切变应力对血小板的作用

血液流动力通过对血小板的直接作用可以影响血小板的形态、功能及生化代谢。

切变应力对血小板黏附作用的影响

血小板在内皮下组织的沉着作用受着流动力的影响,血液流动速度的增高可以促进血小板向壁输送的频率和速度,以及血小板与内皮下组织之间的相互作用。这有利于血小板在内皮下组织的黏附以及随后发生的聚集。

Baumgarter灌注小室及矩形灌注小室是进行血小板在不同切变率或切变应力下与内皮下组织的相互作用,以及内皮下组织中各种成分与血小板的相互作用的特征研究的主要方法。

现已证明,血小板表面有多个黏附分子参与黏附反应,而血浆中也有多个蛋白成分参与黏附反应。血液流动中产生的切变应力在引起哪些血小板黏附分子与哪些血浆蛋白参加黏附反应中好像是一个重要的因素。在低切变应力条件下,血浆中的纤维连接蛋白(Fn)、血管性血友病因子(vWF)、凝血酶敏感蛋白(TSP)、层素、纤维蛋白原(Fg)、1型与3型胶原能与血小板发生相互作用。血小板与TSP、层素的相互作用而存在二价阳离子,与胶原黏附需要Fn和vWF。在这些黏附反应中,血小板膜糖蛋白(GP)Ⅰa-Ⅱa、Ⅰb、Ⅱb/Ⅲa与相应的黏附蛋白相互作用而参与血小板的黏附反应。譬如,GPⅠa-Ⅱa与胶原,GPⅠb和Ⅱb/Ⅲa与Fn、vWF,GPⅡb/Ⅲa与纤维蛋白原或纤维蛋白的黏附反应。

在高切变应力的作用下,虽然上述3个受体参与了黏附反应,但它们与黏附蛋白的结合条件并非完全一致,如GPⅡb/ Ⅲa与vWF的联结发生在高切变应力下。Fn只在静止状态下与GPⅠb联结,高切变应力下并不能联结。血小板膜GPⅡb/Ⅲa与纤维蛋白的结合是Ca2+依赖性,需要活化状态的血小板。在止血栓子形成及发展过程中,血小板膜GPⅠb与GPⅡb/Ⅲa均参与这种反应;但纤维蛋白与GPⅡb/Ⅲa的结合是通过直接方式联结,而纤维蛋白与GPⅠb的联结,则需要通过vWF的介导,构成GPⅠb- vWF-纤维蛋白的间接连接方式。

切变应力对血小板聚集的影响

血小板在不加诱导剂的条件下,由切变应力的作用可以直接引起血小板聚集,切变作用诱导的血小板聚集可在50dny/cm2时明显发生。

血小板聚集速度和程度取决于血小板所受的切变应力的大小及作用时间的长短。血小板的聚集速度与切变应力大小呈正相关,但是聚集程度在切变应力增高的最初阶段随切变应力的增高而增高。由于血小板聚集体在过大的切变应力的作用下而产生解聚,因此当切变应力进一步增高时,其聚集程度反而降低。

切变应力诱导的血小板聚集的机制与化学诱导剂诱导的机制不尽相同。在18dyn/cm2的切变应力的作用下,血小板的聚集主要是血小板膜GPⅡb/ Ⅲa,在Ca2+存在下通过与纤维蛋白原的结合而导致血小板聚集;而在108dyn/cm2的高切变应力作用的条件下,血小板膜GPⅠb首先与vWF结合,这种联结反应启动了细胞内的钙动员和细胞外的钙流入,导致浆内Ca2+的浓度升高,这种变化致使血小板膜GPⅡb/Ⅲa上的vWF受体暴露,并与vWF分子结合,因此构成了一个vWF分子与两个血小板膜上的两个受体(GPⅠb与Ⅱb/Ⅲa)联结的特殊的聚集方式。切变力诱导的血小板聚集模式最初来源于临床上遗传性疾病的研究。在低切变力条件下,血小板无力症(GT,缺乏GPⅡb/Ⅲa),无纤维蛋白原(AF)血小板缺乏聚集反应,而巨大血小板综合征(BSS,缺乏GPⅠb)、血管性血友病(vWF,缺乏血浆vWF)的聚集正常,在高切变应力下,GT、BSS、vWD标本缺乏聚集反应,而AF聚集反应正常。支持这个聚集模式的另一部分结果则来自抗人血小板GPⅠb、GPⅡb/Ⅲa单抗。抗vWF单抗以及缺vWF或缺纤维蛋白原的血小板制剂的应用,造成类似上述4种遗传性疾病时的血小板或血浆分子的缺陷。在这些实验性的分子缺陷分析试验中,获得了在遗传性疾病中相似的结果。

切变应力诱导的血小板聚集反应与胞质内Ca2+浓度升高存在着明显的关系。GPⅡb/Ⅲa是血小板膜上的Ca2+通道,细胞外的钙流向细胞内始于血小板GPⅠb与vWF之间的联结。这种联结致使胞质中的Ca2+浓度较静止时升高2~3倍。如果阻断vWF与GPⅠb的联结,则不仅阻断了Ca2+浓度的升高,同时也阻断了随后的聚集反应。阻断vWF与GPⅡb/Ⅲa结合也能抑制聚集反应,但并不阻断Ca2+浓度的升高。这表明切变作用导致的细胞内Ca2+浓度的升高是启动GPⅡb/Ⅲa上vWF受体暴露的重要机制,它是vWF与GPⅠb结合反应的一种后果。

高切变应力作用诱导的血小板聚集可以被升高cAMP的药物所抑制,但不为花生四烯酸代谢途径的阻断剂所抑制。目前被广泛应用的阿司匹林,虽然能有效地阻断环氧化酶功能而抑制血小板聚集作用,但它不能阻断切变应力诱导的血小板聚集。

切变应力对血小板释放反应的影响

血小板释放反应对切变作用是十分敏感的,能引起血小板外形改变的极低的切变应力(5dyn/ cm2)即可导致血小板释放反应的发生,使致密体及α颗粒内容物释放。用14C- 5 HT研究结果表明,血小板经5dyn/cm2作用30分钟后,血小板内50%的5-羟色胺(5- HT)释放。与此同时,存在血小板内的ATP和ADP也同样发生释放反应,其中胞质内(代谢池)的ADP及ATP对切变作用引起的释放反应较贮存在致密体(贮存池)内的ATP、ADP释放更敏感。

血小板因子3有效性在切变作用中也可以增强

在10dyn/cm2作用1分钟后,血小板因子3凝固时间较未切变的血小板缩短了40%,表明切变作用具有促使血小板膜内侧的磷脂促凝成分向表面移动的作用。

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