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为探究缺氧与血小板自噬关系及防治缺氧诱导血栓策略,印度 Birla Institute of Technology and Science 研究人员发现氯喹(CQ)可抑制自噬、降低血栓形成风险,为临床治疗提供新方向。
缺氧,这个看似普通的生理状态,却隐藏着巨大的健康威胁。当人体处于缺氧环境,比如从低海拔地区快速前往高海拔地区时,身体会发生一系列变化,其中血小板的异常激活尤为危险。血小板,这些小小的细胞碎片,本应在受伤时 “尽职尽责” 地帮助止血,但在缺氧状态下,它们却可能 “失控”,过度激活并聚集在一起,形成血栓。这些血栓如果随着血液循环流动,堵塞在重要器官的血管中,如心脏、肺部,就可能引发心肌梗死、肺栓塞等严重疾病,甚至危及生命。
目前,临床上对于血栓的治疗手段往往不尽如人意。常用的抗凝药物虽然能在一定程度上预防血栓形成,但需要长期服用,不仅给患者带来不便,还存在出血风险增加等副作用。因此,寻找一种更安全、有效的治疗方法迫在眉睫。
在这样的背景下,印度 Birla Institute of Technology and Science 的研究人员展开了一项深入研究,试图揭示缺氧与血小板之间的神秘联系,探寻预防缺氧诱导血栓形成的新策略。他们将目光聚焦于自噬(autophagy)这一细胞内的 “清理工” 机制,在血小板中的作用。自噬是细胞维持内环境稳定的重要过程,主要负责清除细胞内受损或不需要的蛋白质和细胞器,在以往研究中,其在有核细胞中的功能已被广泛研究,但在无核的血小板中,自噬的作用却鲜为人知。此次研究成果发表于Scientific Reports 。
为了深入探究,研究人员采用了多种技术方法。在细胞实验方面,通过从大鼠体内分离血小板进行体外培养,模拟不同的氧气环境,观察血小板的变化。运用显微镜成像技术,直观地观察血小板的形态和聚集情况;利用蛋白质印迹法(Western blot),检测自噬相关蛋白的表达水平,以此判断自噬的活性;借助流式细胞术(flow cytometry),精确分析血小板表面标志物的表达,评估血小板的激活状态。在动物实验中,选取 Wistar 大鼠,构建体内缺氧模型以及下腔静脉结扎(IVC ligation)的血栓形成模型,通过观察动物的出血时间、血栓大小等指标,进一步验证研究结果。同时,对动物的组织器官进行组织学分析,确保实验药物对机体无明显毒性。
研究结果主要有以下几个方面:
缺氧(10%)诱导血小板出现促血栓形成特征 :研究人员将从雌性 Wistar 大鼠分离出的血小板,分别在常氧(21% )和缺氧(10% )条件下进行体外培养。通过相衬显微镜观察和光透射聚集实验发现,缺氧条件下血小板聚集明显增加,光吸收显著降低;扫描电子显微镜和鬼笔环肽染色结果显示,缺氧时血小板表面有丰富的细胞骨架延伸,表明血小板处于激活状态;此外,经流式细胞术检测,缺氧状态下血小板表面的 P - 选择素(P - Selectin,血小板激活的重要标志物)表达增加。这一系列实验结果表明,10% 的非急性缺氧条件可在体外刺激血小板激活,引发促血栓形成状态。
血小板暴露于 10% 缺氧环境会触发自噬 :研究人员依据前人研究,选择检测 LC3 - II 和 p62 这两种自噬相关蛋白的表达水平来判断自噬活性。结果发现,在 10% 条件下,血小板中 LC3 - II 和 p62 的表达均下降,同时 p62 蛋白的荧光强度也降低。此外,流式细胞术分析显示,缺氧后血小板的溶酶体示踪剂(lysotracker)荧光强度显著增加,且 LAMP1/2 的荧光强度和蛋白表达降低,这些结果均证实了缺氧可诱导血小板发生自噬。
氯喹(CQ)在体外抑制缺氧诱导的血小板自噬 :鉴于自噬在血小板激活中的作用以及缺氧对血小板自噬的诱导作用,研究人员决定使用药物抑制自噬过程。他们选择了 FDA 批准的药物氯喹(CQ),用 CQ 处理血小板后发现,与仅缺氧条件相比,血小板中 LAMP2A、LC3II 和 p62 等蛋白的积累增加;免疫荧光分析显示,血小板中 LAMP1 和 p62 的红色荧光增强,表明相关囊泡积累;同时,溶酶体示踪剂染色的荧光强度降低,说明 CQ 干扰了自噬体与溶酶体的融合,抑制了血小板自噬。
氯喹(CQ)在体外减弱缺氧诱导的血小板激活 :研究人员在血小板暴露于缺氧环境前用 CQ 预处理,结果发现,相衬显微镜下血小板聚集明显减少,光透射聚集实验显示血小板光吸收增加,表明血小板聚集减少;鬼笔环肽染色和扫描电子显微镜结果表明,CQ 处理后血小板间的相互作用减弱,缺氧诱导的细胞骨架延伸显著减少;此外,CQ 处理后血块回缩实验显示血块网扩张,说明 CQ 可减少血块形成;同时,CQ 处理使血小板中 P - 选择素水平降低,进一步证实 CQ 可减弱缺氧诱导的血小板激活。
氯喹(CQ)在体内抑制缺氧诱导的血小板激活 :为模拟更贴近实际的生理场景,研究人员在体内抑制自噬。他们给大鼠提前注射 CQ,然后将其置于 10% 的缺氧舱中 24 小时。实验结果显示,与缺氧对照组相比,CQ 处理组大鼠的出血时间延长,出血量增加,表明 CQ 处理可延长凝血时间;光透射聚集实验显示血小板聚集减少;P - 选择素表达降低,证明血小板激活减少;同时,血小板中 p62 和 LC3 表达增加,证实自噬受到抑制。此外,对大鼠肝脏和肾脏进行组织学分析发现,CQ 在规定剂量下对组织无明显毒性。
氯喹(CQ)在血流受限模型中减少血栓形成 :研究人员通过结扎大鼠下腔静脉及其侧支,构建血流受限模型以诱导血栓形成。结果发现,在手术前 30 分钟给予 CQ,与未处理组相比,手术动物的血栓大小和湿重均显著减小;组织学分析显示,CQ 处理组血管堵塞情况明显减轻。这表明 CQ 可有效抑制血流受限动物模型中的自噬,减少血栓形成。
综合上述研究结果,研究人员发现自噬在缺氧诱导的血小板激活和血栓形成过程中起着重要作用,而氯喹(CQ)作为一种 FDA 批准的药物,可通过抑制自噬有效降低血小板的活性,减少血栓形成。这一发现为预防和治疗缺氧诱导的血栓性疾病提供了新的潜在治疗策略,有望为临床治疗带来新的突破。同时,该研究也为后续深入探究自噬在血小板功能中的作用机制奠定了基础,未来可进一步研究特定自噬蛋白如何调节血小板激活,为开发更精准的治疗方法提供理论依据。不过,虽然 CQ 展现出了良好的应用前景,但在将其应用于临床实践之前,仍需进行更多的研究,以充分评估其安全性和有效性。