血小板在脓毒症中的关键作用
根据2016年修订的脓毒症国际管理指南，脓毒症定义为宿主对感染的异常反应引起的危及生命的器官功能障碍。脓毒性休克是脓毒症的一种，表现为循环系统和细胞/代谢功能障碍，病死率较高。脓毒症在美国每年占750 000人，病死率约为28.6%，估计每年费用为170亿美元。脓毒症发病机制复杂，涉及炎症失控、凝血功能障碍、免疫紊乱、组织损害等一系列问题。血小板被认为是处于炎症反应、凝血级联和内皮细胞的十字路口，是脓毒症中至关重要的介质。
1 血小板的一般特征
血小板是从骨髓成熟的巨核细胞胞质裂解脱落下来的具有生物活性的小的循环核细胞，包括外囊泡和内囊泡，内囊泡即血小板颗粒，包括α-颗粒、致密颗粒和溶酶体。当血小板激活时，内囊泡通过与质膜融合的方式释放其内容物，外囊泡则直接释放到细胞外与其他细胞间接通信。α-颗粒是最丰富的颗粒类型，含有大量的生物活性介质(284个非冗余蛋白)，包括P-选择素(CD62P)、血小板因子4(PF4)、凝血因子V和高分子质量激肽等。
2 血小板减少与脓毒症
血小板计数 ( PLT ) 是 APACHE II 和简化急性生理学评分II的评分项目，被认为是脓毒症的一个独立危险因素，血小板进行性下降往往是疾病持续恶化的重要表现。脓毒症时引起的血液稀释、血小板消耗率升高和血小板破坏导致危重患者血小板减少。有研究 表明当PLT<50×10^9 /L与细胞因子(TF)水平升高和内皮细胞激活相关，同时伴有白细胞黏附、补体信号增加等，表明血小板减少机体伴有明显的宿主紊乱。Cato等对145例严重烧伤患者进行回顾性队列研究，证实血小板峰值下降是50 d病死率的有力预测因子，PLT最低值可能与脓毒症有关。目前大量研究也证实血小板减少与脓毒症患者的病死率与器官功能损伤明显相关。
3 血小板的活化与脓毒症
血小板对环境变化高度敏感 ， 并在循环中大量存在，能够对损伤或感染引起的机体变化快速做出反应；脓毒症期间，炎症反应、凝血级联反应及内皮细胞损伤均会引起血小板活化。血小板活化典型的诱导剂是凝血酶、二磷酸腺苷(ADP)和血栓素A2(TXA2) 。微生物也有活化血小板的功能，主要有以下3种机制：1)细菌与血小板受体的直接结合；2)通过血浆蛋白结合微生物；3)血小板与细菌产物的相互作用。但主要是通过免疫球蛋白G(IgG)/FCγRIIA、GPIIb/IIIa和TXA2等引起血小板活化，FcγRIIA的诱导依赖于IgG和GPIIb/IIIa，反馈激动剂ADP和TXA2也对血小板聚集有促进作用。某些细菌产物对血小板功能的影响并不一致，可能因物种、研究时间、血小板在循环中的位置和脓毒症的发病机制而异。
脓毒症中血小板活化的另一个重要机制是与Toll样受体(TLRs)有关。TLR2和TLR4受体在激活血小板功能中起主要作用，可作为识别受体，在识别病原体特异性配体后激活下游信号转导级联，启动血小板活化和释放反应。低、高水平的TLR2/1配体和Pam3CSK4刺激均能诱导钙内流和血小板ATP的释放。TLR2和TLR4，分别识别常见的细菌分子肽聚糖和脂多糖，血小板TLR4和LPS之间的相互作用可能导致脓毒症和肺纤维蛋白沉积的血小板减少。Zhang等报道了脂多糖通过TLR4/髓样分化因子88(MyD88)刺激血小板分泌，增强血小板聚集。血小板TLR2和TLR4激活也可导致中性粒细胞外陷阱(neutrophil extracellular traps，Nets)的形成。持续性TLR介导的血小板活化还可能导致反复血栓形成，加重缺血/再灌注(I/R)损伤，是复发事件的潜在途径。除了对致病性刺激作出反应外，TLR还可以识别内源性的“危险”信号，称为损伤相关的分子模式(DAMPs)。急性心肌梗死(aAMI)期间广泛的血管和心肌损伤导致DAMPs从应激和死亡细胞释放，并且通过TLR识别这些DAMPs可引起强烈的无菌炎症反应。通过这些TLRS，已经显示出诱导血小板反应。
血小板活化被认为是脓毒症并发症的生物标志物，血小板活化的某些特异性标志物，如髓样细胞可溶性触发受体样转录本-1(sTLT-1)、CD62P和血小板微粒(PMPs)等。sTLT-1是一种仅由血小板和巨核细胞谱系表达的受体，在凝血酶、胶原或脂多糖激活后移到血小板表面。脓毒症的患者血液中sTLT-1水平显著升高，认为与弥散性血管内凝血(DIC)的临床表现相关，因此，sTLT-1水平可作为DIC的早期预测指标。CD62P是一种存储在血小板α颗粒及内皮细胞Weibel-Palade小体中的单链跨膜糖蛋白。血小板激活时，转移到质膜表面，促进血小板-内皮细胞-白细胞的黏附，导致白细胞在内皮上滚动、迁移、活化和聚集。PMPs表达磷脂酰丝氨酸(PS)，通过与因子Va和X的相互作用提供形成凝血酶原酶复合物的支架，从而促进凝血。
4 活化的血小板在脓毒症中的发病机制
血小板活化时分泌大量的促炎物质、细胞因子及血管活性胺等物质，激活靶细胞，助长炎症。内皮细胞和白细胞是血小板的主要靶点。血小板一旦活化，血小板就会改变形态，从正常的盘状转变为球形的外观，并有臂状的延伸，这有助于黏附到内皮和其他细胞上调CD62P、脱颗粒和聚集等受体的表达。这一过程促进了血小板与内皮、血小板和白细胞的黏附，导致炎症和血栓的形成和释放，进一步的白细胞聚集、水肿形成和Nets的产生。在脓毒症的急性期反应中，血小板被认为是的IL-1的主要来源，是在血小板刺激时mRNA产生的，IL-1在炎症早期发挥重要的作用。
内皮细胞在宿主对脓毒症的反应中起着关键的作用，包括炎症、凝血、血管通透性。内皮正常情况下是无黏附、无血栓形成的表面，在炎症介质的刺激下，内皮细胞发生了显著的改变，称为“内皮激活”，包括细胞黏附分子和TF的表达，vonWille因子的产生、蛋白酶等血管活性因子的表达等。同时,激活的内皮TLR诱导向内皮促凝表型转变，从而减少了组织因子途径抑制剂(TFPI)，组织纤溶酶原激活剂(tPA)和肝素的合成。血小板黏附于活化的内皮细胞，在黏附过程中，血小板可以被激活,然后再起作用。血小板活化时可改变血管张力，并通过增加血管屏障通透性对血管完整性产生有害影响，并产生细胞病变信号。TF暴露于血液会导致凝血酶形成，进而激活血小板并将纤维蛋白原转化为纤维蛋白。活化的血小板反过来也可以加速纤维蛋白的产生。内皮细胞上还有一个重要的促血栓形成因子是vWF(一种大型多聚体糖蛋白)，可以将炎症细胞和白细胞-血小板结合物募集到内皮上。大颗粒和超大vWF多聚体是促进血小板聚集的最活跃形式，由血小板反应蛋白的金属蛋白酶(ADAMTS-13)蛋白水解切割。有研究表明：ADAMTS-13活性在脓毒症期间降低，并且这种金属蛋白酶的严重缺乏可能是DIC发展的关键点。超大vWF多聚体出现在循环血液中并引起血小板活化和随后的血管内血栓形成，与脓毒症严重器官功能衰竭相关。
白细胞是血小板的第二个关键靶点，血小板/白细胞在炎症中起着至关重要的作用血小板-白细胞结合物是微循环障碍的重要因素。血小板/白细胞的相互作用是白细胞在炎症中募集、激活和迁移的关键步骤，也是促进炎症细胞因子IL-1、IL-8、和TNF-α的产生，从而进一步促进炎症的发展。血小板来源的胞外囊泡(PEV)通过将白细胞吸收到病原体侵袭区域促进白细胞与白细胞的相互作用，诱导特定细胞因子的释放，促进宿主免疫细胞的激活，PEV还通过趋化因子的释放和促进，直接募集包括T细胞，B细胞和单核细胞在内的白细胞，促进炎症的发展；血小板-中性粒细胞之间的相互作用是通过两个细胞上的许多受体介导的。其中最显著的相互作用是血小板CD62P结合中性粒细胞P-选择素糖蛋白配体1(PSGL-1)受体，促进滚动和对内皮的黏附。血小板与单核细胞的黏附导致信号依赖的转录调控，从而导致重要的炎症介质和TF的表达。血小板活化也参与了Nets形成，血小板表面的TLR4诱导血小板活化与黏附中性粒细胞结合，导致中性粒细胞活化并形成网。网状结构是中性粒细胞释放到细胞外空间的网状结构，它们以DNA为骨架，组蛋白、髓过氧化物酶、中性粒细胞弹性蛋白酶、组织蛋白酶G和钙网蛋白交织在一起。Nets具有捕捉微生物并清除的活性，是机体免疫防御机制的一种类型。同时，网状网是一把双刃剑，它也参与了许多疾病的病理生理过程，损害了人体自身的细胞和组织，组蛋白、DNA、弹性蛋白酶和网状结构中含有的其他有害分子会对内皮细胞造成损伤，对血管内皮细胞的损伤导致血管通透性增加，引起血管充血、水肿和氧化应激，导致器官损伤。组蛋白还能诱导血小板活化抑制蛋白C活化，加速毛细血管血栓形成，促进DIC的发展。这些主要发现在肝窦和肺毛细血管，在这些地方，捕获细菌的能力最强。中性粒细胞活化和网状结构的继发性损伤依赖于血小板活化。相反，血小板聚集进一步加剧了网的形成，它们共同导致脓毒症的器官损伤。
血小板也影响机体的获得性免疫，例如T细胞功能，它们可能通过T细胞分化群40配体(CD40L)和血小板CD40的相互作用激活血小板，导致血小板释放正常T细胞表达和分泌的因子(RANTES)，RANTES与内皮细胞结合并介导T细胞募集，导致免疫反应进一步放大。血小板衍生的可溶性CD40L又促进嗜中性粒细胞产生TF和趋化因子。
5 血小板与脓毒症多脏器损伤
5.1 血小板与急性肺损伤
急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是脓毒症严重的并发症之一，通常以急性呼吸困难、心动过速、低氧血症伴非心源性肺水肿和全身性炎症为特征。在美国，脓毒症每年造成75万人死亡，病死率约为30%，预计每年的耗费为167亿美元。据文献报道ARDS患者肺泡灌洗液中血小板特异性α颗粒蛋白浓度升高，与肺损伤程度呈正相关。中性粒细胞进入肺部是血小板依赖性的，血小板通过CD62P直接与中性粒细胞黏附，释放CD40L和TXA2等因子，进一步促进炎症过程，增加内皮细胞的黏附分子表达、肌动蛋白聚合和收缩 。Shaver等通过研究发现脓毒症中循环MPS(microparticles)水平升高与ARDS风险降低独立相关。Morales-Ortíz等发现在ARDS患者的血浆sTLT-1水平明显高于健康人，在LPS诱导的急性肺炎模型中，sTLT-1与肺内出血和中性粒细胞无法控制的肺部浸润相关，sTLT-1可能通过调节血小板与内皮细胞的相互作用而参与ARDS的发生发展。
5.2 血小板损伤与急性肾损伤
急性肾损伤(AKI)是重症脓毒症患者常见并发症。血小板CD62P，是缺血性AKI发生的关键，脓毒症时参与肾脏白细胞的募集，从而引起炎症级联反应。研究表明阻断CD62P通过抑制中性粒细胞进入肾脏来保护小鼠免受AKI的影响。还有研究指出AKI的脓毒症患者MPS增加，血小板源性MPS水平与BUN和SCr浓度呈正相关，表明血小板源性的MPS在AKI中发挥着一定的作用。
5.3 血小板损伤与肝损伤
在脓毒症中，细菌产生的PAMPs与肝内各种类型的细胞(Kupffer细胞、窦上皮细胞和肝细胞)上存在的TLRs连接。TLR4被认为是对革兰氏阴性菌的反应，而TLR2主要是对革兰氏阳性菌反应。相反，TLR3和TLR7似乎主要与入侵病毒的反应有关。在脓毒症中，TLRs2、3和7在肝脏中表达十分明显，表明肝脏功能逐渐恶化。
5.4 血小板与脓毒性心肌病
6 抗血小板治疗在脓毒症中的潜在益处
抑制血小板活化可减少血小板-炎症细胞-内皮细胞反应，从而阻断“炎症与凝血的级联反应”，目前抗血小板药物在减轻脓毒症器官损伤程度和改善预后的潜力目前仍是研究的热点。常用的抗血小板药物有P2Y12受体拮抗剂、GPIIb/IIIa受体拮抗剂和环氧化酶抑制剂。
P2Y12受体拮抗剂代表药物有氯吡格雷，主要通过阻断血小板P2Y12受体与ADP的结合，阻断后续ADP介导的糖蛋白IIb/IIIa和GPIa/IIa的活化，抑制血小板活化和聚集。Liverani等用小鼠脓毒症模型证明了氯吡格雷具有抑制CD62P和血小板-白细胞-淋巴细胞聚集的能力，同时还对脓毒症诱导的肺损伤具有保护作用。GPIIb/IIIa受体拮抗剂的代表药物有依替巴肽和阿昔单抗，通过阻断纤维蛋白原与活化的血小板GPIIb/IIIa受体结合,抑制血小板聚集。鼠脓毒症模型研究表明：依替巴肽可通过抑制粒酶B的活化和随后的凋亡诱导，降低败血症小鼠的病死率。环氧化酶抑制剂代表药有阿司匹林，通过环氧合酶活性部位的丝氨酸残基乙酰化，使其失去活性，并减少血小板中TXA2的产生 。有研究表明阿司匹林能有效降低脓毒症患者的住院病死率(OR=0.60，95%CI：0.53~0.68，P=0.05)。
综上所述，血小板在脓毒症的发展过程中扮演着重要的角色，参与各种机制来促进免疫反应和凝血激活，对血小板深入的了解将来有可能成为脓毒症新的治疗选择，改善患者的预后，降低病死率。