷脂酶，從而激活鈣蛋白酶，活化的鈣蛋白酶降解細(xì)胞骨架中的踝蛋白，從而引起細(xì)胞膜的破壞和細(xì)胞收縮，同時(shí)出現(xiàn)脂質(zhì)雙層的翻轉(zhuǎn)，位于內(nèi)層的PS等轉(zhuǎn)至外層，細(xì)胞出現(xiàn)變形，產(chǎn)生偽足，而在變形的細(xì)胞膜上胞膜以出芽方式形成囊泡脫落或偽足斷裂形成微粒，磷脂成為微粒的包膜?，F(xiàn)有研究表明，不同細(xì)胞來(lái)源的微粒磷脂成分不同。微粒表面的抗原成分雖與其來(lái)源細(xì)胞有關(guān)，但也不完全相同，有研究發(fā)現(xiàn)即使同一種激活劑激活一種細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生不同微粒[4-7]。因此，微粒的產(chǎn)生過(guò)程極其復(fù)雜而精密，具體機(jī)制目前仍不完全清楚。

2 微粒在血液凝固方面的作用

2.1 微粒促進(jìn)血液凝固 微粒的凝血活性主要源于其表面的PS及組織因子(TF)，PS作為一種催化劑，能提供了高負(fù)電荷表面，通過(guò)結(jié)合凝血酶原(凝血因子X(jué)a和凝血因子Va)，將血小板活化和凝血酶生成2個(gè)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。PS不僅促進(jìn)凝血復(fù)合物形成，還可增加TF的促凝活性。PS可在病理狀態(tài)時(shí)參與凝血酶產(chǎn)生并促進(jìn)血管內(nèi)凝血過(guò)程，有研究發(fā)現(xiàn)，正常健康人群中也有此現(xiàn)象。Berckmans等[8]報(bào)道健康人群有微粒參與血液循環(huán)，并在產(chǎn)生低劑量凝血酶過(guò)程中起關(guān)鍵作用。Sinauridze等[9]報(bào)道PDMPs比激活的血小板促凝血活性高50～100倍。TF是啟動(dòng)外源性凝血的重要因子，TF與FⅦ結(jié)合形成TF-FⅦa復(fù)合物啟動(dòng)外源性凝血級(jí)聯(lián)瀑布，F(xiàn)Ⅶa進(jìn)一步激活內(nèi)源性凝血途徑中的FⅩ和FⅨ。微粒激活的血小板黏附，相互結(jié)合，纖維蛋白之間交聯(lián)，最后形成凝血塊。

部分研究發(fā)現(xiàn)，血漿內(nèi)皮細(xì)胞源性微粒(EDMPs)表面表達(dá)大量的TF，水平升高時(shí)可縮短血漿凝固時(shí)間，但在FⅦ缺乏的血漿中卻未觀察到該現(xiàn)象，說(shuō)明EDMPs介導(dǎo)的促凝活性依賴于TF-FⅦa復(fù)合物。EDMPs同時(shí)還表達(dá)大量的血管性血友病因子(vWF)，能促進(jìn)血小板與內(nèi)皮的黏附和血小板自身的聚集[10]。

單核細(xì)胞來(lái)源微粒(MDMPs)的主要作用是在血管損傷局部形成富含血小板和纖維蛋白的血凝塊，此過(guò)程由其表面TF募集細(xì)胞形成。MDMPs表達(dá)P選擇素的受體PSGL-1和TF，活化的血小板通過(guò)P選擇素與之連接，經(jīng)過(guò)融合，其表面的TF沉積在血管損傷部位，利于形成血凝塊。Conde等[11]研究發(fā)現(xiàn)，體外試驗(yàn)條件下，表達(dá)TF的MDMPs和活化的血小板融合，TF從MDMPs膜表面轉(zhuǎn)移至血小板膜表面，TF和凝血因子處于同一區(qū)域，有效加快了凝血的始動(dòng)過(guò)程和級(jí)聯(lián)傳遞過(guò)程。

微粒在體內(nèi)促凝作用的機(jī)制目前仍不完全清楚，但大量研究表明循環(huán)微粒的數(shù)量和血栓發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有相關(guān)性。例如，健康人體內(nèi)微粒數(shù)量微乎其微，幾乎不可測(cè)，但在某些疾病條件下，如急性冠狀動(dòng)脈綜合征、癌癥、尿毒癥、糖尿病、嚴(yán)重創(chuàng)傷后等，其數(shù)量會(huì)非常高。

2.2 微粒抗凝血作用 微?？鼓饔醚芯磕壳鞍l(fā)現(xiàn)有以下途徑：(1)組織因子途徑抑制物(TFPI)。TFPI是TF活性抑制劑，正常微粒表面表達(dá)TF和TFPI，兩者的相對(duì)平衡可能是保持凝血和抗凝的關(guān)鍵因素。表達(dá)TF的微粒數(shù)量顯著超過(guò)TFPI時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)凝血過(guò)程。相反，血漿中PDMPs大量表達(dá)TFPI時(shí)，凝血過(guò)程受到顯著抑制，90%的TF被中和[12]。(2)蛋白C受體途徑。內(nèi)皮細(xì)胞激活時(shí)，釋放含蛋白C受體的EDMPs，活化的蛋白C連接該受體，通過(guò)減少凝血酶產(chǎn)生和促進(jìn)纖溶來(lái)發(fā)揮其抗凝活性。其余研究還發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子(TNF-α)及白細(xì)胞介素等可以調(diào)節(jié)單核細(xì)胞及MDMPs表面TF的表達(dá)來(lái)阻止凝血酶的產(chǎn)生[13]。

3 微粒在顱腦創(chuàng)傷中的功能

顱腦創(chuàng)傷也稱為創(chuàng)傷性腦損傷，具有較高的病死率及致殘率，是嚴(yán)重威脅人類健康的疾病。顱腦創(chuàng)傷導(dǎo)致的凝血功能障礙在傷后病情惡化中起重要作用。雖然目前已經(jīng)開(kāi)展了大量研究，但其機(jī)制仍然不明確。對(duì)于軀干四肢創(chuàng)傷的患者而言，大量失血(失血性休克)和補(bǔ)液(血液稀釋和低溫)是凝血功能障礙發(fā)生的主要原因。具體機(jī)制包括凝血因子和血小板消耗或稀釋、血小板和凝血系統(tǒng)的功能障礙、纖維蛋白溶解增加等。然而，在單純顱腦創(chuàng)傷的患者中，大量失血并不常見(jiàn)；同時(shí)，往往受到補(bǔ)液的限制，提示上述因素可能在顱腦創(chuàng)傷相關(guān)凝血功能障礙中不起關(guān)鍵作用。目前研究提示，顱腦創(chuàng)傷相關(guān)凝血功能障礙有獨(dú)特機(jī)制。腦組織和一般組織比較具有以下2個(gè)特點(diǎn)：(1)腦實(shí)質(zhì)TF的水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他組織，在受到顱腦創(chuàng)傷后TF可以釋放到外周血液循環(huán)中。(2)腦組織具有血腦屏障，在正常情況下，血漿蛋白和腦組織之間不能發(fā)生相互作用。顱腦創(chuàng)傷后血腦屏障受到破壞，微粒在腦組織和循環(huán)血相互交流中起到不可替代的關(guān)鍵作用。

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，不同部位創(chuàng)傷[14-17]，包括顱腦創(chuàng)傷發(fā)生后[18-19]，外周血液循環(huán)中微粒水平會(huì)顯著升高。Morel等[18]研究發(fā)現(xiàn)，遭受單純重型顱腦損傷的患者血漿和腦脊液中PDMPs和EDMPs水平顯著升高，傷后腦脊液中微粒水平持續(xù)升高達(dá)10 d者與預(yù)后不良有關(guān)，這可能與創(chuàng)傷導(dǎo)致血腦屏障永久性破壞有關(guān)。這和其他部位損傷結(jié)果顯著不同，肢體創(chuàng)傷研究發(fā)現(xiàn)[14-16]，傷后循環(huán)血中微粒水平升高的患者預(yù)后較好。

顱腦創(chuàng)傷的損傷機(jī)制多種多樣，目前研究發(fā)現(xiàn)微粒廣泛參與了各種途徑。Patz等[20]研究發(fā)現(xiàn)，人類顱腦創(chuàng)傷后腦脊液中含有微粒，且微粒攜帶有遺傳物質(zhì)miRNA、mRNA和蛋白質(zhì)，其通過(guò)腦脊液運(yùn)輸移動(dòng)到大腦其他部位，參與神經(jīng)細(xì)胞調(diào)節(jié)，說(shuō)明腦脊液中存在跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)的信號(hào)傳導(dǎo)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該研究表明，顱腦創(chuàng)傷后腦脊液系統(tǒng)跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)通過(guò)微粒來(lái)實(shí)現(xiàn)。研究提示，顱腦創(chuàng)傷后血中微粒水平升高，可導(dǎo)致腦損傷后低灌注性腦血管擴(kuò)張，導(dǎo)致進(jìn)一步神經(jīng)損傷，與不良預(yù)后有關(guān)[21]。其機(jī)制是由于創(chuàng)傷后過(guò)度表達(dá)了組織纖溶酶原激活物(tPA)、內(nèi)皮素-1(ET-1)和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶-促分裂原活化蛋白激酶(ERK-MAPK)。在研究中發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)傷后使用聚乙二醇端粒B(PEG-TB)治療可降低微粒水平，避免低灌注性腦血管擴(kuò)張，減少海馬神經(jīng)元損傷。該研究表明，微粒參與創(chuàng)傷后繼發(fā)腦血管擴(kuò)張，導(dǎo)致低灌注和神經(jīng)細(xì)胞損傷，PEG-TB可能具有治療前景。Andrews等[22]采用體外體內(nèi)2種試驗(yàn)方法研究，發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證機(jī)械性損傷導(dǎo)致腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(BMVEC)釋放EDMPs，EDMPs水平在體外試驗(yàn)中表現(xiàn)為48 h以內(nèi)呈時(shí)間依賴性升高。體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)傷后24 h血漿中表達(dá)緊密連接蛋白的囊泡水平升高。說(shuō)明顱腦創(chuàng)傷后，參與血腦屏障構(gòu)成的內(nèi)皮細(xì)胞系統(tǒng)損傷也由微粒參與，這進(jìn)一步加深了對(duì)血腦屏障損傷的認(rèn)識(shí)。

在顱腦創(chuàng)傷后凝血功能方面，微粒同樣有不可替代的作用。Midura等[23]研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物模型腦創(chuàng)傷后外周血微粒數(shù)量增多，促凝活性增強(qiáng)。微粒在腦創(chuàng)傷后改變了血小板凝血功能，導(dǎo)致創(chuàng)傷后高凝狀態(tài)。Tian等[2]對(duì)來(lái)源于神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的微粒進(jìn)行了研究，首次提出了腦來(lái)源微粒(BDMPs)的概念，并驗(yàn)證了其在腦創(chuàng)傷凝血功能中的作用。該研究發(fā)現(xiàn)，小鼠動(dòng)物模型遭受到顱腦創(chuàng)傷后，外周血中會(huì)出現(xiàn)表達(dá)神經(jīng)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞表面標(biāo)記的微粒，該種微粒也表達(dá)具有促凝血功能的PS和TF。經(jīng)檢測(cè)，其促凝活性甚至高于PDMPs，并可被乳凝集素蛋白所抑制。其來(lái)源于受傷的海馬細(xì)胞，傷后通過(guò)血小板介導(dǎo)的途徑進(jìn)入血液循環(huán)。創(chuàng)傷后其大量釋放入血，是導(dǎo)致顱腦創(chuàng)傷后凝血功能紊亂原因之一。該研究闡述了創(chuàng)傷后凝血功能紊亂的新機(jī)制，極大促進(jìn)了微粒的研究進(jìn)展，為未來(lái)治療打下基礎(chǔ)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，微粒在顱腦創(chuàng)傷后其他器官損傷中也起到重要作用。Yasui等[24]研究發(fā)現(xiàn)，顱腦創(chuàng)傷后肺損傷與高表達(dá)TF微粒造成的高凝狀態(tài)有關(guān)。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組比較，顱腦創(chuàng)傷后5 min大鼠出現(xiàn)肺水腫和肺血管滲透性增高，伴有肺泡出血等肺損傷，傷后60 min肺泡內(nèi)出現(xiàn)纖維蛋白聚集。經(jīng)檢測(cè)肺泡內(nèi)發(fā)現(xiàn)表達(dá)TF微粒，考慮由腦組織釋放經(jīng)血液循環(huán)而來(lái)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，如提前給予凝血酶抑制劑Refludan，肺損傷會(huì)減輕，證明腦創(chuàng)傷后肺損傷由凝血酶參與。該研究進(jìn)一步說(shuō)明了外周血中表達(dá)TF微粒水平升高可能是激活凝血機(jī)制、導(dǎo)致肺損傷的啟動(dòng)因子。

4 小 結(jié)

大量研究表明，循環(huán)微粒在各種疾病中發(fā)揮重要作用。在顱腦創(chuàng)傷及其引發(fā)的凝血功能障礙方面，其對(duì)損傷機(jī)制方面提供了新信息，同時(shí)為治療方面提供了新思路。對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定并觀察其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，找到適合的干預(yù)時(shí)機(jī)是未來(lái)臨床醫(yī)師努力的新方向。

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