趙 玲，彭玲玲，王 智，郭同蘭 綜述,梁 偉△ 審校

1.蚌埠醫(yī)學(xué)院,安徽蚌埠 233000；2.蚌埠醫(yī)學(xué)院附屬連云港市第二人民醫(yī)院檢驗(yàn)科,江蘇連云港 222000

糖尿病是一種慢性、全身代謝性疾病，其中心腦血管并發(fā)癥是2型糖尿病(T2DM)患者最主要的死亡原因。已有研究表明，糖尿病患者體內(nèi)血小板處于高活性狀態(tài)，而線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(MPTP)開(kāi)放或激活在血小板高活性狀態(tài)中發(fā)揮重要作用。本文主要綜述MPTP在T2DM患者血小板高活性狀態(tài)中作用。

1 MPTP概述

1.1MPTP總體特征及其組成 有研究者報(bào)道，當(dāng)血小板線粒體暴露在高鈣、磷酸鹽、氧化或其他應(yīng)激條件下，血小板線粒體發(fā)生急性腫脹和解偶聯(lián)，在這種情況下可觀察到線粒體腫脹并伴隨著MPTP打開(kāi)，會(huì)導(dǎo)致線粒體膜電位的喪失、caspase的激活及不可逆的細(xì)胞死亡[1]。MPTP通道是電壓門控的非選擇性通道，除受基質(zhì)鈣超載和活性氧(ROS)激活外，血小板MPTP的開(kāi)放還受一些相關(guān)蛋白、離子及與這些蛋白和通道本身的控制[2-3]。

近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，MPTP是由腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)位酶(ANT)、電壓依賴性陰離子通道和親環(huán)蛋白D蛋白(CypD)、磷酸鹽載體、外膜轉(zhuǎn)位蛋白、己糖激酶和BCL-2構(gòu)成[3]。每種組成MPTP結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)敲除模型表明，構(gòu)成MPTP的這些蛋白質(zhì)并不是引起MPTP活性所必需的,這些被提議的組成MPTP的蛋白質(zhì)成分中的大多數(shù)可能是MPTP調(diào)節(jié)者，而不是引起MPTP通道活化的必要組成成分[3-4]。有研究者認(rèn)為MPTP傳導(dǎo)核心是ATP合成酶的c亞基，但也有一些研究者認(rèn)為這可能是由于大的ATP合成酶二聚體形成了MPTP傳導(dǎo)核心的另一種結(jié)構(gòu)，關(guān)于MPTP的主要成孔蛋白結(jié)構(gòu)尚未確定，而且ATP合成酶在MPTP中的作用目前尚存在爭(zhēng)議[5-7]。

1.2MPTP功能 線粒體是具有雙層膜結(jié)構(gòu)的真核細(xì)胞器，其主要功能是通過(guò)氧化磷酸化為機(jī)體供能，此外線粒體還參與多種細(xì)胞功能如ROS產(chǎn)生、脂肪酸β氧化、細(xì)胞內(nèi)Ca2+的平衡調(diào)節(jié)、膽固醇及激素的合成等[8]。各種原因引起線粒體數(shù)目、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、功能的變化均可導(dǎo)致線粒體功能障礙[9]。MPTP是存在于線粒體內(nèi)外膜之間的一種可誘導(dǎo)形成非選擇性通道的內(nèi)膜蛋白復(fù)合體。與線粒體功能障礙相關(guān)的現(xiàn)象之一是由于各種因素引起MPTP通道的開(kāi)放，導(dǎo)致增加線粒體膜對(duì)離子和溶質(zhì)的通透性及細(xì)胞色素C等膜內(nèi)促凋亡因子大量釋放入細(xì)胞質(zhì)，從而引起線粒體途徑介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

BONORA等[10]研究認(rèn)為，MPTP開(kāi)放不僅導(dǎo)致線粒體損傷和細(xì)胞死亡，而且也參與細(xì)胞的健康生理調(diào)節(jié)，如MPTP參與細(xì)胞正常的鈣釋放調(diào)節(jié)，這是人體新陳代謝調(diào)節(jié)所必需的生理活動(dòng)，遺傳學(xué)證據(jù)確實(shí)證明MPTP是一系列急慢性疾病的主要病因決定因素，其特征是有絲分裂后細(xì)胞的無(wú)端喪失。這些情況包括腦、心臟和腎臟的缺血/再灌注損傷、神經(jīng)退行性疾病、中毒綜合征，以及肌病/營(yíng)養(yǎng)不良障礙?？梢?jiàn)，細(xì)胞線粒體無(wú)論是在健康生理或在疾病病理過(guò)程中，均扮演重要角色，同時(shí)也突顯了研究抑制MPTP的藥物在治療線粒體相關(guān)疾病的必要性。

2 MPTP與T2DM患者血小板高活性的關(guān)系

2.1糖尿病患者與血小板高活性狀態(tài)的關(guān)系 GAIZ等[11]研究認(rèn)為，T2DM患者動(dòng)脈粥樣硬化的患病率比非糖尿病患者高，且多數(shù)患者最終死于心腦血管并發(fā)癥，而絕大多數(shù)心腦血管事件都與血栓形成有關(guān)，在導(dǎo)致T2DM血栓前狀態(tài)的因素如血小板聚集功能增強(qiáng)、纖維蛋白溶解受損、內(nèi)皮細(xì)胞功能異常中，血小板功能障礙起著關(guān)鍵作用。血小板的高活性可導(dǎo)致血小板黏附、聚集功能增強(qiáng)，血栓形成能力增加，血小板表面特殊膜蛋白表達(dá)增加及血小板更新率增加[12]。此外，肥胖、血脂異常等與糖尿病相關(guān)的代謝狀況也可導(dǎo)致血小板活性升高。王志軍等[13]研究認(rèn)為，與非糖尿病患者相比，合并冠心病的糖尿病患者使用抗血小板藥物會(huì)有較高的藥物抵抗和不良心血管事件發(fā)生。因此通過(guò)研究糖尿病患者引起血小板高活性的機(jī)制，還可以為抗血小板藥物的研發(fā)提供理論依據(jù)。俞海珍等[14]研究認(rèn)為，T2DM患者血小板活性增高可能與高血糖狀態(tài)有關(guān)：血液中過(guò)多的葡萄糖滲透進(jìn)入到血小板內(nèi)而合成大量ATP、血小板膜蛋白糖基化使血小板對(duì)促凝聚物呈高反應(yīng)性,并使血小板呈激活狀態(tài),表現(xiàn)出很強(qiáng)的聚集活性及蛋白激酶C激活等機(jī)制增加血小板的活性。此外,高血糖還可能通過(guò)增加巨核細(xì)胞糖蛋白的產(chǎn)生而增強(qiáng)血小板的活性。

許文亮等[15]研究認(rèn)為，胰島素抵抗與血小板高活性狀態(tài)也有密切的聯(lián)系，血小板發(fā)生胰島素抵抗時(shí)，胰島素增加血小板一氧化氮合成的能力降低,環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷合成減少,血小板對(duì)前列環(huán)素2和一氧化氮抑制血小板聚集作用的敏感性下降,導(dǎo)致胰島素抗血小板聚集作用減弱。范志佳等[16]研究發(fā)現(xiàn)，胰島素能抵消血小板激動(dòng)劑的影響，因此，胰島素抵抗或者其分泌的相對(duì)或絕對(duì)缺乏均會(huì)削弱胰島素對(duì)血小板活化的抑制作用,從而提高血小板活性。

2.2MPTP在T2DM患者血小板高活性中的作用 有研究報(bào)道，糖尿病患者中氧化應(yīng)激水平的升高是由于ROS過(guò)度產(chǎn)生和抗氧化防御效率的降低所導(dǎo)致[17]。正常情況下，線粒體會(huì)產(chǎn)生適度的ROS，不會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)烈的促凋亡信號(hào)，但足以觸發(fā)各種機(jī)制，調(diào)整細(xì)胞過(guò)程，保護(hù)線粒體和細(xì)胞免受損害[18]。MPTP短時(shí)間且不頻繁的開(kāi)放，會(huì)觸發(fā)保護(hù)通路，但增加MPTP開(kāi)放頻率和持續(xù)時(shí)間與更持久的氧化損傷有關(guān)，這可能導(dǎo)致衰老甚至細(xì)胞死亡。

線粒體呼吸鏈?zhǔn)钱a(chǎn)生ROS的主要場(chǎng)所，糖尿病相關(guān)的代謝紊亂產(chǎn)生的糖化或氧化的低密度脂蛋白(ox-LDL)會(huì)損害線粒體呼吸鏈復(fù)合體的酶活性[19]。有研報(bào)道，氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物即氧化低密度脂蛋白和F2-異前列腺素，被證明其與T2DM發(fā)病呈正相關(guān)，且隨著患者體質(zhì)量指數(shù)的變化而改變[20]。

生理水平的ROS對(duì)于細(xì)胞的正常代謝狀態(tài)是必不可少的，但在病理?xiàng)l件或氧化應(yīng)激期間，會(huì)出現(xiàn)電子傳輸鏈功能障礙，從而導(dǎo)致過(guò)量的ROS積累和氧化損傷。正常狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生與清除之間保持動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)ROS產(chǎn)生過(guò)多或ROS清除障礙時(shí)，細(xì)胞內(nèi)ROS會(huì)過(guò)度堆積。T2DM患者的線粒體會(huì)增加氧化應(yīng)激并增強(qiáng)對(duì)MPTP開(kāi)放的敏感性，這與暴露的硫醇基團(tuán)增加引起ANT構(gòu)象變化有關(guān)。由于大多數(shù)ROS產(chǎn)生于線粒體中，線粒體活性氧(MROs)過(guò)量產(chǎn)生與線粒體和細(xì)胞的氧化損傷、衰老和退行性疾病密切相關(guān)。

MPTP的完全開(kāi)放增加了MROs產(chǎn)量，并釋放了大量的基質(zhì)代謝物，這些因素導(dǎo)致了線粒體膜電位崩潰，氧化磷酸化和線粒體代謝受抑制，基質(zhì)腫脹，長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)放后導(dǎo)致外膜破裂，釋放出膜間隙蛋白，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。此外，ROS、Ca2+、谷胱甘肽和其他代謝物釋放到細(xì)胞質(zhì)中會(huì)破壞細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，增加對(duì)蛋白質(zhì)、離子通道、轉(zhuǎn)運(yùn)體和膜磷脂的氧化損傷。MPTP激活不僅受到MROs誘導(dǎo)的線粒體保護(hù)通路的直接或間接調(diào)控，而且還受到DNA損傷誘導(dǎo)的促凋亡信號(hào)的調(diào)控。因?yàn)镸ROs也會(huì)對(duì)膜磷脂造成氧化損傷，所以有學(xué)者認(rèn)為氧化的磷脂，尤其是氧化的心磷脂，會(huì)激活MPTP[20]。此外，氧化應(yīng)激增強(qiáng)MPTP激活的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)移。目前逐步形成一種共識(shí)，即MROs誘導(dǎo)的保護(hù)通路和細(xì)胞損傷誘導(dǎo)的凋亡通路之間的平衡以某種方式整合到線粒體中，決定衰老的進(jìn)展和最終的細(xì)胞死亡。

2.3T2DM患者血小板高活性的分子機(jī)制 纖溶系統(tǒng)受損、內(nèi)皮細(xì)胞受損、血小板微粒(PMPs)產(chǎn)生、高血糖與高凝狀態(tài)、胰島素缺乏、胰島素抵抗、全身炎性反應(yīng)增加、某些代謝異常、某些細(xì)胞紊亂、氧化應(yīng)激增加、P2Y12信號(hào)和血小板轉(zhuǎn)換率增加等因素共同參與了T2DM血栓前狀態(tài)的形成。在諸多因素中，內(nèi)皮功能障礙被認(rèn)為是啟動(dòng)參與T2DM患者血管并發(fā)癥等相關(guān)炎癥的關(guān)鍵事件。譚芳等[21]研究認(rèn)為，糖尿病患者血小板活性增高多與信號(hào)通路失調(diào)有關(guān)，NO-GC-cGMP-PKG-VASP和PGI-AC-cAMP-PKA-VASP兩條信號(hào)通路在抑制血小板活化、維持血小板處于靜息狀態(tài)中起重要作用。YANG等[22]研究認(rèn)為，T2DM患者血小板功能亢進(jìn)可能也與胰島素干擾P2Y12受體信號(hào)傳遞機(jī)制的缺陷所致有關(guān)。胰島素與其受體結(jié)合后，通過(guò)酪氨酸磷酸化激活胰島素受體IRS-1，從而啟動(dòng)與Giα-亞基的結(jié)合。然后Giα活性被抑制，并通過(guò)P2Y12減弱腺苷酸環(huán)化酶的抑制作用。有報(bào)道稱，P2Y12受體是血小板活化和血栓形成的主要受體，在糖尿病患者中表達(dá)增強(qiáng)或激活可能是糖尿病血栓前狀態(tài)和抗血小板作用受損的原因[23]。YANG等[22]報(bào)道人血小板中存在microRNAs異常表達(dá)，這些miRNAs調(diào)控與血小板激活、血小板形狀改變和血小板晝夜反應(yīng)性相關(guān)的基因表達(dá)。循環(huán)miR-223水平最近被證明是糖尿病患者缺血性卒中的危險(xiǎn)因素[24]。糖尿病患者由于血小板表面非酶糖基化作用使膜流動(dòng)性降低，同時(shí)也使其黏附能力和血栓交聯(lián)作用增強(qiáng)，導(dǎo)致了糖尿病患者血小板活性增高。此外，糖尿病患者的高血糖狀態(tài)還通過(guò)抑制ERK、p38和Akt通路的激活，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移受損。

血小板凋亡主要涉及線粒體凋亡通路。T2DM患者血小板凋亡的分子機(jī)制與線粒體外膜通透性有關(guān)，它通過(guò)形成一種稱為線粒體凋亡誘導(dǎo)通道的外膜通道來(lái)激活促凋亡的Bcl-2家族成員，如Bax，通過(guò)誘導(dǎo)由活化的寡聚促凋亡的Bcl-2蛋白組成的大的外膜孔，在其他促凋亡組分的輔助下調(diào)節(jié)線粒體外膜通透性。血小板凋亡的上游標(biāo)志物包括線粒體膜電位的去極化和bcl-2家族蛋白Bax和Bak的激活。促凋亡蛋白寡聚在線粒體外膜上，最終將細(xì)胞色素c從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)，并激活caspase-9，下游的凋亡事件包括血小板磷酯酰絲氨酸的外翻，進(jìn)而觸發(fā)caspase-3和caspase-7激活和微粒脫落。血小板發(fā)生凋亡時(shí)，PS由細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜外側(cè)，位于細(xì)胞膜外側(cè)的PS促進(jìn)凝血酶原轉(zhuǎn)化為凝血酶，進(jìn)而促進(jìn)血栓的形成。

另外，血小板發(fā)生凋亡時(shí)會(huì)釋放PMPs，PMPs在血液止血、血栓形成、癌癥和炎癥中發(fā)揮類似于血小板的作用。LI等[25]研究發(fā)現(xiàn)，T2DM組PMPs顯著高于非糖尿病對(duì)照組，提示PMPs可能在T2DM及其并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制中起一定作用。

在糖尿病患者引起血栓前狀態(tài)諸多因素中，血小板功能異常發(fā)揮著重要作用，通過(guò)分析糖尿病患者血小板高活性的機(jī)制可為抗血小板藥物的研發(fā)提供依據(jù)，但由于糖尿病及各種并發(fā)癥的發(fā)生過(guò)程十分復(fù)雜，多種因素相互作用，導(dǎo)致引起血小板高活性的機(jī)制尚不清楚，需繼續(xù)探索和完善。

3 結(jié) 語(yǔ)

MPTP開(kāi)放與許多疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，如在缺血-再灌注損傷、糖尿病、腦損傷、心血管疾病及神經(jīng)變性疾病中，MPTP開(kāi)放可加重患者病情進(jìn)展，而在腫瘤疾病中MPTP開(kāi)放又可以緩解患者病情進(jìn)展，許多直接作用于MPTP藥物，如CypD有效抑制劑環(huán)孢素A(CsA)等成為治療疾病的一個(gè)新的方向，然而CsA與其他蛋白之間的相互作用是否會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)尚不明確，因此，探明MPTP分子結(jié)構(gòu)及其在T2DM患者體內(nèi)引起血小板高活性的機(jī)制十分必要，這將為T2DM等有關(guān)線粒體的疾病提供新的理論依據(jù)，并可為進(jìn)行抗血小板藥物的研發(fā)提供實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)支撐。