細胞微粒在顱腦創傷中的功能研究進展

劉慧權

(天津市海河醫院神經外科 300052)

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·綜 述·

細胞微粒在顱腦創傷中的功能研究進展

劉慧權

(天津市海河醫院神經外科 300052)

細胞微粒； 凝血； 顱腦創傷； 凝血功能障礙

細胞微粒是各類細胞受到一系列應激(激活或凋亡)時，從細胞質膜上脫落而釋放的某些膜性小囊泡[1]。目前為止，微粒沒有明確定義，一般認為其直徑在0.1～1.0 μm，攜帶有其原生細胞特異性抗原的磷脂囊泡，通過出芽方式釋放，來源于多種細胞。現有研究表明，紅細胞、白細胞、血小板、內皮細胞、平滑肌細胞、腫瘤細胞甚至神經細胞均可釋放對應的細胞微粒[2]，研究人員可通過其表面的不同抗原決定簇來分析其來源。一般情況下，血液中以血小板來源微粒(PDMPs)水平最高，約占70%～90%。目前研究已證明，細胞微粒主要在循環細胞和血管細胞間的相互交流中起重要作用。它們可以促進凝血功能、引發炎性反應、傳遞細胞信號、激活細胞、參加血管新生過程等[3]，在多種疾病中起關鍵作用。近來，有部分研究提示MPs在顱腦創傷中起重要作用，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傷中的功能，用以基礎試驗和臨床的參考。

1 微粒的構成及產生

微粒主要由磷脂、細胞質成分和蛋白質等構成，各組分間比例主要取決于其細胞來源和生成過程。正常情況下，細胞膜脂質雙層成分的不對稱性是產生微粒的結構基礎。在靜息狀態下，帶負電荷的磷脂類物質(包括磷酯酰絲氨酸，PS)位于脂質雙層的內層，外層為磷脂酰膽堿和鞘磷脂，其受到多種酶的調控維持穩定。以目前研究最多的PDMPs為例，一旦觸發細胞激活或者凋亡信號，細胞骨架發生變化，內質網釋放Ca2+，使細胞質內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胞骨架中的踝蛋白，從而引起細胞膜的破壞和細胞收縮，同時出現脂質雙層的翻轉，位于內層的PS等轉至外層，細胞出現變形，產生偽足，而在變形的細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。現有研究表明，不同細胞來源的微粒磷脂成分不同。微粒表面的抗原成分雖與其來源細胞有關，但也不完全相同，有研究發現即使同一種激活劑激活一種細胞也會產生不同微粒[4-7]。因此，微粒的產生過程極其復雜而精密，具體機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，能提供了高負電荷表面，通過結合凝血酶原(凝血因子Xa和凝血因子Va)，將血小板活化和凝血酶生成2個過程聯系起來。PS不僅促進凝血復合物形成，還可增加TF的促凝活性。PS可在病理狀態時參與凝血酶產生并促進血管內凝血過程，有研究發現，正常健康人群中也有此現象。Berckmans等[8]報道健康人群有微粒參與血液循環，并在產生低劑量凝血酶過程中起關鍵作用。Sinauridze等[9]報道PDMPs比激活的血小板促凝血活性高50～100倍。TF是啟動外源性凝血的重要因子，TF與FⅦ結合形成TF-FⅦa復合物啟動外源性凝血級聯瀑布，FⅦa進一步激活內源性凝血途徑中的FⅩ和FⅨ。微粒激活的血小板黏附，相互結合，纖維蛋白之間交聯，最后形成凝血塊。

部分研究發現，血漿內皮細胞源性微粒(EDMPs)表面表達大量的TF，水平升高時可縮短血漿凝固時間，但在FⅦ缺乏的血漿中卻未觀察到該現象，說明EDMPs介導的促凝活性依賴于TF-FⅦa復合物。EDMPs同時還表達大量的血管性血友病因子(vWF)，能促進血小板與內皮的黏附和血小板自身的聚集[10]。

單核細胞來源微粒(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，此過程由其表面TF募集細胞形成。MDMPs表達P選擇素的受體PSGL-1和TF，活化的血小板通過P選擇素與之連接，經過融合，其表面的TF沉積在血管損傷部位，利于形成血凝塊。Conde等[11]研究發現，體外試驗條件下，表達TF的MDMPs和活化的血小板融合，TF從MDMPs膜表面轉移至血小板膜表面，TF和凝血因子處于同一區域，有效加快了凝血的始動過程和級聯傳遞過程。

微粒在體內促凝作用的機制目前仍不完全清楚，但大量研究表明循環微粒的數量和血栓發生風險具有相關性。例如，健康人體內微粒數量微乎其微，幾乎不可測，但在某些疾病條件下，如急性冠狀動脈綜合征、癌癥、尿毒癥、糖尿病、嚴重創傷后等，其數量會非常高。

2.2 微粒抗凝血作用 微粒抗凝作用研究目前發現有以下途徑：(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TF和TFPI，兩者的相對平衡可能是保持凝血和抗凝的關鍵因素。表達TF的微粒數量顯著超過TFPI時，就會啟動凝血過程。相反，血漿中PDMPs大量表達TFPI時，凝血過程受到顯著抑制，90%的TF被中和[12]。(2)蛋白C受體途徑。內皮細胞激活時，釋放含蛋白C受體的EDMPs，活化的蛋白C連接該受體，通過減少凝血酶產生和促進纖溶來發揮其抗凝活性。其余研究還發現，腫瘤壞死因子(TNF-α)及白細胞介素等可以調節單核細胞及MDMPs表面TF的表達來阻止凝血酶的產生[13]。

3 微粒在顱腦創傷中的功能

顱腦創傷也稱為創傷性腦損傷，具有較高的病死率及致殘率，是嚴重威脅人類健康的疾病。顱腦創傷導致的凝血功能障礙在傷后病情惡化中起重要作用。雖然目前已經開展了大量研究，但其機制仍然不明確。對于軀干四肢創傷的患者而言，大量失血(失血性休克)和補液(血液稀釋和低溫)是凝血功能障礙發生的主要原因。具體機制包括凝血因子和血小板消耗或稀釋、血小板和凝血系統的功能障礙、纖維蛋白溶解增加等。然而，在單純顱腦創傷的患者中，大量失血并不常見；同時，往往受到補液的限制，提示上述因素可能在顱腦創傷相關凝血功能障礙中不起關鍵作用。目前研究提示，顱腦創傷相關凝血功能障礙有獨特機制。腦組織和一般組織比較具有以下2個特點：(1)腦實質TF的水平遠遠高于其他組織，在受到顱腦創傷后TF可以釋放到外周血液循環中。(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生相互作用。顱腦創傷后血腦屏障受到破壞，微粒在腦組織和循環血相互交流中起到不可替代的關鍵作用。

多項研究發現，不同部位創傷[14-17]，包括顱腦創傷發生后[18-19]，外周血液循環中微粒水平會顯著升高。Morel等[18]研究發現，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升高達10 d者與預后不良有關，這可能與創傷導致血腦屏障永久性破壞有關。這和其他部位損傷結果顯著不同，肢體創傷研究發現[14-16]，傷后循環血中微粒水平升高的患者預后較好。

顱腦創傷的損傷機制多種多樣，目前研究發現微粒廣泛參與了各種途徑。Patz等[20]研究發現，人類顱腦創傷后腦脊液中含有微粒，且微粒攜帶有遺傳物質miRNA、mRNA和蛋白質，其通過腦脊液運輸移動到大腦其他部位，參與神經細胞調節，說明腦脊液中存在跨細胞轉運的信號傳導及調節系統。該研究表明，顱腦創傷后腦脊液系統跨細胞轉運通過微粒來實現。研究提示，顱腦創傷后血中微粒水平升高，可導致腦損傷后低灌注性腦血管擴張，導致進一步神經損傷，與不良預后有關[21]。其機制是由于創傷后過度表達了組織纖溶酶原激活物(tPA)、內皮素-1(ET-1)和細胞外信號調節激酶-促分裂原活化蛋白激酶(ERK-MAPK)。在研究中發現，創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張，減少海馬神經元損傷。該研究表明，微粒參與創傷后繼發腦血管擴張，導致低灌注和神經細胞損傷，PEG-TB可能具有治療前景。Andrews等[22]采用體外體內2種試驗方法研究，發現并驗證機械性損傷導致腦微血管內皮細胞(BMVEC)釋放EDMPs，EDMPs水平在體外試驗中表現為48 h以內呈時間依賴性升高。體內試驗發現傷后24 h血漿中表達緊密連接蛋白的囊泡水平升高。說明顱腦創傷后，參與血腦屏障構成的內皮細胞系統損傷也由微粒參與，這進一步加深了對血腦屏障損傷的認識。

在顱腦創傷后凝血功能方面，微粒同樣有不可替代的作用。Midura等[23]研究發現，動物模型腦創傷后外周血微粒數量增多，促凝活性增強。微粒在腦創傷后改變了血小板凝血功能，導致創傷后高凝狀態。Tian等[2]對來源于神經元和神經膠質細胞的微粒進行了研究，首次提出了腦來源微粒(BDMPs)的概念，并驗證了其在腦創傷凝血功能中的作用。該研究發現，小鼠動物模型遭受到顱腦創傷后，外周血中會出現表達神經細胞和膠質細胞表面標記的微粒，該種微粒也表達具有促凝血功能的PS和TF。經檢測，其促凝活性甚至高于PDMPs，并可被乳凝集素蛋白所抑制。其來源于受傷的海馬細胞，傷后通過血小板介導的途徑進入血液循環。創傷后其大量釋放入血，是導致顱腦創傷后凝血功能紊亂原因之一。該研究闡述了創傷后凝血功能紊亂的新機制，極大促進了微粒的研究進展，為未來治療打下基礎。進一步研究發現，微粒在顱腦創傷后其他器官損傷中也起到重要作用。Yasui等[24]研究發現，顱腦創傷后肺損傷與高表達TF微粒造成的高凝狀態有關。通過動物實驗研究發現，與對照組比較，顱腦創傷后5 min大鼠出現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肺泡內出現纖維蛋白聚集。經檢測肺泡內發現表達TF微粒，考慮由腦組織釋放經血液循環而來。進一步研究發現，如提前給予凝血酶抑制劑Refludan，肺損傷會減輕，證明腦創傷后肺損傷由凝血酶參與。該研究進一步說明了外周血中表達TF微粒水平升高可能是激活凝血機制、導致肺損傷的啟動因子。

4 小 結

大量研究表明，循環微粒在各種疾病中發揮重要作用。在顱腦創傷及其引發的凝血功能障礙方面，其對損傷機制方面提供了新信息，同時為治療方面提供了新思路。對其進一步進行標準化測定并觀察其動態變化規律，找到適合的干預時機是未來臨床醫師努力的新方向。

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10.3969/j.issn.1673-4130.2016.22.030

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