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血小板功能檢測專題(5):花生四烯酸途徑生物活性物質(zhì)和COX抑制劑的作用機理&信號傳導

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月06日 21:35

導語 / 關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的生物活性物質(zhì),受體,信號傳導,以及抗血小板藥物的機理等多個方面,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)部信號機制非常復雜,至今有很多機制仍然不明確。水平所限,無法保證文中信息最全,最準確,希望指正,并交流指導。

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本篇視頻來源于著名的NINJA NERD SCIENCE 醫(yī)學視頻公司 ,在YouTube上有150萬人訂閱。講者為Zach Murphy,風趣幽默,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制,值得反復學習記憶。

首先回顧一下機體止血的過程。

更多有關止血過程的介紹,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)機制,一下子清晰了很多。

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

初級止血(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)源性途徑凝血級聯(lián)反應啟動,順序激活各種凝血因子,導致凝血酶(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,加強血小板栓子的強度。血小板伸出偽足,深入到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之中,進一步強化栓子的穩(wěn)定性。

同時,血管內(nèi)皮細胞受損后,釋放的NO和PGI2等抑制血小板聚集的活性物質(zhì)也減少,進一步促進血栓的發(fā)生。

動脈血栓的形成中,血小板起到核心的作用,這與靜脈血栓的形成是不同的。

針對已知的血小板激活過程中的各種關鍵酶、受體、激活劑、細胞內(nèi)信使等環(huán)節(jié),人們研發(fā)了很多藥物。這些藥物能夠通過不同的作用機制,抑制血小板的聚集,因此被統(tǒng)一稱為“抗血小板藥”。

總體來說,目前抗血小板藥物,可以分為如下幾類:

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、雙嘧達莫(潘生?。?/p>

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

其他靶點藥物

每類抗血小板藥物都具有自己獨特作用機制和特點,我們逐步將會介紹。

抗血小板藥物的作用靶點

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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)導致血小板鈣離子動員,作為血小板激活的介質(zhì)。

圖片來源: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)的形式存在于細胞膜中。當細胞膜受到各種刺激時,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)是一種細胞膜酶,能夠水解各種磷脂和氨基醇,能夠釋放細胞膜中的花生四烯酸(AA)進入細胞質(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)其催化反應的對象分為四類,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?;涣字窤2-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作溶血磷脂酶。

磷脂酶C

磷脂酶C-切的位置在磷酸鹽基團前,并釋放出diacylglycerol及一個前端含有磷酸根的基團。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后,釋放出磷脂酸及醇。

磷脂酶C及磷脂酶D都被認為是磷酸二脂酶。

磷脂酶作用靶點圖

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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 過氧化物酶、血環(huán)素合成酶等關鍵酶的作用下,進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,最重要的三種類前列腺素物質(zhì),包括TXA2,PGI2,和PGE2。這些效應是通過與同源物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的作用機制

TXA2促進血管收縮,血管平滑肌細胞增殖以及血小板活化。

TXA2結(jié)合至膜受體TPαTPβ,會導致致密管狀系統(tǒng)(DTS)中鈣離子的動員(Mobilization)。細胞質(zhì)中鈣水平的增加,會引起肌動蛋白微絲(Actin Microfilaments)的收縮和血小板的活化。

TXA2 的細胞信號傳導機制可參考視頻

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,可以沿著細胞膜移動,結(jié)合至一個特定的膜蛋白,即磷脂酶C(PLC),并導致磷脂酶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都屬于細胞內(nèi)的信使物質(zhì),能夠通過血小板內(nèi)的信號通路,介導血小板的活化過程。

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進入細胞質(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(通過纖維蛋白原和vWF),造成血小板的聚集。

1.2 PGI2的作用機制

PGI2和PGE2,有時候會起到跟TXA2反的作用。PGI2促進血管擴張,抑制血管平滑肌細胞增殖,減少血小板活化。

TXA2和PGI2的細胞內(nèi)信號傳導

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1.3 PGE2的作用機制

PGE2傾向于促進血管擴張,在低濃度時,它會增加血小板反應性,在高濃度抑制血小板反應性。

PGE2結(jié)合至不同的4個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;而激活EP2EP4與血栓舒張有關。

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,對抗、抵消EP3對血小板的激活。

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

類前列腺素物質(zhì)受體及信號傳導通路(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)皮和血管平滑肌細胞,可以產(chǎn)生PGE2。

有報道稱,血小板和內(nèi)皮細胞之間可能會存在內(nèi)過氧化物(Endoperoxides)的交換,這樣,一種細胞就可以支持另外一種細胞產(chǎn)生類前列腺素物質(zhì)(Prostanoid)。

提示:cAMP是血小板內(nèi)部的一個重要的第二信使,任何原因引起的cAMP濃度升高,都會產(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)的這個途徑,也被稱為花生四烯酸(AA)合成途徑,或者稱為前列腺素(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,正常生理下介導前列腺素類物質(zhì)的生成。COX-2主要存在于炎癥部位,可引起炎癥反應、發(fā)熱和疼痛。

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

那么,什么藥物,能夠抑制這個AA途徑呢?如何抑制?

1. 阿司匹林(Aspirin)

1. 1阿司匹林的作用機制

阿司匹林(Aspirin),也稱為乙酰水楊酸(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催化位點與底物的結(jié)合,導致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引起的信號傳導,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受體后介導的Gq蛋白和PLC 的活化,都受到了抑制,IP3,DAG的產(chǎn)生都會減少。

之后IP3通路,對應的脫顆粒(Degranulation)也會減少,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,也就相當于抑制了GPIIb/IIIa受體,導致血小板上的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:

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

阿司匹林對COX-1,COX-2都有抑制作用,以抑制OCX-1為主。

因為血小板沒有細胞核,不能重新合成COX酶,因此,阿司匹林對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,對聚集的影響持續(xù)約7天。

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

血小板產(chǎn)生的TXA2和內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的PGI2之間的動態(tài)平衡,是調(diào)控血栓形成的重要機制。

1.3 阿司匹林的藥物代謝學

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分鐘達到血漿峰值濃度,1小時左右,對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,血漿濃度達到峰值。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可以對血小板的TXA2生成達到最大抑制,再增加劑量不會顯著增加抗栓的作用,而表現(xiàn)為抗炎作用,不良反應也增加。

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,因此,通過4-5天,達到對血小板TXA2的形成的最大抑制(超過95%)。

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

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)塞來昔布(celecoxib)等。

這些藥物的 作用機制與阿司匹林相似,但對環(huán)氧化酶(COX)的作用是 可逆的,效果持續(xù)時間更短

關于阿司匹林是否能夠影響ADP對血小板的激活,這是經(jīng)常有老師問的一個問題。

結(jié)合下方的文獻證據(jù)及建議,大家可以思考一下。

1,第十版威廉姆血液病手冊: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,國外文獻:以LTA作為工具,以20μmol ADP誘導的最大聚集率(MAR)<57%,作為接受P2Y12受體抑制劑治療有效的標準。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,盡管沒有服用P2Y12受體抑制劑,但是存在類似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%),遠高于健康志愿者(15%)。

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所以,盡管人們對于阿司匹林進行了深入的研究,但是,仍然有一些機制,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,其他類型的抗血小板藥物,逐步在后面的軟文中進行介紹。

(完)

【參考文獻】

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受體抑制劑時候,對AA通路,有怎樣的作用呢?協(xié)同?促進?2,同時服用阿司匹林和P2Y12抑制劑時,這兩種藥物,到底是如何作用的?哪些藥物的效果會被抑制,減弱?哪些藥物協(xié)同促進另外一種藥物?這些問題,需要證據(jù)來解釋。

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