低压缺氧对血小板数量与功能变化的影响

冶怡 常荣

(1青海大学研究生院，青海 西宁 810007；2广东医科大学附属深圳市龙华区中心医院心血管内科)

缺氧是组织细胞供氧不足或因氧化过程障碍不能利用氧而引起的病理过程。高原环境下，随着海拔的上升大气压逐步下降，而空气中氧的百分数不变，氧分压随海拔上升而递减，形成天然的低压缺氧环境。流行病学数据表明〔1〕，在海拔超过3 000 m的缺氧环境长期逗留后，脑卒中及静脉血栓形成的风险增加30倍；现有的研究显示〔2〕，暴露于高海拔地区与血栓形成事件的风险增加有关，即高原缺氧环境下易发生各种血栓性疾病，如急性冠状动脉综合征、肺栓塞、深静脉血栓形成、缺血性脑卒中等。血小板是由骨髓成熟巨核细胞所产生并释放入外周血中的一种直径为2～3 μm的盘形小体，参与止血、血液凝固及血凝块的收缩过程。病理情况下，当血管内皮损伤或受某些病理因子刺激，血小板会发生黏附、聚集及释放等活化反应，在血栓形成过程中有着不可忽视的作用。因此，探究高原低压缺氧环境与血小板数量及功能变化的关系对临床有进一步的指导意义。近年来，国内外针对低压缺氧环境下血小板参数变化的相关研究较多，血小板数量变化趋势尚无统一定论，但目前研究趋向于低压缺氧环境引起血小板活化增强这一结论〔3～5〕。本文就低压缺氧对血小板数量变化与功能活化的可能机制进行综述。

1 低压缺氧环境下血小板数量变化的机制

1.1干细胞竞争导致血小板数量减少 高原缺氧引起红细胞过度代偿性增生，继而诱导血小板数目减少。Erslev〔6〕提出巨核系细胞与红系细胞有共同前体细胞的假说，即缺氧引起代偿性促红细胞生成素(EPO)增高，红细胞代偿性增生并诱导血小板减少；McDonald等〔7〕推测缺氧诱导的血小板减少症是由红细胞和巨核细胞系的前体细胞竞争引起的，也就是说EPO对红系细胞的显著刺激导致未成熟巨核细胞数量的减少，导致血小板生成减少；Beguin〔8〕在其回顾性研究中表明，缺氧环境下发生的血小板计数改变与EPO的剂量、给药速度、氧分压、受试者或动物暴露于缺氧环境的时间有关。此外，Kauppi等〔9〕利用突变的Hbb-b2(Plt12/Plt12)小鼠模型(即低氧高水平EPO模型)证实低氧、高EPO水平存在特征性的血小板减少和红细胞增多。因此，大量试验数据说明巨核细胞与红细胞之间存在干细胞竞争，其机制似乎与EPO作用有关，这为高原环境下血小板数量变化提供有力依据，但其分子机制仍有待进一步探究。

1.2骨髓巨核细胞的增殖、分化使血小板数量增加 血小板由骨髓巨核细胞经过一系列的增殖、分化和成熟过程而生成。在此过程中巨核细胞受到不同细胞因子及信号途径的有序调控。因此，高原缺氧环境对巨核细胞的影响直接使血小板发生改变。虽然Saxonhouse等〔10〕利用流式细胞术对脐带血中分离的CD34pos细胞行短暂的低氧处理后表明急性缺氧并不导致巨核系祖细胞集落数量改变；但这一阴性结果并不能完全否认缺氧对巨核细胞的刺激作用。孙志新〔11〕对169例高原居民的巨核细胞进行分析后提出高原低氧条件下，居民骨髓巨核细胞系统增生明显；赵明〔12〕对高原家兔骨髓巨核细胞的形态的研究认为不论动物或人在高原上适应良好的血液学标志应表现为红细胞、巨核细胞的适度增加。Qi等〔13〕研究结果表明缺氧诱导因子(HIF)-1α的激活剂(IOX-2)增加了免疫性血小板减少症(ITP)血浆处理的小鼠骨髓巨核细胞数量。此外，Lebedeva 等〔14〕进一步研究发现，急性和慢性缺氧对巨核细胞生成的影响不同，前者增加较幼稚血小板的生成，而后者增加成熟血小板的生成，两者均促进巨核细胞的增殖和分化。另一项研究发现〔15〕，在缺氧状态下，巨核系-红系祖细胞增加，而粒系-巨噬系祖细胞下降。这两项研究更加证明了高原缺氧下血小板数量的改变可能与受试者骨髓巨核系统的增殖分化有关。分析上述研究结果可能的结论为急性低压缺氧增加幼稚血小板的生成，慢性低压缺氧使成熟血小板生成增多。

1.3血小板生成素(THPO)对血小板数量的调节十分复杂 THPO又称为巨核细胞生长发育因子，通过与巨核细胞及其祖细胞表面的受体(c-Mpl)结合，激活一系列信号通路，特异性刺激巨核细胞增殖、分化，从而控制循环血中的血小板数量。1999年Hudson等〔16〕对133名健康志愿者分别暴露于海拔3 600 m及4 200 m的研究表明，在高海拔地区暴露的48 h内，血小板数量持续升高，但其升高并不是THPO诱导的。随后，Kheifetz等〔17〕通过多因素血栓形成模型的建立表明，THPO刺激早期巨核细胞的集落形成单位(CM)的扩增并抑制血小板形成；Li等〔18〕研究发现THPO浓度始终与血小板计数呈负相关。然而，Aly等〔19〕的一项前瞻性对照研究发现，THPO在缺氧组新生儿出生后的第3天和第7天增加且增加水平与缺氧的严重程度相关。Kuter等〔20〕通过建立非免疫性血小板减少症兔模型发现循环中THPO水平受到血浆血小板数量的调节。Kaushansky〔21〕也表明THPO mRNA水平正常的动物中，亦可出现血小板数目减少，而且血小板本身就可负反馈调节THPO，这意味着在缺氧环境下 THPO 和血小板生成之间存在复杂的相互调节关系。

2 低压缺氧环境下血小板功能增强(活化)的机制

一项对10名健康男性进行短暂低氧处理的研究〔22〕表明7 min深度缺氧不影响血小板反应性。事实上，过去对慢性阻塞性肺疾病和呼吸睡眠暂停综合征患者的研究发现〔23，24〕，血小板反应性的增加与缺氧明显相关。Rocke等〔25〕利用对血栓弹力测定法和血小板功能测定检测63名健康低地志愿者初进高海拔(5 200 m)的血液成分变化，从而探究高原缺氧对于血小板数目及功能的影响。研究发现高原缺氧环境下，血小板数目和纤维蛋白原浓度显著增加；此外，其血小板功能测定证实缺氧会增强血小板反应性。以上研究表明，高原缺氧环境不仅可改变血小板数目，也在一定程度上影响血小板的功能。

2.1增加的钙蛋白酶活性促进血小板活化 既往研究表明，糖尿病小鼠〔26〕及患者〔27〕的血小板具有高反应性，表现出黏附、聚集、释放功能的增加和血栓形成，其可能的机制为血小板Ca2+信号传导失调和钙蛋白酶的激活。钙蛋白酶是Ca2+激活的蛋白酶，其作用于底物蛋白质的有限蛋白水解和随后的信号传导改变。Tyagi等〔28〕将Sprague-Dawley大鼠暴露于急性高原缺氧环境下的试验通过量化缺氧大鼠血小板中的细胞溶质Ca2+水平和钙蛋白酶活性，验证了失衡的钙稳态对血小板黏附、聚集、释放的影响。Calpain小亚基(CAPNS)1作用类似于钙蛋白酶的伴侣，控制细胞扩散和迁移；研究表明〔29〕CAPNS1在缺氧暴露的动物中上调。此外，有研究进一步证实〔30〕钙蛋白酶活性的增强显著增加了二磷酸腺苷(ADP)诱导的血小板聚集和结扎诱导下的下腔静脉血栓形成。总之，钙蛋白酶是由细胞内升高的Ca2+激活并参与血小板反应的，上述研究通过缺氧诱导的血栓形成体内模型进一步明确证实了增加的钙蛋白酶活性促进缺氧环境下的血小板反应性增强。

2.2血液黏滞度增加导致血小板功能增强 高原地区空气稀薄、辐射强度大、寒冷干燥、多风少雨，易造成体表及呼吸道水分散失〔31〕；初进高原，呼吸频率加快、肺通气量增大加剧体内失水；同时，高原地区气压低、胃张力减低、水分摄入不足，造成高原环境机体循环血量减少、血液黏滞度增加〔32〕。机体对高原低压缺氧环境的经典生理反应包括过度通气〔33〕，红细胞代偿性增生〔34〕，缺氧性肺血管收缩-细胞内氧化酶增加〔35〕和肌肉中毛细血管密度增加〔36〕，上述机制均可不同程度增加血液黏滞度。Mackman〔37〕提出红细胞可通过血小板边缘化促进止血和血栓形成，导致近壁血小板浓度、血液黏滞度、凝血酶产生和血小板活化的增加。Ranucci等〔38〕进一步证实血液黏滞度与血小板反应性具有显著相关性，血小板反应性随剪切应力而变化，而剪切应力又取决于全血和血液黏滞度。因此，高原环境可能通过上述生理、病理反应增加机体血液黏滞度，最终使血小板反应性增加。然而，Pichon等〔39〕认为急慢性缺氧均可使体内血细胞比容升高，但血细胞比容急剧增加导致血液黏度增加，血细胞比容的慢性增加不会导致血液黏度升高。综上，低压、缺氧等复杂的高原环境下，机体血流动力学改变为血小板反应性增加提供了一种可能的解释，但其分子机制仍有待进一步研究。

2.3内皮细胞损伤加速血小板的聚集与活化 Boos等〔40〕认为缺氧环境下受试对象的血管内皮功能降低。损伤的内皮细胞导致其下胶原暴露从而引起血小板激活，血小板黏附、聚集在损伤的内膜表面，极易引起血栓的形成外，还促使组织因释放功能增强。内皮受损、内皮细胞功能障碍，使血小板黏附集子、血小板活化因子表达，加速血小板的聚集与活化〔41〕。张虹等〔42〕对慢性阻塞性肺疾病所致肺心病患者体内血小板活化及血管内皮细胞受损程度分析后得出，肺心病患者体内血管内皮细胞损伤，导致内皮下血小板被激活，从而启动了内、外源性凝血系统而形成肺小动脉血栓。此外，冯靖等〔43〕的研究表明缺氧对内皮细胞造成明显炎症损伤，且随着缺氧程度的增加，内皮细胞损伤程度逐渐加重。该研究又通过定量测定缺氧环境下人脐静脉内皮细胞中肿瘤坏死因子(TNF)-α和白细胞介素(IL)-6水平，得出持续性低氧对血管内皮损伤程度较间歇低氧显著。可见，内皮细胞损伤或许参与了高原缺氧条件下血小板的活化，且活化程度可能与受试对象停留于高海拔地区时间有着明显关系。

综上，高原低压、缺氧环境引起一系列病理生理改变，而机体随之做出的反馈及调节也十分复杂。红细胞过度代偿性增生、骨髓巨核细胞系统适应性的改变及体内血小板生成素的水平均不同程度影响着体内血小板数目的变化，但对于血小板数量的增加与减少目前仍有争议；而高原缺氧环境下血小板聚集、释放等反应性显著增强的结论已有大量文献支持，其作用机制在于Ca2+水平和钙蛋白酶活性增强、低氧和缺氧环境下血液黏滞度的改变及内皮细胞的损伤。总之，高原环境复杂且众多因素均可影响血小板参数，明确高原地区海拔相关的血栓形成机制，将极大程度地为高海拔地区血栓性疾病患者制定最优方案，从而达到最佳的临床诊治效果。