血小板脂質對血小板功能調控及心血管疾病影響的研究進展

王文婷，楊 琳 綜述，薛 梅，史大卓△ 審校

(1.中國中醫科學院西苑醫院國家中醫心血管臨床醫學研究中心，北京 100091；2.浙江大學醫學院附屬杭州市胸科醫院心血管內科，杭州 310003)

血小板在炎性反應和血栓形成方面均扮演重要角色，其作用貫穿心血管疾病的發生、發展[1]。血小板黏附于血管內皮細胞基底膜下，通過釋放黏附分子、趨化因子等活性因子[2]，進一步促使單核細胞向血管內皮下遷移，是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)發生、發展的重要病理過程，同時血小板在粥樣斑塊破裂、急性血栓形成過程中均起到關鍵作用[3]。目前，盡管抗血小板藥物已成為臨床心血管疾病防治的基石，可明顯降低心血管事件的發生風險，但其用藥后仍存在血小板高反應性，與殘余血栓事件風險增高密切相關[4]。因此，進一步探索血小板活化機制，具有重要的臨床意義。

血小板是脂類代謝的獨立單元。血小板脂質由血內源性合成或外源性攝入的方式存在于血小板中，是一類功能活躍的小分子代謝物。近年來，液相色譜-質譜技術、脂質芯片等生物技術的迅猛發展推動了血小板組學領域的形成，為靜息、活化態血小板脂質的研究提供了技術支撐[5]。研究表明，血小板脂質在能量供應、細胞構建、血小板活化通路中廣泛發揮作用，能增強血小板促血栓形成作用；此外，血小板可代謝合成一系列活性脂質，后者可增強血小板促炎效應(圖1)，在心血管疾病的發生、發展中具有重要調控作用。本文系統梳理血小板脂質相關基礎及臨床研究，論述其調控血小板活化、炎性反應及血栓形成的廣泛作用，并闡述了其在心血管疾病危險分層、預后評估中的轉化價值。血小板脂質研究為深入挖掘血小板活化機制、降低心血管疾病殘余血栓風險提供了嶄新視角。

圖1 血小板脂質調控促血栓及促炎效應

1 血小板脂質組成

血小板脂質種類十分龐大。據SLATTER等[6]報道，健康受試人群的血小板脂質超過8 000種，然而不同種類的脂質豐度差異巨大。PENG等[7]率先利用高分辨液相色譜-質譜技術，對C57BL/6野生型小鼠血小板脂質進行了定量檢測，結果表明血小板脂質約涵蓋400余類，其濃度值跨越7個數量級。現有權威脂質數據庫Human Metabolome Database、LipidMaps、LipidHome、METLIN及美國國立衛生研究院“脂質代謝途徑研究計劃”對血小板脂質進行了系統分類，包括甘油脂類、磷脂類、脂肪酸類、多聚乙烯類、孕烯醇酮脂類、糖脂類、固醇酯類及鞘脂類。其中，脂肪酸、甘油脂、磷脂是3類豐度較高的脂質，約占血小板脂質總量的71%[6]，見圖2。

2 血小板脂質調控血小板活化

2.1 構建血小板結構

血小板脂質是構建血小板細胞結構的重要物質基礎。與機體內其他細胞類似，磷脂是構成血小板細胞膜和細胞器膜的主要成分[5]。血小板細胞膜磷脂的主要組分是氨基磷脂(磷脂酰絲氨酸、磷脂酰乙醇胺)、卵磷脂和鞘磷脂。生理狀態下，血小板磷脂的正常排布能維持血小板細胞膜的“不對稱性”。而血小板膜磷脂發生外向轉位，會使細胞膜“不對稱性”遭破壞，后者是血小板老化、凋亡及血小板促凝狀態激活的重要標志[8]。此外，血小板細胞膜含有特殊的結構——血小板脂質筏，約占血小板細胞膜總面積的10%，主要由鞘脂和膽固醇酯構成。血小板脂質筏作為特殊的細胞膜微結構域，不僅參與血小板黏附和聚集，也與血小板囊泡轉運、血小板凋亡等密切相關[9]。

圖2 血小板脂質分類

2.2 促進血小板活化

血小板活化后，血小板脂質含量總體穩定，與血小板活化期間膜穩定性的維持有關。部分中、低豐度的脂質代謝物水平發生了明顯變化。PENG等[7]系統對比了C57BL/6小鼠靜息態血小板和膠原相關肽活化血小板的脂質組，同時利用健康受試者血小板進行了驗證，發現血小板活化后，約20%的脂質豐度發生了明顯改變，其中磷脂酸和脂質中間產物上調最明顯。特別地，含量發生明顯變化的脂質中多數都含有花生四烯酸側鏈，提示了花生四烯酸在血小板活化中的重要地位。此外，活化血小板的脂質的種類也發生了明顯變化。SLATTER等[6]利用凝血酶誘導血小板活化，發現在上調的1 500余種脂質中，約86%的脂質在靜息血小板中不存在，為血小板活化態的特征性脂質。

2.2.1滿足活化血小板能量需求

血小板線粒體以脂肪酸和葡萄糖作為三磷酸腺苷合成的原料[10]，分別通過氧化磷酸化和糖酵解的方式為血小板供能。與靜息態相比，血小板受到活化刺激后，能量需求明顯上升[11]。靜息狀態下，葡萄糖酵解合成的三磷酸腺苷是脂肪酸通過β-氧化合成的2倍。RAVI等[11]發現血小板活化后，脂肪酸的供能比例明顯上升，在血小板活化后上調的脂質中，脂肪酸和甘油磷脂占據了絕大多數[6]。此外，血小板膜“不對稱性”的維持也是一個耗能的過程，抑制脂肪酸的β-氧化會導致血小板無力維持細胞膜“不對稱性”，進而使血小板凋亡[6]。因此，血小板脂質是血小板生理狀態下細胞膜“不對稱性”維持的重要能量來源，亦為血小板活化后明顯上升的能量需求提供了物質保障。

2.2.2調控血小板變形、分泌

血小板活化后，其形態發生了明顯改變。STOCKER等[12]發現，靜息態血小板呈平坦的圓盤形，活化轉為帶有偽足、球形的“伸展”結構，為血小板聚集和血栓形成提供了可能。既往觀點認為，血小板微管及肌動蛋白是血小板變形的結構基礎。最新研究表明，血小板脂質在血小板蛋白形變過程中起重要的輔助作用。血小板活化后能分泌多種激活劑，起到活化正反饋調節作用。此外，血小板分泌功能依賴血小板胞膜脂質的“流動”，使分泌顆粒得以順利釋放[13]。

2.2.3介導血小板活化信號通路

血小板黏附配體或活化激動劑與血小板膜受體結合是血小板活化的始動環節，進而產生“由外向內”信號。經血小板細胞內信號轉導，激發“由內向外”信號。“由內向外”信號一方面促進血小板以自分泌方式產生血栓素A2、二磷酸腺苷等介質放大活化效應，另一方面激活血小板膜糖蛋白GPⅡbⅢa促進血小板聚集與血栓形成[14]。

血小板脂質在血小板活化通路的多階段發揮重要作用。一方面，血小板脂質筏參與血小板受體功能調控。據報道，血小板黏附受體GPⅠb-Ⅸ-Ⅴ和GP Ⅵ/Fcγ轉移至脂質筏區域是其發揮功能的重要環節；血小板脂質筏為血小板表面受體、激酶、效應蛋白的相互作用提供了反應平臺[15]。另一方面，血小板磷脂是血小板中含量最豐富的脂質，其作為底物可被催化生成多種信號轉導物質，進而調控血小板活化介質的合成。血小板受凝血酶誘導后，細胞膜磷脂-4,5-二磷酸磷脂酰肌醇[phosphatidylinositol(4,5)bisphosphate，PIP2]被水解，形成兩種重要的脂質第二信使-1,2-甘油二酯(1,2-diacylglycerol，DAG)與肌醇三磷酸。DAG可進一步激活蛋白激酶C，肌醇三磷酸可活化血小板致密小管系統的鈣通道從而動員鈣離子釋放，使血小板細胞質鈣離子濃度上升；蛋白激酶C和鈣離子共同介導血小板變形、聚集、釋放等一系列活化反應[16-18]。同時，鈣離子可導致血小板細胞膜磷脂水解為花生四烯酸，進一步合成活化介質——血栓素A2；血栓素A2能與Gq蛋白偶聯受體結合，激活磷酯酶C，促進肌醇三磷酸合成和鈣離子釋放，形成血小板活化的正反饋過程。此外，PIP2在磷脂酰肌醇激酶催化下，合成另一種脂質第二信使——三磷酸磷脂酰肌醇，后者參與二磷酸腺苷介導的血小板活化，調控血小板分泌功能[18]。因此，血小板脂質廣泛參與血小板活化信號通路轉導，為新型抗血小板藥物的研發提供了靶點。

2.3 提供促凝表面

靜息狀態下，血小板磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸面向細胞質，卵磷脂和鞘磷脂面向細胞外[5]，維持細胞膜“不對稱性”。早在1977年，ZWAAL等發現循環中未活化的血小板不具備凝血活性，可能與靜息血小板細胞膜表面缺乏磷脂酰絲氨酸有關。隨后，BEVERS等觀察到，膠原或凝血酶誘導血小板活化后，誘導血小板氨基磷脂由細胞內轉位至細胞外；且發現氨基磷脂暴露于血小板細胞膜表面與血小板促凝活性升高密切相關。目前觀點認為，轉位至細胞外的血小板氨基磷脂可提供陰性電荷，促進凝血因子G1a與鈣離子連接，進而誘導凝血酶生成，促進血栓形成[19]。因此，血小板表面氨基磷脂的暴露是血小板促凝狀態形成的標志[20]。CLARK等[21]通過脂質組學方法分析健康人群血小板，證實血小板活化后，兩種磷脂酰絲氨酸及5種磷脂酰乙醇胺向血小板細胞膜側轉位，且氨基磷脂側鏈脂肪酸種類與血小板促凝活性有關。因此，血小板氨基磷脂的轉位是血小板活化后的特征性表現，為凝血酶合成、血栓形成提供了促凝表面。

3 血小板脂質調控血小板促炎效應

血小板是機體內獨立的脂質代謝單元。血小板可攝取循環中的脂質，進行氧化和過氧化代謝，合成一系列促炎活性脂質產物，后者不僅影響血小板氧化應激及血小板功能[22]，還能進一步促進脂質的攝取和代謝，增強血小板的促炎效應[23]。

PIGNATELLI等[24]研究表明，血小板可以通過N二磷酸腺苷H氧化酶2(NOX2)介導的氧化應激作用，生成氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，oxLDL)。血小板oxLDL不僅可誘導單核細胞滲出、中性粒細胞遷移，還能促進血小板-白細胞胞聚集，并在泡沫細胞的生成中發揮重要作用[25-27]。血小板自身可通過膜糖蛋白CD36與oxLDL相互作用[27]，CD36與oxLDL特異性連接可誘導血小板活化，上調血小板P選擇素表達[28]。值得一提的是，他汀類藥物在降脂作用之外，可抑制血小板NOX2活化[29]，減少血小板P選擇素表達[30]，明顯降低血小板-白細胞胞聚集水平[31]，具有抑制血小板活化、降低血小板-炎性細胞相互作用的效應。

血小板活化后能釋放血小板微泡，是血小板與外周細胞相關作用的重要媒介[32]。據RIBEIRO等[33]報道，炎性組織中富含血小板微泡，可介導血小板與免疫細胞之間的相互作用。CHATTERJEE等[23]發現，血小板脂質在微泡中的含量很高。血小板微泡中的脂質成分可以為低活性C反應蛋白五聚體轉變為具有促炎效應的同分異構體提供反應場所。DUCHEZ等[34]發現血小板微泡可被中性粒細胞內化；其團隊進一步通過脂質組學分析表明，血小板微泡合成的脂質12(S)羥基二十碳四烯酸[12(S)-hydroxyeicosatetranoic acid，12(S)-HETE]，是介導中性粒細胞內化微泡的關鍵物質，與血小板促進機體炎性反應密切相關。由此看來，血小板是脂質炎性介質的代謝工廠，亦可通過釋放富含脂質炎性介質的微泡，促進機體炎性反應，在動脈粥樣硬化形成中扮演重要角色。

4 血小板脂質組學研究的臨床意義

近年來，學者圍繞血小板脂質組學領域逐漸開展了臨床研究，不同疾病人群血小板脂質的差異是近年來的研究熱點之一。LAAKSONEN等[35]對356例冠心病患者及30例年齡匹配、無冠心病史的受試者進行橫斷面研究，發現與既往無冠心病的受試者比較，穩定型冠心病患者血小板膜連接oxLDL表達明顯升高；其中，與穩定型冠心病患者相比，急性冠狀動脈綜合征患者血小板膜連接oxLDL水平進一步升高；特別地，血小板膜連接oxLDL表達與血小板活化程度呈正相關。CHATTERJEE等[23]對152例冠心病患者及15例健康受試者進行橫斷面研究，冠心病患者血小板細胞質oxLDL水平與健康對照相比明顯上升，而此時大部分冠心病患者血漿總膽固醇水平仍在正常范圍內。BOUDREAU等[36]通過在體研究發現，血小板可促進oxLDL沉積于動脈壁，這提示血小板在動脈粥樣硬化形成初期即發揮一定作用。CHANDLER等觀察發現，人動脈血栓中存在富含oxLDL的血小板，后者可以被單核細胞吞噬形成噬脂細胞，這些噬脂細胞與動脈粥樣硬化斑塊中的泡沫細胞十分相似。MEYER等發現人頸動脈晚期斑塊中存在大量血小板，其進一步通過離體實驗證實巨噬細胞吞噬血小板后發生活化，誘導基質沉積，促進動脈粥樣硬化斑塊的發展。由此看來，血小板oxLDL參與動脈粥樣硬化初始形成，與斑塊發展密切相關；與血漿脂質相比，血小板oxLDL也許能更有效地反映動脈粥樣硬化斑塊進展情況和冠心病的病程。

此外，越來越多研究開始關注血小板脂質在心血管疾病風險評估、心血管事件預測中的轉化價值。STELLOS等[37]通過隊列研究發現，血漿神經酰胺(ceramides，cer)-cer(d18:1/16:0)、cer(d18:1/18:0)、cer(d18:1/24:0)、cer(d18:1/24:1)及比值是穩定型冠心病和急性冠狀動脈綜合征患者心血管死亡的獨立預測因子，且不受他汀藥物干預的影響。CHATTERJEE等[23]通過血小板脂質組學分析發現，與健康對照組相比，ST段抬高型心肌梗死患者及穩定型心絞痛患者血小板脂質譜發生了明顯變化，其中cer(d18:1/16:0)、cer(d18:1/18:0)、cer(d18:1/24:0)、cer(d18:1/24:1)水平明顯上調，與脂質代謝密切相關的肉毒堿水平也明顯上升；此外，與穩定型心絞痛患者比較，ST段抬高型心肌梗死患者血小板細胞質中鏈(14:1)及長鏈(18:2)肉毒堿水平進一步上升。該研究作者認為，血小板肉毒堿聯合神經酰胺及肌鈣蛋白可作為冠心病生物標志物，有利于冠心病的風險評估和危險分層，指導個體化治療。

值得一提的是，對血小板脂質代謝通路的研究為治療新型抗血小板治療靶點提供了新思路。最近一項研究表明，血小板攝入的LDL-oxLDL能通過促進活性氧族和線粒體過氧化物生成、促進脂質過氧化等過程增強血小板氧化應激，通過促進血小板脫顆粒、整合素活化等途徑促進血小板活化和血栓形成，此外還能促進血小板釋放趨化因子，增強促炎效應，機制與調控CXCL12-CXCR7通路有關[23]。故CXCL12-CXCR7通路可能作為新的藥物靶點，抑制脂質對血小板的促炎、促凝、促氧化應激效應，降低心血管事件風險。

5 小結與展望

現有研究表明，血小板脂質在調控血小板功能、促進炎癥及血栓形成方面具有重要的調控作用。然而，仍有以下問題亟待深入研究：(1)血小板脂質種類巨大，目前僅對部分血小板脂質的功能較為熟悉，眾多豐度較低的脂質效應仍有待挖掘，它們是具有生物效應的代謝分析或僅作為疾病標記物，有待今后研究證實。(2)血小板脂質在血小板活化供能、活化通路調控及促凝表面合成方面發揮重要作用，血小板脂質與血小板的相互作用是否存在更為豐富的模式，有待進一步研究。(3)目前研究顯示了脂質、血小板和炎性細胞密切而復雜的關系，然而三者在動脈粥樣硬化的發生、發展過程中是如何相互作用的，其機制仍有待進一步研究闡明。

目前，依賴液相色譜-質譜技術可實現血小板脂質組快速、準確、高敏的定量檢測。然而，龐大的血小板脂質組中絕大多數脂質的結構仍有待鑒定，其功能更有待闡明。分析化學技術日新月異的發展，為更多血小板脂質的檢測及功能測定提供了可能。隨著新一代脂質組學技術的問世，對血小板脂質結構和功能的理解將進一步加深。高分辨掃描方法有助于脂質結構分析，為脂質分類和功能闡釋奠定了基礎；基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜技術有利于捕捉血小板脂質合成的時間和空間特征，為脂質功能分析提供了可能[5]；此外，脂質組學相關分析軟件的開發，為分析數據的可視化提供了更便捷的平臺[38]，推進了血小板脂質功能分析和臨床轉化的步伐。

今后，圍繞血小板脂質生物效應，以及脂質、血小板和炎性細胞相互作用和相關通路的研究有望完善動脈粥樣硬化及血栓形成的發病機制，為心血管疾病的風險評估、診斷、治療和預后判斷提供新的視角。