血小板在衰老与癌症进展中不断演变的作用

《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：The evolving role of platelets in aging and cancer progression

　　

血小板曾一度被认为仅参与止血与血栓形成，如今则被认识到是衰老过程与癌症进展中的关键参与者。衰老在多个层面重塑血小板库（platelet compartment），包括计数降低、结构改变以及转录组与蛋白质组谱的改变，进而促成一种高反应性和促炎状态，即血栓炎症（thromboinflammation）。血小板不仅参与年龄相关的心血管与炎症性疾病，还参与肿瘤发生（tumorigenesis）。在循环中，血小板与循环肿瘤细胞（CTCs）结合并形成物理屏障，保护其免受免疫破坏。在肿瘤微环境（TME）中，血小板随后通过协调血管生成（angiogenesis）、增强转移播散（metastatic dissemination）以及抑制抗肿瘤免疫等机制促进癌症进展。血小板还可产生携带诊断性分子特征的肿瘤教育血小板（TEPs）。本综述系统阐述血小板在衰老和癌症中的动态功能，并简要讨论衰老血小板与癌症进展之间的潜在联系，同时探讨血小板靶向治疗策略在年龄相关癌症预防和治疗中的潜在价值与未来方向。

1 引言

血小板是循环中最小的无核细胞成分，呈直径约2–5 μm的盘状碎片。研究人员指出，血小板的生命周期主要表现为：在骨髓中由巨核细胞（megakaryocytes, MKs）经血栓生成（thrombopoiesis）过程持续产生，该过程由造血干细胞分化启动，并受促血小板生成素（thrombopoietin, TPO）严格调控。成熟过程中，巨核细胞经历核内有丝分裂（endomitosis），即DNA复制而不伴随胞质分裂，导致多倍体化和胞质扩张，并伴随形成内陷膜系统（invaginated membrane system, IMS），为血小板形成及血小板特异性细胞器生物发生提供膜成分。在血栓生成的终末阶段，巨核细胞将细胞骨架驱动的血小板前体突起延伸至窦状血管，循环中的剪切力随后介导这些突起碎裂，形成成熟的循环血小板。血小板寿命较短，在人体血液中循环7–10天。衰老过程中，血小板经历渐进性结构与代谢改变，导致清除信号暴露，包括去唾液酸化（desialylation）和磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine, PS）外化，这些信号促进其被脾脏和肝脏识别和清除，从而维持高效的血小板周转与稳态。

血小板是高度特化的胞质碎片，富含多种生物活性成分，支持广泛的功能输出。其含有多种细胞器，包括线粒体、溶酶体、过氧化物酶体及分泌型细胞器：α颗粒和致密颗粒。尽管缺乏细胞核，血小板保留源自巨核细胞的功能性RNA库，包括mRNA和非编码RNA，具有剪接和翻译等功能，并使其在活化后能够作出适应性反应。此外，蛋白质组学分析揭示血小板含有数千种蛋白质，包括凝血因子、细胞因子、趋化因子、生长因子和免疫调节分子，构成其多功能性的物质基础。值得注意的是，血小板分子组成受全身状态（包括衰老、癌症及其他生理变量）的动态影响，凸显其高度的功能可塑性。

血小板长期以来被认为是止血的关键介质，因其能够黏附于受损血管壁并形成聚集体。血管内皮损伤时，血小板通过糖蛋白（glycoprotein, GP）Ib-IX-V复合物等表面受体黏附于暴露的胶原。活化后，血小板发生形态改变并释放二磷酸腺苷（adenosine diphosphate, ADP）和血栓烷A₂（thromboxane A₂, TXA₂）等介质，促进聚集和血栓形成。除止血外，血小板还积极参与免疫和炎症过程。例如，其表达Toll样受体（TLRs）和Fc受体等免疫相关分子，并分泌IL-1β和CD40L等介质，从而直接与免疫细胞相互作用，调节固有免疫和适应性免疫应答。在感染或炎症条件下，血小板可识别病原体、增强白细胞募集并影响细胞因子风暴的强度，从而在免疫防御和炎症病理中发挥双重作用。因此，血小板现被认为是参与炎症、宿主防御和组织修复的多功能调节因子。

重要的是，越来越多的证据支持血小板生物学并非静止不变，而是在整个生命周期中动态重塑。衰老伴随全身炎症和代谢改变，重塑血小板反应性和分子组成；而在癌症中，血小板被肿瘤来源信号主动重编程，以促进肿瘤生长、免疫逃逸和转移。这些观察使血小板成为连接止血、衰老、免疫和癌症进展的核心节点。

2 衰老相关的血小板表型与功能重塑

血小板库的衰老是一个复杂的多层次过程，既涉及宿主的时间性衰老（机体衰老），也涉及单个血小板的循环成熟（细胞衰老）。这种重塑包括全身计数、结构完整性和分子景观的显著变化，共同决定从平衡止血向年龄相关血管病理的转变。文献中"衰老血小板"（aged platelets）一词须谨慎解读，因其可指两种不同的生物学背景：或指来自老年个体的血小板（机体衰老），或指处于循环寿命晚期的血小板。在本综述中，"衰老血小板"主要指来自老年个体的血小板（机体衰老），而"衰老性血小板"（senescent platelets）指表现出衰老相关特征（包括唾液酸化丢失和PS暴露增加）的晚期血小板。

2.1 血小板计数与结构的变化

来自世界多个民族人群的研究显示，血小板计数在老年期下降。值得注意的是，这种下降在生命周期中并非简单的线性模式：血小板计数在儿童期下降，中年期相对稳定，老年期再次下降。此外，儿童期后血小板计数存在明显的性别差异，女性始终高于男性，且这种差异持续至老年期，与婴儿早期相比，男性血小板计数降低35%，女性降低25%。尽管老年个体血小板计数下降已基本得到证实，但其潜在机制仍不确定，目前仅存在理论性解释，如衰老过程中造血干细胞储备减少或低血小板计数个体的生存优势。

除血小板计数变化外，一些基于人群的研究报道老年人平均血小板体积（mean platelet volume, MPV）轻度增加，可能反映年龄相关的血小板产生和清除动力学改变。然而，单细胞水平研究血小板大小则报道衰老性血小板体积减小，约为年轻血小板横截面积的一半。这种表面矛盾可能反映MPV测量的是整个循环池（在老年个体中可能偏向年轻血小板），而单细胞分析直接比较同一个体内不同年龄的血小板。越来越多的证据表明，血小板大小与年龄并非严格耦合，尽管二者均可独立影响血小板功能。在结构层面，衰老性血小板表现出细胞骨架密度和复杂性降低，以及线粒体含量减少。在老年个体中，研究观察到血小板膜变得日益不规则且不平滑，伴有多处破裂，而伪足和突起数量增多且更细长。此外，衰老性血小板与可能改变浮力密度的细胞结构变化相关，浮力密度已被提出作为血小板年龄的间接标志物。

2.2 血小板功能的变化

衰老性血小板在其生命周期中通常表现为RNA含量降低和反应性下降。其特征为表面受体脱落，包括GPIbα和GPVI，作为其从循环中清除的信号。Veninga等观察到GPVI表达与血小板衰老之间的关联，GPVI表达升高与高RNA含量和血小板反应性增加相关。此外，衰老性血小板还表现出多种功能变化，如α颗粒含量和分泌减少、致密颗粒分泌减少以及微颗粒释放倾向增加。一项研究揭示，衰老性血小板丧失止血能力，但更易对炎症刺激作出反应，与网织血小板相比，表现出血小板-白细胞聚集体形成增加、与中性粒细胞黏附增强以及杀菌功能改善。因此，其止血性聚集和对激动剂的反应性降低，而促凝血表型增强。

在机体层面，衰老是血栓形成和其他心血管疾病公认的独立危险因素。这种风险增加很大程度上归因于向高反应性血小板表型的转变，这是最显著的年龄相关功能变化，其特征为血小板活化增强和对激动剂的活化阈值降低。与此一致，Gnanenthiran等鉴定出一种年龄相关血小板表型，包括基础活化增加、对ADP反应性增强和凝血酶抵抗。在分子层面，老年个体血小板表现出广泛的转录组和蛋白质组改变，涉及血小板脱颗粒、补体激活和核因子-κB（NF-κB）信号通路相关通路。老年个体血小板释放颗粒酶A（granzyme A, GzmA），其在促进炎症中发挥重要作用，可能通过诱导IL-8实现。此外，新出现的证据表明老年个体血小板可能更具异质性。年龄相关异质性不仅可能反映现有血小板的渐进性功能重塑，还涉及血小板产生程序的改变。例如，除经典血小板产生外，已鉴定出一种年龄相关的血小板分化级联"捷径"，产生额外的功能性高反应性血小板群体。最近，Jia等揭示衰老血小板表现出整体泛素化的系统性降低，同时泛素特异性肽酶25（ubiquitin-specific peptidase 25, USP25）上调，后者通过去泛素化并稳定talin-1驱动老年血小板高反应性。

2.3 组学谱的改变

健康人血小板含有约9,500种已知蛋白编码基因转录本和4,000余种蛋白质，这些分子库响应不同刺激而动态变化。衰老过程中，血小板转录组和蛋白质组谱也发生相应改变。在RNA水平，血小板RNA含量随年龄下降，年轻与衰老性血小板之间存在显著转录组差异。例如，既往研究表明，与网织（年轻）血小板相比，衰老性血小板表现出数千个差异表达转录本。其中，参与血小板活化和聚集的基因（如ITGA2B、ITGB3和SELP）在衰老性血小板中主要下调，这可能解释血小板随年龄增长而观察到的反应性降低。在蛋白质水平，多项研究表明无核血小板能够进行蛋白质合成。在某些生理刺激下，血小板可启动翻译并引起蛋白质谱改变。一些研究发现，与年轻血小板相比，衰老性血小板的总蛋白含量显著降低。

3 血小板在肿瘤中的复杂作用

越来越多的研究显示血小板在肿瘤生物学中的作用。血小板与肿瘤细胞之间存在双向通讯。血小板通过多种机制促进肿瘤进展和转移，如调节增殖、血管生成、上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）、免疫逃逸和外渗。此外，癌症显著改变血小板的数量和组成，包括mRNA、非编码RNA、蛋白质和脂质，导致肿瘤教育血小板（tumor-educated platelets, TEPs）的形成。由于其肿瘤相关分子特征，TEPs已成为液体活检和癌症诊断的有前景的生物标志物。

与充分记载的促肿瘤作用相反，越来越多的证据表明血小板也可发挥抗肿瘤功能。例如，已显示血小板可将促凋亡分子（如miR-24）递送至实体瘤细胞，从而抑制肿瘤生长。此外，血小板释放免疫调节因子（包括CD40L），激活CD8⁺ T细胞介导的免疫监视以抑制肿瘤进展。在本综述中，研究人员聚焦于血小板作为肿瘤进展介质的新兴潜力。

3.1 血小板促进肿瘤生长和血管生成

血小板日益被认为是肿瘤微环境的关键循环调节因子，通过释放生长因子和调节血管生成等机制维持原发肿瘤病灶的存活和发育。活化后，血小板发生脱颗粒并释放多种生物活性分子，直接驱动肿瘤细胞增殖。例如，既往研究显示，肿瘤来源因子（如凝血酶和ADP）可通过血小板表面特定受体（如PARs和P2Y12）激活血小板，从而触发α颗粒脱颗粒并随后分泌TGF-β和IGF-1等因子，直接激活癌细胞的增殖通路。

除直接调节肿瘤细胞生长外，血小板还是血管生成的有力驱动者，即形成新血管为发育中的肿瘤供应氧气和营养的过程。活化后，血小板释放众多促血管生成因子，包括血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）和血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor, PDGF），促进内皮细胞出芽、基质活化和血管重塑。例如，在血管重塑过程中，血小板释放的PDGF激活间质细胞上的相应受体PDGFR，并募集周细胞和成纤维细胞覆盖新生血管。此外，血小板还释放降解细胞外基质的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs），从而促进新生血管延伸。尽管血小板也含有内源性血管生成抑制剂，如PF4、血小板反应蛋白-1和内皮抑素，但一些研究提示肿瘤来源信号可诱导特定分选机制，导致促血管生成因子的优先释放。研究显示，血小板来源细胞外囊泡（platelet-derived extracellular vesicles, P-EVs）可被肿瘤细胞内化，上调ITGB3并激活MAPK/ERK/ATF4/Nrf2轴，从而增强SLC7A11表达并抑制铁死亡（ferroptosis）。

3.2 血小板参与上皮-间质转化和肿瘤转移

越来越多的研究显示，血小板通过多种机制在癌症转移中发挥关键作用，包括诱导EMT、促进循环肿瘤细胞（circulating tumor cells, CTCs）存活和促进血管外渗。具有高转移潜能的肿瘤细胞在血流中与血小板广泛相互作用。血小板可通过P-选择素和结合血管性血友病因子（von Willebrand factor, vWF）的GPIb-IX-V复合物等黏附分子，以及与肿瘤细胞上相应配体结合的整合素，在肿瘤细胞周围聚集。这种血小板-肿瘤细胞相互作用不仅保护肿瘤细胞免受免疫清除，还放大TGF-β信号，而TGF-β是EMT的核心驱动因子。TGF-β1激活肿瘤细胞中的经典Smad通路，下调E-钙黏蛋白等上皮标志物，同时上调波形蛋白和N-钙黏蛋白等间质标志物。同时，血小板介导的TGF-β1还可触发核因子κB（NF-κB）通路活化并促进EMT启动。为克服早期肿瘤中TGF-β的生长抑制作用，血小板通过短暂物理接触促进肿瘤亚克隆向侵袭性表型转化。

除诱导EMT外，血小板还可促进CTC的内渗、外渗和在靶器官中的存活。血小板上的整合素αIIbβ3通过纤维蛋白原桥与内皮细胞间黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1）相互作用，而GPIb-IX-V复合物结合vWF，共同促进CTC与血管内皮的牢固黏附。血小板来源ADP通过激活血管内皮细胞上的P2Y2受体进一步破坏内皮细胞间连接的完整性，为肿瘤细胞外渗创造允许性微环境。外渗后，播散性肿瘤细胞在新组织微环境中遭遇氧化和代谢应激，使其易发生铁死亡，这是一种铁依赖性细胞死亡形式，作为转移的屏障。此外，活化血小板募集中性粒细胞并通过TLR4-ERK5等通路诱导其释放细胞外诱捕网（extracellular traps, NETs），也促进肿瘤转移。

3.3 血小板作为肿瘤免疫微环境的调节因子

血小板在塑造肿瘤免疫微环境、促进免疫逃逸和支持肿瘤进展中发挥多方面作用。它们与多种免疫细胞群体相互作用并调节其功能，还主动募集中性粒细胞等免疫细胞。血小板是免疫调节分子的储存库，包括TGF-β和5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）。血小板来源TGF-β经糖蛋白A重复优势（glycoprotein A repetitions predominant, GARP）活化后，抑制细胞毒性T细胞功能并促进调节性T细胞扩增，从而促进免疫抑制性TME。活化血小板还可释放大量TGF-β，下调自然杀伤（natural killer, NK）细胞的NKG2D受体表达，并主动抑制NK细胞功能。同样，血小板储存的5-HT可驱动巨噬细胞从M1向免疫抑制性M2表型极化并增强Treg增殖，与TGF-β协同强化免疫耐受。除这些可溶性因子外，血小板还可作为免疫检查点的载体。例如，血小板可通过纤连蛋白-整合素α5β1-GPIbα依赖性机制从肿瘤细胞获得PD-L1，使其能够抑制T细胞活性。此外，血小板在CTC周围形成包被，不仅物理阻断NK细胞的接触，还通过膜交换将其MHC-I分子转移至CTC表面，赋予其伪正常表型以逃避识别。

3.4 肿瘤教育血小板

越来越多的证据表明，持续暴露于肿瘤来源信号通过分子货物交换、内部RNA加工和受体修饰逐步"教育"循环血小板，产生一个被称为肿瘤教育血小板（TEPs）的独特群体。这些TEPs表现出改变的转录组和蛋白质组特征，并获得主动促进肿瘤生长和进展的能力。目前证据支持TEPs的形成可能是多种机制的组合，包括掺入肿瘤来源生物分子（如蛋白质、核酸和细胞外囊泡）、肿瘤相关刺激诱导的特定mRNA剪接事件，以及肿瘤因子对巨核细胞产生程序的影响。其中，肿瘤分泌的小细胞外囊泡（small extracellular vesicles, sEVs）已被证实可被血小板摄取，并将肿瘤相关RNA标志物携带入血小板，从而改变其转录组/转录后调控状态，并可通过不同于经典ADP/凝血酶激活的"非经典"途径增强血小板高反应性和促血栓潜力。这为癌症液体活检提供了生物学和方法学基础。例如，一项泛癌研究显示，基于TEP RNA的血液检测能够检测18种癌症类型，并具有识别肿瘤原发部位的潜力。

血小板与肿瘤细胞之间的相互作用通过直接接触和可溶性介质或微囊泡激活血小板，导致肿瘤细胞诱导的血小板聚集（tumor cell-induced platelet aggregation, TCIPA）。在直接接触方面，肿瘤细胞或肿瘤相关间质细胞表面的平足蛋白（podoplanin, PDPN）可与血小板上的C型凝集素样受体2（C-type lectin-like receptor 2, CLEC-2）结合，触发Syk介导的信号级联并促进聚集。此外，肿瘤细胞表达的半乳糖凝集素-3可作为血小板GPVI的相应配体，利用GPVI-FcRγ ITAM-Syk轴增强血小板-肿瘤细胞黏附、聚集并促进外渗。在可溶性介质方面，肿瘤微环境释放的多种激动剂可放大血小板活化反应。例如，组织因子相关凝血级联可导致凝血酶生成，后者通过血小板PARs等G蛋白偶联受体强烈激活血小板。同时，血小板释放的ADP与TXA₂等次级介质形成正反馈环路，进一步稳定聚集体。

4 血小板衰老与癌症进展之间的交互作用

尽管血小板衰老与癌症进展之间的相互作用在很大程度上尚未被探索，但新出现的证据支持二者之间存在密切的功能联系。目前，大多数研究将循环血小板视为均一群体，忽略其年龄或衰老状态。然而，血小板在循环中经历渐进性衰老，以去唾液酸化、PS暴露和促炎/促凝血表型增强为特征，这可能赋予衰老性血小板在肿瘤进展中与年轻血小板不同的功能。例如，去唾液酸化促进衰老性血小板被肝脏Ashwell-Morell受体识别和清除，该过程激活Kupffer细胞并诱导全身免疫抑制，可能重塑癌症中的肝脏和全身免疫微环境。PS暴露与内在凋亡机制及血小板促凝血活性相耦合，可能增强血小板、肿瘤细胞和免疫细胞之间的相互作用。最近一项衰老与癌症中血小板单细胞图谱通过鉴定功能不同的血小板亚型并显示一种衰老相关的Tpm2高表达亚型促进小鼠肺转移，为这种基于异质性的观点提供了初步证据。反之，癌症及其治疗可改变血小板功能并影响衰老样变化。例如，Kawano等揭示肿瘤来源的组织因子阳性细胞外囊泡激活血小板并改变血小板计数、平均血小板体积和网织血小板百分比等参数。Rousseau等显示多柔比星化疗诱导GPIbα脱落等血小板衰老样表型。因此，将血小板衰老纳入肿瘤-血小板交互作用可能解决长期存在的预后差异，并为靶向抗癌治疗提供信息。

5 结论与展望

年龄相关血小板高反应性是静脉血栓栓塞的危险因素，而静脉血栓栓塞是癌症患者第二大死因。癌症患者表现出血小板反应性增强，但血小板减少症也是癌症患者的常见并发症，可能反映癌症中血小板计数与功能的解偶联。本综述总结了血小板生物学的关键方面，并强调其在衰老和癌症进展中的作用。除传统止血功能外，血小板成为衰老和肿瘤进展中的动态参与者。衰老血小板还表现出促炎活性增加，可能促进年龄相关血管和炎症性疾病。此外，衰老血小板也处于过度活化状态，释放可溶性分子促进肿瘤细胞免疫逃逸。尽管取得这些进展，未来研究仍有若干重要问题有待解决。第一，连接血小板衰老与血小板-肿瘤交互作用改变之间的分子机制仍不明确。第二，干预衰老或高反应性血小板能否促进健康衰老或降低癌症风险尚不清楚。第三，血小板计数和血小板功能的高度异质性如何独立或协同影响衰老和癌症进展，值得进一步研究。