蛋白C系统与缺血性脑血管病

1、蛋白C 系统与缺血性脑血管病浙江大学医学院附属二院神经内科胡 海 涛蛋白C ( PC) 、蛋白S ( PS) 、蛋白C 抑制物(PCI) 、血栓调节蛋白( thrombomodulin , TM) 组成一组蛋白质,统称为蛋白C 系统(protein C system ,PCS) 。此系统对机体血液凝固起着重要的调节作用。血浆中凝血因子异常易形成血栓,同时抗凝物质活性变化也直接影响凝血- 抗凝机制的动态平衡,PCS 是血浆中重要的抗凝血系统,与缺血性脑血管病的发病密切相关。1 PCS 的结构与功能1 PCS 的结构与功能PC 是由肝脏合成的一种维生素K 依赖性糖蛋白,为抗凝系统中的关键成分。PC

2、 本身是酶原,它的激活剂就是凝血酶,PC 的激活实质上是一个酶解过程。血管内皮细胞表面存在着调节PC 激活的蛋白质,称为TM ,它本质上是一种凝血酶的受体。在体内凝血酶首先与TM 结合形成11 等分子复合物,在Ca2 + 存在时, 此复合物使PC 激活成活化PC(APC) ,活性增加1 000 倍凝血因子( F ) 的轻链对凝血酶激活PC 也有一定的辅助作用。APC 的主要作用包括灭活活化的凝血因子和因子( F a 和F a) APC 灭活F a 、F a 的速度很快,3mg/ L 水平的APC 在3 分钟内就可使80 %F a 、F a活性丧失。阻碍活化的凝血因子( F a)与血小板结合 血

3、小板表面的F a是F a的受体,APC 可灭活结合在血小板表面上的F a ,使F a 与血小板结合发生障碍,因而使F a对凝血酶激活作用大大减弱。凝血酶激活PC 成为APC ,而APC 不仅具有灭活F a 、限制F a形成的作用;并有灭活F a 与限制F a 的作用,反馈地抑制凝血酶的进一步形成促进纤维蛋白溶解 APC 促纤溶活性主要与它能刺激纤溶酶原释放有关APC 也能与纤溶酶原激活物抑制剂-1 ( PAI-1) 结合,导致PAI-1 活性丧失,从而保护组织型纤溶酶原激活物( t PA) 的活性,启动纤溶系统导致纤维蛋白溶解。1.2 APC 抵抗现象(activated protein C

4、resistance ,APCR)Dahlback 等报道1 例反复发作的静脉血栓形成患者，纯化的APC 不能延长活化的 aPTT，血浆表现出完全的APC 抵抗性，即APCR。Bertina 等证实，90 %以上的APCR 患者是由于F基因第1691位碱基发生了G A 错义点突变( FV Leiden ,FVL) 从而使氨基酸506位置突变导致谷氨酰胺( Gln) 代替Arg (Arg 506 Gln) ,而Arg 506 正是APC 催化a 失活的第1 酶切位点,导致a 不易被裂解失活。突变后的Fa 一方面能继续表达促凝血活性，另一方面对APC 的裂解作用大大降低，从而产生APCR。APCR

5、 患者表现为高凝状态，在某些诱因下容易血栓形成。FVL 并不是APCR 的唯一原因,高同型半胱氨酸血症及抗磷脂抗体(APA) 亦可使患者血浆抵抗APC。1. 3 PS 的结构及功能 PS 也是肝脏合成的依赖维生素K 因子,但与其他维生素K依赖因子不同,它不是丝氨酸蛋白酶的酶原。它本身对Fa 、Fa 并无灭活作用,而是APC 的辅因子。成熟的PS 含有一个谷氨酸区(10 个羧基谷氨酸) 、一个凝血酶敏感区(亮氨酸452丙氨酸75) 、4 个EGF 区(半胱氨酸802缬氨酸244) 及C 端一个大的片段(脯氨酸2452苏氨酸634) 。PS 的羧基谷氨酸区为钙和磷脂的结合所必需,EGF 区则含有高

6、亲和性不依赖谷氨酸的结合部位。有人提出, PS 与APC 的相互作用是通过第一个EGF 区和凝血酶敏感区来实现的, 在人血浆中60 %的PS 是通过非共价键与C4 结合蛋白(C4BP)形成结合的PS 复合物,40 %以游离形式存在,游离PS 具有APC 辅因子活性。现已证明, PS 通过与APC 在磷脂囊泡表面形成11等分子复合物后,可使APC 与磷脂颗粒表面结合的亲和力增大10 倍,从而使APC 对F a 、F a的灭活速率增大,起到抗凝作用。PS 还具有抗补体作用,约有60 %的PS 与补体C4BP 形成非共价复合物,使C4BP 构型发生改变,从而阻断C4 对C3 的激活作用。1. 4 A

7、PC 抑制物(APC inhibitor , APCI)Marlar 及Griffin 在1980 年发现正常血浆中存在APCI ,1983 年将其提纯。产生于肝脏,其血浆水平为(5. 32. 7) g/ ml 。用免疫方法使APCI 耗竭,则血浆中APC 不可能被灭活, 表明APCI 是APC 的基本灭活物。实验证明,APCI 灭活的过程,首先是APC 使APCI 裂解为一个小肽,其后通过共价键与APC 以11结合为等分子复合物,从而灭活APC ,肝素能使其抑制速率提高约30 倍。此外,APCI 尚能抑制凝血酶、Fa 、胰蛋白酶和糜蛋白酶。现已明确纤溶酶原激活物抑制剂-3 ( PAI-3)

8、就是APCI ,它对双链尿激酶型纤溶酶原激活物(uPA) 和双链t PA 均有抑制作用,但对单链uPA 无灭活作用。有人报道,APCI缺乏可导致F 与F 联合缺乏,可引起严重出血。1. 5 TM 分子结构及功能TM 是内皮细胞表面的凝血酶受体,每个内皮细胞上含5 万10 万个分子TM。TM 是一个膜整联蛋白,其结构与LDL 受体相似。成熟的TM 从第19 位氨基酸开始,有5 个结构区,先有一个外源凝集素样区域, 继而有6 个EGF 样重复区( 238 481) ,接着是一个富含Ser 、苏氨酸( Thr) 的区域,其后为跨膜区(含23 个疏水氨基酸) ,最后为胞浆区(38 个氨基酸) 。第46

9、 EGF 是激活PC 及与凝血酶结合的部位,第56 EGF 是凝血酶结合部位。 TM 作为PCS 的重要成分参与抗凝作用,在体内当凝血酶与TM 在内皮细胞表面结合成11的高亲和力可逆性复合物后,就能迅速与PC 结合,使PC 活化速度增加大约1 000 倍。TM 与凝血酶形成复合物后,引起凝血酶变构,使之丧失活化纤维蛋白原和血小板以及反馈性激活F、F和F的促凝作用;同时获得识别激活PC 的特性,使PC 的活化效率大大提高。APC与辅因子PS 结合加快灭活F a 、F a 。TM 作为PCS 的重要成分参与抗凝作用,在体内当凝血酶与TM 在内皮细胞表面结合成11的高亲和力可逆性复合物后,就能迅速与

10、PC 结合,使PC 活化速度增加大约1 000 倍。TM 与凝血酶形成复合物后,引起凝血酶变构,使之丧失活化纤维蛋白原和血小板以及反馈性激活F、F和F的促凝作用;同时获得识别激活PC 的特性,使PC 的活化效率大大提高。APC与辅因子PS 结合加快灭活F a 、F a 。TM 除了促进蛋白酶对PC 的活化外,还有其他抗凝作用,通过与凝血酶的竞争结合,抑制凝血酶对纤维蛋白凝块的水解;抑制F 和F 的活化及PS 的失活和凝血酶引起的血小板聚集;此外,可与F a 结合,抑制后者对凝血酶原的活化作用。TM 广泛分布于动脉、静脉、毛细血管及淋巴管的内皮中,尤其在肺、肾及胎盘中分布甚广,生理状态下TM 可

11、少量从内皮细胞表面水解脱落,游离于血液中,当内皮细胞损伤时则大量释放入血,是血管内皮受损的特异性分子标记物之一。2 PCS 与缺血性脑血管病2. 1 PC、PS 缺乏与缺血性脑血管病 先天性血凝紊乱已成为儿童卒中的原因。一项回顾性研究37 例儿童缺血性卒中时, 明确与PC、PS 缺乏有关的患儿各有5. 4 %(2 例) 和13. 5 %(5 例) , 而Kenet 等检测65 例儿童缺血性卒中的易栓标记物表明,PC、PS 缺乏在卒中组多见,但与对照组相比无统计学意义( P 0. 05) 。其中5 例有2 种以上易栓标志物,而对照组则无1 例。但APC 阴性者患卒中的危险性增加6倍以上,存在杂合

12、子FVL 突变者卒中的危险性增加近5 倍。De Lucia 等检测50 例颈内动脉或椎基底动脉系统TIA 患儿抗凝系统的结果表明,16 %(8/ 50) 有低PS 血症,10 %有低PC 血症,4 %(2/ 50)有低AT-血症,2 %存在纤溶酶原缺陷。表明PC抗凝途径在儿童卒中具有重要的作用。 因此,不论患儿是否存在卒中的危险因素及血栓家族史,对儿童卒中进行全面的血液评估是必不可少的。 青年卒中常见的病因有:高血压、糖尿病、吸烟、酗酒、口服避孕药、妊娠或产褥期及血液异常等,但约1/ 3 的青年缺血性卒中病因不清,血液异常占青年缺血性卒中的1 %25 %，测定抗凝标记物对青年缺血性卒中的诊治具

13、有重要意义。 Koller等报道了2 例具有PS、PC 缺陷家族史的青年女性均存在PC、PS 缺乏。Martinez 等观察60 例45岁以下脑血栓患者,发现10 例(17 %) 存在抗凝系统缺陷,其中PC、PS、AT-缺乏各为3 、2 、5 例,2 例可能有获得性原因,其余患者均被认为是杂合子缺陷。引起PC、PS 缺乏的获得性原因有多种,如手术、血液病、恶性肿瘤、口服避孕药、急性感染等。Douay等连续观察127 例青年缺血性卒中PC、PS、AT- 变化,结果9 例抗凝因子异常,其中7 例为获得性缺陷,2 例没有明显的原因,但进一步的监测结果正常,认为遗传性抗凝因子缺陷在青年缺血性卒中罕见。

14、 因此,在青年脑梗死病因不明时,均应进行PC、PS 检查。PC、PS 缺乏引起的脑梗死以先天性PC、PS 缺乏为常见,在50 例缺血性卒中中发现3 例PC 缺乏其他凝血实验均正常的患者,未见有引起获得性PC缺乏的原因,其家族成员中至少还有1 人PC 缺乏。有学者观察了343 例急性缺血性脑血管病患者的PC、PS 水平变化, 约有14 %存在PC 水平下降,18. 4 %PS 水平减低。PC 减低患者Barthl 指数及加拿大神经病学评分均减低,故PC 的水平与患者的预后有关,而PS 下降的意义仍未明确。获得性PC、PS 缺乏有多种原因,如急慢性肝病、恶性肿瘤、感染、DIC、手术、肥胖及药物等,

15、亦可导致脑梗死。2. 2 APCR 与缺血性脑血管病 APCR 与动脉血栓形成的关系尚未确定。De Lucia等对来自3 个家族14 例青年缺血性脑血管病患者研究发现,有9 例存在APCR ,为FVL突变纯合子或杂合子。Ridker 等随访有FVL 突变的家族,发现有90 %以上表现程度不同的APCR倾向,且这些患者发生深静脉血栓形成的可能性明显高于无FVL 突变人群,但心肌梗死和缺血性卒中与正常人群无明显差异。 Chaturredi 等报道28 例脑缺血,发现APCR 者9 例(32. 2 %) ,其中5 例伴有PC 缺乏、抗心磷脂抗体(ACA) 增高、狼疮抗凝物(LAC) 阳性等血液异常,但由于FVL 突变引起的APCR 不是卒中的主要原因,大多数为获得性APCR。也有人认为, 与体内存在抗APC 抗体有关。有APCR 患者,当PC、PS 及AT-等多种抗凝因子同时缺乏时,比单独缺乏某因子血栓栓塞的频率高,因此,APCR 是一种潜在的动脉血栓形成的重要因素,在某些特定条件下,如老年、孕妇、感染、口服避孕药等,易形成动脉血栓。2.3 PC、PS 缺乏的治疗原则 无临床表现的PC、PS 缺乏症不需治疗,但应避免由手术、外伤、口服避孕药、感染等危险因素而诱