抗血小板聚集与信号转导

血小板激活及信号转导 摘要：血小板的激活在血栓形成中起非常重要的作用，而不同的诱导剂激活血小板后通过 不同的信号转导通路促进血小板聚集，本文就不同的诱导剂对血小板的激活以及在激活过 程中的信号通路，作一综述。 关键词：血小板激活；PAF；凝血酶；ADP；胶原；信号转导 Platelet activation and signal transduction Abstract: the platelet activation plays a very important role in thrombosis, and different agonists activated platelet promotes platelet aggregation by different signal transduction pathways, this article focus on the different agonists of platelet activation and signal pathways in the activation process. Key words: platelet activation; PAF; thrombin; ADP; collagen; signal transduction 血小板是参与止血、凝血和血栓形成过程的主要效应细胞，早在 100 多年前 Hayem 等 (1882) 就发现血小板参与血栓形成和止血过程。正常循环血液中血小板处于静息状态。当 血管壁受损如动脉硬化斑块破裂暴露血管内皮下基质，血小板就会通过其表面膜糖蛋白 (GP)Ib 与 vorl Willebrand 因子 ( vWF) 结合而黏附于内皮下的胶原组织，同时通过其表面的 胶原受体 GP Iaa 和 GPVI 直接与胶原结合，从而牢固地黏附于内皮下胶原组织。黏附的 血小板或受到血小板激活剂( 如胶原、凝血酶) 作用的血小板会发生一系列反应，包括花生 四烯酸代谢，生成血栓烷 A2(TXA2)和释放出细胞内颗粒内容物二磷酸腺苷(ADP) ，最后导 致血小板 GP ba 复合物的构型改变，形成黏附分子受体，并通过与纤维蛋白原的结合 而使血小板之相互黏附、聚集成团，在血管破损处形成早期止血血栓 1。此外通过血小板 的释放产物，可进一步引起血管收缩，刺激白细胞，损伤内皮细胞，促进血液凝固，有利 于血栓形成。 不同诱导剂激活血小板 1.凝血酶诱导的血小板激活 蛋白酶激活受体(PAR)属于 G 蛋白耦联的受体，包括 PAR-1、PAR-2、PAR-3 和 PAR- 4。PAR-1 在低浓度的凝血酶诱导的血小板激活具有高度亲和性，而 PAR-4 在高浓度的凝 血酶作用下调节其信号转导中具有很低的亲和性，PAR-1 在与凝血酶结合过程起主要作用， PAR-4 则是是辅助 PAR-1 起作用 2。凝血酶与 PAR 结合后，酶解切割受体的胞外部分，导 致受体的激活，通过 Gq 激活 PLC, PLC 活化使磷脂酰肌醇水解，产生 IP3 和 DAG，它们作为第二信使分别动员内贮 Ca2+释放到胞浆和活化 PKC。PKC 活化后作用于 整合蛋白 IIb3，使其配体结合部位开放，有利于血小板聚集。在凝血酶诱导下昂丹司 琼能够明显减弱 p38 和 ERK2 的磷酸化程度 3。 2.PAF 诱导的血小板激活 PAF 受体是一种 G 蛋白偶联受体，PAF 与细胞表面受体结合后使得 G 蛋白与 GTP 结合， 进而激活磷酸肌醇特异性的磷脂酶 C，催化质膜上磷脂酰肌醇水解，产生二酰甘油(DAG) 和三磷酸肌醇(IP3)，后者使细胞内 Ca2+升高，继之激活蛋白激酶 C(PKC)和丝裂原激活的 蛋白激酶(MAPK)，催化 P38MAPK 等磷酸化而发挥其生物效应 4，另一方面 PAF 与受体 结合后刺激 Gi，使得 ATP 在腺苷酸环化酶作用下，水解成 cAMP,进而激活 PKA，最终血 小板聚集。当 PAF 作用于 PAF 受体时，引起血小板活化，GPIIb/a 分子上的纤维蛋白原 结合部位暴露，从而使血小板与血浆中的纤维蛋白原发生结合聚集。 3.ADP 诱导的血小板激活 血小板聚集是通过同时激活 Gq 和 Gi 信号传导通路实现。ADP 与 P2Y1 受体结合后， P2Y1 受体与 Gq 蛋白耦连激活磷酯酶 C 从而导致 Ca2+ 从细胞外流入细胞内，细胞内 Ca2+ 浓度的升高激活了蛋白激酶 C 引起血小板变形和聚集。ADP 与 P2Y12 受体结合， P2Y12 受体与 Gi 蛋白藕连，抑制血小板的腺苷酸环化酶的活化，降低了血小板中 cAMP 的水平，诱发血小板的聚集 5。活化后的 P2Y12 受体还可以作用于 Gi 蛋白信号通路的同 时使磷酸肌醇(PI-3 )激酶激活，调节 P2Y1 介导中的 Ca2+的反应 6，这在血小板活化中也 起到了非常重要的作用。P2Y1 或 P2Y12 受体与 ADP 结合后能活化 p44/p42 MAPK 或 p38 MAPK7。 4胶原诱导的血小板激活 胶原受体主要有两个：整合蛋白 21(又称作 GP IaIIa)、糖蛋白 VI(GPVI)。胶原诱导的 信号转导以及 GPVI 的非共价结合都需要血小板的免疫受体连接部分 Fc 受体 链 （FcR） 。非共价结合发生在血小板膜上的脂质筏上，该结构域富含胆固醇、鞘类磷脂和 信号分子 GPVI/FcR 相互作用而完全活化。信号发生与 GPVI/Fc 复合物的免疫受体酪氨 酸活化基序（ITAM）的酪氨酸磷酸化有关，该磷酸化由 Src 家族的激酶 Lyn 和 Fyn 所催 化，导致 Syk 结合与磷脂酶 C 的活化，最终激活 IP3，使胞内 Ca2+离子浓度升高，激活 PKC，进一步导致下游蛋白的磷酸化与去磷酸化。环核苷酸在胶原诱导血小板激活下抑制 MAPK 的活性 8。 5.TXA2 诱导的血小板激活 在 COX 作用下，花生四烯酸代谢生成前列腺素 G2，再生成前列腺素 H2，这些产物 再转化为其他类型的 PPGs 产物，在血管壁中主要依赖 COX-2 的催化作用产生前列环素 （PGI2 ） ，在血小板主要依赖 COX-1 和血栓素 A2 合成酶催化生成血栓素 A2（TXA2 ） 。而 这生物活性作用相反，TXA2 有强烈的血小板聚集作用，前列环素则有很强的抑制血小板 聚集作用。在正常的生理状态下，循环血中 TXA2 和 PGI2 的水平处于相对平衡状态，这 是维持血液循环畅通的重要因素之一。TXA2/PGI2 失衡可导致血栓形成和组织缺血的一系 列生理机能的改变，一旦 TXA2/PGI2 比值升高，就会诱发血小板聚集 9。 血小板激活信号转导及重要激酶 血小板激活剂刺激受体，诱导血小板内部信号的发生，它导致细胞骨架重排、形态变化、 蛋白合成和颗粒分泌，最终改变血小板受体与纤维蛋白原和 GPb/a 的亲和力。其实信 号通过不同的 G 蛋白，包括 Gi、Gq 和 G12/G13 等进行传递。后继信号由以下过程所介导： 磷脂酶 C 的激活，磷脂酰肌醇水解为第二信使三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DAG ） ， 非受体蛋白质酪氨酸激酶（PTKs）的激活等，这导致许多血小板蛋白质的酪氨酸和苏氨酸 磷酸化。IP3 刺激钙释放并引起磷脂酶 A2 活化。磷脂酶 A2 从细胞膜上释放花生四烯酸， 后者转变为 TXA2。DAG 激活蛋白激酶 C，导致 MAP 激酶亚型和 ERKs 的激活，最终导 致 GPb/a 的激活 10。 1.丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 它在信号级联中时间作用点稍迟于酪氨酸蛋白激酶，包括蛋白激酶 A(PKA)、蛋白激酶 B (PKB )、蛋白激酶 C(PKC)、丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK) ，c-jun NH2-末端激酶(JNK) 、 细胞外调节激酶(ERK)等。PKC 是其代表，分为传统型 PKC（、） 、新型 PKC（ 、 、）和非典型 PKC（、/ ）三个亚家族，传统型 PKC 由 Ca2+条 件下 DAG 激活，新型 PKC 却不依赖 Ca2+浓度，非典型 PKC 不依赖 Ca2+浓度和 DAG，PKC 的各个亚型不同的调节血小板功能 11。凝血酶、PAF、TXA2 等通过一系列反 应使胞浆 Ca2+浓度升高并活化 PKC，进而激活肌球蛋白轻链激酶(MLCK)，使特异的底物 蛋白，包括板影蛋白和肌球蛋白轻链(MLC)的丝/苏氨酸残基磷酸化，诱导 GPIIb/a 簇集 和构象改变，使几何结合位点暴露，血小板通过 Fg 桥联而聚集。PKB 涉及 P13-K 信号， PKA 参与环磷酸腺苷(cAMP)-依赖的信号转导。MAPK 作用较晚，包括 ERK1，ERK2，p38 MAPK 和 JNK 应激激活的蛋白激酶(SAPK) 几个家族成员。磷酸化的 MAPK 的酶被称作 MAPK 激酶(MAPKK)，同样，磷化 MAPKK 的酶被称作 MAPKK 激酶 (MAPKKK)。MAPK 家族成员常作用于信号转导和转录激活因子(STAT)，后者进入细胞核， 调节基因转录。但由于血小板没有核，MAPK 和 STAT 在血小板信号转导中的作用仍令人 质疑。没食子酸在剂量依赖的方式下降低 ADP 诱导的血小板 p38 和 ERK 的磷酸化水平 12。 2.磷脂酰肌醇 3-激酶(PI3-K) P13-K 是一种磷脂酶，11010 3 的催化亚基 p110 和一个相对分子量为 85103 的调节亚基 p85 构成。对应的受体被配体激活后，结合并激活 p85，而后 p110 被募集到膜附近，与 p85 结合形成异源二聚体而活化，催化膜表面的磷酸肌醇二磷酸生成磷酸肌醇三磷酸。在 血小板的激活过程中，磷酸肌醇 3 激酶（PI3K）发挥了很重要的作用。Akt（又名蛋白激 酶 B）是一个 57000 道尔顿大小的丝氨酸 -苏氨酸激酶,是 PI3K 下游的一个重要分子，Akt 的磷酸化是 PI3K 通路激活的标志。在人体中，已发现至少有 3 种不同的 Akt 亚型，它们 是 Akt1, Akt2, 和 Akt3，有研究表明人血小板中最主要的 Akt 亚型是 Akt1。一旦 PI3K 被 激活，Akt 就会在苏氨酸和丝氨酸的调节位点发生磷酸化(Akt-1, Thr308/Ser473; Akt-2, Thr309/Ser474)。银杏内酯通过抑制 PI3K/Akt 通路活化减少血小板释放 CD40L 13。 3. cAMP-PKA 血小板内的 ATP 在腺苷酸环化酶（AC）的催化下生成 cAMP，cAMP 通过 cAMP 依赖蛋 白激酶 PKA 调节血小板功能，血小板聚集本质上是一个 Ca2+的纤维蛋白原桥连过程，血 小板聚集功能受到血小板内的 cAMP 含量调节，当 cAMP 含量增加，可以激活蛋白激酶 PKA，使其蛋白磷酸化 14；可以兴奋钙泵并抑制 Ca2+从储库中释放，从而抑制血小板的聚 集；同时胞浆 Ca2+浓度的降低，可以减少磷脂酶 C（PLC）和磷脂酶 A2（PLA2）的激活， 从而抑制磷脂酰肌醇二磷酸水解为三磷酸肌醇及 AA 的释放 15。腺苷酸环化酶激活剂和选 择性血小板磷酸二酯酶抑制剂均可增加血小板内 cAMP 含量，抑制血小板聚集。 小结 不同的激活剂结合其对应受体激活血小板，再通过不同的信号转导通路引起血小板黏 附、聚集，最终导致血栓的形成，我们可以通过调节血小板激活过程中的不同信号通路以 及蛋白激酶等，抑制血小板的聚集，从而抑制血栓形成，有助于对心脑血栓的治疗。 参考文献： 1吴小平，刘放. 抗血小板聚集药物研究进展J. 西北药学杂志 .2009, 24, (4):327-330 2Wu Chin-Chung,Teng Che-Ming.Comparison of the effects of PAR1 antagonists,and their combinations on thrombin-induced human platelet activationJ.European Journal of Pharmacology.2006, 546:142-7 3Liu Fu-Chao, Liou Jiin-Tarng, Liao Hsiang-Ruei et al.Rhe anti-aggregation effets of ondansetron on platelets involve IP3 signaling and MAP kinase, but not 5-HT3-dependent pathwaysJ.Thrombosis Research.2012,130,84-94 4Federico Iovino,Matthijs C. 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