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血小板来源的细胞外囊泡与疾病的研究进展

2021-05-17 396 上传者：管理员

摘要：血小板是从巨核细胞释放的小而无核的细胞，主要功能是止血，调节炎症，促进血栓形成，促进肿瘤的增殖、侵袭、转移以及调节免疫等，血小板活化是其发挥作用的关键，研究表明这些功能与血小板活化后释放的细胞外囊泡有关。血小板活化后释放的细胞外囊泡包括微粒和外泌体，均表现出原细胞的特性，细胞外囊泡是一种非均匀的纳米级小泡，携带遗传物质（微小RNA、信使RNA等）、酶、蛋白质和小分子，介导细胞通讯。该文就血小板来源的细胞外囊泡与疾病的相关研究进行综述，揭示其作为疾病标志物、靶向治疗的潜能。

关键词：
外泌体
微粒
细胞外囊泡
血小板
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血小板是从巨核细胞释放的小而无核的细胞，主要功能是止血，调节炎症，促进血栓形成，促进肿瘤的增殖、侵袭、转移以及调节免疫等，这些功能与血小板活化后释放的细胞外囊泡（EV）有关。本文将就血小板来源的细胞外囊泡（PEV）与疾病的相关研究进行综述，揭示其作为疾病标志物、靶向治疗的潜能。

一、血小板及PEV概述

1.血小板及其功能

血小板是来源于造血谱系，通过巨核细胞形成的小而无核的功能复杂的细胞。由于没有核，从形成到从巨核细胞中分离，血小板的寿命仅限于形成后的5～7d。血小板在血管中起重要作用，血小板的主要功能是在生理条件下维持血管的止血功能，在病理条件下形成闭塞性血栓。止血是维持血管完整性和血流调节的过程，正常的止血功能可能会受病理因素影响，导致不受控制的血凝块形成和动脉或静脉中的血管闭塞。血小板以及内皮细胞和循环凝血蛋白是血管止血和血栓形成的关键介质，血栓形成的过程与炎症密切相关。此外，血小板还有其他非传统的功能例如调节免疫以及与血管中其他细胞和组织通讯等，肿瘤的发生发展离不开细胞间的相互通讯作用。血小板与血管中其他细胞通讯可能是通过微粒实现的。超过95%的循环微粒来源于血小板，这些微粒包含遗传物质（微小RNA、信使RNA等）、酶、蛋白质和小分子，可以改变或调节血管中其他细胞的功能，进一步阐明血小板的这些非传统功能将有助于描述血小板在体内发挥的广泛调节作用[1,2]。

2.PEV

血小板发挥作用的关键是血小板的活化。钙离子载体、凝血酶、胶原蛋白、二磷酸腺苷（ADP）和凝血酶受体激动剂、高剪切应力、低温、补体、与外源体表面接触等均可激活血小板[3,4]。血小板活化后释放颗粒（血小板含有3种颗粒：α颗粒、δ颗粒和溶酶体颗粒）和PEV，国际细胞外囊泡学会（ISEV）将EV定义为从细胞释放的颗粒，这些颗粒由没有功能核的脂质双层分隔[4]。EV主要有2种不同类型的膜囊泡：直径100nm～1mm的微粒和40～100nm的外泌体，大小与多囊泡体和α颗粒中的内部囊泡相似[5]。从细胞表面通过膜出芽形成的是微粒，微粒的形成与磷脂酰丝氨酸在血小板表面外膜小叶上的暴露密切相关，它为结合凝血因子Ⅷ、Ⅴa和Ⅹa提供了阴离子表面，这是发挥止血功能的基础。EV也可以源于内吞性多囊泡体和α颗粒的胞吐作用，内部囊泡从细胞中释放出来，称为外泌体。微粒的组成反映了活化后血小板表面的组成物，包括P-选择素、糖蛋白Ⅰb(GPⅠb）、血小板整合素αⅡbβ3和β1等，但外泌体选择性地富集了四次跨膜蛋白超家族成员CD63。CD63是许多细胞类型中晚期胞吞室的标志物，存在于血小板溶酶体和致密颗粒中。四次跨膜蛋白可能与细胞表面蛋白形成复杂的相互作用、相互协作，并且可以与整联蛋白相互作用，有助于整联蛋白的信号传导和黏附。例如，CD63参与了嗜中性粒细胞活化信号的传递，导致嗜中性粒细胞与内皮细胞的黏附增加。少部分外泌体也包含P-选择素。由于血小板微粒和外泌体的来源和特定蛋白质组成不同，因此它们可能具有不同的功能，外泌体发挥细胞外通讯功能，血小板微粒起促凝活性与细胞内通讯作用，可转移其装载物（胞质或膜蛋白，mRNA和非编码RNA）靶向细胞，这解释了PEV在炎症、血栓形成、免疫调节和生物信息传递中的部分作用[3,4]。

二、PEV与疾病

1.PEV与炎症

通过EV分泌和交换生物分子是细胞通讯的重要机制，学者们对EV在感染、炎症或血栓形成等中的作用的认识已越来越深入。循环EV大部分是PEV,PEV优先与粒细胞和单核细胞结合，与淋巴细胞几乎无相互作用[6]。中性粒细胞的激活和中性粒细胞与血小板的连续相互作用是血栓性炎症形成的重要因素。PEV可以运输和提供中性粒细胞激活分子，也可以直接激活中性粒细胞，并且还可以将P-选择素和趋化因子递送到细胞表面。中性粒细胞与血小板相互作用是通过黏附分子如P-选择素和P-选择素糖蛋白配体1(PSGL-1）以及GPⅠb和巨噬细胞-1抗原介导的[7]。沉积的PEV主要通过P-选择素支持流动的中性粒细胞的瞬时黏附，并在低剪切力的情况下滚动[8]。通过PEV将趋化因子CXCL5转移到内皮细胞或通过PEV激活内皮细胞产生的趋化因子CCL5来实现稳定黏附。趋化分子CCL5的实际转运更多地依赖于血小板整合素αⅡbβ3和连接黏附分子A。在血小板整合素αⅡbβ3介导下，滚动的白细胞紧紧黏附在血管壁上，在内皮细胞之间迁移到感染或损伤的区域[8,9,10]。PEV的摄取可上调中性粒细胞上的CD11b和内皮细胞上的CD54/细胞间黏附分子-1(ICAM-1）等活化标志物，并在体内外增加白细胞与内皮细胞的黏附，通过与白细胞和内皮细胞的相互作用调节炎症[8]。

中性粒细胞的促黏附作用很大程度上归因于PEV中较大的血小板微粒，而非血小板外泌体[8]。血小板微粒的促凝血活性比活化的血小板表面的促凝血活性高100倍，P-选择素阳性的血小板微粒通过PGSL-1与白细胞结合，导致白细胞的活化和滚动[9]。PEV与单核细胞的结合是由P-选择素依赖的黏附启动的，并通过与磷脂酰丝氨酸的结合而稳定。这些相互作用导致血小板黏附受体膜糖蛋白（GP)IBα逐渐转移到单核细胞，表达GPIBα的单核细胞系在固定的vonWillebrand因子（vWF）上滚动，血小板微粒可能通过GPIB或GPⅡb/Ⅲa与内皮表面或内皮下基质中的vWF相互作用[10,11]。血小板微粒表达的调节活化正常T细胞表达与分泌的趋化因子（RANTES）可刺激单核细胞分泌CD11a和CD11b，并增加细胞黏附分子的表达。此外，它还介导单核细胞与内皮细胞之间的黏附，促使单核细胞和活化的血小板向病变区募集。长时间的炎性浸润可促进白细胞和单核细胞向内皮下层迁移，诱导单核细胞向巨噬细胞转化[12]。

2.PEV与血管性疾病

血管维持功能的前提是内皮的完整和功能正常，在机械损伤、高胆固醇血症、吸烟等刺激下，内皮细胞的结构和功能会受到不同程度的损伤，从而促进动脉粥样硬化的形成，其形成机制主要包括对动脉内皮细胞的损伤和平滑肌细胞的增殖，血小板、炎症细胞与内皮细胞黏附程度的增强促进动脉粥样硬化，最终导致血栓形成[12,13]。

2.1血小板微粒与血管性疾病

血小板在动脉粥样硬化中的作用主要是通过血小板微粒来介导的[14]。内皮细胞的损伤促进血小板微粒黏附于血管壁，刺激内皮细胞的增殖、迁移和凋亡，并募集活化的血小板，分泌血管生成因子，在纤维蛋白存在的情况下，GPⅡb/Ⅲa诱导血小板微粒锚定在内皮下基质上，以修复受损的内皮细胞。血小板微粒通过释放花生四烯酸增加ICAM-1的表达，介导白细胞向血管壁的迁移。血小板微粒表面表达的P-选择素诱导白细胞向内皮细胞募集。血小板微粒的释放除了增加ICAM-1的产生外，还会减少一氧化氮的产生。一氧化氮的产生减少这一过程会加剧血管的炎症程度，进一步损害内皮功能，导致动脉粥样硬化的发生。血小板微粒可以将促动脉粥样硬化的RANTES转移到内皮细胞，诱导单核细胞和内皮细胞释放促炎细胞因子，如IL-8、IL-1β、TNF-α和IL-6，进一步增强单核细胞的黏附和浸润程度，再逐步形成泡沫细胞[4,12,15]。血管生成和平滑肌增殖在动脉粥样硬化级联反应中是必需的，而这些过程也是由血小板微粒介导的[14]。血小板微粒可以促进血管生成，促进脐静脉内皮细胞的增殖、存活、迁移和管状形成[16]。血小板微粒可以刺激平滑肌细胞，使平滑肌从中膜迁移到内膜，从而促进病变进展[15]。研究者在ACS患者中检测到高水平的血小板微粒，急性缺血性脑卒中患者的血小板微粒水平也是增高的，在合并血管并发症的糖尿病患者中血小板微粒水平也显著高于正常对照组[17,18,19]。

2.2血小板外泌体与血管性疾病

血小板外泌体通过微小RNA-223抑制内皮细胞ICAM-1的表达，从而对血栓形成起保护作用[20]。血小板外泌体还可以通过微小RNA抑制血小板衍生生长因子受体β（PDGFR-β）的表达从而抑制平滑肌细胞增殖，对动脉粥样硬化起保护作用[21]。

有研究者发现，经药物治疗后，心血管疾病患者体内PEV释放的数量下降，这提示了PEV在血管疾病的发展中是起作用的，发生作用的机制仍需更多的研究阐明[4]。

三、PEV与肿瘤

研究表明，血小板参与肿瘤的发生发展，包括肿瘤生长、肿瘤细胞渗出和转移，通过保护肿瘤细胞免受宿主免疫系统的侵害，而血小板对局部和远处的肿瘤-宿主相互影响可能是通过分泌的大量血小板微粒和外泌体作用的[22,23]。肿瘤分泌的血小板因子4(PF4）已经被证实可以增加血小板聚集，然后加速新生肿瘤的发生。癌细胞还可以通过脱落肿瘤衍生的EV(T-EV）来调节血小板的激活，作为对这些信号的回应，PEV可刺激癌细胞系表达有丝分裂原活化蛋白激酶以促进增殖，增加基质金属蛋白酶分泌以促进侵袭[24]。血小板持续激活衍生的转化生长因子β通过核因子-κB途径促进了上皮-间充质转化的过程，其特征是上皮细胞可逆性地转化为间充质细胞，这是一种允许肿瘤细胞在远处器官定植的细胞表型，而这一过程有助于肿瘤起始细胞的产生，并促进癌细胞的转移和侵袭[25,26]。

体内研究表明血小板微粒能够促进原发肿瘤的生长，刺激血管形成，促进远处转移的形成[27]。在大部分恶性肿瘤中，血小板微粒的水平均明显升高。非小细胞肺癌患者体循环中血小板微粒水平升高，血小板微粒能有效地将微小RNA-223导入人肺癌细胞A549，从而促进肺癌细胞A549的侵袭[28]。口腔鳞癌患者体循环中血小板微粒水平升高，并与口腔鳞癌的临床分期呈正相关，血浆和肿瘤组织中IL-6和TNF-α水平均明显升高，且与体循环血小板微粒水平升高密切相关，但血小板微粒在口腔鳞癌的作用和机制仍未清楚[29]。结肠癌患者往往伴有凝血活性改变，Ⅲ/Ⅳ期结肠癌患者体循环中血小板微粒水平显著升高，凝血时间大大缩短，纤维蛋白生成增加，导致了结肠癌患者的血液处于高凝状态，因此血小板微粒是预防结肠癌凝血的潜在靶点[30]。血小板微粒水平在黑色素瘤患者的任何阶段均显著升高，各个阶段间无显著差异，血小板微粒参与了黑色素瘤的发展，通过阴离子磷脂的存在，特别是磷脂酰丝氨酸和促凝组织因子的存在而参与黑色素瘤相关的血栓形成，这与显著的促凝活性相关[31]。

四、PEV与其他疾病

PEV除了影响炎症、血管性疾病、肿瘤等，还参与了感染、自身免疫性疾病等疾病过程。在流感和登革热等感染患者中血小板微粒均升高[13,32]。中间型单核细胞是PEV的主要结合伙伴，分离的单核细胞制剂中含有的PEV可以诱导单核细胞上IgG受体FcgRⅢ（CD16）的表达，使单核细胞向CD16单核细胞亚型转化，这与许多自身免疫性疾病有关[33]。自身耐受和免疫动态平衡由FOXP31调节性T细胞（Treg）调控。在刺激下，Treg可能向促炎表型分化，并产生IL-17和（或）IFN-γ。血小板微粒抑制Treg产生IL-17和IFN-γ，并抑制Treg的分化[34]。类风湿关节炎（RA）是一种慢性自身免疫性疾病，在RA患者的关节滑液中可检测到血小板微粒，而血小板无法进入关节，提示血小板微粒可能参与了RA的关节炎发病过程[35]。

五、结语

关于血小板的止血、血栓形成、促炎、免疫调节、参与肿瘤发生发展的功能已有很多研究，而血小板调节这些功能的机制仍需进一步探索，这些疾病的发展都离不开血小板的作用，PEV也表现出与血小板相似的功能，而PEV参与这些过程的机制尚未完全清楚。在很多疾病中PEV升高，其可能是预测疾病发展的生物标志物。在体外模型中，PEV表现出治疗作用，可以改善预后，体积小的血小板外泌体容易通过各种体内屏障，装载药物，靶向病灶，从而治疗疾病。但生物样品中PEV的测量受其体积较小的限制，故研发检测微小颗粒物的设备十分有必要。PEV在体内作用的疾病模型仍然难以建立，且仅限于输注分离的PEV。影响PEV形成的基因缺陷通常会导致更普遍的血小板功能缺陷[10]。目前关于PEV如何参与疾病的机制还没有完全清楚，仍需更多的研究阐明，只有明确PEV的作用机制，才能更好地将其用于疾病的诊断与治疗。

参考文献：

[5]黄子慧,陈煜森,马晓瑭,许小冰,李婵娣.SMPD1基因与细胞外囊泡生物发生的研究进展.新医学,2020,51(2):108-112.

文章来源：李婵娣,陈煜森,马晓瑭,许小冰,李嘉辉.血小板来源的细胞外囊泡与疾病的研究进展[J].新医学,2021,52(05):317-321.