首頁(yè) 資訊 血小板功能檢測(cè)專(zhuān)題(5):花生四烯酸途徑生物活性物質(zhì)和COX抑制劑的作用機(jī)理&信號(hào)傳導(dǎo)

血小板功能檢測(cè)專(zhuān)題(5):花生四烯酸途徑生物活性物質(zhì)和COX抑制劑的作用機(jī)理&信號(hào)傳導(dǎo)

來(lái)源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月06日 21:35

導(dǎo)語(yǔ) / 關(guān)于抗血小板藥物的介紹,這方面的文章很多。本文從血小板活化時(shí)的生物活性物質(zhì),受體,信號(hào)傳導(dǎo),以及抗血小板藥物的機(jī)理等多個(gè)方面,綜合匯總,希望能夠幫助大家更好地理解這些活性物質(zhì)及藥物。

此外,血小板內(nèi)部信號(hào)機(jī)制非常復(fù)雜,至今有很多機(jī)制仍然不明確。水平所限,無(wú)法保證文中信息最全,最準(zhǔn)確,希望指正,并交流指導(dǎo)。

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本篇視頻來(lái)源于著名的NINJA NERD SCIENCE 醫(yī)學(xué)視頻公司 ,在YouTube上有150萬(wàn)人訂閱。講者為Zach Murphy,風(fēng)趣幽默,深受歡迎。

視頻中連續(xù)介紹了阿司匹林、P2Y12受體抑制劑、GPIIb/IIIa受體抑制劑和PDE抑制劑的代表藥物和作用機(jī)制,值得反復(fù)學(xué)習(xí)記憶。

首先回顧一下機(jī)體止血的過(guò)程。

更多有關(guān)止血過(guò)程的介紹,可以根據(jù)下方鏈接,參考之前的軟文。

老生常談,再話凝血。凝血系統(tǒng)的的三大調(diào)節(jié)機(jī)制,一下子清晰了很多。

血管損傷后,首先會(huì)發(fā)生血管收縮,減少血流量。之后發(fā)生初級(jí)止血二級(jí)止血,形成穩(wěn)定的血凝塊。

初級(jí)止血(Primary hemostasis)

膠原血流剪切等因素作用下,損傷部位附近的血小板被激活,血小板通過(guò)表面受體與vWF連接,使血小板粘附至膠原表面。

血小板激活后,進(jìn)一步釋放ADP,TXA2,5-HT,鈣離子等多種活性物質(zhì),造成更多血小板的活化,聚集,形成血小板栓子(Platelet plug)。

二級(jí)止血(Secondary Hemostasis)

膠原暴露,組織因子暴露,外源性/內(nèi)源性途徑凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)啟動(dòng),順序激活各種凝血因子,導(dǎo)致凝血酶(Thrombin)形成,催化纖維蛋白原(Fibrinogen)轉(zhuǎn)化為纖維蛋白(Fibrin),并聚合形成網(wǎng)狀(mesh),覆蓋于血小板栓子表面,加強(qiáng)血小板栓子的強(qiáng)度。血小板伸出偽足,深入到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之中,進(jìn)一步強(qiáng)化栓子的穩(wěn)定性。

同時(shí),血管內(nèi)皮細(xì)胞受損后,釋放的NO和PGI2等抑制血小板聚集的活性物質(zhì)也減少,進(jìn)一步促進(jìn)血栓的發(fā)生。

動(dòng)脈血栓的形成中,血小板起到核心的作用,這與靜脈血栓的形成是不同的。

針對(duì)已知的血小板激活過(guò)程中的各種關(guān)鍵酶、受體、激活劑、細(xì)胞內(nèi)信使等環(huán)節(jié),人們研發(fā)了很多藥物。這些藥物能夠通過(guò)不同的作用機(jī)制,抑制血小板的聚集,因此被統(tǒng)一稱(chēng)為“抗血小板藥”。

總體來(lái)說(shuō),目前抗血小板藥物,可以分為如下幾類(lèi):

環(huán)氧化酶抑制劑(COX抑制劑)---代表藥物:阿司匹林

P2Y12受體抑制劑(也叫ADP受體抑制劑)---代表藥物:氯吡格雷,普拉格雷,噻氯匹定,替格瑞洛。

GPIIb/IIIa受體抑制劑 ---代表藥物:阿昔單抗、替若非班、依替巴肽

PDE抑制劑(也叫升cAMP的藥物)---代表藥物:西洛他唑、雙嘧達(dá)莫(潘生丁)

血栓烷合成酶抑制劑---代表藥物:奧扎格雷

5-羥色胺受體拮抗劑---代表藥物:沙格雷酯

蛋白酶激活受體拮抗劑 (PAR)---代表藥物:Vorapaxar

其他靶點(diǎn)藥物

每類(lèi)抗血小板藥物都具有自己獨(dú)特作用機(jī)制和特點(diǎn),我們逐步將會(huì)介紹。

抗血小板藥物的作用靶點(diǎn)

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血小板粘附至蛋白(膠原,vW因子),尤其是在高剪切力情況下,血小板激活劑(腎上腺素,凝血酶,ADP,血栓素A2等)導(dǎo)致血小板鈣離子動(dòng)員,作為血小板激活的介質(zhì)。

圖片來(lái)源:http://www.pulmonarycirculation.org/text.asp?2012/2/3/291/101398

這次,首先介紹環(huán)氧化酶抑制劑(COX抑制劑),也叫NSAIDs(非甾體抗炎藥)。

介紹藥物之前,先了解一下花生四烯酸和前列腺素類(lèi)物質(zhì)。

1. 花生四烯酸途徑及代謝物

花生四烯酸(AA,Arachidonic acid),以磷脂(Phospholipid)的形式存在于細(xì)胞膜中。當(dāng)細(xì)胞膜受到各種刺激時(shí),可發(fā)生膜受體-配體的結(jié)合,觸發(fā)磷脂酶A(PLA)活化。 

磷脂酶A(PLA)是一種細(xì)胞膜酶,能夠水解各種磷脂和氨基醇,能夠釋放細(xì)胞膜中的花生四烯酸(AA)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),并成為錨定在DTS(致密管狀系統(tǒng))中的環(huán)氧化酶( COX )的底物。

注:磷脂酶(Phospholipase)是一種將磷脂質(zhì)水解為脂肪酸及親脂性物質(zhì)的酵素。磷脂酶主要依據(jù)其催化反應(yīng)的對(duì)象分為四類(lèi),即磷脂酶A、B、C、D 四種。

磷脂酶A(分為A1型和A2型)

磷脂酶A1-切SN-1?;?;磷脂酶A2-切SN-2?;?,釋放出花生四烯酸

磷脂酶A2作用在完整的卵磷脂分子上,并水解在第二個(gè)碳上被酯化的脂肪酸,產(chǎn)生溶血磷酸(Lysolecithin)及脂肪酸。

磷脂酶B(分為B1型和B2型)

磷脂酶B-切SN-1及SN-2的?;灰卜Q(chēng)作溶血磷脂酶。

磷脂酶C

磷脂酶C-切的位置在磷酸鹽基團(tuán)前,并釋放出diacylglycerol及一個(gè)前端含有磷酸根的基團(tuán)。磷脂酶C在訊息傳遞扮演重要的腳色,放出第二信使:肌醇三磷酸(IP3)

磷脂酶D

磷脂酶D-切的位置在磷酸鹽基團(tuán)后,釋放出磷脂酸及醇。

磷脂酶C及磷脂酶D都被認(rèn)為是磷酸二脂酶。

磷脂酶作用靶點(diǎn)圖

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環(huán)氧化酶(COX)首先將 花生四烯酸(AA)轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的 前列腺素G2(PGG2)和 前列腺素H2(PGH2),然后在 過(guò)氧化物酶、血環(huán)素合成酶等關(guān)鍵酶的作用下,進(jìn)一步形成具有生物活性的 二十碳衍生物(Eicosanoids),包括血栓素A2(TXA2),PGD2,PGE2, PGF2,PGI2等。

磷脂膜的分解及AA途徑代謝物的生成

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花生四烯酸途徑代謝產(chǎn)物及作用效果

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心血管系統(tǒng)中,最重要的三種類(lèi)前列腺素物質(zhì),包括TXA2,PGI2,和PGE2。這些效應(yīng)是通過(guò)與同源物GPCR受體結(jié)合,TXA2結(jié)合至TP受體,PGI2結(jié)合至IP受體,PGE2結(jié)合至EP1-4受體。

1.1 TXA2的作用機(jī)制

TXA2促進(jìn)血管收縮,血管平滑肌細(xì)胞增殖以及血小板活化。

TXA2結(jié)合至膜受體TPαTPβ,會(huì)導(dǎo)致致密管狀系統(tǒng)(DTS)中鈣離子的動(dòng)員(Mobilization)。細(xì)胞質(zhì)中鈣水平的增加,會(huì)引起肌動(dòng)蛋白微絲(Actin Microfilaments)的收縮和血小板的活化。

TXA2 的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制可參考視頻

血小板膜上存在TXA2受體,即TPα或TPβ。TXA2結(jié)合至受體后,激活Gq蛋白。Gq蛋白,可以沿著細(xì)胞膜移動(dòng),結(jié)合至一個(gè)特定的膜蛋白,即磷脂酶C(PLC),并導(dǎo)致磷脂酶C(PLC)激活。

PLC被激活后,分解特定的膜結(jié)構(gòu)PIP2(二磷酸磷脂酰肌醇),降解成為2種成分,分別為IP3(三磷酸肌醇)DAG(二酯酰甘油)。

IP3DAG都屬于細(xì)胞內(nèi)的信使物質(zhì),能夠通過(guò)血小板內(nèi)的信號(hào)通路,介導(dǎo)血小板的活化過(guò)程。

IP3如何發(fā)揮作用?

IP3結(jié)合至像內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一樣的致密管狀系統(tǒng)(DTS)受體,并刺激蛋白通道,允許鈣離子移出DTS進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中,之后鈣離子刺激血小板內(nèi)的顆粒(致密顆粒,δ顆粒)與細(xì)胞膜融合,之后這些顆粒釋放小分子活性物質(zhì),如ADP,5-HT,鈣離子和TXA2等活性物質(zhì)。

釋放的ADP,TXA2,5-HT,ATP等活性物質(zhì),將引起更多血小板的激活,并產(chǎn)生更多的血小板聚集。

DAG如何發(fā)揮作用?

DAG可以激活蛋白激酶C(PKC),之后PKC可以調(diào)節(jié)GPIIb/IIIa受體活性,并使不同血小板上的GPIIb/IIIa受體可以彼此連接(通過(guò)纖維蛋白原和vWF),造成血小板的聚集。

1.2 PGI2的作用機(jī)制

PGI2和PGE2,有時(shí)候會(huì)起到跟TXA2反的作用。PGI2促進(jìn)血管擴(kuò)張,抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖,減少血小板活化。

TXA2和PGI2的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)

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1.3 PGE2的作用機(jī)制

PGE2傾向于促進(jìn)血管擴(kuò)張,在低濃度時(shí),它會(huì)增加血小板反應(yīng)性,在高濃度抑制血小板反應(yīng)性。

PGE2結(jié)合至不同的4個(gè)EP受體,這可能解釋了PGE2在心血管不同的作用。

例如,激活EP1EP3受體,與血管收縮相關(guān);而激活EP2EP4與血栓舒張有關(guān)。

在血小板上,激活EP3受體,可以抑制腺苷酸環(huán)化酶(AC,Adenylate cyclase),降低血小板內(nèi)cAMP濃度,增加血小板的興奮性。而激活EP4和EP2受體,可以增加血小板內(nèi)cAMP的濃度,對(duì)抗、抵消EP3對(duì)血小板的激活。

高濃度的PGE2,很可能也會(huì)激活I(lǐng)P受體,通過(guò)激活腺苷酸環(huán)化酶(AC),升高cAMP濃度,從而抑制血小板的活性。

類(lèi)前列腺素物質(zhì)受體及信號(hào)傳導(dǎo)通路(血管平滑肌&血小板)

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循環(huán)中的TXA2主要產(chǎn)自于血小板,血管平滑肌細(xì)胞也能產(chǎn)生少量的TXA2。血小板除了產(chǎn)生TXA2,還能產(chǎn)生在一定程度上產(chǎn)生PGE2,但是不產(chǎn)生PGI2。

在生理環(huán)境下,大多數(shù)血管能夠產(chǎn)生PGI2。血管內(nèi)皮和血管平滑肌細(xì)胞,可以產(chǎn)生PGE2。

有報(bào)道稱(chēng),血小板和內(nèi)皮細(xì)胞之間可能會(huì)存在內(nèi)過(guò)氧化物(Endoperoxides)的交換,這樣,一種細(xì)胞就可以支持另外一種細(xì)胞產(chǎn)生類(lèi)前列腺素物質(zhì)(Prostanoid)。

提示:cAMP是血小板內(nèi)部的一個(gè)重要的第二信使,任何原因引起的cAMP濃度升高,都會(huì)產(chǎn)生血小板的抑制。

因此,花生四烯酸生成血栓素A2等活性物質(zhì)的這個(gè)途徑,也被稱(chēng)為花生四烯酸(AA)合成途徑,或者稱(chēng)為前列腺素(Prostaglandin)途徑、環(huán)氧化酶(COX)途徑或血栓A2途徑,有跟多不同的叫法,但都是一個(gè)意思。

環(huán)氧化酶(COX, Cyclooxygenase)在體內(nèi)有兩種同工酶異構(gòu)體,即COX-1COX-2。兩者都作用于花生四烯酸(AA),產(chǎn)生相同的代謝產(chǎn)物。

COX-1主要存在于血小板中,正常生理下介導(dǎo)前列腺素類(lèi)物質(zhì)的生成。COX-2主要存在于炎癥部位,可引起炎癥反應(yīng)、發(fā)熱和疼痛。

因此,我們知道了,TXA2是導(dǎo)致血小板激活的重要物質(zhì),而環(huán)氧化酶(COX)是這個(gè)途徑激活的關(guān)鍵酶。

那么,什么藥物,能夠抑制這個(gè)AA途徑呢?如何抑制?

1. 阿司匹林(Aspirin)

1. 1阿司匹林的作用機(jī)制

阿司匹林(Aspirin),也稱(chēng)為乙酰水楊酸(Acetylsalicylic acid),是一種非甾體抗炎藥(NSAIDs)。

阿司匹林可以使環(huán)氧化酶(COX)的絲氨酸(Serine)殘基乙?;?/strong>(Acetylation),從而阻斷COX催化位點(diǎn)與底物的結(jié)合,導(dǎo)致COX永久失活,血小板生成TXA2受到抑制,從而抑制由TXA2引起的血小板活化和聚集。

阿司匹林治療后,TXA2引起的信號(hào)傳導(dǎo),向相反的方向發(fā)展

由于COX酶被阿司匹林抑制,產(chǎn)生更少的PGG2,PGH2,最終導(dǎo)致TXA2生成減少。

因此,在血小板內(nèi)部,TXA2作用于TP受體后介導(dǎo)的Gq蛋白和PLC 的活化,都受到了抑制,IP3,DAG的產(chǎn)生都會(huì)減少。

之后IP3通路,對(duì)應(yīng)的脫顆粒(Degranulation)也會(huì)減少,釋放更少的活性分子,即5-HT, ADP,TXA2,鈣離子等這些物質(zhì)的釋放,都會(huì)受到阿司匹林的抑制而減少,引起血小板更少的活化和聚集。

同理,在DAG通路上,PKC更少激活,也就相當(dāng)于抑制了GPIIb/IIIa受體,導(dǎo)致血小板上的GPIIb/IIIa受體不能彼此連接,因此產(chǎn)生的血凝塊,或者叫做血小板栓子,穩(wěn)定性就差,抑制了血小板的聚集。

1.2 阿司匹林的作用特點(diǎn):

阿司匹林對(duì)COX的抑制,并不是血小板特異性的,也能抑制內(nèi)皮細(xì)胞中的COX。

阿司匹林對(duì)COX-1,COX-2都有抑制作用,以抑制OCX-1為主。

因?yàn)檠“?strong>沒(méi)有細(xì)胞核不能重新合成COX酶,因此,阿司匹林對(duì)血小板的抑制是永久性的,直致血小板重新生成。

血小板的壽命是7-10天,每天約有10%的血小板重新生成。單次口服后,對(duì)聚集的影響持續(xù)約7天。

而內(nèi)皮細(xì)胞具有細(xì)胞核,因此內(nèi)皮細(xì)胞的COX失去活性后,可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)重新合成。因此,阿司匹林對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞PGI2合成的影響不大。PGI2,是很強(qiáng)的內(nèi)源性血小板抑制劑,能抑制ADP、膠原等誘導(dǎo)的血小板聚集和釋放。

血小板產(chǎn)生的TXA2和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的PGI2之間的動(dòng)態(tài)平衡,是調(diào)控血栓形成的重要機(jī)制。

1.3 阿司匹林的藥物代謝學(xué)

阿司匹林的半衰期15-20分鐘,非常短。

可溶性阿司匹林胃和小腸上段快速吸收,吸收后30-40分鐘達(dá)到血漿峰值濃度,1小時(shí)左右,對(duì)血小板有明顯的抑制作用。

而腸溶阿司匹林,在給藥后3-4小時(shí),血漿濃度達(dá)到峰值。如果是腸溶片,又需要快速起效,必須嚼服。

很小量的阿司匹林20-40mg/d, 就能抑制78%以上的TXA2生成。75-325mg/d可以對(duì)血小板的TXA2生成達(dá)到最大抑制,再增加劑量不會(huì)顯著增加抗栓的作用,而表現(xiàn)為抗炎作用,不良反應(yīng)也增加。

單次口服,至少需要160mg可溶性阿司匹林,在30分鐘內(nèi),最大程度抑制血小板。

可溶性阿司匹林(每天40-80毫克)和腸溶阿司匹林(每天80-100毫克)具有累積效應(yīng),因此,通過(guò)4-5天,達(dá)到對(duì)血小板TXA2的形成的最大抑制(超過(guò)95%)。

停用阿司匹林后,當(dāng)20%的血小板具有正常的環(huán)氧化酶活性時(shí),就可以回復(fù)正常的止血功能。

2. 其他非甾體抗炎藥(Other nonsteroidal anti-inflammatory drugs)

其他非甾體抗炎藥物,包括布洛芬(ibuprofen),舒林酸(sulindac),萘普生(naproxen),甲氯芬酸(meclofenamic acid),甲芬酸(mefenamic acid),二氟尼柳(diflunisal),吡羅昔康(piroxicam),托美?。╰olmetin),佐美哌酸(zomepirac),磺吡唑酮(sulfinpyrazone),吲哚美辛(indomethacin),苯基丁氮酮(phenylbutazone)塞來(lái)昔布(celecoxib)等。

這些藥物的 作用機(jī)制與阿司匹林相似,但對(duì)環(huán)氧化酶(COX)的作用是 可逆的,效果持續(xù)時(shí)間更短。

關(guān)于阿司匹林是否能夠影響ADP對(duì)血小板的激活,這是經(jīng)常有老師問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題。

結(jié)合下方的文獻(xiàn)證據(jù)及建議,大家可以思考一下。

1,第十版威廉姆血液病手冊(cè):阿司匹林不僅可以抑制TXA2的生成,也能抑制其他激活劑,如膠原,ADP或腎上腺素引起的血小板激活。

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2,國(guó)外文獻(xiàn):以LTA作為工具,以20μmol ADP誘導(dǎo)的最大聚集率(MAR)<57%,作為接受P2Y12受體抑制劑治療有效的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在47名健康志愿者98名只服用阿司匹林治療的患者中,分別有7名(15%)和38名(38%),其ADP MAR<57%,也就是意味著,這些人群,盡管沒(méi)有服用P2Y12受體抑制劑,但是存在類(lèi)似P2Y12治療的效果。并且,接受阿司匹林治療的患者,其ADP MAR<57%的人群比例(38%),遠(yuǎn)高于健康志愿者(15%)。

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所以,盡管人們對(duì)于阿司匹林進(jìn)行了深入的研究,但是,仍然有一些機(jī)制,是不明確的。人們觀察到了一些現(xiàn)象,但是還不能做出合理的解釋。

篇幅所限,其他類(lèi)型的抗血小板藥物,逐步在后面的軟文中進(jìn)行介紹。

(完)

【參考文獻(xiàn)】

1. Warner T D, Nylander S, Whatling C. Anti‐platelet therapy: cyclo‐oxygenase inhibition and the use of aspirin with particular regard to dual anti‐platelet therapy[J]. British journal of clinical pharmacology, 2011, 72(4): 619-633.

2. Hankey G J, Eikelboom J W. Antiplatelet drugs[J]. Medical journal of Australia, 2003, 178(11): 568-574.

3. Wijeyeratne Y D, Heptinstall S. Anti‐platelet therapy: ADP receptor antagonists[J]. British journal of clinical pharmacology, 2011, 72(4): 647-657.

感興趣的朋友可以繼續(xù)思考1,只服用P2Y12受體抑制劑時(shí)候,對(duì)AA通路,有怎樣的作用呢?協(xié)同?促進(jìn)?2,同時(shí)服用阿司匹林和P2Y12抑制劑時(shí),這兩種藥物,到底是如何作用的?哪些藥物的效果會(huì)被抑制,減弱?哪些藥物協(xié)同促進(jìn)另外一種藥物?這些問(wèn)題,需要證據(jù)來(lái)解釋。

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