微粒誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞活化導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷的研究進(jìn)展

胡夢(mèng)婷，王永紅

子癇前期（pre-eclampsia）是在妊娠20周后發(fā)生的一種特殊疾病，其特征是高血壓和蛋白尿，可引起嚴(yán)重的并發(fā)癥，如腦水腫、腦出血、心力衰竭、凝血功能異常、肝破裂、胎盤早剝、胎兒生長受限和胎兒死亡，是圍生期死亡率增加的主要原因之一[1]。子癇前期發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究很多，其中最公認(rèn)的機(jī)制是：炎癥刺激導(dǎo)致異常的免疫反應(yīng)并引起導(dǎo)致高血壓的血管內(nèi)皮功能障礙[2]。近期研究發(fā)現(xiàn)，遺傳和環(huán)境因素會(huì)導(dǎo)致子癇前期患者絨毛外滋養(yǎng)層浸潤不足，削弱子宮螺旋動(dòng)脈重鑄，減少胎盤灌注，導(dǎo)致胎盤缺氧，慢性胎盤缺氧和氧化應(yīng)激會(huì)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞及胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞等生成的微粒（microparticles，MPs）增加，而MPs具有促炎作用，引起體內(nèi)中性粒細(xì)胞活化、中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)（neutrophil extracellular traps，NETs）釋放增加，最終導(dǎo)致子癇前期患者子宮螺旋動(dòng)脈重鑄受阻、微血栓形成和廣泛血管內(nèi)皮損傷[3-5]。

1 MPs概述

MPs是細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）的一種類型，在細(xì)胞活化和凋亡過程中，由磷脂酰絲氨酸（PS）外化后的質(zhì)膜向外起泡而釋放出來[6]，直徑100～1 000 nm，MPs不僅來源于血小板，還來源于白細(xì)胞、紅細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞，釋放到細(xì)胞外空間可進(jìn)入體液并可能到達(dá)遙遠(yuǎn)的組織作為細(xì)胞間通訊的媒介[7-8]。MPs的組成十分復(fù)雜，包括其起源細(xì)胞的蛋白質(zhì)脂質(zhì)核酸和膜受體。

膜由類似于細(xì)胞質(zhì)膜的脂質(zhì)雙層組成，與細(xì)胞質(zhì)膜相比，其富含膽固醇、鞘磷脂、膜聯(lián)蛋白、磷脂酰絲氨酸和鞘糖脂，這些活性脂質(zhì)成分在體內(nèi)具有許多生物學(xué)功能，例如止血、免疫調(diào)節(jié)和激發(fā)炎癥反應(yīng)等。此外，膜還包含參與脂質(zhì)代謝的酶，例如磷脂酶D和A2，其活性是由添加三磷酸鳥苷（guanosine triphosphate，GTP）觸發(fā)，可以參與改變受體細(xì)胞的狀態(tài)[9-10]。遺傳和蛋白質(zhì)譜分析方法的發(fā)展表明MPs包含的蛋白質(zhì)及核酸十分復(fù)雜，包括可分泌和不可分泌的生物分子，例如編碼RNA（如mRNA）、非編碼RNA[如微小RNA（miRNA）、長鏈非編碼RNA]和DNA，以及針對(duì)靶細(xì)胞的膜蛋白和胞質(zhì)蛋白，其中核酸活性分子作為親代細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，主要負(fù)責(zé)細(xì)胞間遺傳信號(hào)的傳遞和蛋白質(zhì)合成的調(diào)控，蛋白質(zhì)活性成分可以與靶細(xì)胞相互作用，促進(jìn)其與靶細(xì)胞的黏附和內(nèi)化，這些信息可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，從而產(chǎn)生功能性后果。因此，MPs被認(rèn)為是細(xì)胞間通訊的真正載體和各種生物信息的中介[9-11]。

MPs作為細(xì)胞間交換生物材料和信息的媒介，主要有兩種調(diào)節(jié)機(jī)制：①M(fèi)Ps作為復(fù)雜信號(hào)的循環(huán)模塊，通過呈現(xiàn)膜相關(guān)生物活性物質(zhì)的組織簇來激活靶細(xì)胞上的受體；②將MPs內(nèi)容物（包括蛋白質(zhì)、生物活性脂質(zhì)或RNA）直接轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，從而促進(jìn)靶細(xì)胞表型修飾和功能重編程[12]。MPs釋放到細(xì)胞外環(huán)境后，一小部分將與其攜帶的信息一起溶解在細(xì)胞外液中，而大多數(shù)將與特定類型的細(xì)胞相互作用，這種相互作用不是隨機(jī)的，而是依賴于細(xì)胞表面上的一些特定受體的表達(dá)；此外，大多數(shù)MPs與特定細(xì)胞的相互作用不僅發(fā)生在釋放部位附近，而且還發(fā)生在遠(yuǎn)離釋放部位的區(qū)域[13]。MPs表面的核酸和蛋白質(zhì)允許信息在細(xì)胞之間受到保護(hù)和使得MPs定向轉(zhuǎn)移[11]，一部分MPs直接與細(xì)胞表面受體結(jié)合，其中一些激活受體以觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，另一些與受體結(jié)合并與靶細(xì)胞膜融合，然后將其所攜帶的信息釋放到細(xì)胞質(zhì)中；另一部分MPs則通過靶細(xì)胞膜的反向胞外融合進(jìn)入細(xì)胞，這種融合發(fā)生在靶細(xì)胞表面，然后通過內(nèi)吞作用或吞噬作用而內(nèi)化[13]。

MPs具有促炎作用，一方面可以直接激活中性粒細(xì)胞以釋放促炎因子，另一方面其介導(dǎo)的配體CD40（CD40L）可以與單核細(xì)胞膜表面的CD40結(jié)合并觸發(fā)下游信號(hào)分子腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TNF receptor related factor 6，TRAF6）的激活，下游底物核因子 κB（nuclear factor-κB，NF-κB）可以同時(shí)被激活，這也促進(jìn)了炎性介質(zhì)從單核細(xì)胞的釋放，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)過度，引起血管內(nèi)皮損傷，導(dǎo)致組織水腫和血管滲漏[10,14]。

2 MPs與子癇前期

Hu等[5]研究表明，與未懷孕女性和正常孕婦相比，PE婦女的血漿MPs高。PE婦女增加的MPs主要是內(nèi)皮細(xì)胞源性MPs（endothelial microparticles，EMPs），當(dāng)胎盤缺氧和氧化應(yīng)激時(shí)誘導(dǎo)滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)并釋放促炎因子——高遷移率族蛋白1（high-mobility group box 1，HMGB1），血漿高水平的HMGB1會(huì)引起母體內(nèi)皮損傷和EMPs的產(chǎn)生。同時(shí)由于滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲性缺陷，局部缺血缺氧的胎盤產(chǎn)生的MPs也增加，因此PE婦女中滋養(yǎng)層來源的MPs水平增加，但約為EMPs的七分之一，而正常孕婦和PE婦女的血小板源性 MPs（platelet microparticles，PMPs）、紅細(xì)胞源性MPs和白細(xì)胞源性MP（sleukocyte microparticles，LMPs）水平相似[5,14]。Zhang 等[15]研究表明，PE 婦女EMPs和LMPs明顯高于健康孕婦，而健康孕婦與PE婦女PMPs差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此，EMPs和LMPs水平可反映子癇前期發(fā)病過程中內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和炎癥反應(yīng)程度。胎盤源性MPs即胎盤合體滋養(yǎng)細(xì)胞膜MPs（placental syncytiotrophoblast microparticles），又稱為合體滋養(yǎng)層細(xì)胞外囊泡（syncytiotrophoblast extracellular vesicles，STBEV）[16]。對(duì)于正常孕婦，STBEV釋放到母體血液中，從原始細(xì)胞傳遞到其遠(yuǎn)處的靶細(xì)胞，如母體免疫細(xì)胞，從而適應(yīng)妊娠相關(guān)的生理變化，但是由于氧化應(yīng)激和缺氧，STBEV的釋放在PE患者胎盤中進(jìn)一步增加，其表達(dá)的黏附分子如E-選擇素、F-選擇素和玻連蛋白介導(dǎo)與靶細(xì)胞的黏附，并可以促進(jìn)血小板活化和在內(nèi)皮表面的聚集，激活外周單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等以釋放促炎因子，例如白細(xì)胞介素1（interleukin-1，IL-1）、IL-6、IL-8 和腫瘤壞死因子 α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），導(dǎo)致系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)過度，內(nèi)皮細(xì)胞損傷，進(jìn)而引起廣泛的全身性內(nèi)皮功能障礙，導(dǎo)致組織腫脹、血管滲漏、產(chǎn)婦高血壓、胎兒-胎盤循環(huán)系統(tǒng)受損及產(chǎn)婦多臟器和系統(tǒng)損害[3,14]。中性粒細(xì)胞是先天免疫的主要參與者，激活后中性粒細(xì)胞經(jīng)歷了一個(gè)獨(dú)特的細(xì)胞死亡過程，即中性粒細(xì)胞新型程序性細(xì)胞死亡并釋放NETs的過程，稱為NETosis。在NETosis期間，嗜中性粒細(xì)胞的染色質(zhì)縮聚，既可防止感染擴(kuò)散，過度激活后還可導(dǎo)致病理性血栓形成和主動(dòng)免疫[17]。對(duì)于PE患者，中性粒細(xì)胞活化后在精氨酸脫亞氨酶4（protein arginine deiminase 4，PAD4）、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）作用下釋放大量的NETs進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)[18]。其與子癇前期的無菌性炎癥有關(guān)，當(dāng)過量產(chǎn)生或清除失調(diào)時(shí)，NETs一方面可以附著于血管內(nèi)皮上，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，直接導(dǎo)致組織損傷；另一方面通過下調(diào)血液和胎盤中胎盤蛋白 13（placental protein 13，PP13）參與螺旋動(dòng)脈重鑄過程，進(jìn)而引起子宮螺旋動(dòng)脈重鑄障礙、血管內(nèi)皮組織損傷[19-21]。Sammar等[22]研究發(fā)現(xiàn)，MPs的表面和（或）內(nèi)部攜帶PP13，當(dāng)MPs通過內(nèi)吞作用重新進(jìn)入靶細(xì)胞，參與子宮動(dòng)靜脈血管的重鑄，PE患者由于胎盤絨毛受損導(dǎo)致母體血液中PP13水平急劇下降，可加劇子癇前期癥狀。

3 MPs與中性粒細(xì)胞

STBEV不僅是微絨毛膜片段，而且還包含大量可變的生物活性分子，這些分子可以與母體循環(huán)的內(nèi)皮細(xì)胞、血小板和白細(xì)胞相互作用，它們?cè)谀赣H對(duì)妊娠的反應(yīng)中具有生理免疫調(diào)節(jié)功能。對(duì)于PE患者，STBEV具有高度的促炎作用，通過激活母體先天免疫系統(tǒng)，介導(dǎo)母體全身炎癥反應(yīng)[14]。STBEV表面可表達(dá)Ⅰ類的表面蛋白，即合胞素1和合胞素2，具有特異性及親和力，參與STBEV與靶細(xì)胞的結(jié)合和融合[23]，當(dāng)其在靶細(xì)胞膜上滾動(dòng)并且它們的某些膜蛋白（可能是合胞苷）與特定的靶受體結(jié)合時(shí)，就會(huì)發(fā)生融合，然后通過將膜蛋白的疏水序列插入目標(biāo)細(xì)胞質(zhì)膜，發(fā)生脂質(zhì)重組，結(jié)合過程演變成融合，直到STBEV膜最終完全插入目標(biāo)質(zhì)膜，然后將其運(yùn)載的內(nèi)容物釋放到靶細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，完成信息的轉(zhuǎn)移，調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的功能[23-24]。因此，可推斷STBEV通過上述途徑激活中性粒細(xì)胞。

PMPs包含核因子、mRNA、miRNA和線粒體DNA，可以包裝在MPs中，并轉(zhuǎn)移至靶細(xì)胞[25]。PMPs在其膜表面具有許多受體，包括黏附蛋白。PMPs最常見的表面標(biāo)記有糖蛋白Ⅱb（CD41）、Ⅰb（CD42b）、Ⅱb/Ⅲa（CD41a）、Ⅲa（CD61）、P-選擇素（CD62P）、鞘氨醇、花生四烯酸（AA）和生物活性脂質(zhì)[26]。PMPs可以通過表面的組織因子及磷脂參與血管形成、組織修復(fù)和防御反應(yīng)，線粒體富集的PMPs可參與靶細(xì)胞的代謝，另外，在炎癥條件下，也可通過RNA的傳遞或炎癥信號(hào)向細(xì)胞間的轉(zhuǎn)移來調(diào)節(jié)嗜中性粒細(xì)胞[27]。MPs信息轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵是PMPs與細(xì)胞的結(jié)合，PMPs上表達(dá)的P-選擇素和對(duì)磷脂酰絲氨酸（一種經(jīng)常暴露于MPs上的磷脂）與白細(xì)胞糖蛋白配體1（leukocyte glycoprotein ligand-1，PSGL-1）結(jié)合，促進(jìn)白細(xì)胞聚集和積累[28]。Duchez等[25]研究表明，MPs通過表面的脂質(zhì)介體促進(jìn)自身的內(nèi)化，12(S)-羥基二十碳四烯酸[12(S)-hydroxy twenty carbon four enoic acid，12(S)-HETE]是嗜中性粒細(xì)胞引起PMPs內(nèi)化的觸發(fā)因素，與炎癥過程高度相關(guān)，炎癥過程中12(S)-HETE誘導(dǎo)磷脂酶 A2-ⅡA（phospholipase A2-ⅡA，sPLA2-ⅡA）的表達(dá)，sPLA2-ⅡA可能通過產(chǎn)生脂質(zhì)介體或通過受體結(jié)合和信號(hào)傳導(dǎo)來促進(jìn)內(nèi)化。該研究發(fā)現(xiàn)，炎性刺激和sPLA2-ⅡA的組合對(duì)于有效內(nèi)化MPs是必需的，實(shí)驗(yàn)觀察表明，在sPLA2-ⅡA存在的情況下，中性粒細(xì)胞分別在30 min和60 min內(nèi)平均內(nèi)化了（20±4）%和（38±3）%的 MPs。MPs和 EMPs可以在缺氧時(shí)生成，是細(xì)胞間通訊和細(xì)胞功能的關(guān)鍵介體，活化或凋亡的內(nèi)皮細(xì)胞釋放的EMPs反映了內(nèi)皮細(xì)胞的損傷程度，具有促凝血、促炎和血管生成功能[29]。EMPs可作為炎癥的生物學(xué)功能單位，通過質(zhì)膜融合或通過其表面的受體或整合素與靶細(xì)胞結(jié)合，然后內(nèi)化到靶細(xì)胞中。此外，EMPs也可以將內(nèi)容物釋放到細(xì)胞外空間，通過旁分泌的方式介導(dǎo)作用[30]。巨噬細(xì)胞源性MPs通過內(nèi)吞作用被胎盤吸收，并誘導(dǎo)胎盤釋放大量促炎因子如 IL-6、IL-8、IL-1β、TNF-α以及較少的IL-10和IL-1α，進(jìn)而引起中性粒細(xì)胞活化[31]。內(nèi)化過程依賴內(nèi)吞作用發(fā)生，MPs表面的配體與細(xì)胞質(zhì)膜上的特定受體結(jié)合后，在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架、磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）和dynamin 2作用下，利用網(wǎng)格蛋白誘導(dǎo)膜向囊泡內(nèi)陷，完成信息的轉(zhuǎn)移[32]。

紅細(xì)胞源性MPs誘導(dǎo)強(qiáng)烈的促炎宿主反應(yīng)，且具有趨化因子結(jié)合能力[33]。Schnabel等[34]研究發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞源性MPs表達(dá)趨化因子Duffy抗原/受體，后者是趨化因子的混雜結(jié)合受體，可以定向?qū)Ps結(jié)合在活性受體上。還有研究表明，紅細(xì)胞源性MPs與血小板相互作用，隨后釋放趨化因子[35]，這可能有助于其定向轉(zhuǎn)移。Belizaire等[36]研究發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞源性MPs含有反應(yīng)性介質(zhì)，主要在老齡紅細(xì)胞中出現(xiàn)，可通過直接接觸或轉(zhuǎn)移可溶性介質(zhì)直接影響中性粒細(xì)胞的功能，引起中性粒細(xì)胞活化并聚集，增強(qiáng)吞噬作用。此外，紅細(xì)胞源性MPs也可能結(jié)合活化的血小板并釋放趨化因子如IL-8，然后引發(fā)中性粒細(xì)胞活化，并加劇炎癥反應(yīng)。Lee等[37]研究發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞源性MPs在Rab5信號(hào)蛋白（一種小的GTP酶，可調(diào)節(jié)受體的活化和內(nèi)吞小泡與受體的融合）介導(dǎo)作用下，通過內(nèi)吞作用和溶酶體運(yùn)輸導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞活化，活化后的內(nèi)皮細(xì)胞表現(xiàn)出細(xì)胞間黏附分子（intercellular cell adhesion molecule，ICAM）、E-選擇素以及細(xì)胞因子IL-6的表達(dá)增加，IL-6可以引發(fā)中性粒細(xì)胞的活化，并且紅細(xì)胞源性MPs也可以直接作用于中性粒細(xì)胞并使其活化。

4 結(jié)語

綜上所述，子癇前期的發(fā)病機(jī)制主要是滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲性缺陷和妊娠早期子宮螺旋動(dòng)脈重鑄不足。在兩者的作用下，子宮胎盤灌注減少，進(jìn)而導(dǎo)致胎盤合體滋養(yǎng)層細(xì)胞灌注不足和子宮螺旋動(dòng)脈壓力增大。這種異常的胎盤可分泌異常水平的MPs，MPs進(jìn)入全身血液循環(huán)后依靠表面的核酸和蛋白質(zhì)等信息在細(xì)胞之間受到保護(hù)和定向轉(zhuǎn)移，到達(dá)靶細(xì)胞后兩者直接接觸，通過表面的配體-受體相互作用，然后通過膜融合或通過動(dòng)力蛋白、網(wǎng)格蛋白和小窩蛋白所依賴的內(nèi)吞作用的內(nèi)化過程等多種方式與靶細(xì)胞相互作用，將MPs攜帶的信息釋放到靶細(xì)胞中，當(dāng)作用于中性粒細(xì)胞時(shí)導(dǎo)致中性粒細(xì)胞活化，之后釋放NETs，進(jìn)入體液循環(huán)后，作用于血管內(nèi)皮導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷，進(jìn)而引起內(nèi)皮功能障礙和子癇前期的各種臨床表現(xiàn)。