血小板指數在慢性阻塞性肺疾病并發肺動脈高壓中的研究進展

孫 蘭 華 毛 馮喜英

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)以氣道和肺的慢性炎癥為表現，其特征為氣流受限不可逆，患病率及病死率均高，是目前世界上第四大死因，且預計到2020年COPD將成為死亡的第三大原因[1-3]。慢性阻塞性肺疾病全球倡議(The Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, GOLD)將COPD急性加重與合并癥納入指南，說明了合并癥在COPD病情和預后評價中的重要性。肺動脈高壓(pulmonary hypertension, PH)是COPD疾病的常見并發癥，繼發PH及肺心病是導致COPD患者死亡和預后不良的重要因素。長期低氧、反復感染易引起血管內皮功能失調，繼而促進肺血管收縮，導致PH形成。反之，PH能夠引起肺小血管閉塞，肺泡血流灌注欠佳，致使彌散功能障礙，加重全身低氧血癥，造成惡性循環，且合并PH的COPD患者病死率顯著增加[4-5]。

COPD患者肺血管內存在微小血栓。在COPD急性加重期患者的尸體解剖中，肺微小動脈血栓形成的發生率為89.8%，幾乎都是原位血栓形成,表明血小板在COPD的產生、發展和轉歸中可能起著重要作用[6]。研究發現，缺氧性肺血管收縮和重塑、炎癥反應、肺動脈血栓形成、肺血管床破壞和血小板活化等參與了PH的發生發展過程，并與疾病的進程有著密不可分的關聯[7]。血小板指數一般包括血小板數目(platelet, PLT)、血小板平均體積(mean platelet volume, MPV)、血小板分布寬度(platelet distribution width, PDW)、以及血小板與淋巴細胞比值(platelet-lymphocyte ratio, PLR)等。較高的血小板指數可能反映潛在的炎癥，如一些炎性介質刺激巨核細胞增生并導致血小板增多，同時這些巨核細胞與血小板和白細胞相互作用，釋放炎性介質[8-9]。MPV、PDW是血常規中的常見指標，MPV=[血小板比積(%)/血小板數目(109/L)]×105，其中血小板比積=血小板體積/全血體積，反映血小板刺激水平或血小板生成率的變化[10]。PDW是血小板體積分布的異質性的相對寬度，反映血小板的形成、血小板的形狀變化和血小板體積的離散度[11]。PLR能反映機體炎癥水平與類風濕關節炎、代謝綜合征等多種慢性炎癥疾病的病情具有臨床相關性，有望成為新的炎性標記物[12-13]。本文將從血栓前狀態及炎癥反應兩個方面綜述血小板指數在COPD并發肺動脈高壓中的研究進展。

一、血栓前狀態

1. 定義及表現： COPD患者中多有原位血栓形成，研究提出原位血栓前有一個血栓前狀態(prethrombotic state, PTS)，其由于血管內皮、血小板和血液流變學的改變，凝血和抗凝機制失衡，導致血栓易于形成。PTS可表現為：①血管內皮細胞受損；②血小板和白細胞被激活；③凝血因子含量增高；④抗凝蛋白含量減少；⑤纖溶成分含量減低或活性減弱；⑥血液黏度增高或血流減慢。這些血液學的變化易導致血栓形成，促進深靜脈血栓的形成及增加肺栓塞發生的風險，促進PH和肺心病的發生發展[14]。

2. 血小板活化： 在正常情況下血小板以非活化狀態通過正常的肺循環，COPD患者往往存在缺氧、酸中毒等病理狀態，且反復因發生感染而急性加重，這些都可導致肺血管內皮細胞損傷破壞，使內皮下膠原組織暴露，從而使血小板發生激活，而活化后的血小板其形態、結構、功能和代謝等都會發生變化，有助于止血，但其最主要特征是其與血管內皮細胞黏附能力及與周圍血小板相聚集的功能增強，進而引起循環系統血栓事件的風險增大[15]。血小板激活之后會使血小板被消耗，繼而引發骨髓增生，再生的大血小板入血，引起血小板異質性加大[16-17]。血小板數目、大小或體積既可以反映骨髓巨核細胞的增生與代謝活性、再生血小板的生成情況和循環血中血小板的年齡，也能夠反映血小板的酶活性和功能狀態[18]。研究發現MPV和PDW與多種心腦血管疾病的發生、發展及預后密切相關，且均為血小板活化的標記[16]。MPV反映血小板的大小，MPV越高，血小板體積越大，血小板致密顆粒增多，顆粒中的5-羥色胺(5-Hydroxytryptamine, 5-HT)、血栓素A2(thromboxane-A2, TXA2)、β血栓蛋白等物質釋放增多，酶活性增高、代謝活躍，其糖原、腺嘌呤核苷酸和正磷酸鹽含量、以及蛋白、碳水化合物及體液代謝率均較高，其黏附力、聚集力較體積小者活躍，形成血栓的風險越高[19-20]。PDW升高提示外周血中血小板大小懸殊，血小板活化可導致形態學改變，包括偽足形成，偽足形成可加強血小板黏附、凝聚，導致血小板的異質性以及PDW升高[21-23]。MPV和PDW在血小板活化中均升高，二者聯合使用能更有效地預測血小板激活。

3. PTS與COPD： COPD患者的PLT明顯升高，一方面考慮缺氧刺激骨髓巨核細胞的造血功能，促進血小板生成；另一方面考慮與COPD患者多有吸煙史相關[2]。研究發現PLT在COPD穩定期及急性加重期均降低，其原因考慮病情進展中肺血管收縮、血流減慢，病原微生物及其代謝產物通過免疫途徑激活補體，抑制骨髓巨核細胞功能，并對血管內皮細胞和血小板產生直接損害，使血小板消耗、破壞增加，因此外周血中PLT減少[24]。COPD中血小板活化增強，MPV、PDW升高，其原因可能有以下幾個方面：①缺氧狀態下血小板表面P選擇素、糖化蛋白Ⅱb/Ⅲa發生激活，糖化蛋白Ⅰb受體的表達增加；缺氧能夠導致血管內皮細胞中的線粒體損傷，引起花生四烯酸及前列腺素生成減少，而前列腺素可抑制血小板激活及黏附聚集[24-26]；長期慢性缺氧刺激促紅細胞生成素的分泌導致紅細胞增多，以及肺血管廣泛收縮和肺動脈高壓，伴血管內膜增生，某些血管發生纖維化和閉塞，造成肺血管床重構及血液高凝狀態；②酸中毒可直接損傷微血管內皮細胞，使內皮下的微纖維與膠原暴露，激活凝血因子Ⅻ，引起內源性凝血系統的激活，同時酸中毒時，血液pH 值降低，肝素的抗凝活性減弱，而凝血因子的活性升高，血小板的集聚性加強，由其釋放的促凝因子增加，導致血液呈高凝狀態[27]；③吸煙是COPD的最主要患病因素，吸煙者有大量大體積血小板，與血小板活化有關，其MPV升高[28]。穩定期COPD患者的血小板單核細胞聚集體增加，并且在急性加重期患者的血小板活化率進一步增加。不同程度COPD患者PTS不同，病情越重，PTS越顯著[29]。

4. PTS與PH： COPD相關PH的病理生理學涉及到炎癥、血管功能障礙、血管重塑、肺組織結構破壞、呼吸動力學及血流動力學改變等多個環節[30]。血小板激活在PH的發生過程中的作用尚未明了，推測: ①缺氧和炎癥反應等激活血小板后導致血小板在肺血管內膜處黏附、聚集，進而形成血栓，堵塞肺小動脈管徑，另外，活化血小板釋放血小板Ⅳ因子發揮抗凝血拮抗作用，釋放TXA2促使血小板聚集，共同增加肺血管阻力[31]；②血小板活化后，血栓素B2的釋放也會增加，從而促使血管和支氣管平滑肌強烈收縮，增加黏液分泌及微血管滲出，促使平滑肌增生，加重氣道狹窄，從而影響患者的心肺功能，出現肺動脈高壓；③血小板的激活還可引起5-HT代謝出現變化，促進肺血管平滑肌增殖，肺動脈收縮和肺微小動脈原位血栓生成。血小板異常和血小板活化異常是PH疾病進展的重要介質，它們都有助于肺動脈血栓形成，引起血管重塑，并被認為在所有形式的PH發病機制中起作用[32]。Can[33]首次發現與健康對照組相比，PH中MPV顯著升高，提出血小板活化可能作為其機制之一直接參與PH的發病過程。Mehmet等[18]研究發現房間隔缺損相關PH患者的MPV是升高的，Varol[34]在對先天性心臟病相關PH及其他類型PH的研究中也同樣發現MPV較健康對照組升高。分析其原因可能如下：①PH的系統性炎癥可能導致血小板活化，細胞因子白細胞介素-3(interleukin-3, IL-3)、白細胞介素-6(interleukin-6, IL-6)影響巨核細胞的活性，導致產生更有活性及更大的血小板[35]；②剪切應力升高和炎癥提高血小板的活性，促進血管性假血友病因子釋放增加、組織因子的表達，可下調血栓調節蛋白、減少凝血酶失活、降低蛋白C、減少纖溶；③肺血管內皮功能障礙可能導致血小板活化和局部血栓形成；④活化的血小板黏附于受損的肺血管壁，促進原位血栓形成，還能激活很多參與肺血管重塑的生長因子和細胞因子，如血管內皮生長因子、血小板源性生長因子、成纖維細胞生長因子、轉化生長因子-β等[36]。

二、炎癥反應

1. 概述:除了止血和血栓形成，血小板也被認為是一種關鍵的炎癥介質[37]。血小板顆粒儲存和分泌大量的生物活性物質，通過血小板激活而釋放，引起血小板聚集、嗜中性粒細胞及單核細胞黏附和趨化、細胞存活及增殖、蛋白凝固和水解等炎癥反應[38]。COPD合并PH患者中血小板活化一方面可以推動血栓栓塞事件發生增加，另一方面也可以通過免疫和炎癥機制對COPD的發生發展和預后起重要作用。炎癥是以血小板、白細胞和內皮細胞之間的相互作用為特征的，這些相互作用觸發自分泌和旁分泌激活過程，導致白細胞黏附到血管壁。血小板顆粒儲存和分泌大量的生物活性物質，通過血小板激活而釋放，引起血小板聚集、嗜中性粒細胞及單核細胞黏附和趨化、細胞存活和增殖、蛋白凝固和水解等炎癥反應。血小板及其活化產物參與對細菌進行監測及應答，在炎癥的發生發展中起了關鍵作用，直接或間接地參與宿主抗感染防御過程[39]。

2. 血小板與炎癥反應

(1)PLR與炎癥反應: 外周血PLR是反映機體炎癥程度和免疫狀態的一個指標，有關其在COPD中的變化及臨床意義方面研究甚少[40]。研究發現，與健康對照組相比，COPD穩定期和急性加重期的PLR均升高，且急性期升高更明顯；PLR與白細胞呈正相關，與MPV、第1 s用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second, FEV1)、慢性阻塞性肺病評估測試(assessment of chronic obstructive pulmonary disease, CAT)評分呈負相關；PLR隨著GOLD分級程度加重而明顯升高；除此之外，PLR>152.2預示著COPD急性加重[41]。陳實等[9]發現PLR與降鈣素原(procalcitonin, PCT)、C-反應蛋白(C-reactive protein, CRP)、IL-6、白細胞介素-8(interleukin-8, IL-8)呈正相關，與CAT評分、呼吸困難(modified medical research council, MMRC)量表評分、6 min步行實驗、COPD急性發作次數呈正相關。研究發現COPD急性加重的住院患者PLR升高與90 d病死率增加相關，PLR>235預示著生存率極低。其機制可能是：在COPD急性加重過程中,炎癥細胞過度激活，產生大量的炎癥因子，如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、IL-6和IL-8等,過多的炎癥因子誘導機體產生氧化應激，導致肺血管內皮損傷,從而導致血小板激活和黏附聚集，提示COPD的炎癥反應在體內導致了血小板的過度激活狀態；另一方面，COPD急性加重時的感染應激促進了促腎上腺皮質激素分泌和糖皮質激素的分泌，而且白細胞介素-10(interleukin-10, IL-10)、轉化生長因子-β等炎癥因子大量釋放，均可誘導淋巴細胞凋亡和功能下降[42]。PLR整合了血小板增加和淋巴細胞減少，反映了COPD的嚴重性和活動性[43]。

(2)MPV與炎癥反應: MPV是各種疾病的炎性指標，在潰瘍性結腸炎、類風濕性關節炎、強直性脊柱炎、系統性紅斑狼瘡、銀屑病中均可發現MPV下降[44-48]。但MPV在COPD中的變化卻不盡相同。研究發現COPD急性加重期患者的MPV偏低，MPV水平與CRP、中性粒細胞與淋巴細胞比值(neutrophils-lymphocyte ratio, NLR)、白細胞計數呈負相關，表明MPV降低加重全身炎癥反應，且炎癥越重，MPV越低，再入院率越高[41，44，49-50]。COPD急性加重恢復期患者MPV低于健康者，且隨著COPD急性加重恢復期患者病情加重，MPV進一步降低，且與FEV1/FVC、動脈血氧飽和度呈正相關，與肺動脈收縮壓呈負相關。此機制可能為: ①肺功能越差，肺動脈收縮壓越高，缺氧越嚴重，肺組織釋放炎癥介質越多; ②下呼吸道發生細菌感染時，細菌脂多糖介導的促炎癥反應加重； ③循環中大量產生的炎癥因子及炎癥介質，如中性粒細胞、CRP等，通過抑制巨核細胞的增生，刺激骨髓釋放小體積的血小板，使MPV下降[51-52]。

另有研究發現COPD穩定期患者MPV較健康對照組顯著增加[26]，考慮原因可能是穩定期COPD患者中存在不同程度的缺氧和低水平局部或系統炎癥，進而引起血小板的激活和MPV增加。研究發現COPD急性加重組患者MPV高于健康對照組,且高水平MPV與老年COPD急性加重患者病情嚴重程度密切相關，亦是其住院死亡的獨立危險因素[15,53]。經抗血小板治療的治療組患者血IL-8、TNF-α及超敏CRP水平明顯低于對照組，并且治療后肺功能相關指標FEV1、FEV1/FVC、FVC及呼吸困難指數的改善明顯優于對照組。考慮其原因如下：①COPD急性加重患者炎性或感染程度嚴重時，機體大量炎性介質或細胞因子釋放、加上內毒素等因素，一方面激活血小板，激活的血小板由圓盤狀轉變成矛狀，出現偽足，其體積變大，因此MPV增加；另一方面，缺氧、炎性或感染程度嚴重時，外周血中血小板激活后黏附聚集，因此其消耗及破壞程度較重，進而刺激骨髓生成釋放體積更大的新生血小板[15]；②COPD急性加重患者中IL-6、CRP等炎性介質釋放增加，升高的IL-6通過影響巨核細胞的數量、大小及成熟，保護巨核細胞免于凋亡，增強IL-3對巨核細胞的刺激作用，刺激骨髓持續生成大體積血小板，引起MPV增高[15,54]；③急性感染時內毒素可以激活凝血酶，使單核巨噬細胞釋放血小板因子，加重血小板活化。活化血小板可釋放血小板激活因子、TXA2、血小板Ⅳ因子、血小板源性生長因子、氧自由基等多種炎性介質，進而參與COPD炎性反應[37,55]。血小板激活因子是重要炎性介質，使氣道黏液分泌增加、抑制黏液-纖毛運動，參與氣道重塑，可使血管通透性增加；TXA2可促進血管和支氣管平滑肌收縮；血小板Ⅳ因子可誘導單核細胞活化，使其抵抗血流切應力而趨向炎癥部位，同時可誘導單核細胞產生促炎癥細胞因子；血小板源性生長因子可促進成纖維細胞、血管平滑肌細胞等增生，趨化并激活炎癥細胞，促進炎性介質的釋放，加重組織損傷；氧自由基可使肺泡上皮細胞、內皮細胞受損，破壞α1-抗胰蛋白酶的結構及活性，加劇肺內彈性蛋白酶的損害，促進COPD進一步進展[55]。

目前血小板活化和炎癥反應機制在COPD及肺動脈高壓中是明確的，但血小板活化和炎癥反應二者間的相互作用以及MPV、PDW在這二者中的意義解讀仍存在爭議。另外，目前已經證實COPD患者中MPV、PDW與肺功能有相關性，且抗血小板治療有意義，但COPD血小板改變導致的肺原位血栓形成對肺動脈高壓程度的影響以及抗血小板治療的療效尚不明確，未來需要進行大量的臨床和基礎試驗，以期對COPD合并肺動脈高壓進行早期干預及治療，早期從血小板改變中預防血液微血栓的發生。