低壓缺氧對血小板數(shù)量與功能變化的影響

冶怡 常榮

(1青海大學研究生院，青海 西寧 810007；2廣東醫(yī)科大學附屬深圳市龍華區(qū)中心醫(yī)院心血管內(nèi)科)

缺氧是組織細胞供氧不足或因氧化過程障礙不能利用氧而引起的病理過程。高原環(huán)境下，隨著海拔的上升大氣壓逐步下降，而空氣中氧的百分數(shù)不變，氧分壓隨海拔上升而遞減，形成天然的低壓缺氧環(huán)境。流行病學數(shù)據(jù)表明〔1〕，在海拔超過3 000 m的缺氧環(huán)境長期逗留后，腦卒中及靜脈血栓形成的風險增加30倍；現(xiàn)有的研究顯示〔2〕，暴露于高海拔地區(qū)與血栓形成事件的風險增加有關(guān)，即高原缺氧環(huán)境下易發(fā)生各種血栓性疾病，如急性冠狀動脈綜合征、肺栓塞、深靜脈血栓形成、缺血性腦卒中等。血小板是由骨髓成熟巨核細胞所產(chǎn)生并釋放入外周血中的一種直徑為2～3 μm的盤形小體，參與止血、血液凝固及血凝塊的收縮過程。病理情況下，當血管內(nèi)皮損傷或受某些病理因子刺激，血小板會發(fā)生黏附、聚集及釋放等活化反應，在血栓形成過程中有著不可忽視的作用。因此，探究高原低壓缺氧環(huán)境與血小板數(shù)量及功能變化的關(guān)系對臨床有進一步的指導意義。近年來，國內(nèi)外針對低壓缺氧環(huán)境下血小板參數(shù)變化的相關(guān)研究較多，血小板數(shù)量變化趨勢尚無統(tǒng)一定論，但目前研究趨向于低壓缺氧環(huán)境引起血小板活化增強這一結(jié)論〔3～5〕。本文就低壓缺氧對血小板數(shù)量變化與功能活化的可能機制進行綜述。

1 低壓缺氧環(huán)境下血小板數(shù)量變化的機制

1.1干細胞競爭導致血小板數(shù)量減少 高原缺氧引起紅細胞過度代償性增生，繼而誘導血小板數(shù)目減少。Erslev〔6〕提出巨核系細胞與紅系細胞有共同前體細胞的假說，即缺氧引起代償性促紅細胞生成素(EPO)增高，紅細胞代償性增生并誘導血小板減少；McDonald等〔7〕推測缺氧誘導的血小板減少癥是由紅細胞和巨核細胞系的前體細胞競爭引起的，也就是說EPO對紅系細胞的顯著刺激導致未成熟巨核細胞數(shù)量的減少，導致血小板生成減少；Beguin〔8〕在其回顧性研究中表明，缺氧環(huán)境下發(fā)生的血小板計數(shù)改變與EPO的劑量、給藥速度、氧分壓、受試者或動物暴露于缺氧環(huán)境的時間有關(guān)。此外，Kauppi等〔9〕利用突變的Hbb-b2(Plt12/Plt12)小鼠模型(即低氧高水平EPO模型)證實低氧、高EPO水平存在特征性的血小板減少和紅細胞增多。因此，大量試驗數(shù)據(jù)說明巨核細胞與紅細胞之間存在干細胞競爭，其機制似乎與EPO作用有關(guān)，這為高原環(huán)境下血小板數(shù)量變化提供有力依據(jù)，但其分子機制仍有待進一步探究。

1.2骨髓巨核細胞的增殖、分化使血小板數(shù)量增加 血小板由骨髓巨核細胞經(jīng)過一系列的增殖、分化和成熟過程而生成。在此過程中巨核細胞受到不同細胞因子及信號途徑的有序調(diào)控。因此，高原缺氧環(huán)境對巨核細胞的影響直接使血小板發(fā)生改變。雖然Saxonhouse等〔10〕利用流式細胞術(shù)對臍帶血中分離的CD34pos細胞行短暫的低氧處理后表明急性缺氧并不導致巨核系祖細胞集落數(shù)量改變；但這一陰性結(jié)果并不能完全否認缺氧對巨核細胞的刺激作用。孫志新〔11〕對169例高原居民的巨核細胞進行分析后提出高原低氧條件下，居民骨髓巨核細胞系統(tǒng)增生明顯；趙明〔12〕對高原家兔骨髓巨核細胞的形態(tài)的研究認為不論動物或人在高原上適應良好的血液學標志應表現(xiàn)為紅細胞、巨核細胞的適度增加。Qi等〔13〕研究結(jié)果表明缺氧誘導因子(HIF)-1α的激活劑(IOX-2)增加了免疫性血小板減少癥(ITP)血漿處理的小鼠骨髓巨核細胞數(shù)量。此外，Lebedeva 等〔14〕進一步研究發(fā)現(xiàn)，急性和慢性缺氧對巨核細胞生成的影響不同，前者增加較幼稚血小板的生成，而后者增加成熟血小板的生成，兩者均促進巨核細胞的增殖和分化。另一項研究發(fā)現(xiàn)〔15〕，在缺氧狀態(tài)下，巨核系-紅系祖細胞增加，而粒系-巨噬系祖細胞下降。這兩項研究更加證明了高原缺氧下血小板數(shù)量的改變可能與受試者骨髓巨核系統(tǒng)的增殖分化有關(guān)。分析上述研究結(jié)果可能的結(jié)論為急性低壓缺氧增加幼稚血小板的生成，慢性低壓缺氧使成熟血小板生成增多。

1.3血小板生成素(THPO)對血小板數(shù)量的調(diào)節(jié)十分復雜 THPO又稱為巨核細胞生長發(fā)育因子，通過與巨核細胞及其祖細胞表面的受體(c-Mpl)結(jié)合，激活一系列信號通路，特異性刺激巨核細胞增殖、分化，從而控制循環(huán)血中的血小板數(shù)量。1999年Hudson等〔16〕對133名健康志愿者分別暴露于海拔3 600 m及4 200 m的研究表明，在高海拔地區(qū)暴露的48 h內(nèi)，血小板數(shù)量持續(xù)升高，但其升高并不是THPO誘導的。隨后，Kheifetz等〔17〕通過多因素血栓形成模型的建立表明，THPO刺激早期巨核細胞的集落形成單位(CM)的擴增并抑制血小板形成；Li等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)THPO濃度始終與血小板計數(shù)呈負相關(guān)。然而，Aly等〔19〕的一項前瞻性對照研究發(fā)現(xiàn)，THPO在缺氧組新生兒出生后的第3天和第7天增加且增加水平與缺氧的嚴重程度相關(guān)。Kuter等〔20〕通過建立非免疫性血小板減少癥兔模型發(fā)現(xiàn)循環(huán)中THPO水平受到血漿血小板數(shù)量的調(diào)節(jié)。Kaushansky〔21〕也表明THPO mRNA水平正常的動物中，亦可出現(xiàn)血小板數(shù)目減少，而且血小板本身就可負反饋調(diào)節(jié)THPO，這意味著在缺氧環(huán)境下 THPO 和血小板生成之間存在復雜的相互調(diào)節(jié)關(guān)系。

2 低壓缺氧環(huán)境下血小板功能增強(活化)的機制

一項對10名健康男性進行短暫低氧處理的研究〔22〕表明7 min深度缺氧不影響血小板反應性。事實上，過去對慢性阻塞性肺疾病和呼吸睡眠暫停綜合征患者的研究發(fā)現(xiàn)〔23，24〕，血小板反應性的增加與缺氧明顯相關(guān)。Rocke等〔25〕利用對血栓彈力測定法和血小板功能測定檢測63名健康低地志愿者初進高海拔(5 200 m)的血液成分變化，從而探究高原缺氧對于血小板數(shù)目及功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)高原缺氧環(huán)境下，血小板數(shù)目和纖維蛋白原濃度顯著增加；此外，其血小板功能測定證實缺氧會增強血小板反應性。以上研究表明，高原缺氧環(huán)境不僅可改變血小板數(shù)目，也在一定程度上影響血小板的功能。

2.1增加的鈣蛋白酶活性促進血小板活化 既往研究表明，糖尿病小鼠〔26〕及患者〔27〕的血小板具有高反應性，表現(xiàn)出黏附、聚集、釋放功能的增加和血栓形成，其可能的機制為血小板Ca2+信號傳導失調(diào)和鈣蛋白酶的激活。鈣蛋白酶是Ca2+激活的蛋白酶，其作用于底物蛋白質(zhì)的有限蛋白水解和隨后的信號傳導改變。Tyagi等〔28〕將Sprague-Dawley大鼠暴露于急性高原缺氧環(huán)境下的試驗通過量化缺氧大鼠血小板中的細胞溶質(zhì)Ca2+水平和鈣蛋白酶活性，驗證了失衡的鈣穩(wěn)態(tài)對血小板黏附、聚集、釋放的影響。Calpain小亞基(CAPNS)1作用類似于鈣蛋白酶的伴侶，控制細胞擴散和遷移；研究表明〔29〕CAPNS1在缺氧暴露的動物中上調(diào)。此外，有研究進一步證實〔30〕鈣蛋白酶活性的增強顯著增加了二磷酸腺苷(ADP)誘導的血小板聚集和結(jié)扎誘導下的下腔靜脈血栓形成?？傊}蛋白酶是由細胞內(nèi)升高的Ca2+激活并參與血小板反應的，上述研究通過缺氧誘導的血栓形成體內(nèi)模型進一步明確證實了增加的鈣蛋白酶活性促進缺氧環(huán)境下的血小板反應性增強。

2.2血液黏滯度增加導致血小板功能增強 高原地區(qū)空氣稀薄、輻射強度大、寒冷干燥、多風少雨，易造成體表及呼吸道水分散失〔31〕；初進高原，呼吸頻率加快、肺通氣量增大加劇體內(nèi)失水；同時，高原地區(qū)氣壓低、胃張力減低、水分攝入不足，造成高原環(huán)境機體循環(huán)血量減少、血液黏滯度增加〔32〕。機體對高原低壓缺氧環(huán)境的經(jīng)典生理反應包括過度通氣〔33〕，紅細胞代償性增生〔34〕，缺氧性肺血管收縮-細胞內(nèi)氧化酶增加〔35〕和肌肉中毛細血管密度增加〔36〕，上述機制均可不同程度增加血液黏滯度。Mackman〔37〕提出紅細胞可通過血小板邊緣化促進止血和血栓形成，導致近壁血小板濃度、血液黏滯度、凝血酶產(chǎn)生和血小板活化的增加。Ranucci等〔38〕進一步證實血液黏滯度與血小板反應性具有顯著相關(guān)性，血小板反應性隨剪切應力而變化，而剪切應力又取決于全血和血液黏滯度。因此，高原環(huán)境可能通過上述生理、病理反應增加機體血液黏滯度，最終使血小板反應性增加。然而，Pichon等〔39〕認為急慢性缺氧均可使體內(nèi)血細胞比容升高，但血細胞比容急劇增加導致血液黏度增加，血細胞比容的慢性增加不會導致血液黏度升高。綜上，低壓、缺氧等復雜的高原環(huán)境下，機體血流動力學改變?yōu)檠“宸磻栽黾犹峁┝艘环N可能的解釋，但其分子機制仍有待進一步研究。

2.3內(nèi)皮細胞損傷加速血小板的聚集與活化 Boos等〔40〕認為缺氧環(huán)境下受試對象的血管內(nèi)皮功能降低。損傷的內(nèi)皮細胞導致其下膠原暴露從而引起血小板激活，血小板黏附、聚集在損傷的內(nèi)膜表面，極易引起血栓的形成外，還促使組織因釋放功能增強。內(nèi)皮受損、內(nèi)皮細胞功能障礙，使血小板黏附集子、血小板活化因子表達，加速血小板的聚集與活化〔41〕。張虹等〔42〕對慢性阻塞性肺疾病所致肺心病患者體內(nèi)血小板活化及血管內(nèi)皮細胞受損程度分析后得出，肺心病患者體內(nèi)血管內(nèi)皮細胞損傷，導致內(nèi)皮下血小板被激活，從而啟動了內(nèi)、外源性凝血系統(tǒng)而形成肺小動脈血栓。此外，馮靖等〔43〕的研究表明缺氧對內(nèi)皮細胞造成明顯炎癥損傷，且隨著缺氧程度的增加，內(nèi)皮細胞損傷程度逐漸加重。該研究又通過定量測定缺氧環(huán)境下人臍靜脈內(nèi)皮細胞中腫瘤壞死因子(TNF)-α和白細胞介素(IL)-6水平，得出持續(xù)性低氧對血管內(nèi)皮損傷程度較間歇低氧顯著?？梢?，內(nèi)皮細胞損傷或許參與了高原缺氧條件下血小板的活化，且活化程度可能與受試對象停留于高海拔地區(qū)時間有著明顯關(guān)系。

綜上，高原低壓、缺氧環(huán)境引起一系列病理生理改變，而機體隨之做出的反饋及調(diào)節(jié)也十分復雜。紅細胞過度代償性增生、骨髓巨核細胞系統(tǒng)適應性的改變及體內(nèi)血小板生成素的水平均不同程度影響著體內(nèi)血小板數(shù)目的變化，但對于血小板數(shù)量的增加與減少目前仍有爭議；而高原缺氧環(huán)境下血小板聚集、釋放等反應性顯著增強的結(jié)論已有大量文獻支持，其作用機制在于Ca2+水平和鈣蛋白酶活性增強、低氧和缺氧環(huán)境下血液黏滯度的改變及內(nèi)皮細胞的損傷?？傊咴h(huán)境復雜且眾多因素均可影響血小板參數(shù)，明確高原地區(qū)海拔相關(guān)的血栓形成機制，將極大程度地為高海拔地區(qū)血栓性疾病患者制定最優(yōu)方案，從而達到最佳的臨床診治效果。