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血小板活化及其产物对类风湿关节炎的影响

来源:章平衡,刘健,纵瑞凯,黄旦。免疫学杂志, 2017,33(8):717-719.


类风湿关节炎(rheumatoidarthritis,RA)是一种自身免疫性疾病,临床上以慢性多关节破坏性炎症为主要表现,其基本病理变化是致炎细胞因子和炎症介质等导致的关节滑膜的慢性炎症、血管翳的形成、软骨和软骨下骨的破坏。若治疗不及时,疾病逐渐进展,最终可导致关节的破坏、关节畸形、甚至功能丧失,这些病变均为不可逆的。国外研究发现免疫功能紊乱在RA的发病机制中起着至关重要的作用,如T辅助细胞的失衡,自身抗体的产生,靶器官的自身免疫反应,以及多种细胞因子的释放,均在RA的慢性炎症中有着重要作用。然而,目前最新研究发现,类风湿关节炎的发生发展可能与血小板活化及其活化产物有着密不可分的关系。当非黏性的平滑的血小板转变成黏性的有突起的状态,即表明血小板处于活化状态,当血小板活化后,便会释放出大量的有生物活性的化学物质,包括血小板分化抗原40配体(clusterofdifferentiation40ligand,CD40L)、血小板α颗粒膜糖蛋白-140(granulemembraneprotein140,GMP-140)、血小板补体调节蛋白CD59、血小板源性生长因子(plateletderivedgrowthfactor,PDGF)、血小板活化因子(plateletactivatingfactor,PAF)以及CD147,它们导致多重生物学效应的发生,如使血小板具有了结合血浆纤维蛋白原的能力,并且活化后释放的这些生物活性的化学物质在血小板-白细胞反应以及血小板-内皮细胞反应中均发挥重要作用,与炎症的发生、发展也密切相关,促进RA血管的新生和滑膜细胞的增殖,因此与RA发病密切相关,且它们是目前能够反映血小板活化的重要指标。本文对血小板活化的可能机制及其活化产物在RA发病过程中的可能作用进行较全面的综述。


1.FAK/Calpain信号转导网络调控血小板活化


有一种膜糖蛋白分子GPIIb/IIIa主要高表达于血小板膜表面,以桥梁的身份介导着血小板“膜外-膜内”和“膜内-膜外”双向信号转导。自身受体结合配体的亲和力则是由“膜内-膜外”的信号转导调控,而继发血小板反应则是由“膜外-膜内”信号转导引起,其具体包括血小板颗粒内容物的分泌、血小板的聚集、收缩反应以及细胞骨架的重组等。


当血小板受到诱导剂的诱导后,启动胞浆内蛋白质的磷酸化,其中当膜糖蛋白GPIIb/IIIa胞内段磷酸化后,则会诱导“膜内-膜外”的双向信号转导,继而使以粘着斑激酶(FAK)为代表的蛋白激酶磷酸化,依赖于活化的FAK中磷酸化酪氨酸位点的PKC和PP125FAK磷酸化后可与含SH2结构域的胞内蛋白或通过SH2-SH3衔接蛋白,Crb2将磷酸化的胞内骨架蛋白、蛋白激酶以及整和蛋白三者联系起来,然后以FAK为中心,在第二信使或蛋白激酶等介导作用下将信号不断整和放大,最终导致成熟的聚焦黏附复合物的形成,最终实现血小板的活化。目前最新研究发现的PI3-Kinase是一种重要信号分子,它参与膜内-膜外的信号转导,能够减少底物酪氨酸磷酸化,使磷酸化-去磷酸化处于平衡状态。另外,Ca2+内流增加,胞内Ca2+与硫醇蛋白酶Calpain相结合,导致Calpain活化,然后水解蛋白激酶FAK,抑制丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基磷酸化,增强蛋白磷酸酶的去磷酸化作用。Ca-Calpain还可以水解PI3-Kinase减少PI3、4P2和PI3/4、5P3生成,最终导致Calpain为中心的负性网络调控作用的激活或抑制。虽然导致血小板活化的一系列信号转导是一个非常复杂的网络系统,但是我们可以将其总结为血小板GPIIb/IIIa活化、FAK磷酸化为正性轴心、Calpain为负性轴心的信号调控网络。


Ayvaz研究发现,血小板及血小板特异性蛋白可存在于活动期的RA患者的血清中和滑膜病灶中,其均说明血小板在RA疾病发生发展过程中发挥着重要的作用。国内的临床研究中也证明血小板计数在活动期RA患者外周血中明显升高,故其反映着RA病情变化,是判断RA疗效的一个较为重要的指标。所以,我们可以将血小板看作是一种“炎症细胞”,它可以调控FAK/Calpain为中心的血小板信号转导网络,抑制血小板活化,改善RA病变。因此,对RA的发病从血小板活化角度进行研究,这可能对于RA致病机制的研究具有重要的科学意义,是一项较为创新性的研究。


2.PAF与RA滑膜炎症以及血管翳形成有关


在急性、慢性炎症中,扮演重要作用的血小板活化因子PAF,是由于血小板活化后释放的一种具有生物活性的内源性的作用最强的磷脂介质。PAF能够通过趋化巨噬细胞、白细胞、单核细胞,通过释放肿瘤坏死因子α、白介素、花生四烯酸等物质,促进吞噬细胞的氧化吞噬能力,导致血管内皮的损伤。PAF与其受体相结合之后,能够导致花生四烯酸代谢,产生血栓素A2,促进活性物质的释放,如二磷酸腺苷、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)等,增加炎性反应,最终导致血小板的聚集。


我们团队的前期研究发现,PAF在RA患者外周血中明显升高,且与RA的疾病活动性指标、关节症状体征均有明显相关性,并能够诱导RA炎症发生,扩大炎症病理过程。Feng等在RA滑膜炎症、新血管生成、急性、慢性关节炎滑液中,均发现了血小板活化因子PAF。PAF不仅促进白介素IL-1、2、6、肿瘤坏死因子的合成与释放,还参与前列腺素、白三烯的合成,而且还能上调环氧酶-2的表达,扩大炎症反应并刺激滑膜细胞增殖。Firestein等证明在RA疾病中PAF可使单核细胞、白细胞聚集,趋化颗粒分泌,扩大炎症反应并引起血管翳的形成。


3.GMP-140与RA滑膜炎症和病情进展有关


血小板含有大量生物活性分子的胞质颗粒,其中α颗粒却是唯一的分泌性细胞器。血小板α颗粒膜蛋白又称GMP-140,在血小板静止状态下,其膜表面仅表达800~1120个GMP-140分子,其可维持机体凝血-纤溶系统功能平衡。当血小板活化时,血小板内部的α颗粒通过开放管道系统与质膜融合,血小板膜表面大量暴露GMP-140,使其表达数量迅速增多,约(1.0~1.3)×103个GMP-140分子。当血小板活化后10min出现GMP-140的强表达,故而其被认为是活化血小板的特异性晚期标志物。


研究发现,在RA疾病发生、发展过程中,GMP-140作用重大。GMP-140具有介导血小板活化,以及内皮、中性粒、单核细胞黏附的功能,介导白细胞滚动的功能,引起炎症反应同时激活血小板微颗粒和促进IL-1、IL-6等炎性细胞因子的分泌。然而,细胞因子IL-1、4、6加强血小板表达和释放的GMP-140活化,进而激活多形核白细胞,引起滑膜组织间隙炎性细胞迁移和渗出,进而导致滑膜的免疫反应、炎性损伤。然而炎性细胞又可刺激分泌更多的GMP-140分子,形成恶性循环,导致RA滑膜炎症和病情的进展。GMP-140还能导致RA滑膜内凝血-纤溶系统的激活,出现纤维蛋白降解产物沉积,引起关节肿胀及组织的损伤。


4.CD40L与RA血管翳形成以及滑膜组织增生有关


血小板表达的CD40L是一种最重要的免疫介质,其本质是一种Ⅱ型跨膜糖蛋白,相对分子质量为(35~39)×103。水解后CD40L则称为可溶性CD40L(sCD40L)。静息状态下的血小板表面只表达低水平CD40L,而活化后的血小板表面CD40L则会大量增加,而后经过一系列的化学反应被水解为sCD40L进入循环。纵瑞凯等经过统计学研究发现,循环的sCD40L约95%来自血小板。


研究发现,sCD40L可以反映RA病情活动性,同时在RA患者血清中水平明显升高。而在RA慢性滑膜炎的病灶中CD40L的表达水平也明显升高。血小板活膜表面的CD40L与存在于内皮细胞上的CD40相结合,从而趋化中性粒细胞和单核细胞的聚集并诱导内皮细胞分泌多种炎性因子。另外,CD40L使内皮的黏附受体表达增强,还能使所有介导淋巴细胞、单核细胞和中性粒细胞黏附到炎症血管壁的分子表达增加。因此,血小板膜表面高表达的CD40L能诱导趋化因子的释放和黏附分子的表达,从而进一步募集白细胞在病灶中的聚集,导致炎症反应的发生。导致RA滑膜组织增生,炎症形成以及软骨和骨的破坏重要原因是由于滑膜组织中各种炎症递质的聚集所致。CD40L还可诱导炎症部位的血管内皮生长因子VEGF的分泌,增加血管通透性,促进新生血管形成,提高炎性渗透,形成血管翳。而血管翳的形成则是导致RA骨质破坏、滑膜炎症,且是RA整个疾病发生发展的一个重要病理因素。


5.CD147与RA关节骨及软骨基质降解及破坏有关


CD147是储存于血小板α颗粒及血小板开放管道系统内的一种新型血小板受体。血小板在激活剂的作用下,CD147表达于血小板膜表面。研究发现,CD147在RA中高水平表达,尤其在滑膜衬里下层及衬里表层表达量显著增加,在关节损伤局部的表达量增加明显,提示CD147与RA的软骨及骨的破坏密切相关,是导致RA关节破坏的主要因素。在关节骨及软骨中一些基质大分子可被基质金属蛋白酶(MMPs)降解,MMPs与血管翳对软骨的侵袭密切相关。然而,RA患者关节的损伤,其主要的病理机制是由于血管翳的增生对关节软骨的侵袭。故来源于滑膜中成纤维样细胞来分泌的MMPs,是关节病理损害的重要因素之一。然而CD147又具有旁分泌和自分泌2种分泌方式,二者均能诱导滑膜成纤维样细胞MMPs的分泌,这对于降解和破坏RA关节骨及软骨基质的过程中发挥不可小觑的作用。


6.PDGF与RA肺组织纤维化和滑膜组织增生有关


RA常并发关节外病变,其中最常见的即是肺间质纤维化。PDGF是由单核巨噬细胞产生具有多种生物学作用的分裂原之一,能够刺激细胞生长,并能够趋化成纤维细胞。在一项体外实验研究中发现PDGF诱导成纤维细胞的趋化、分裂是通过与PDGF-R特异性结合实现的。Bonner等发现肺脏病灶内肺泡巨噬细胞能够产生PDGF,并能直接穿越受损伤的上皮细胞及其膜屏障进入肺泡间质发挥生物学作用。另外,肺纤维化过程中,存在于肺泡间质的PDGF可呈阳性着色,说明肺间质细胞可能是通过自分泌的方式分泌的PDGF,但通过对PDGF阳性细胞的各项变化的观察,如定位、形态、数量及其时相变化,发现巨噬细胞是在肺纤维化过程中主要分泌PDGF的细胞。


研究发现RA滑膜的衬里层的增生,滑膜炎性细胞的浸润,血管增殖等病理变化与PDGF密不可分。在RA滑膜组织中PDGF水平明显升高,这可能是由于滑膜中巨噬样滑膜细胞、中性粒细胞的大量分泌所致。PDGF可激活抗凋亡激酶(akt、erk1/2、mek),促进滑膜细胞过度增生与纤维化。滑膜成纤维细胞合成、分泌纤维粘连蛋白与糖胺聚糖是PDGF与TGF-β1协同诱导所致。PDGF还能够促进细胞DNA的合成,抑制fas介导的细胞凋亡,这些均导致RA滑膜组织的持续肥厚与增殖。PDGF还可上调基质金属蛋白酶-3的表达水平,从而破坏并分解软骨基质,加重RA的发展。综上所述,血小板活化是一个复杂的信号转导网络系统,而GPIIb/IIIa/FAK/Calpain为中轴的信号调控网络在血小板活化的过程中起着至关重要的作用,且血小板活化及其活化后产生的多种活性产物在RA疾病的关节滑膜的增生、关节滑膜炎症、血管翳的形成、肺间质纤维化的形成过程中发挥重要作用。我们今后着力于RA血小板活化的研究,这可能为今后临床上治疗RA提供一个新的思路。

 

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