文摘
人类血小板表达toll样受体(TLR) 4。然而,TLR4的机制直接影响血小板聚集和血液凝固还有待探索。因此,在这项研究中,我们评估了在冠脉搭桥病人血小板TLR4的表达;我们研究了血小板TLR4表达之间的相关性和早期的结果在医院的病人。此外,C57BL / 6和C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/老鼠被用来探索血小板TLR4的角色在血小板aggregometry和旋转thromboelastometry凝固。总之,我们的研究结果强调TLR4的重要角色在凝血和血小板功能。临床相关性,我们也探讨小说角色的血小板TLR4与心脏手术的早期结果相关联。
1。介绍
toll样受体(通常)是I型跨膜受体细胞膜上表达和诱导至关重要的下游信号在先天免疫反应细菌组件(1]。在许多细胞TLR4表达,包括内皮细胞、角质细胞,上皮细胞,巨噬细胞,中性粒细胞,树突细胞(2- - - - - -4]。以前的证据表明,血小板TLR4表达调节脂多糖(LPS)——刺激血小板聚集(5)和肿瘤坏死因子-α(TNF -)生产6]。此外,循环血小板计数减少陡然在脓毒症和血小板减少的程度与脓毒症的严重后果7]。此外,血小板计数减少在脓毒症,因为已经迁移到肝脏和肺(7- - - - - -9]。Andonegui等人表明,血小板TLR4是必不可少的在小鼠血小板迁移进入肺部LPS-induced脓毒症(10]。有限合伙人加速胶原蛋白——或者thrombin-induced聚合在血小板在体外研究;这种加速与TLR4的表达(5]。据报道,血小板TLR4的功能是激活中性粒细胞胞外陷阱在败血性血11),而组蛋白可以促进凝血酶通过血小板的生成TLR4 [12]。因此,科学家提出,血小板TLR4在血小板迁移重要角色,附着力,破坏和吸引力。尽管证据表明TLR4不仅调节血小板迁移和形状变化,也间接地影响他们的聚合,它还有待探讨TLR4表达直接影响血小板聚集和血液凝固。
先前的研究表明TLR4表达在细胞水平与接受大手术的患者的早期结果。2002年,Dybdahl等人表明,心内直视手术诱发炎症反应,释放的热休克蛋白70通过TLR4信号(13]。最近,我们的团队表明,在单核细胞TLR4的表达水平与早期的结果在冠状动脉搭桥手术(CABG)患者(9]。以前的证据表明,血小板具有生物功能与临床相关性14]。尚不清楚的是,调节血小板凝血和系统性炎症手术和TLR4的表达对血小板影响心脏手术的类型,这可能与病人的早期结果在医院里。与传统心肺旁路搭桥术(CPB)是广泛应用于心血管手术。虽然暂时停止心脏和取代其功能与心肺机的相关风险,传统的心脏仍然允许外科医生进行冠状动脉血管再生,不流血的心。然而,证据表明,血小板计数、聚合和形状改变后显著降低常规体外循环(15]。血小板活化和血小板受伤是公认的现象发生在体外循环心脏手术后,可能有助于病理术后出血16)和系统性的氧化应激和炎症。控制系统的氧化应激和炎症反应以及减少术后并发症的发生,心脏外科医生有他们的努力致力于发展各种手术过程,如非冠状动脉手术的技术或跳动的心脏体外循环技术。尽管前面的文献表明,非技术已经成为建立和可行的程序和CABG患者提供了一个好处12,17- - - - - -21),其他的研究也持有相反的意见22,23]。无论冠状动脉手术的技术,澄清的具体分子机制的影响血小板功能的唯一途径是促进病人的结果。
众所周知,calpain在生理激活血小板中扮演重要角色。Calpain激活调节陷阱(蛋白质参与血小板的脱粒)和SERCA-2(一种细胞内Ca所需泵2 +信号在血小板)。以前的证据表明,心脏手术导致氧化应激,和氧化应激可能抑制calpain活动(24]。基于我们的证据,calpain-myosin 9-Rab7b轴负责监管TLR4在激活血小板,参与血小板功能(25]。因此,我们评估了血小板TLR4表达与常规体外循环冠脉搭桥病人或非技术和分析之间的相关性血小板calpain激活,TLR4的表达,在医院和排水损失。此外,为了证实TLR4对血小板功能的关键作用,我们分析了凝固在C57BL / 6和C57BL / 6 -Tlr有限合伙人/−−老鼠。
2。材料和方法
2.1。临床观察
2.1.1。道德和耐心包容
本研究在陆海空三军种综合医院伦理委员会批准。书面知情同意了来自23个病人择期冠脉搭桥手术。分配给非技术和传统的患者心肺分流术(CPB)组。体外循环和非技术用于17岁和6例,分别。病人不会包括如果他们经历过心脏射血分数下降(低超过50%),经历了心脏手术,心原性休克的历史,使用体外膜肺氧合(ECMO),收到了主动脉内球囊泵(IABP),或者放在通风手术前。另外,慢性支气管炎患者、自身免疫性疾病、癌症、哮喘、风湿性关节炎或接受抗炎药管理被排除在外。
2.1.2。麻醉,肝素化、常规体外循环和非技术
在之前的报告中描述的所有技术(26]。与硫喷妥钠患者接受麻醉,诱导,维持与异氟烷氧。肝素是管理在应用稳定之前设备或管子之前。所有患者手术期间接受了正中。血压监测使用动脉导管。在停药的体外循环电路或完成近端吻合,使用硫酸鱼精蛋白中和肝素。没有用于这些患者纤溶药。
2.1.3。血液样本收集和Biolaboratory研究
血从动脉导管收集。所有样本中收集3.8%钠citrate-containing管。收集血液样本在两个时间点:(1)preincision和(2)的操作。血液白细胞和血小板计数测定,biolaboratory进行研究。
2.1.4。流式细胞术分析
所有患者的全血样品立即表示时间点和分析。异硫氰酸荧光素(FITC)共轭鼠标反CD41a抗体(美国加利福尼亚州圣何塞,正欲)和藻红蛋白(PE)共轭单克隆鼠标反TLR4的抗体(克隆:HTA125;美国圣地亚哥Biolegend CA)被添加到50μ在黑暗中L全血和孵化20分钟。CD41a-positive细胞分离和检测使用BD FACSCanto II流式细胞分析仪(美国BD生物科学,山景,CA)与BD FACSDiva软件(Immunocytometry系统,正欲圣何塞、钙、美国)。总共CD41a-positive细胞被封闭的膜TLR4的分析表达式。
2.1.5节讨论。准备洗人类血小板和免疫印迹分析
根据以前的报告(洗涤血小板分离27]。颗粒状细胞溶解使用血小板细胞裂解缓冲。免疫印迹分析使用50μg蛋白calpain-1表达式求值的样本。细胞溶解产物受到7% SDS-polyacrylamide凝胶电泳。蛋白质是electrophoretically转移到聚乙二烯二氟化物膜然后阻塞Tris-buffered牛奶5%生理盐水(20毫米Tris-HCl pH值7.5,138毫米氯化钠,和0.2% NP-40)包含Tween-20 0.2%。探讨了膜使用兔子反calpain单克隆抗体(克隆:HPR3319;伯林盖姆Epitomics有限公司、钙、美国),孵化与辣根peroxidase-conjugated anti-rabbit免疫球蛋白(美国Amersham,阿灵顿高地,IL),和开发使用酶联化学发光检测试剂(微孔,贝德福德,质量。美国)。肌动蛋白被用作加载控制;单克隆鼠标反肌动蛋白抗体(克隆:ACTN05 / C4)获得GeneTex有限公司(欧文、钙、美国)。
2.2。动物研究
2.2.1。C57BL / B6和C57BL / 6 -Tlr有限合伙人/−−老鼠
6雄性C57BL / B6小鼠从BioLASCO购买有限公司有限公司(台湾宜兰)。6雄性C57BL / 6 -Tlr有限合伙人/−−老鼠(TLR4-knockout鼠标缺陷LPS-response删除等位基因纯合子Tlr4lps-del从杰克逊实验室)购买(JAX, 003752年,巴尔港,我,美国)。本研究进行了严格按照指南中建议的实验动物保健和使用美国国立卫生研究院(NIH出版物编号为85 - 23,1996年修订)。协议是由动物实验的伦理委员会批准的台北医科大学(许可证号码:lac - 100 - 0056)。所有microisolator老鼠被关在笼子里12 h日夜周期和美联储商业老鼠食物饮食(英国科学饮食服务,埃塞克斯)和水随意。生化测量血液样本的收集不镇静的下颌动脉citrate-containing钠管和离心分离。
2.2.2。血小板Aggregometry
从小鼠全血收集通过颊囊流血和实际上与3.8%柠檬酸钠。富含血小板血浆(PRP)从血液通过离心收集获得280 g×8分钟。PRP温柔地转移到新的管、离心是重复在280 g×4分钟。血小板被过滤孤立产生的PRP通过琼脂糖2 b列(Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州,美国)平衡与Ca2 +无Tyrode的缓冲区。洗涤血小板是计算使用一个自动化血细胞计数器KX-21N (Sysmex,神户,日本)。采用比浊法进行血小板聚集时Chrono-Log 560 - ca模型双样本Lumi-Ionize钙凝集计(美国Chrono-Log Havertown, PA)。大约有500μ包含L洗涤血小板的解决方案血小板/μL在Ca2 +无Tyrode的缓冲区被添加到每个实验silicon-treated玻璃试管。血小板是保暖37°C和搅拌1200 rpm。血小板聚集是测量5分钟后的0.1 U /毫升凝血酶。聚合百分比计算使用暴力行为/链接软件(美国Chrono-Log Havertown, PA)。所有缓冲区prewarmed使用前和血小板保暖在37°C的研究。
2.2.3。旋转Thromboelastometry (ROTEM分析)
依照先前的研究,两个ROTEM分析样本收集,后几分钟内的制造商的指令(Pentapharm,慕尼黑,德国)。我们执行一个外在激活试验时使用重组组织因子(EXTEM)和一个非固有地激活测试使用重组组织因子和细胞松弛素D (FIBTEM)补充道。使用ROTEM测量以下参数:凝血时间(CT,从一开始的测定血栓形成2毫米)的振幅,血栓形成时间(钢管,时间从CT(2毫米的振幅)的凝块坚定20 mm),最大血栓坚定(MCF,峰值强度的凝块),和最大血栓弹性(多国评价,这是通常用于评估凝强度)。血小板凝块的强度计算使用以下方程:MCF血小板= MCFEXTEM−MCFFIBTEM,多国评价血小板=)EXTEM−多国评价FIBTEM,MCE = (MCF)100)/ 100−MCF [28]。
2.3。统计分析
数据表示为均值±SD。使用学生的统计对比组计算测试和单向方差分析随后Dunnett的测试。统计评估,数据的差异的值被认为是具有统计学意义。所有使用SPSS分析16统计软件包(SPSS Inc .)、芝加哥,美国)。
3所示。结果
3.1。术前和围术期病人选择性冠脉搭桥术的特征
手术前患者的临床特点是列在表中1。术前两组相似的特征,包括年龄,体重,身高,高血压,高胆固醇血症和周围性血管疾病。英孚的百分比在常规体外循环和非技术组%,分别为%。没有一个病人的非组糖尿病或周围性血管疾病。此外,没有病人接受选择性冠脉搭桥与常规体外循环之前经历过中风或心肌梗死。
围手术期的特点如表所示2。对患者CPB组,平均总体外循环时间分钟,主动脉夹紧(缺血)时间分钟,食管温度保持在最小°C。此外,患者在常规体外循环组单位的肝素。病人的非技术保持最小的食管的温度°C和接种单位的肝素。没有明显差异的数量或移植肝素两组之间使用。
3.2。生化分析病人选择性冠脉搭桥术
表3显示患者的生化数据。的比例循环淋巴细胞,单核细胞,嗜碱粒细胞,中性粒细胞没有显著不同的手术前常规体外循环和非技术组之间。嗜中性粒细胞数的百分比显著增加在常规体外循环组(从基础水平%,%)和非技术集团(从基础水平%,%)。淋巴细胞的数量明显减少冠状动脉手术后与常规体外循环(从基础水平%,%,分别地)和非技术(从基础水平%,%,职责)。嗜碱粒细胞,嗜酸性粒细胞和单核细胞的手术后两组没有显著差异。此外,血小板的数量略减少常规体外循环组。生化分析表明,肝功能(谷氨酸草酰乙酸转氨酶水平、AST和谷氨酸丙酮转氨酶,ALT),肾功能(血尿素氮水平、面包和肌酸酐),和炎症(c反应蛋白水平,CRP)指数心脏手术后并没有恶化。病人常规体外循环手术后表现出更高水平的肌钙蛋白I、而非技术组。然而,肌酸的平均值kinase-MB同种型(水平)没有明显不同的常规体外循环和非技术组之间。
3.3。病人在非技术组TLR4表达和Calpain活动表现出高于患者在常规体外循环组
洗涤血小板被隔绝所有的病人。流式细胞仪进行分析TLR4的表达,和免疫印迹分析是用来分析calpain活动。表4表明,患者在常规体外循环组拥有低TLR4表达(重点:%的preincision而非技巧:preincision %,),减少排水损失(CPB:%的preincision而非技巧:preincision %,),和更高的pRBC输血量(CPB:单位而非技巧:单位,)而非技术组。血小板输血量、ICU停留时间和持续时间之间的发烧没有显著不同常规体外循环和非技术组冠脉搭桥手术后。根据我们最近的结果(25),TLR4表达calpain血小板介导的活动。图1显示了calpain活动所有患者CABG手术前后进行。一般来说,灭活calpain出现80 kDa的单一的乐队;相比之下,calpain流动性更高78 kDa乐队导致自我分解激活的情况下,它被认为是calpain越活跃的形式。在CABG手术之前,所有的病人在非calpain技术和常规体外循环组表达活跃。而接受CABG手术,所有的病人在非技术组继续calpain表达活跃。相比之下,76.47%的病人(病人数字1、2、3、4、5、6、7、8、10、11、13、15、17)在常规体外循环组表达活性calpain CABG手术后。此外,手术后血小板TLR4表达的比率是显示在图1。结合TR4表达式的数据和calpain表达式(图1),表中所示的信息5表明患者在常规体外循环组活跃calpain拥有更高水平的TLR4在血小板减少排水损失,降低血小板输血量,ICU停留时间短,短CABG手术后发热持续时间(G1和G2,被认为是统计学意义)。虽然calpain仍处于活跃状态,大量的血小板输血减少在非技术组较常规体外循环组(G1和G3,,被认为具有统计显著性)。有趣的是,与病人的非技术相比,TLR4的病人具有较低的水平,更高容量的排水损失和pRBC /血小板输血以及ICU停留时间长和短的发热持续时间在常规体外循环组与非活动calpain (G2和G3,,被认为具有统计显著性)。这些结果表明,与非技术或常规体外循环冠脉搭桥,患者更高层次的TLR4可能经历更好的早期成果(ICU停留时间和发热、排水体积损失,和pRBC /血小板输血)住院患者比TLR4的低水平,这可能是由激活的calpain血小板。
(一)
(b)
3.4。TLR4与小鼠血小板功能有关
一项研究表明,血小板TLR4由识别细胞外调节凝固组织蛋白,促进凝血酶生成(12]。
此外,表1- - - - - -5表明calpain和TLR4表达与患者的血小板相关排水心脏手术。因此,我们进一步探讨是否TLR4在小鼠血小板与凝血有关。野生型C57BL / 6、C57BL / 6 -Tlr有限合伙人+ /−和C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/小鼠被用于这项研究。内生的TLR4表达小鼠血小板首次用免疫印迹分析和流式细胞术(图2(一个))。C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/老鼠没有表达TLR4血小板。孵化野生型C57BL / 6小鼠血小板凝血酶导致大约0.1 U /毫升%在10分钟内聚合,而用PBS没有诱导治疗血小板聚集(图2 (b))。有趣的是,血小板在C57BL / 6 -Tlr有限合伙人+ /−或C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/凝血酶刺激后小鼠减少聚合能力与野生型小鼠相比% C57BL / 6 -Tlr有限合伙人+ /−和% C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/)。近年来,ROTEM被用来提供一个全面的概述整个凝固过程通过测量血小板的凝血功能。数据2 (c)和2 (d)显示从ROTEM止血曲线分析。一个非固有地激活试验使用重组组织因子(EXTEM)表示没有显著差异之间的凝固时间或血栓形成时间C57BL / 6, C57BL / 6 -Tlr有限合伙人+ /−和C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/老鼠。振幅在5到30分钟和MCF显著降低在C57BL / 6-Tlr有限合伙人+ /−相比之下,C57BL / 6(表6)。一个非固有地激活测试使用重组组织因子+细胞松弛素D (FIBTEM)证明C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/老鼠有一个较低的凝固时间,降低振幅在15到30分钟,MCF低于C57BL / 6小鼠(表7)。根据以前的报告(28),MCF和多国评价常用来评估血小板凝块的强度。表8表明两个C57BL / 6 -Tlr有限合伙人+ /−和C57BL / 6 -Tlr有限合伙人−−/小鼠有显著降低mcf (毫米,嗯,职责。)和mc (毫米,毫米,比C57BL / 6小鼠resp。) (MCF:mm;多国评价:毫米)。这些结果表明,血小板TLR4与聚合和C57BL / 6小鼠血栓的力量。
(一)
(b)
(c)
(d)
4所示。讨论
TLR4在血小板中扮演重要的角色迁移、黏附、破坏和吸引力。2005年,Andonegui等人首先确定血小板表达TLR4在细胞表面,这种现象是与血小板减少症的发生(10),表明TLR4-mediated信号通路参与血小板的细胞功能。此外,血小板可能对内毒素和诱捕细菌通过TLR4激活中性粒细胞胞外陷阱(11,29日),促进迁移到肺部或肝脏(8,10),并减少生产咆哮,血管生成素,PDGF-AB从严重的败血症的血液中血小板30.]。尽管先前的调查表明,血小板调节表面炎症通过TLR4的表达,很少有研究调查血小板TLR4和凝固的关系。探索ADP-induced热休克蛋白(HSP) 27分泌和磷酸化在血小板颗粒31日),调节血小板聚集(32]。此外,HSP27在细胞的影响通过TLR4介导的通路(33]。由识别细胞外组蛋白,促进血小板TLR4调节凝血凝血酶生成(12]。
有趣的是,有限合伙人没有增加人类血小板聚集在体外;然而,有限合伙人加速胶原蛋白/ thrombin-stimulated血小板的聚集5]。这种机制是通过TLR4表达介导的血小板,有限合伙人对血小板的影响是间接的。除了TLR4,血小板也表达TLR4-related信号通路的下游组件复杂,包括TLR4 / MD2和骨髓分化主要响应基因(MyD) 88 (5]。通过生产白介素- 6 (IL)、前列腺素E2和肿瘤坏死因子(TNF),LPS诱导血小板聚集由TLR4 / MD2 MyD88复杂地层,增殖蛋白激酶(MAPKs),核factor-kappaB(NF -B)激活,cGMP生产(5,7,34]。尽管许多报道推测,TLR4影响血小板聚集和调节血小板功能,我们第一组表明calpain-myosin 9-Rab7b轴容易调节TLR4-containingα-granule贩卖thrombin-induced血小板(25]。此外,我们证明了血小板功能的差异在C57BL / 6, C57BL / 6 -Tlr有限合伙人+ /−和C57BL / 6 -Tlr有限合伙人+ /−老鼠在这个文本,表明TLR4在血小板的关键角色。我们推测可能的机制TLR4凝强度的影响在动物实验中可能由HSP27或其他人,和我们目前正在调查的细胞和分子机制参与了这一现象。
在诊所,在冠脉搭桥病人活动calpain和低血小板TLR4表达在医院经历了糟糕的早期结果比活跃calpain和更高的血小板TLR4的表达。这些结果表明,TLR4的水平和calpain血小板功能中扮演关键的角色。氧化stress-mediated细胞因子的生产被认为是心脏手术后引起炎症的主要因素。许多细胞因子的表达,包括TNF -、il - 6和单核细胞趋化蛋白- 1 (MCP),提高CPB期间和之后(35]。除了生产、细胞因子刺激如aortic-clamping缺血、缺血再灌注损伤,血细胞对外国心脏管表面的氧合器/和人工手术创伤可能扮演了一个重要的角色在术后炎症;因此,非旁路移植手术显著减少氧化应激和炎症。虽然临床医生仍有意见的分歧的优势/劣势的非技术和常规体外循环的患者接受心脏手术(22,23,36,37),至少,病人在常规体外循环和非组织有良好的早期结果(小排水损失,短ICU停留,发热持续时间)在医院只要他们表达的活性形式calpain CABG手术后而不是calpain的活动形式。这的确表明,保持活跃calpain心脏手术后病人恢复的一个重要因素。相比之下,患者积极calpain常规体外循环组仍然需要输血量比非技术组的患者,这可能导致停止泵血细胞。最近,我们还进行了区分的影响外国体表面污染的管和氧合器,手术的创伤,和心脏缺血细胞因子通过比较生产和早期结果患者在常规体外循环技术和非技术(26]。然而,CPB-associated免疫抑制TLR4能力变化的结果对单核细胞和中性粒细胞(38]。它仍然是阐明在差别的原因导致TLR4对这些血小板。
心脏手术的体外循环过程中,机械力(压力泵)是主要原因导致血小板破坏和溶血。因此,输血pRBC和新鲜血小板的患者接受心脏至关重要。结果显示在表中5,患者CPB真的接受输血的pRBC和血小板比较患者在非技术组。有趣的是,激活患者calpain CPB组有类似水平的早期结果和病人的血小板TLR4表达非技术组。相比之下,即使灭活calpain CPB组患者接受更多的血小板和pRBC输血,他们也有激活calpain患者早期结果比较差。因此,我们不能排除患者输血的重要性和影响心脏手术在这项研究中,我们仍然认为calpain血小板激活和TLR4表达与早期的结果。
高血糖和糖尿病诱发氧化应激导致复杂的并发症在许多镰刀情况(39]。前面研究的主要发现是糖尿病相关的激活calpain [40]。氧化应激可能上调calpain活动和嗜铬细胞瘤细胞发生凋亡41]。抑制calpain可能减少氧化应激和减弱内皮功能障碍在糖尿病42]。然而,相反的证据证明,心脏手术导致氧化应激,和氧化应激可能抑制calpain活动(24]。在我们的结果中,糖尿病患者(患者数3、5、10)也有重点calpain的活动形式。虽然糖尿病可能与病人的手术后的结果,我们还推测,糖尿病可能不是一个因素调节血小板在CPB calpain活动。
Calpain负责血小板形态变化、凝血、和聚合,激活介导的细胞骨架蛋白(43]。以前的报告证明calpain与重要作用在调节细胞骨架信号在vWf-activated血小板44]。Calpain也调节的细胞外fibrinogen-binding功能的激活IIb3、整合素的血小板聚集导致的乳沟3 (45]。血小板源生长因子可能抑制氧化应激诱导calpain激活神经元(46]。目前,不活跃的原因calpain大部分患者(82.35%)治疗与常规体外循环是未知的;还不清楚为什么17.64%的病人接受calpain激活。有许多蛋白酶与细胞骨架的稳定性和装配中的关键角色信号复合物可能导致蛋白质的磷酸化,协会的受体与细胞骨架,并随之增加calpain活动(47]。泵的压力,是否aortic-clamping缺血、缺血再灌注损伤,或附件的外国CPB电路在常规体外循环血小板破坏这些正常条件还有待阐明。通过进一步的研究,我们认为,病人的早期结果可能是改善和提升通过调整calpain的活化血小板与常规体外循环心脏手术后。
5。结论
我们的研究结果强调TLR4的重要角色在凝血和血小板功能在诊所和C57BL / 6小鼠。临床相关性,我们也探讨小说角色calpain和TLR4血小板,这与在心脏手术病人的早期结果。这些结果还提供依据进一步控制calpain激活和TLR4表达作为治疗策略以避免coagulopathic心脏手术后和血小板的障碍。
利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。
确认
作者要感谢杨Tze-Liang先生和太太Min-Yu Lo技术援助。这项工作是由美国国家科学委员会(NSC b 101 - 2314 - 016 - 007 - my2, 101 - 2314 - b - 038 - 041 - my3,和大多数103 - 2314 - b - 016 - 022 - my3)和国防医学中心(tsgh - c98 - 025, tsgh - c102 - 028和tsgh - c103 - 028 - 013),台湾。