細胞內凝血因子ⅩⅢ研究進展

薛雨佳，李子堅

(蘭州大學第一臨床醫學院， 甘肅 蘭州 730000)

凝血因子ⅩⅢ(coagulation factor ⅩⅢ，FⅩⅢ)是一種血漿轉谷氨酰胺酶的前體，在凝血級聯反應中被凝血酶和Ca2+激活，并共價交聯纖維蛋白以增加血凝塊強度，是構成穩定纖維蛋白凝塊所必需的凝血因子，因此又被稱為纖維蛋白穩定因子。FⅩⅢ除了作為凝血系統的重要組成部分外，在傷口愈合、吞噬作用以及骨和骨基質重塑中也發揮了重要作用。血漿FⅩⅢ(plasma FⅩⅢ,pFⅩⅢ)由2個催化性A亞基及2個非催化性B亞基以非共價鍵結合成異源四聚體形式(FⅩⅢ-A2B2)存在[1-2]。目前認為B亞基由肝細胞合成和分泌，雖然有報道稱pFⅩⅢ-A亞基主要來源于常駐組織巨噬細胞，卻一直存在爭議[3]。

細胞內凝血因子ⅩⅢ(cellular coagulation factor ⅩⅢ，cFⅩⅢ )以A亞基的同源二聚體(FⅩⅢ-A2)形式存在。cFⅩⅢ在許多細胞中表達，尤其是血小板、巨核細胞、單核/巨噬細胞和成骨細胞等，但cFⅩⅢ從這些細胞的分泌機制仍不清楚，有研究稱cFⅩⅢ的外化機制與高爾基體囊泡有關[4]，這表明cFⅩⅢ可能通過一種替代途徑分泌至細胞外。本文重點綜述cFⅩⅢ的結構和功能， 以及其在某些疾病的病理生理過程中的作用。

1 血小板內FⅩⅢ的結構和功能

血小板內FⅩⅢ存在于細胞質中，但由于在血小板分泌體中檢測不到cFⅩⅢ，早期研究認為血小板FⅩⅢ不參與止血過程。最近研究發現，當血小板活化時，cFⅩⅢ從細胞質中轉移至活化的血小板表面，在細胞膜表面與細胞外成分發生交聯[5]，并以與pFⅩⅢ類似的機制參與血栓形成。

pFⅩⅢ在血凝塊形成過程中通過交聯纖維蛋白α-鏈和γ-鏈，使纖維蛋白單體相互連接形成不溶于水的纖維蛋白多聚體，并彼此交織成網，從而使纖維蛋白凝塊更致密而堅固，同時在血栓局部募集纖維蛋白酶溶解抑制物，增強局部血栓抵抗纖維蛋白溶解酶的活性，使血栓免于纖溶酶降解，起到穩定止血性血栓的作用。pFⅩⅢ抗纖維蛋白溶解的功能完全依賴α2-纖溶酶抑制物(α2-plasmin inhibitor，α2-PI)介導[6]。α2-PI是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，它與纖溶酶不可逆地結合，并干擾纖溶酶原與纖維蛋白原的結合。在乏FⅩⅢ血漿形成的血栓中加入活化的血小板，可以增強乏FⅩⅢ血栓的穩定性，當加入抗α2-PI的中和抗體時，缺乏FⅩⅢ的血栓穩定性下降[7]。這表明血小板FⅩⅢ也具有穩定血栓的作用并依賴α2-PI與纖維蛋白的交聯。

當血小板活化時，細胞內產生了大量的鈣離子，此時血小板轉化為氣球狀結構，具有膨脹的微泡接觸表面，在氣球狀血小板的微泡表面檢測到了cFⅩⅢ，同時還檢測到了分泌型纖維蛋白原[8-9]。這表明cFⅩⅢ可能與纖維蛋白原共定位于血小板囊泡膜上，纖維蛋白原可能作為cFⅩⅢ的連接物，使cFⅩⅢ跨血小板膜轉運到周圍的纖維蛋白網絡中。在這個過程中，部分cFⅩⅢ轉移到細胞骨架上，并與血小板細胞骨架蛋白交聯，從而促進血凝塊回縮，促使纖維蛋白交織成網。血小板內FⅩⅢ的出胞轉運顯然是因外部刺激引起，這對于損傷部位形成穩定的初始血小板血栓可能是極為重要的，但cFⅩⅢ的跨血小板膜轉運的確切分子機制及引發這一反應的具體信號仍有待更深入的機制研究加以闡明。

2 單核/巨噬細胞內FⅩⅢ的功能

單核細胞和巨噬細胞內FⅩⅢ位于胞質中，但由于cFⅩⅢ缺乏疏水前導序列，且不依賴經典的內質網-高爾基體蛋白分泌途徑(endoplasmic reticulum-Golgi pathway，ER-Golgi pathway)，因此cFⅩⅢ從細胞內到細胞外的分泌機制仍不清楚。cFⅩⅢ的外化機制與高爾基體蛋白有關，表明FⅩⅢ可能通過替代途徑從細胞中分泌。在培養的單核/巨噬細胞表面發現了FⅩⅢ，說明單核/巨噬細胞也存在cFⅩⅢ的外化機制。cFⅩⅢ在單核細胞和巨噬細胞表面表達，并與細胞外成分結合，參與炎性反應，這與血小板FⅩⅢ的作用相似。

巨噬細胞的活化主要有兩種形式，即經典激活模式(產生M1型巨噬細胞)和替代激活模式(產生M2型巨噬細胞)[10]。M1型巨噬細胞是由脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)、γ-干擾素(IFN-γ)等介導激活，表現出促炎特性，而M2型巨噬細胞由白介素-4、白介素-13誘導產生的，表現出抗炎特性。兩種不同的激活形式使得cFⅩⅢ在巨噬細胞中的表達是動態變化的，M1型產生抑制細胞增殖的一氧化氮(NO)、TNF-α等促炎因子抑制cFⅩⅢ分泌，而M2型分泌鳥氨酸、IL-10、IL-12等抑制促炎因子分泌，從而促進細胞增殖和組織修復。M1型激活方式中cFⅩⅢ水平下調，而M2型激活時則發生cFⅩⅢ水平的上調[11]。

另外，cFⅩⅢ也影響巨噬細胞的吞噬功能。單核/巨噬細胞的吞噬過程由肌動蛋白細胞骨架的精細控制驅動，考慮到cFⅩⅢ在調節細胞骨架蛋白中的作用，它參與單核/巨噬細胞吞噬過程并不奇怪。FⅩⅢ參與FcγR和補體受體介導的巨噬細胞吞噬作用[12]，隨著cFⅩⅢ水平的增高，巨噬細胞的吞噬活性增強。在FⅩⅢ對慢性炎性腸病的影響中也證實了這一點[13]。總之，cFⅩⅢ可能通過與細胞骨架的相互作用，參與受體介導的吞噬過程，從而影響單核/巨噬細胞的吞噬功能。

3 FⅩⅢ在骨組織中的存在與作用

在生理狀態下，骨是可以有序礦化的特化結締組織，通過破骨細胞的骨吸收作用和成骨細胞的骨形成作用進行動態的骨重塑。cFⅩⅢ存在于多種參與骨組織礦化的細胞中，包括軟骨細胞、破骨細胞和成骨細胞。在這些細胞中，FⅩⅢ既在細胞表面表達，又可以分泌到細胞外基質中，通過交聯多種不同的底物來促進骨組織的形成和穩定。

成骨細胞外基質中的cFⅩⅢ有助于纖維連接蛋白與骨基質的結合[14]，從而促進不溶性骨基質的形成，這種不溶性骨基質是其他蛋白質黏附的支架，包括I型膠原蛋白。成骨細胞表面的FⅩⅢ參與穩定微管和質膜之間的相互作用[15]，進而增強I型膠原蛋白的分泌。I型膠原蛋白是骨基質的主要組成成分，FⅩⅢ的活性增強對膠原蛋白沉積至關重要。在成骨細胞分化時，cFⅩⅢ存在于成骨細胞的特殊膜結構的小窩中，與其中的小窩蛋白-1在細胞內共存，cFⅩⅢ通過調節骨小窩蛋白-1(caveolin-1)和c-Src激酶之間的相互作用參與細胞內信號傳導[16]。這種在成骨細胞中的信號調節作用提示cFⅩⅢ可能也參與了其他細胞的信號通路。在細胞內，cFⅩⅢ與轉谷氨酰胺酶-2通過影響肌動蛋白動力學過程參與破骨細胞分化、遷移及融合[17- 18]。綜上，cFⅩⅢ可以通過不同的模式調節骨的形成與穩定，但cFⅩⅢ在體內對礦化組織的形成、維持和修復的具體機制尚不清楚，仍需要進一步研究。

4 細胞內FⅩⅢ參與疾病的發生發展

FⅩⅢ在多種細胞中的表達使得它可能參與不同疾病的發生發展過程。目前已經證實cFⅩⅢ參與肺部疾病、炎性疾病以及腫瘤性疾病等多種疾病的病理生理過程。

細胞內FⅩⅢ參與多種肺部疾病的病理過程[19]。在許多急性和慢性肺部炎性反應中，由于血管通透性增加引起纖維蛋白沉積，最終導致肺纖維化。在哮喘患者的支氣管肺泡灌洗液中檢測到了來自樹突狀細胞分泌的cFⅩⅢ[20]，這表明了cFⅩⅢ在該疾病中的潛在作用，即cFⅩⅢ可能通過增強纖維連接蛋白沉積參與哮喘的病理性氣道重塑。

cFⅩⅢ在炎性細胞中的表達提示它可能參與某些炎性疾病的發生發展過程。在潰瘍性結腸炎患者中，M1型巨噬細胞數量增多，細胞內FⅩⅢ水平下調。cFⅩⅢ水平的降低導致吞噬作用的減弱，致使疾病病程延長和程度加劇。相反，降低cFⅩⅢ水平對炎性關節炎有潛在治療作用[21-22]。在cFⅩⅢ-A缺陷的小鼠關節炎模型中，小鼠的破骨細胞分化顯著減少，限制了疾病進展。同時，cFⅩⅢ缺陷小鼠也表現出膝關節細胞外間隙纖維蛋白沉積減少，導致炎性巨噬細胞減少。這些結果表明，降低cFⅩⅢ水平可以減輕關節炎性反應，并保護關節軟骨和骨骼免受破壞，表明抑制這種轉谷氨酰胺酶是關節病和其他退行性骨病的潛在治療策略。

在多種白血病細胞中發現cFⅩⅢ表達，包括巨核母細胞、早幼粒細胞、原始淋巴細胞等。cFⅩⅢ在白血病細胞中的表達與急性早幼粒細胞白血病患者的存活率降低有關[23]。相反，cFⅩⅢ在B細胞前體急性淋巴細胞白血病(B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia，BCP-ALL)中的表達與患者生存改善相關[24-25]。cFⅩⅢ在不同白血病細胞中的表達情況以及與疾病發生發展和預后的關系，尚需要大量的研究加以闡明，這將有助于改進預后風險分層，對患者進行更加個體化治療。

5 問題與展望

綜上所述，雖然血漿凝血因子ⅩⅢ在凝血過程中的作用已被證實，然而，cFⅩⅢ的功能及其出胞機制一直沒有明確。鑒于FⅩⅢ可以催化多種蛋白質中的谷氨酰胺供體與賴氨酸殘基受體之間形成異肽鍵，不難推測細胞內FⅩⅢ可能具有凝血外的廣泛的生理和病理作用。目前有越來越多的證據表明，FⅩⅢ是一種功能多樣的細胞內酶，可以在細胞內及細胞外交聯多種底物，參與凝血、炎性反應、腫瘤等的發病過程，這給血栓與出血性疾病、炎性疾病和腫瘤性疾病的研究提供了新的切入點。隨著研究的深入，cFⅩⅢ的生理功能和在多種疾病中的作用及機制將逐漸闡明，并為理解多種生理和病理過程，以及疾病評估和治療提供新的標志和靶點。