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细胞内凝血因子ⅩⅢ研究进展

2021-11-08 156 上传者：管理员

摘要：凝血因子ⅩⅢ(FⅩⅢ)是血浆转谷氨酰胺酶家族的一员。在血浆中FⅩⅢ(pFⅩⅢ)由2个催化性A亚基及2个非催化性B亚基以非共价键结合形成异源四聚体(FⅩⅢ-A2B2)。在细胞内,FⅩⅢ以A亚单位同源二聚体(FⅩⅢ-A2)形式存在。虽然目前认为细胞内FⅩⅢ(cFⅩⅢ)可以通过一种未知的机制从细胞内外化,并交联细胞外底物从而参与多种的病理生理过程,其具体的功能和机制还需要系统的研究来阐明。

关键词：
吞噬作用
炎性反应
纤维蛋白
细胞内凝血因子ⅩⅢ
血液凝固
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凝血因子ⅩⅢ(coagulationfactorⅩⅢ,FⅩⅢ)是一种血浆转谷氨酰胺酶的前体，在凝血级联反应中被凝血酶和Ca2+激活，并共价交联纤维蛋白以增加血凝块强度，是构成稳定纤维蛋白凝块所必需的凝血因子，因此又被称为纤维蛋白稳定因子。FⅩⅢ除了作为凝血系统的重要组成部分外，在伤口愈合、吞噬作用以及骨和骨基质重塑中也发挥了重要作用。血浆FⅩⅢ(plasmaFⅩⅢ,pFⅩⅢ)由2个催化性A亚基及2个非催化性B亚基以非共价键结合成异源四聚体形式(FⅩⅢ-A2B2)存在[1,2]。目前认为B亚基由肝细胞合成和分泌，虽然有报道称pFⅩⅢ-A亚基主要来源于常驻组织巨噬细胞，却一直存在争议[3]。

细胞内凝血因子ⅩⅢ(cellularcoagulationfactorⅩⅢ,cFⅩⅢ)以A亚基的同源二聚体(FⅩⅢ-A2)形式存在。cFⅩⅢ在许多细胞中表达，尤其是血小板、巨核细胞、单核/巨噬细胞和成骨细胞等，但cFⅩⅢ从这些细胞的分泌机制仍不清楚，有研究称cFⅩⅢ的外化机制与高尔基体囊泡有关[4],这表明cFⅩⅢ可能通过一种替代途径分泌至细胞外。本文重点综述cFⅩⅢ的结构和功能，以及其在某些疾病的病理生理过程中的作用。

1、血小板内FⅩⅢ的结构和功能

血小板内FⅩⅢ存在于细胞质中，但由于在血小板分泌体中检测不到cFⅩⅢ,早期研究认为血小板FⅩⅢ不参与止血过程。最近研究发现，当血小板活化时，cFⅩⅢ从细胞质中转移至活化的血小板表面，在细胞膜表面与细胞外成分发生交联[5],并以与pFⅩⅢ类似的机制参与血栓形成。

pFⅩⅢ在血凝块形成过程中通过交联纤维蛋白α-链和γ-链，使纤维蛋白单体相互连接形成不溶于水的纤维蛋白多聚体，并彼此交织成网，从而使纤维蛋白凝块更致密而坚固，同时在血栓局部募集纤维蛋白酶溶解抑制物，增强局部血栓抵抗纤维蛋白溶解酶的活性，使血栓免于纤溶酶降解，起到稳定止血性血栓的作用。pFⅩⅢ抗纤维蛋白溶解的功能完全依赖α2-纤溶酶抑制物(α2-plasmininhibitor,α2-PI)介导[6]。α2-PI是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，它与纤溶酶不可逆地结合，并干扰纤溶酶原与纤维蛋白原的结合。在乏FⅩⅢ血浆形成的血栓中加入活化的血小板，可以增强乏FⅩⅢ血栓的稳定性，当加入抗α2-PI的中和抗体时，缺乏FⅩⅢ的血栓稳定性下降[7]。这表明血小板FⅩⅢ也具有稳定血栓的作用并依赖α2-PI与纤维蛋白的交联。

当血小板活化时，细胞内产生了大量的钙离子，此时血小板转化为气球状结构，具有膨胀的微泡接触表面，在气球状血小板的微泡表面检测到了cFⅩⅢ,同时还检测到了分泌型纤维蛋白原[8,9]。这表明cFⅩⅢ可能与纤维蛋白原共定位于血小板囊泡膜上，纤维蛋白原可能作为cFⅩⅢ的连接物，使cFⅩⅢ跨血小板膜转运到周围的纤维蛋白网络中。在这个过程中，部分cFⅩⅢ转移到细胞骨架上，并与血小板细胞骨架蛋白交联，从而促进血凝块回缩，促使纤维蛋白交织成网。血小板内FⅩⅢ的出胞转运显然是因外部刺激引起，这对于损伤部位形成稳定的初始血小板血栓可能是极为重要的，但cFⅩⅢ的跨血小板膜转运的确切分子机制及引发这一反应的具体信号仍有待更深入的机制研究加以阐明。

2、单核/巨噬细胞内FⅩⅢ的功能

单核细胞和巨噬细胞内FⅩⅢ位于胞质中，但由于cFⅩⅢ缺乏疏水前导序列，且不依赖经典的内质网-高尔基体蛋白分泌途径(endoplasmicreticulum-Golgipathway,ER-Golgipathway),因此cFⅩⅢ从细胞内到细胞外的分泌机制仍不清楚。cFⅩⅢ的外化机制与高尔基体蛋白有关，表明FⅩⅢ可能通过替代途径从细胞中分泌。在培养的单核/巨噬细胞表面发现了FⅩⅢ,说明单核/巨噬细胞也存在cFⅩⅢ的外化机制。cFⅩⅢ在单核细胞和巨噬细胞表面表达，并与细胞外成分结合，参与炎性反应，这与血小板FⅩⅢ的作用相似。

巨噬细胞的活化主要有两种形式，即经典激活模式(产生M1型巨噬细胞)和替代激活模式(产生M2型巨噬细胞)[10]。M1型巨噬细胞是由脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)、γ-干扰素(IFN-γ)等介导激活，表现出促炎特性，而M2型巨噬细胞由白介素-4、白介素-13诱导产生的，表现出抗炎特性。两种不同的激活形式使得cFⅩⅢ在巨噬细胞中的表达是动态变化的，M1型产生抑制细胞增殖的一氧化氮(NO)、TNF-α等促炎因子抑制cFⅩⅢ分泌，而M2型分泌鸟氨酸、IL-10、IL-12等抑制促炎因子分泌，从而促进细胞增殖和组织修复。M1型激活方式中cFⅩⅢ水平下调，而M2型激活时则发生cFⅩⅢ水平的上调[11]。

另外，cFⅩⅢ也影响巨噬细胞的吞噬功能。单核/巨噬细胞的吞噬过程由肌动蛋白细胞骨架的精细控制驱动，考虑到cFⅩⅢ在调节细胞骨架蛋白中的作用，它参与单核/巨噬细胞吞噬过程并不奇怪。FⅩⅢ参与FcγR和补体受体介导的巨噬细胞吞噬作用[12],随着cFⅩⅢ水平的增高，巨噬细胞的吞噬活性增强。在FⅩⅢ对慢性炎性肠病的影响中也证实了这一点[13]。总之，cFⅩⅢ可能通过与细胞骨架的相互作用，参与受体介导的吞噬过程，从而影响单核/巨噬细胞的吞噬功能。

3、FⅩⅢ在骨组织中的存在与作用

在生理状态下，骨是可以有序矿化的特化结缔组织，通过破骨细胞的骨吸收作用和成骨细胞的骨形成作用进行动态的骨重塑。cFⅩⅢ存在于多种参与骨组织矿化的细胞中，包括软骨细胞、破骨细胞和成骨细胞。在这些细胞中，FⅩⅢ既在细胞表面表达，又可以分泌到细胞外基质中，通过交联多种不同的底物来促进骨组织的形成和稳定。

成骨细胞外基质中的cFⅩⅢ有助于纤维连接蛋白与骨基质的结合[14],从而促进不溶性骨基质的形成，这种不溶性骨基质是其他蛋白质黏附的支架，包括I型胶原蛋白。成骨细胞表面的FⅩⅢ参与稳定微管和质膜之间的相互作用[15],进而增强I型胶原蛋白的分泌。I型胶原蛋白是骨基质的主要组成成分，FⅩⅢ的活性增强对胶原蛋白沉积至关重要。在成骨细胞分化时，cFⅩⅢ存在于成骨细胞的特殊膜结构的小窝中，与其中的小窝蛋白-1在细胞内共存，cFⅩⅢ通过调节骨小窝蛋白-1(caveolin-1)和c-Src激酶之间的相互作用参与细胞内信号传导[16]。这种在成骨细胞中的信号调节作用提示cFⅩⅢ可能也参与了其他细胞的信号通路。在细胞内，cFⅩⅢ与转谷氨酰胺酶-2通过影响肌动蛋白动力学过程参与破骨细胞分化、迁移及融合[17,18]。综上，cFⅩⅢ可以通过不同的模式调节骨的形成与稳定，但cFⅩⅢ在体内对矿化组织的形成、维持和修复的具体机制尚不清楚，仍需要进一步研究。

4、细胞内FⅩⅢ参与疾病的发生发展

FⅩⅢ在多种细胞中的表达使得它可能参与不同疾病的发生发展过程。目前已经证实cFⅩⅢ参与肺部疾病、炎性疾病以及肿瘤性疾病等多种疾病的病理生理过程。

细胞内FⅩⅢ参与多种肺部疾病的病理过程[19]。在许多急性和慢性肺部炎性反应中，由于血管通透性增加引起纤维蛋白沉积，最终导致肺纤维化。在哮喘患者的支气管肺泡灌洗液中检测到了来自树突状细胞分泌的cFⅩⅢ[20],这表明了cFⅩⅢ在该疾病中的潜在作用，即cFⅩⅢ可能通过增强纤维连接蛋白沉积参与哮喘的病理性气道重塑。

cFⅩⅢ在炎性细胞中的表达提示它可能参与某些炎性疾病的发生发展过程。在溃疡性结肠炎患者中，M1型巨噬细胞数量增多，细胞内FⅩⅢ水平下调。cFⅩⅢ水平的降低导致吞噬作用的减弱，致使疾病病程延长和程度加剧。相反，降低cFⅩⅢ水平对炎性关节炎有潜在治疗作用[21,22]。在cFⅩⅢ-A缺陷的小鼠关节炎模型中，小鼠的破骨细胞分化显著减少，限制了疾病进展。同时，cFⅩⅢ缺陷小鼠也表现出膝关节细胞外间隙纤维蛋白沉积减少，导致炎性巨噬细胞减少。这些结果表明，降低cFⅩⅢ水平可以减轻关节炎性反应，并保护关节软骨和骨骼免受破坏，表明抑制这种转谷氨酰胺酶是关节病和其他退行性骨病的潜在治疗策略。

在多种白血病细胞中发现cFⅩⅢ表达，包括巨核母细胞、早幼粒细胞、原始淋巴细胞等。cFⅩⅢ在白血病细胞中的表达与急性早幼粒细胞白血病患者的存活率降低有关[23]。相反，cFⅩⅢ在B细胞前体急性淋巴细胞白血病(B-cellprecursoracutelymphoblasticleukemia,BCP-ALL)中的表达与患者生存改善相关[24,25]。cFⅩⅢ在不同白血病细胞中的表达情况以及与疾病发生发展和预后的关系，尚需要大量的研究加以阐明，这将有助于改进预后风险分层，对患者进行更加个体化治疗。

5、问题与展望

综上所述，虽然血浆凝血因子ⅩⅢ在凝血过程中的作用已被证实，然而，cFⅩⅢ的功能及其出胞机制一直没有明确。鉴于FⅩⅢ可以催化多种蛋白质中的谷氨酰胺供体与赖氨酸残基受体之间形成异肽键，不难推测细胞内FⅩⅢ可能具有凝血外的广泛的生理和病理作用。目前有越来越多的证据表明，FⅩⅢ是一种功能多样的细胞内酶，可以在细胞内及细胞外交联多种底物，参与凝血、炎性反应、肿瘤等的发病过程，这给血栓与出血性疾病、炎性疾病和肿瘤性疾病的研究提供了新的切入点。随着研究的深入，cFⅩⅢ的生理功能和在多种疾病中的作用及机制将逐渐阐明，并为理解多种生理和病理过程，以及疾病评估和治疗提供新的标志和靶点。

文章来源：薛雨佳,李子坚.细胞内凝血因子ⅩⅢ研究进展[J].基础医学与临床,2021,41(11):1680-1683.