血栓形成傾向在非創傷性股骨頭壞死發生中的研究進展

魚鐵羲 綜述，張 波 審校

非創傷性股骨頭壞死是目前國內外公認的尚未解決的難治性疾病之一。男性的患病率明顯高于女性，北方人的患病率明顯高于南方人[1]。目前發現主要的致病因素有酒精、激素、吸煙和遺傳等，但是對于各因素的具體發病機制仍尚不清楚。有學者提出非創傷性股骨頭壞死一種可能存在機制——血管內凝血所導致的血液供應中斷[2]。

凝血系統與纖溶系統是血液中的一對相抗衡的系統，凝血系統具有及時止血的功能，而纖溶系統則具有防止血液凝固并將血栓溶解的功能。這兩個系統都是由許多的小分子物質及血管內皮細胞構成，諸如凝血系統的各種凝血因子、凝血酶原、凝血酶、Ⅴ因子等，纖溶系統的蛋白酶C、蛋白酶S、纖溶酶、抗凝血酶Ⅲ等。除此之外，血管內皮細胞也是一個不可忽略的因素,正是因為這些分子之間或與血管內皮細胞之間相互關聯拮抗并保持著動態平衡，才使得血液能夠在血管里保持液態流動及防止大量出血[3]。如果上述兩個系統之間因為某一分子的改變打破動態平衡，或血管內皮細胞損傷都會導致血栓形成傾向或出血傾向。在理論上不論是股骨頭局部血栓形成所導致的血液供應中斷、軟骨下骨細胞死亡，還是因為股骨頭局部的出血，血液進入骨間室導致的骨間室內壓增加，引起血液供應下降，都可能導致股骨頭壞死。

1 血栓形成傾向引起的非創傷性股骨頭壞死

在許多臨床疾病中都有可能并發股骨頭壞死，尤其是在一些需要使用糖皮質激素的自身免疫性疾病和炎癥疾病中，比如系統性紅斑狼瘡[4-6]、嚴重急性呼吸綜合征[7]、白血病[8-9]等。大量使用糖皮質激素而引起的股骨頭壞死稱之為激素性股骨頭壞死，其患病率占非創傷性股骨頭壞死的首位，糖皮質激素的大量應用會引起人體發生許多病理生理改變，如脂質代謝紊亂、血糖升高、凝血纖溶功能失調等，使血液處于高凝狀態，從而使得股骨頭局部形成血栓，導致發生缺血性股骨頭壞死[10-11]。故激素性股骨頭壞死可能與血栓形成傾向相關。而另一部分非創傷性股骨頭壞死則大多是酒精性股骨頭壞死。有學者[12]認為，酒精性股骨頭壞死的發生與酒精造成的脂肪細胞分化增多及脂質代謝紊亂所形成的血液高凝狀態有關。另外，有一些先天性的疾病同樣也會導致非創傷性股骨頭壞死，如鐮狀細胞貧血，有學者[13]推測其與鐮狀紅細胞引起血管閉塞有關。除此之外，Perthes病可能與某些家族遺傳的血液系統疾病有關，或者與患者自身存在一些凝血、纖溶系統的基因缺陷[14]有關。上述導致股骨頭壞死的機制都與血栓形成傾向有關，不論是凝血或抗纖溶系統的功能亢進，還是抗凝或纖溶系統的功能低下，都會導致人體血液處于容易凝固的狀態，如果股骨頭局部的血管內皮細胞同時存在損害，則會導致股骨頭局部的血栓形成，從而發生非創傷性股骨頭壞死[15]。

2 局部血栓形成與非創傷性股骨頭壞死的關系

在探討股骨頭局部血栓形成引起非創傷性股骨頭壞死的原因時，有學者[16]發現在股骨頭壞死的區域內，大部分的血管是被血栓填塞的。另有學者[15]通過組織學染色在股骨頭的靜脈中發現了幾個陳舊的血凝塊，從而推測是局部血栓的形成導致靜脈回流受阻，引起逆行性的靜脈內壓增高，動脈灌注不足，導致股骨頭壞死；另一方面，靜脈內壓的增高，使得大量的液體外滲到骨間室，導致骨間室內壓增高，進一步加劇了血管的閉塞以及血液供應的中斷，形成骨間室綜合征，引發或加劇了股骨頭壞死。同時，有學者[17]基于股骨頭血管的解剖結構，闡明了骨骼血管的損傷和局部微循環的障礙會引起非創傷性骨壞死。因此我們推測，當股骨頭微循環中因為某些物質而形成栓塞時，就可能會導致血供中斷從而發生股骨頭壞死。栓塞物可能是血栓脫落形成動脈栓塞中斷血供，也有可能是靜脈血栓形成阻止靜脈血回流。此外，還有部分栓塞物是脂肪以及變形的紅細胞，但不論是因為脂代謝發生異常導致的栓塞，還是先天性疾病鐮狀細胞貧血導致的栓塞，都有以下特點：① 這些疾病會伴隨著一部分的血液凝固系統異常以及血管內皮細胞的損害(如脂質斑塊形成)；② 在脂肪或變形紅細胞栓塞后都會引起血液凝固系統的啟動，從而加劇局部股骨頭微循環的阻塞，使得血供中斷或骨間室內壓增高導致血供進一步減少，從而在栓塞區域發生非創傷性股骨頭壞死[15]。

3 凝血系統因子改變與非創傷性股骨頭壞死發生之間的關系

Ⅴ因子雷登是一種Ⅴ因子G1691A的突變型，它不能夠被活化的蛋白酶C充分降解，被證明是靜脈血栓形成的重要因素；凝血酶原G20210A突變會導致血清中該因子的升高，使得凝血功能亢進，同樣也會導致血液系統凝固性增加[18]。在瑞典人中，相較于正常人群，Ⅴ因子雷登及凝血酶原G20210A突變更容易出現在非創傷性股骨頭壞死的患者中；而在高加索人中也發現了同樣的結果[19]。也有學者[20]選擇以美國人為研究對象，發現發生非創傷性股骨頭壞死的原因包括激素、酒精等因素，Ⅴ因子雷登和凝血酶原G20210A的突變與股骨頭壞死的發生有關。還有學者則進一步探究了韓國人有關非創傷性股骨頭壞死的基因背景，但是卻并未發現Ⅴ因子雷登及凝血酶原G20210A的突變與股骨頭壞死的發生有必然的聯系，該學者認為相同的突變在不同人種中可能會導致不同的結果[21]。另外，有學者[22]同樣在中國人中研究了Ⅴ因子雷登與深靜脈血栓形成之間的相關性，發現中國人很少有此突變，并且Ⅴ因子雷登與深靜脈血栓的形成沒有太多的必然聯系。在Perthes病中，這兩種突變發生率較高[23]，而在有這兩種突變的人群中，兒童股骨頭壞死的發病率同樣也會增加[24]，因此，Ⅴ因子雷登及凝血酶原G20210A突變可能參與兒童股骨頭壞死的發生。

4 纖溶或抗纖溶系統因子改變與非創傷性股骨頭壞死發生之間的關系

脂蛋白a[Lp(a)]是一個由脂質、載脂蛋白a(Apo-A)和載脂蛋白b(Apo-B)所組成的低密度脂蛋白，Apo-A不是凝血系統中的因子，但Apo-A與纖溶酶原有很強的結構相似性，Apo-A可以與纖維蛋白表面的賴氨酸結合位點結合，通過這種機制，Apo-A能夠抑制纖溶酶原與纖維蛋白表面的組織型纖溶酶原激活物(t-PA)相結合,從而影響纖溶系統的功能[25]。有學者[15]將Lp(a)的水平與缺血性股骨頭壞死聯系了起來。有學者進一步在腎移植后大量應用糖皮質激素的人群中探究這兩者之間的關系，發現血漿中Lp(a)的水平與非創傷性股骨頭壞死的發生并沒有顯著的相關性，但是，卻發現低分子量的Apo-A與非創傷性股骨頭壞死的發生有很明顯的相關性[26]。

纖溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)是一種纖溶系統的抑制物，在血小板和血管內皮細胞中生成并分泌到血液中，可與血液中的t-PA相結合形成復合物而使血液中的t-PA失活，抑制纖溶系統功能，導致人體出現血栓形成傾向[27]。有學者[28]以使用大量糖皮質激素的腎移植術后患者為研究對象，通過基因水平的研究發現，當PAI-1基因為4G或4G的純合子時，患者更容易發生非創傷性股骨頭壞死，尤其是當患者同時伴有過度肥胖以及持續的甲狀旁腺功能亢進時，非創傷性股骨頭壞死的發生率將進一步提高。

另有相關學者[29-31]選擇研究rs6092、rs7242等其他的PAI-1基因與非創傷性股骨頭壞死的相關性，發現這兩者的基因多態性與非創傷性股骨頭壞死的發生沒有關系，但是rs6092和rs7242的單體型G-T卻可能是非創傷性股骨頭壞死的保護因素。但有學者[30]提出rs6092基因多樣性與非創傷性股骨頭壞死的發生有關。還有一部分學者[31]發現rs2227631的基因多態性對于非創傷性股骨頭壞死的發生具有易感性，而rs11178的基因多態性與非創傷性股骨頭壞死不相關。我們可以看到，在基因水平上研究PAI-1時發現，有些SNP(單核苷酸多態性)會促進非創傷性股骨頭壞死的發生，但同時也有些分子與非創傷性股骨頭壞死的發生沒有聯系，甚至對于同樣的核酸位點也會有著相反的研究結果。但在非創傷性股骨頭壞死的患者中可以檢測到較高水平的PAI-1[32]，這一點提示我們在非創傷性股骨頭壞死中會出現PAI-1分子水平升高，但并不能確定PAI-1分子水平升高與非創傷性股骨頭壞死出現的先后順序及因果關系，因此我們需要更大樣本的隊列研究來探究某個基因位點的多樣性是否會增加非創傷性股骨頭壞死的發生概率，同時，我們也需要一定的基礎病理機制來探究高分子水平的PAI-1與非創傷性股骨頭壞死的因果關系。

蛋白C是一種肝臟合成蛋白，能夠與內皮細胞表面血栓調節蛋白結合。蛋白C與蛋白S一起被凝血酶轉化為一種抗纖溶系統因子——活化的蛋白C/S，活化的蛋白C/S有水解凝血因子Ⅴa和 Ⅷa 的功能，可抑制纖維蛋白的形成，從而抑制血栓形成[33]。蛋白C/S的缺乏在特發性的股骨頭壞死中比繼發性的股骨頭壞死發生率高，說明纖溶系統功能低下可能導致非創傷性股骨頭壞死的發生或加重，尤其是在特發性的股骨頭壞死中[34]。另外有學者[15]發現，由于蛋白酶C/S的缺乏，前凝血因子Ⅴ和Ⅷ的失活相對減少，從而使血液處于高凝狀態。這些都可能因為蛋白C/S的缺乏而導致凝血功能的亢進引起股骨頭壞死。有學者[25]在探究Perthes病與纖溶系統功能低下的相關性時發現，蛋白S的缺乏與Perthes病之間有輕微的聯系，而蛋白C的缺乏并不會導致Perthes病的發生率增高。

5 血管內皮細胞在非創傷性股骨頭壞死中的作用

局部內皮細胞功能障礙可能會影響非創傷性股骨頭壞死的發生，有學者[17]提出，凝血系統功能亢進或纖溶系統功能減退并不會導致股骨頭局部的微血栓形成，而局部血管內皮細胞損傷可能是血栓形成的主要機制，并且實驗結果初步證明了局部血管內皮功能障礙與非創傷性股骨頭壞死之間的關系。

有學者[35]發現，在非創傷性股骨頭缺血性壞死患者中血管內皮祖細胞(EPC)的數量下降，功能減退，EPC功能或數量上的改變破壞了內皮細胞的修復以及生成機制，從而導致了局部血栓形成使得局部股骨頭壞死的發生。又有學者進一步研究了EPC和內皮集落形成細胞(ECFC)在非創傷性股骨頭壞死的內皮血管功能失調中的作用，發現EPC和ECFC在股骨頭壞死的血管損傷中扮演著不同角色，在非創傷性股骨頭壞死的早期，EPC的遷移和分泌功能發生損害導致ECFC的增殖和血管形成的功能發生了損害[36]。早期EPC無法遷移到血管損傷處并分泌足夠的血管內皮生長因子(VGF)及其他一些促進血管生成的因子，而ECFC無法增殖出大量的血管內皮細胞，導致血管受損處無法進行修復，使內皮細胞下膠原外露，從而導致外源性凝血途徑激活，使血栓形成并發生股骨頭發生缺血性壞死。除此之外，已經有動物實驗證明，可以用移植EPC的方法來治療非創傷性股骨頭壞死[37]。

有學者[38]發現血管內皮細胞可以在激素的作用下發生血管內皮細胞的自噬。Okada et al(2007年)證明了因為細胞自噬而導致血管內皮細胞損傷，并且C型鈉尿肽可能對于激素誘導的自噬有一定的抑制作用。內皮細胞發生自噬之后，會導致局部內皮細胞下的膠原外露，從而激活內源性凝血途徑，從而使得局部血栓形成，另外，血管內皮細胞自噬所生成的自噬體也可以誘導凝血途徑的激活，并且內皮細胞自噬會導致局部血小板激活從而形成血栓。

總之，無論何種因素所導致的內皮細胞損傷，都會激活凝血系統，從而在局部形成血栓形成傾向，若是機體因為某種疾病或因素而處于一種高凝的狀態之下，則會進一步導致血栓的形成，從而阻斷股骨頭血液的供應導致非創傷性股骨頭的發生。

6 抗凝治療在非創傷性股骨頭壞死中的應用

無論是血栓形成傾向，還是股骨頭局部內皮細胞的異常，最終都會導致股骨頭微循環血栓的形成，加之股骨頭局部血管解剖學分布的復雜性以及易損性，最終會使股骨頭發生局部壞死，并在生物應力的作用之下逐漸塌陷。因此，一些學者便想到是否能夠應用一些抗凝藥物來防止血栓的形成[39-40]。Kang et al(2010年)在家兔實驗中發現，降低脂質代謝以及聯合抗凝治療可以有效阻止激素誘導的非創傷性股骨頭壞死。Wada et al(2004年)在原發性高血壓大鼠中發現，華法林可以有效降低非創傷性股骨頭壞死的發生率。在接受低分子肝素治療的患者中，從股骨頭塌陷前到塌陷期的特發性骨壞死的進展率明顯較低[41]。研究發現使用依諾肝素可以有效阻止Ⅰ期和Ⅱ期股骨頭壞死的病情進展。而對于遺傳性的凝血功能亢進或者纖溶功能減退患者來說，用肝素抗凝治療12周能夠延緩非創傷性股骨頭壞死的進展并且減緩患者疼痛。這些都說明了早期采用抗凝治療可以在一定程度上延緩或者阻止非創傷性股骨頭壞死的進展和發生。

7 總結

從不同的水平去探究凝血、纖溶或抗纖溶系統中因某些分子的改變而導致股骨頭缺血性壞死時，我們發現非創傷性股骨頭壞死患者存在著某些易感基因，從我們所探討的幾個典型的凝血、纖溶系統的分子可以得知，凝血功能與非創傷性股骨頭壞死的發生有相關性，但同時我們也注意到，在同一個分子同樣的位點的研究中，不同的學者可得出不同的結果，分析原因有以下幾點：① 數據樣本量不夠，現有關于凝血系統或者纖溶系統中的分子與非創傷性股骨頭壞死之間的關系的研究，基本都存在著一個數據量太小的問題，這也提示我們如果想要明確某一分子與非創傷性股骨頭壞死之間的確切關系，是需要進行大樣本多中心的隊列研究。② 對于研究對象的選擇條件不同，因為研究設計不同，選擇的入組對象不同，比如關于激素性股骨頭壞死的研究，不同的學者選擇因不同的基礎疾病而大劑量使用糖皮質激素的患者來進行研究，但基礎疾病也可能在血液系統或在非創傷性股骨頭壞死中發揮一定的作用。③ 當我們在基因水平上去研究某一分子的基因突變是否與某一疾病是否有關時，種族因素則是不可避免的，種族因素可能導致不同人種凝血系統的基因突變發生率以及基因突變的分子不同。

綜上所述，血栓形成傾向與非創傷性股骨頭壞死的發生有一定的相關性，但尚未發現靈敏度高、特異性好、普適性好的指標來預測非創傷性股骨頭壞死的發生。抗凝在非創傷性股骨頭壞死的治療中是有一定的效果，并且血管內皮細胞自噬會導致血栓形成從而導致股骨頭壞死的發生，這些都提示我們：① 局部股骨頭血管的損傷以及全身血液狀態的改變使得在非創傷性股骨頭壞死的發病過程中有血栓形成的參與，血栓形成傾向可能并不是始動因素，而是一項加重股骨頭壞死的因素。② 股骨頭血供的復雜性使得股骨頭處的血管容易受到損傷，也容易在血流的沖擊下形成血管內皮細胞的損傷，在血流動力學以及血液狀態正常的情況下，可能并不會發生股骨頭血管的閉塞，但是當有外界因素如激素的大量使用、體內酒精濃度的上升等改變血液狀態時，易在血管內皮細胞受損處形成血栓，從而阻斷股骨頭的血液供應導致非創傷性股骨頭壞死。③ 局部血管內皮細胞發生損傷或者活化，可能會使得局部微循環中血小板活化或NO的分泌減少，從而進一步加劇血管的閉塞。所以血栓導致血管閉塞可能是非創傷性股骨頭壞死逐漸出現及加重的主要機制，一旦局部內皮細胞發生損害或血液凝固系統發生異常，則會引起逐漸加重的不可逆的非創傷性股骨頭壞死的發生。