紅細胞微粒及其在機體生理病理過程中作用的研究進展

陶強，郭建榮，金孝岠

(1皖南醫學院，安徽蕪湖 241001；2第二軍醫大學附屬公利醫院)

紅細胞微粒及其在機體生理病理過程中作用的研究進展

陶強1,2，郭建榮2，金孝岠1

(1皖南醫學院，安徽蕪湖 241001；2第二軍醫大學附屬公利醫院)

紅細胞微粒(RMPs)是一種由紅細胞釋放的直徑0.1～1 μm的磷脂囊泡，具有球形、管形以及大碎片狀三種形態，主要由游離Hb、脂質以及參與各種生物學效應的蛋白質組成，氧化應激、內毒素、細胞因子、補體、高剪切力及溫度、pH值變化均可導致RMPs形成。RMPs的釋放被認為是紅細胞擺脫特定的有害物質侵襲并維持穩態的一種方式。RMPs可參與細胞間信息傳遞、紅細胞老化清除、紅細胞貯存損傷、凝血及免疫反應等生理病理過程。深入研究RMPs有助于明確體內紅細胞衰亡過程、體外貯存損傷過程以及血液制品使用過程中對人體的影響，有助于減少輸血風險。

紅細胞微粒；貯存損傷；凝血功能

微粒是體內各種細胞包括血小板、紅細胞、白細胞、內皮細胞釋放的直徑0.1～1 μm的磷脂囊泡，其中由紅細胞釋放的微粒稱為紅細胞微粒或微泡(RMPs)，活化和衰亡的紅細胞均可形成和釋放RMPs。一般情況下，紅細胞衰亡或受刺激時以出芽的形式從細胞膜上釋放RMPs，這個過程被認為是一種對細胞應激的原始應答[1]。RMPs的形成被認為是紅細胞擺脫特定有害物質[變性Hb、C5b-9補體復合物、帶3蛋白(Band 3)的新抗原、免疫球蛋白G等]的侵襲，并維持組織穩態的一種方式，但是RMPs對機體亦有不利的影響，如促進血栓形成、激活炎癥反應等。本文就RMPs的特點及其參與機體生理病理過程的最新研究進展作一綜述。

1 RMPs的特點

1.1 RMPs的組成 Arraud等[2]研究表明，RMPs具有球形、管形以及大碎片狀三種形態。蛋白質組學分析結果顯示，RMPs所含蛋白質與其親代細胞并不完全相同，RMPs膜表面在保留了紅細胞表面蛋白抗原(如血型糖蛋白A)的同時，其骨架相關分子數量相對減少，其他組分如Hb、Band 3、血型糖蛋白、補體受體、糖肌醇磷脂-錨定蛋白和脂筏標記蛋白相對增多，RMPs磷脂酰絲氨酸(PS)和同源IgG6、7、17、19、20亦增多[3]。

RMPs主要由游離Hb、脂質以及參與各種生物學效應的蛋白質組成。一項采用HbA1C作為細胞年齡標記及其獲得片段的研究表明，在紅細胞的整個生命周期內，RMPs的形成使得循環紅細胞失去20% Hb和細胞質膜，說明RMPs中殘留的Hb大部分來自于循環紅細胞[4]。RMPs中的脂質是以特異性口形脂筏的形式存在。脂筏是指膽固醇和鞘磷脂在真核細胞的質膜表面構成的微小、動態、有序的結構域，能夠影響質膜組成、細胞信號轉導等重要生物學過程[5]。研究表明，RMPs所含的脂筏主要由紅細胞膜整合蛋白構成，并含有大量與鈣離子相關的會聯蛋白和抗藥蛋白[6]。RMPs的磷脂酸含量是完整紅細胞的10倍，磷脂酰乙醇胺含量較紅細胞稍降低，其余磷脂構成和完整紅細胞相似；但由于缺乏血影蛋白，RMPs膜蛋白的磷含量只有完整紅細胞的一半[7]。RMPs中血型糖蛋白與膽固醇的含量與完整紅細胞胞膜一致，其主要組成蛋白質的含量也與紅細胞類似[7]。

1.2 RMPs的形成 已知的一些特殊刺激，包括氧化應激、內毒素、細胞因子、補體、高剪切力等均可以導致RMPs形成[8]。RMPs的形成機制目前主要有兩種，一種為鈣離子誘導RMPs形成，另一種則與Band 3有關。

當pH為11時，紅細胞的雙層骨架相互作用減弱，在內外膜之間形成一個不同于內外膜的極端區域，此時RMPs呈游離狀態或通過一個狹窄的蒂與母細胞相連接[11]。隨著溫度升高，紅細胞釋放的RMPs也逐漸增多。研究表明，45 ℃條件下孵育新鮮人和兔紅細胞，并用EDTA和氯化鈣滴定，此時紅細胞以出芽的形式釋放出大小為0～1 nm的無細胞骨架的RMPs[12]。

1.3 RMPs的清除 RMPs的清除機制主要為：①通過與巨噬細胞起源器官的清除受體結合而被清除；②通過衰老的抗原特異性抗體被單核吞噬細胞系統清除[13]。研究發現，肝臟的Kupffer細胞可在5 min內快速清除RMPs[14]；心臟外科手術期間使用血液回收機也可清除RMPs[15]。

1.4 RMPs的檢測 目前檢測RMPs的技術較多，如流式細胞技術、動態光散射技術、電子顯微鏡觀察、納米顆粒跟蹤分析、酶聯免疫吸附試驗、蛋白質組學和質譜分析等。由于RMPs通常含有跨膜蛋白，如Band3、血型抗原和血型糖蛋白，因此大多數流式細胞儀能使用針對血型糖蛋白A、CD47或者其他血液類屬等特殊抗原的抗體進行檢測。張寧潔等[16]研究顯示，使用“二次離心”方法和超濾離心管結合可明顯提高RMPs的獲得率。最近的一項研究證明，二醋酸羧基熒光素琥珀酰亞胺脂與血型糖蛋白A抗原結合可監測和定量分析循環中的RMPs，相比單獨的血型糖蛋白A或者膜聯蛋白V標記檢測，可使檢測精確性提高4～7倍[17]。

2 RMPs在機體生理病理過程中的作用

2.1 參與細胞間信息傳遞 細胞間信息傳遞主要通過細胞間物質的轉移完成。RMPs能介導細胞間生物活性材料的運輸和交換，包括轉移肽、蛋白質、脂質成分、miRNAs、mRNA和DNA[18]。研究表明，RMPs是控制瘧原蟲生命周期中階段轉換的一個重要組成部分，瘧原蟲感染時RMPs的釋放和調度對于患者的預后具有重要影響。嚴重瘧疾患者體內高濃度的RMPs對于細胞間通訊是必不可少的，瘧原蟲可劫持RMPs系統以便進行細胞間的交叉通訊。RMPs已經被確定與瘧原蟲DNA轉錄和密度調控有關[19]。在陣發性睡眠性血紅蛋白尿患者中，細胞與細胞之間通過RMPs完成兩種糖基磷脂酞肌醇錨蛋白、CD55和CD59轉移。RMPs在紅細胞溶解時可將PS轉移到有核細胞的表面，并將其“標記”為假陽性衰亡細胞[20]。由于儲血袋里含有很多RMPs，因此輸血可能潛在導致輸血者CD55和CD59水平升高[21]。

2.2 參與紅細胞老化清除 成熟紅細胞沒有線粒體和細胞核，其在活體內老化的終點是衰亡，這是一種類似于有核細胞程序性死亡的過程。而在紅細胞成熟老化及衰亡過程中，其細胞膜會不斷形成RMPs。體內的RMPs形成不僅使紅細胞膜及Hb隨著微泡化的發生而不斷丟失，還可自動調節和清除細胞內變性的Hb及其他失去功能的蛋白，使紅細胞不會過早被清除。早期隨著RMPs的形成及脫落，紅細胞體積減小、數量增加，后期老化程度高的紅細胞微泡化作用加強，形成的RMPs含有更多Hb，紅細胞本身Hb含量下降。不斷的微泡化使紅細胞的變形能力減弱，細胞膜彈性下降，這種改變是體內紅細胞衰亡的主要因素。因此，紅細胞釋放RMPs受到精細調節，并與衰老紅細胞的清除有重要關系。

RMPs可通過調控紅細胞表面CD47表達而介導紅細胞清除。CD47是一種紅細胞膜表面蛋白，巨噬細胞可識別CD47并且不會被激活，當紅細胞衰老或損傷使RMPs釋放增多，其細胞膜表面CD47表達減少，將會激活巨噬細胞的清除作用[22]。誘導RMPs形成的體外代謝和機械應力可導致細胞膜磷脂不對稱性降低，使得PS外化，而外化的PS將作為網狀內皮系統中巨噬細胞吞噬紅細胞的信號，參與介導巨噬細胞的吞噬作用[23]。

2.3 參與紅細胞貯存損傷 體外貯存的紅細胞會發生一系列包括生物化學、代謝、形態結構等方面的損傷，稱為貯存損傷。研究顯示，體外貯存過程中影響微泡釋放的因素較多，包括貯存相關紅細胞蛋白的分解和氧化應激，細胞新陳代謝(能量損耗)，生物力學性能及鈣、神經酰胺、PS暴露水平等。Almizraq等[23]研究發現，濃縮紅細胞體外貯存前10天RMPs水平基本不變，第10～15天RMPs水平急速升高，然后一直緩慢升高，5～8周趨于穩定；該研究同時觀察到隨著紅細胞體外貯存時間的延長，RMPs水平及紅細胞溶血率均逐漸升高，而ATP、Hb水平及紅細胞變形能力均顯著下降，紅細胞膜磷脂(包括磷脂酰乙醇胺、PS、磷脂酰膽堿)和總脂質含量也逐漸降低。細胞內ATP等能量缺乏可使細胞抗氧化防御能力降低，從而導致細胞貯存損傷，而這些變化可能會引起輸血不良反應。因此，明確體外RMPs形成的原因對于當前血液制品的貯存和使用是十分重要的。在小鼠輸血模型中，在貯存紅細胞中添加抗壞血酸能顯著減少RMPs形成[24]，說明添加抗壞血酸(或其他抗氧化劑)可能對于紅細胞的儲存以及減少輸血不良反應具有重要意義。

2.4 參與凝血 RMPs表面PS外翻的暴露可促使凝血酶形成，為凝血反應提供了一個適宜的表面[25]。斯科特綜合征是一種罕見的先天性出血性疾病，其原因是血小板和紅細胞囊泡形成障礙，不能使PS從膜的內面外翻到膜表面而促進凝血[25]。斯科特綜合征說明RMPs的形成能夠促進凝血過程，其形成障礙可導致出血的發生。

Rubin等[26]研究表明，RMPs有XI因子依賴的促凝功能，可促進凝血酶的生成而不依賴組織因子。Zecher等[27]也證實，RMPs能誘發補體活化，通過凝血酶依賴機制，而非依賴經典途徑、凝集素途徑或旁路途徑參與凝血過程。一項對鐮刀形紅細胞貧血病的研究表明，RMPs通過增加患者體內血漿D-二聚體水平而導致血液高凝狀態[28]。然而RMPs對于凝血的作用在臨床仍是一個有爭議的問題。RMPs的促凝作用對于臨床手術止血具有重要意義，但部分學者認為血液中過多的RMPs可增加血液高凝狀態的風險，也可能會導致不良反應發生率的升高。Koshiar等[25]認為，RMPs可以促進蛋白C系統的抗凝反應，并可能對維持凝血反應和抗凝血作用之間的平衡具有重要作用。

2.5 參與免疫反應 輸血可抑制輸血者的免疫功能，接受去白細胞的紅細胞輸血患者可發生明顯的輸血相關免疫抑制反應。Schifferli等[29]研究證明，RMPs在輸血后免疫抑制的發生過程中發揮重要作用。衰老紅細胞喪失的紅細胞膜補體受體1型分子(CR1)和CD55分子均積聚于RMPs，且RMPs能夠結合補體分子C1q，激活C3片段結合的補體經典途徑。體外實驗結果表明，RMPs能夠通過活化酵母多糖A和LPS而顯著抑制巨噬細胞表達，并減少TNF-α和IL-8釋放，RMPs的這種抑制作用可持續至少24 h，表明RMPs可能參與免疫抑制過程[30]。

綜上所述，RMPs可參與細胞間信息傳遞、紅細胞老化清除、紅細胞貯存損傷、凝血及免疫反應等生理病理過程。目前對RMPs的研究尚不深入，其生成過程及作用機制也并不完全清楚。深入研究RMPs有助于明確體內紅細胞衰亡過程、體外貯存損傷過程以及血液制品使用過程中對人體的影響，對保障輸血安全具有重要意義。

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郭建榮(E-mail： jianrguo@126.com)

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2016-11-29)