综述组织因子与肺血栓栓塞症发病关系的

【综述】组织因子与肺血栓栓塞症发病关系的

点击标题下「蓝色名」可快速关注文章来源:中华结核和呼吸杂志,2016,39(05):

作者：严超应可净

静脉血栓栓塞症(venousthromboembolism，VTE)包括肺血栓栓塞症(pulmonarythromboembolism，PTE)和深静脉血栓形成(deepvenousthrombosis，DVT)。在世界范围内，肺栓塞(pulmonaryembolism，PE)是继心肌梗死和卒中之后的第三大循环系统致死性疾病[1]，其中绝大部分是由静脉系统或右心的血栓阻塞肺动脉或其分支所引起，PTE已成为全球关注的健康问题。美国每年新发VTE为90万例左右[2]，三分之一的患者最终死于PTE，其余近60万患者的医疗开支庞大，相关投入高达58～78亿美元/年。随着诊断技术和重视程度的提高，1995—2006年我国50医院PTE诊断的总例数增加了近30倍，其中PTE-DVT医院所诊治的PTE病例数增长达3～10倍[3]。在PTE的预防与疾病机制的研究中，发现启动外源性凝血途径的组织因子参与了血栓形成[4]，即血管壁(内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞等)来源和外周血液(白细胞、血小板和微粒等)来源的组织因子和VTE关系密切[5]，且发生VTE的肿瘤患者中微粒来源的组织因子(microparticle-associatedtissuefactor，MP-TF)升高明显[6]。此外，结节病、大疱性类天疱疮等[7,8]疾病发病过程中免疫系统的激活或紊乱也通过影响组织因子的产生而引起PTE。一、组织因子的结构与功能概述组织因子由位于1号染色体短臂位点处12.4kb大小的基因所编码，该基因中的6个外显子编码了263个氨基酸残基所组成的跨膜肽链，分为3个不同的结构域：胞外域(219个氨基酸)、跨膜域(23个氨基酸)以及胞浆域(21个氨基酸)。就蛋白结构而言，组织因子是典型的Ⅰ型跨膜蛋白，糖基化的蛋白分子量约为47000[9]。组织因子的胞外域有两个用于结合Ⅶ因子的高亲和位点，结合Ⅶ因子后组织因子发生结构变化并使其具有催化活性。

凝血过程中，血液与细胞表面表达的组织因子接触后能够激活组织因子通路继而引发凝血途径[10]。起始步骤为Ⅶ因子酶原或激活的Ⅶa因子可逆性地与膜表面的组织因子结合，从而形成组织因子：FⅦ或者组织因子：FⅦa复合物，结合后无活性的FⅦ将转化为有活性的Ⅶa，并引起血浆中的几种凝血相关蛋白酶(Ⅻa，Ⅹa，Ⅸa或凝血酶)发生限制性水解作用，最终形成正反馈回路。组织因子：Ⅶa复合物在凝血级联反应中是强大的激动剂，组成其中的组织因子作为辅因子具有调控功能，而丝氨酸蛋白酶Ⅶa具有催化功能。组织因子：Ⅶa复合物将Ⅸ因子转化为Ⅸa并与Ⅶa共同催化Ⅹ因子转变为Ⅹa。此外，组织因子：Ⅶa复合物能够直接将Ⅹ因子转变为Ⅹa。Ⅹa因子、Ⅴa因子以及Ca2＋组成的凝血酶原酶复合物将凝血酶原转化成凝血酶。凝血酶通过将纤维蛋白酶原转化为纤维蛋白，激活血小板以及其他凝血通路中蛋白酶，最终完成凝血或血栓形成过程。

2003年发现了仅由5个外显子的mRNA选择性剪切异构体所编码的组织因子蛋白(alternativelysplicedTF，altTF)[11]。不同于通过疏水性跨膜结构域锚定在膜上的组织因子结合形式，altTF由于缺少跨膜的锚定部分，在血浆中表现为可溶状态。虽然已发现altTF存在于不同物种和类型的细胞中，但血浆中的altTF是否能够影响和调节血栓形成至今仍无定论。

生理上组织因子主要表达在心、肺、肾和大脑等高血供器官的实质部位，以避免这些脏器发生大规模出血[12]。就循环系统而言，在血管壁中组织因子主要表达于血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecell，VSMC)、周细胞(pericyte)以及外膜成纤维细胞(adventitialfibroblast，AF)中。虽然粒细胞和单核细胞也产生组织因子，但血液中组织因子主要以MP-TF的形式存在[13]。

通常表达组织因子的细胞在裂解后能够使组织因子的活性发生显著上调，这一现象表明组织因子在细胞中可能存在两种形式：低活性形式(加密型)和高活性形式(解密型)。两种形式的组织因子都能够结合FⅦ和FⅦa。同时这种加密-解密过程对组织因子活性具有调控作用[14]。通常认为胞外的组织因子与磷脂酰丝氨酸结合后使其由低活性形式转变为激活形式，而血管受损后组织因子活性上升有利于维持内稳态，但也有其他学说认为组织因子通过在Cys186和Cys209之间形成二硫键以调控自身活性[15]。

研究结果表明在多种生物过程中，作为膜受体的组织因子通过诱导胞内信号通路起着凝血功能之外的作用。最初发现人角质形成细胞(humankeratinocyte，HKC)中FⅦa与组织因子结合后能够引起细胞Ca2＋流的改变，表明组织因子：Ⅶa能够影响胞内的Ca2＋信号通路[16]。随后研究证明Ⅶa与组织因子结合后能够诱导激活3种主要的丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK)家族成员，即p38MAP激酶、p42/p44MAPK和c-Jun氨基末端激酶。在外膜成纤维细胞中，组织因子：FⅦa能够诱导Src-家族酪氨酸激酶(Srcfamilykinases，SFK)和磷脂酰肌醇3-激酶(phosphotidylinositol3-kinase，PI3K)引起下游Rho激酶家族成员激活从而引起细胞骨架的重塑[17]。

二、不同细胞、组织来源的组织因子与PTE的发生急性PTE中内皮功能紊乱可导致肺组织中Rho激酶α上调继而引起血管收缩和低氧血症[18]。虽然不能确定组织因子具有类似的信号传导作用，但是临床和基础研究结果显示不同细胞或组织来源的组织因子参与了疾病发生后的凝血机能调控。

白细胞中主要由粒细胞和单核细胞表达组织因子[19,20]。研究结果表明在基础疾病影响下白细胞组织因子mRNA水平与DVT的发生无关，但在PTE中呈现上升趋势。通过对31例DVT患者进行分析发现，组织因子mRNA水平在原发性DVT患者和癌症、手术以及其他因素(创伤、妊娠等)引起的继发性DVT患者之间没有显著差别。但术后DVT患者的白细胞组织因子mRNA水平高于癌症和其他因素引起DVT的患者，提示术后患者的白细胞组织因子mRNA水平能够预示DVT的发生，且组织因子mRNA上升可能与患者血浆细胞因子升高有关。继发DVT/PTE的癌症患者表现为血浆组织因子抗原浓度上升，研究推测其可能来源于肿瘤细胞和内皮细胞。该研究并没有发现D-二聚体、可溶性纤维蛋白(solublefibrin，SF)、中性粒细胞弹性蛋白酶-纤维蛋白降解产物(GE-XDP)以及纤溶酶原激活剂抑制物(plasminogenactivatorinhibitor-1，PAI-1)与白细胞组织因子mRNA、血浆组织因子抗原之间存在相关性，但发现PTE患者中血浆D-二聚体与组织因子mRNA存在正相关，表明PTE早期发生的病理生理反应能够引起白细胞激活进而产生组织因子mRNA。

同时组织因子在干细胞中也对凝血功能起关键性的启动和调控作用。作为一类具有多能性和免疫抑制性的细胞，间充质干细胞(mesenchymalstemcells，MSCs)在组织工程、再生医学以及炎症疾病的临床治疗中具有非常广泛的应用前景[21]，但是动物试验表明静脉注入的MSCs会在肺循环中大量聚集[22]，临床使用脂肪来源的间充质干细胞(adipose-derivedMSCs，ADSCs)易使患者发生PTE[23]。Tatsumi等[24]发现静脉注入经过培养的ADSCs24h后，85%的实验小鼠发生PTE死亡，通过血栓弹力图(thromboelastometry，TEM)和血浆凝固时间发现培养后的小鼠ADSCs能够产生极强的促凝活性，使用抗组织因子的抗体或者无Ⅶ因子的血浆进行预处理后则能够有效地抑制这种活性。随后在人的ADSCs中也发现了这一特性，并且这种特性能够被重组的人凝血酶调节蛋白(rebinanthumanthrombomodulin)所抑制。有趣的是直接获取的小鼠ADSCs不具有凝血活性，在输入这类细胞24h后实验小鼠也无一死亡。ADSCs具有的促凝活性来自于细胞培养过程中诱导产生的组织因子。提示临床使用MSCs进行生物治疗时有必要通过抗凝剂或者基因技术抑制其组织因子活性产生以减少PTE的发生，使其达到最佳的临床应用效果。

Zhang等[25]在兔的自体血栓诱发的急性PTE模型中采用RT-PCR分析了肺动脉不同部位组织因子mRNA的表达对血栓形成的影响。在比较栓塞后3、8和24h的肺动脉样本后，发现肺动脉栓塞部位的组织因子表达在时间上并无显著差异。但栓塞3和8h后取自栓塞远端样本的组织因子mRNA表达低于栓塞部位甚至是正常的肺动脉组织，直至24h后组织因子mRNA的表达水平才恢复正常。结果表明栓塞发生后栓塞部位的肺动脉组织因子表达升高能够引起栓塞部位周围组织的凝血活性上升，栓塞远端则保护性地下调组织因子表达以阻止血栓范围扩大，提示急性PTE发生后需要有针对性地抗凝治疗以应对组织因子引起的血栓形成。

三、外周来源的组织因子与肿瘤并发VTE和健康人群相比，癌症患者发生VTE的风险升高近4倍，而化疗后患者发生VTE的风险进一步上升至6或7倍[26]。相关研究结果表明MP-TF对于肿瘤患者并发VTE具有预测价值[27]。

荷兰莱顿大学(LeidenUniversity)医学中心GarciaRodriguez等[28]发现临床疑似肺栓塞患者的MP-TF活性显著高于健康人群，但对确诊后的肺栓塞患者和非肺栓塞患者MP-TF活性进行比较后发现两者并无差异。与无基础性疾病的患者相比，活动性肿瘤和心血管疾病患者的MP-TF活性更高。罗斯威尔帕克癌症研究所(RoswellParkCancerInstitute)的Bharthuar等[29]选取了2005—2008年癌症患者样本库中所保存的117例胆管癌患者的临床资料与血浆样本。其中52例癌症患者出现了肺栓塞(15例)、DVT(21例)以及其他静脉或动脉血栓性疾病(32例)。研究发现癌症患者组织因子活性中值为2.15pg/ml，且MP-TF活性升高与VTE的发生率和病死率呈正相关。Davila等[30]则发现人胰腺癌组织能够不断释放MP-TF进入外周血中并且通过组织因子依赖的方式激活凝血。

研究结果显示，转移性恶性肿瘤中胰腺癌和肺癌患者确诊后1年内VTE的发病率分别为28.3%和7.39%[31]，两者都高表达组织因子。相对而言，低表达组织因子的肿瘤发生DVT的可能性仅为4.5%[32]。Khorana等[33]对晚期和转移性胰腺癌患者血浆进行检测后发现11例继发VTE的患者都表现为组织因子水平的升高。Manly等[34]在一项横断面研究中检测了66例罹患不同肿瘤患者的组织因子活性，其中继发VTE的患者MP-TF活性显著上升。随后比较各种癌症发现，胰腺癌的MP-TF活性最高，肺癌和大肠癌其次。这与流行病学数据相符，也验证了胰腺癌患者具有高VTE发生风险的事实[31]。更为重要的是Thaler等[35]的一项研究结果显示在继发VTE的癌症患者中MP-TF活性升高使其具有更高的死亡风险。文献报道与未发生VTE的癌症患者相比，继发VTE的癌症患者其MP-TF活性出现显著上升[27]，但该研究中患者与健康人之间MP的绝对数量并无差异，因此推测活性上升可能是患者MP携带了更多的组织因子。

但一部分结果也对组织因子或者MP作为VTE的预测指标表示怀疑。譬如Thaler等[35]没有发现MP-TF活性(发光法检测)与大肠癌、胰腺癌、脑癌或者胃癌患者的VTE具有相关性，而在另一项728例患者的研究中发现相比健康人，癌症患者外周MP数量虽然上升明显但是MP的水平与VTE发生无关[36]。

最新研究发现抗癌药物能够引起组织因子活性上升。体外研究表明内皮细胞在化疗和抗血管生成治疗之后组织因子活性升高[37]，这种组织因子活性的变化可能来自所暴露的磷脂酰丝氨酸引起了组织因子活性形式(解密型)上升。Tilley等[38]收集了20例化疗患者和23名健康人样本，采用发光法鉴定了血小板来源的组织因子活性，发现化疗组患者组织因子活性上升并且可溶性P选择素(sP-selectin)和D-二聚体水平也同时升高。

总结目前的研究结果可以发现TF-MP在预测癌症，特别是胰腺癌、肺癌等恶性肿瘤患者发生VTE中具有重要作用。但是这一生物标志物是否能够作为临床预测指标有待于大规模前瞻性研究结果作为最终的参考依据。

四、组织因子与免疫相关性PTE免疫与PTE之间具有复杂的联系，结节病、支气管哮喘和慢性阻塞性肺炎患者[7,39,40]肺栓塞发病率上升往往被归因于低血氧、药物或者制动，而忽视了疾病中最为重要的炎症过程，已发现部分疾病在免疫系统激活后通过组织因子直接或间接地对PTE的发生产生影响。

大疱性类天疱疮(bullouspemphigoid，BP)是一种在正常或者红斑基础上形成厚壁大疱为特征的自身免疫性皮肤疾病。多数研究发现BP患者具有非常高的死亡风险，特别是疾病发生的早期，1年内病死率甚至可高达19%。造成这一现象的原因是BP患者易继发多种疾病，包括肺栓塞、肺炎、心肌梗死和败血症[41]。其中Langan等[42]在一项长达10年的回顾性研究中发现BP患者发生PTE的绝对数量并不高，年发生率约为4‰，但与对照组相比疾病发生率上升了3.12倍。这可能与全身性的免疫反应能够引起嗜酸粒细胞在皮肤病灶部位汇聚有关，而炎症状态下处于激活状态的嗜酸粒细胞能够表达足够数量和活性强度的组织因子[43]。

流行病学研究结果显示，呼吸道感染与DVT-PTE风险上升有关，特别是罹患肺炎后常易发生DVT和PTE。2006年Smeeth等[44]通过英国健康促进络的数据研究了急性感染后所发生的DVT和PTE。通过对7278例DVT和3755例PTE患者进行回顾性研究发现发生呼吸道感染后的最初2周存在很高的DVT风险，同时这种风险将持续6个月左右，但PTE没有相似的特征。

在病例对照研究中Clayton等[45]入组11557例初诊为DVT或者PTE的患者，发现在呼吸道感染后的3个月内DVT和PTE发生率明显升高。而一项基于人群的病例对照研究也证实了这一结果。研究包含DVT/PTE并以年龄和性别进行匹配对照，结果发现7.2%的患者在罹患血栓症之前1年内发生过肺炎，而这一比例在对照组中仅为1.5%。矫正年龄、性别、患者生活方式和常见的静脉血栓危险因素后发现相比健康人，肺炎患者发生静脉血栓的概率升高了4倍。

Gangireddy等[46]分析了1996—2001医院存档的75771例外科手术患者与术后VTE发生相关的围手术期资料及临床相关数据。这一大型回顾性研究的结论为这类患者总的VTE发生率非常低(0.68%)，但VTE的发生与30d内的病死率密切相关，同时术后出现感染特别是罹患肺炎的患者，VTE发病率明显升高。

诸多研究支持肺炎和DVT/PTE之间存在相关性。近年来研究也表明感染过程中凝血系统激活的关键环节是组织因子的活化过程。在促炎症因子刺激下肺泡巨噬细胞和上皮细胞能够产生组织因子[47]，并且肺炎患者的BALF中也含有组织因子[48]。经支气管滴注脂多糖入肺后可诱导支气管肺泡凝血系统的激活[49]，从而升高血浆中MP-TF水平。在细胞或炎症因子刺激下，肺泡上皮细胞所分泌的MP-TF则是ARDS气道促凝活性的主要来源[50]。

五、小结与展望静脉血栓形成后所发生的PTE是呼吸内科临床实践中最为常见的一类肺循环和肺血管疾病，时至今日对于血栓形成机制以及PTE发生中的细胞分子病理学机制依然有诸多有待解决的问题。组织因子功能和调控机制的相关研究有助于我们加深对于PTE的理解，并为未来开发更好的抗凝、溶栓类分子靶向药物和相关临床诊断试剂提供理论基础。

组织因子不仅参与凝血过程的起始，而且在细胞内多种信号通路的转导中扮演重要角色。除了凝血功能外，更是联系了PTE发生发展过程中的广阔时间和空间因素。此外，研究结果也显示癌症或炎症中PTE的发生率上升与疾病本身导致的组织因子水平或活性升高有关，进一步的研究发现对于血栓形成和调控至关重要的蛋白酶激活受体(proteaseactivatedreceptors，PARs)与组织因子关系密切，并且两者在凝血功能中的相关性从生命体的个体发育初期一直持续到成年阶段[51]，表明无论先天或者后天组织因子对凝血功能都至关重要。对于组织因子与PTE的研究有助于认识疾病发生的机制以及促进PTE治疗手段的进步，目前许多临床和基础研究的发现尚处于实验研究或定性阶段。

参考文献（略）

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