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，會導(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通道的開放，導(dǎo)致增加線粒體膜對離子和溶質(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，遺傳學(xué)證據(jù)確實證明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/營養(yǎng)不良障礙。可見，細(xì)胞線粒體無論是在健康生理或在疾病病理過程中，均扮演重要角色，同時也突顯了研究抑制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有較高的藥物抵抗和不良心血管事件發(fā)生。因此通過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，胰島素增加血小板一氧化氮合成的能力降低,環(huán)磷酸鳥苷合成減少,血小板對前列環(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劑的影響，因此，胰島素抵抗或者其分泌的相對或絕對缺乏均會削弱胰島素對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 有研究報道，糖尿病患者中氧化應(yīng)激水平的升高是由于ROS過度產(chǎn)生和抗氧化防御效率的降低所導(dǎo)致[17]。正常情況下，線粒體會產(chǎn)生適度的ROS，不會導(dǎo)致強(qiáng)烈的促凋亡信號，但足以觸發(fā)各種機(jī)制，調(diào)整細(xì)胞過程，保護(hù)線粒體和細(xì)胞免受損害[18]。MPTP短時間且不頻繁的開放，會觸發(fā)保護(hù)通路，但增加MPTP開放頻率和持續(xù)時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)會損害線粒體呼吸鏈復(fù)合體的酶活性[19]。有研報道，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對于細(xì)胞的正常代謝狀態(tài)是必不可少的，但在病理條件或氧化應(yīng)激期間，會出現(xiàn)電子傳輸鏈功能障礙，從而導(dǎo)致過量的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態(tài)平衡，當(dāng)ROS產(chǎn)生過多或ROS清除障礙時，細(xì)胞內(nèi)ROS會過度堆積。T2DM患者的線粒體會增加氧化應(yīng)激并增強(qiáng)對MPTP開放的敏感性，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，長時間開放后導(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)中會破壞細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，增加對蛋白質(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)的促凋亡信號的調(diào)控。因為MROs也會對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，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通路失調(diào)有關(guān)，NO-GC-cGMP-PKG-VASP和PGI-AC-cAMP-PKA-VASP兩條信號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，通過酪氨酸磷酸化激活胰島素受體IRS-1，從而啟動與Giα-亞基的結(jié)合。然后Giα活性被抑制，并通過P2Y12減弱腺苷酸環(huán)化酶的抑制作用。有報道稱，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性降低，同時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)，它通過形成一種稱為線粒體凋亡誘導(dǎo)通道的外膜通道來激活促凋亡的Bcl-2家族成員，如Bax，通過誘導(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，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)生凋亡時會釋放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

MPTP開放與許多疾病的發(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開放可加重患者病情進(jìn)展，而在腫瘤疾病中MPTP開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新的方向，然而CsA與其他蛋白之間的相互作用是否會產(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)提供實驗室數(shù)據(jù)支撐。