血小板形态和功能

第二节　血小板形态和功能

血小板虽然是血液中最小的一个细胞，但它在血栓和止血中起着重要的作用。循环的血小板来源于骨髓巨核细胞，每个巨核细胞产生血小板的量差别很大，一般来说倍体数越高，产生血小板的量也越多，平均每个巨核细胞可产生 2000～5000 个血小板。血小板释放到血中后，约1/3贮存在脾脏中，寿命为8～11天，主要在肝脏和脾脏中破坏。

一、血小板形态

（一）普通显微镜下形态　正常血小板胞体直径2～4μm，厚度为0.2～0.4μm，平均体积（MPV）为6.8～13.5fl，呈星形、圆形、椭圆形、逗点状或不规则形；胞质淡红色或淡蓝色，有时胞质周围呈淡蓝色，称为透明区，中心部位有细小、分布均匀的淡紫红色颗粒，称为颗粒区；胞核无。由于血小板具有聚集性，故外周血涂片及骨髓涂片上的血小板呈成堆分布。

异常血小板包括胞体大小、形态及颗粒量等变化。具体包括：①小血小板，指直径小于2μm。②大血小板，指直径5～7μm。③巨大血小板：指直径大于7.5μm。④超巨大血小板：指直径大于20μm。⑤畸形血小板：呈长轴状、花生形、蝌蚪形、类圆形等。⑥蓝色血小板，胞质蓝色，无颗粒或大颗粒，又称为年轻的血小板。大血小板、巨大血小板、超巨大血小板中央部位有时颗粒聚集明显，很容易误认为细胞核，故要注意与其他有核细胞区分。异常血小板增多见于骨髓增生异常综合征、巨幼细胞性贫血、脾脏切除后、特发性血小板减少性紫癜、骨髓纤维化、慢性粒细胞白血病等等，正常人中也可又少许异常血小板。

（二）电镜下形态　扫描电镜下，静息血小板呈双面微凸圆盘状，似铁饼；

透射电镜下的血小板形态即为超微结构，它由四部分组成：表面结构、骨架系统、细胞器及特殊膜系统。

1.表面结构　血小板表面结构又称为外周区，主要由血小板膜和细胞外衣组成。

（1）血小板膜：血小板细胞膜主要由蛋白质（占57%）和脂质（占35%）组成，还有少量的糖类（占8%）。糖类与蛋白质结合形成糖蛋白（glycoprotein，GP），糖类与脂质结合形成糖脂；脂质主要由鞘磷脂（sphingomyelin，SPH）和甘油磷脂组成，甘油磷脂主要包括磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine，PC）磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）。磷脂具有以下生理作用：①膜磷脂代谢：血小板止凝血作用的基础就是血小板的活化。正常情况下，循环中的血小板 90%以上处于静息状态；当内皮细胞损伤等多种情况下，血小板就被激活，细胞内钙离子浓度增加，激活磷脂酶A（phospholipase A2 2，PLA2）和磷脂酶C（phospholipase C，PLC），膜磷脂在磷脂酶作用下形成花生四烯酸（arachidomic acid，AA），AA 在环氧化酶作用下形成前列腺素内过氧化物（PGG2、PGH2），PGG2和 PGH2在血栓烷A2（thromboxane A2，TXA2）合成酶作用下形成有活性的TXA2，PGG2、PGH2还可在各种异构酶作用下转变为前列腺素D2、E2、F2（PGD2、PGE2、PGF2）或分解为丙二醛（malondialdehyde，MDA）和十七碳羟酸（HHT）。TXA2 能抑制腺苷酸环化酶（AC）而促进血小板聚集，此外TXA2 还具有收缩血管的作用，但其半衰期短（约 30秒），很快转化为稳定而无活性的血栓烷 B2（thromboxane B2，TXB2，），TXB2 在肝脏氧化酶作用下能形成更稳定的去二甲基-血栓素B2（DM-TXB2） 和11-去氢--血栓素 B2（11-DH-TXB2）。TXA2 和 PGI2（在血管内皮细胞膜上合成）是一对作用完全相反的调控系统，在生理情况下两者呈动态平衡，使血管和血小板保持正常功能（详见图7-2-10）。②形成血小板活化因子（platelet activating factor，PAF）:血小板膜磷脂在PLA2作用下，脱去酰基变为溶血PAF，再在乙酰转移酶作用下，利用乙酰辅酶A提供的乙酰基使溶血PAF完全乙酰化，形成PAF。PAF是迄今发现的最强血小板聚集诱导剂，并参与炎症反应及免疫调节。③形成血小板第3因子（platelet factor 3，PF3）：详见本节血小板功能中的促凝活性。

（2）细胞外衣：又称为糖萼（glycocalyx），主要由糖蛋白的糖链膜外段部分组成，它是许多血小板膜受体的所在部位，如ADP、肾上腺素、胶原、凝血酶、vWF、纤维蛋白原受体等。血小板膜糖蛋包括血小板质膜糖蛋白和颗粒膜糖蛋白。血小板质膜糖蛋白有多种，由国际血液学标准化委员会（international committee for standardization hematology，ICSH）进行了统一命名，主要成分有GPⅠa、GPⅠb、GPⅠc 、GPⅡa、GPⅡb、GPⅢa、GPⅣ、GPⅤ、GPⅨ，其中GPⅠa、GPⅠb、GPⅡb、GPⅢa等已被确定为血小板特异性抗原。颗粒膜糖蛋白包括α颗粒膜蛋白-140（GMP-140）、溶酶体完整膜蛋白和相关膜蛋白等，颗粒膜蛋白主要存在于颗粒膜上而质膜上极少，当血小板被激活时便大量表达在质膜上。GMP-140又称为血小板选择素（P-selectin），是 a 颗粒膜上分子量为 140KD 的糖蛋白，血小板未活化时位于α颗粒膜上，血小板被活化时在血小板膜上大量表达并释放入血浆中，因此GMP-140是血小板活化的一个重要指标。血小板选择素具有介导活化血小板与中性粒细胞和单核细胞黏附的作用。

2.骨架系统（skeletal system）　骨架系统又称为溶胶-凝胶区，由位于膜内侧的微管、微丝及膜下细丝组成，其中最重要的是环形微管。它们在维持细胞形态、收缩、释放中起着重要的作用。

（1）微管（microtubules）：是一种非膜性管状结构，微管的主要成分是微管蛋白（tubulin）A、B，两者组成了二聚体，一定数量的二聚体排列形成了细丝， 12～15根这种细丝围绕形成环形微管，位于血小板质膜下方的赤道面上，微管和质膜并不接触，两者之间有膜下细丝相隔。环形微管在低温环境下消失，这时血小板变成了不规则球形；当血小板加热至 37℃时，环形微管重新出现，血小板又变成了圆盘状。可见环形微管对维持血小板形态具有重要的作用，是血小板骨架系统中的主要组成部分。

（2）微丝（microfilaments）：是血小板收缩作用的主要成分，有许多蛋白质调节着微丝的形成。它为实心细丝状结构，由肌动蛋白（actin）细丝和肌球蛋白（myosin）粗丝组成，两者组成比例为 100∶1。肌动蛋白是血小板中含量最丰富的蛋白质，约占细胞总蛋白量的15%～25%，它的相对分子量是425KD，以球形肌动蛋白单体（G-肌动蛋白）和纤维型肌动蛋白聚合体（F-肌动蛋白）两种形式存在。在静息血小板中，大多数以球型单体存在，血小板被活化后，G-肌动蛋白快速聚合形成F-肌动蛋白（即为细丝），这种细丝有明显的极性，分为点端和棒端，点端指向细胞中央，棒端指向细胞膜，致使细胞突起和伪足形成；肌球蛋白由6条肽链组成，分子量为236KD，血小板被活化时，肌球蛋白轻链发生磷酸化，肌球蛋白组成了粗丝。血小板在静息状态下，微丝通常不易见到；当血小板被活化时，胞质中出现大量的微丝。血小板的收缩实际上是肌动蛋白和肌球蛋白相互滑动、收缩的结果，所以微丝在血小板的变形、释放反应及血块收缩中起着重要的作用。

（3）膜下细丝（submembrane filaments）：位于细胞膜与环形微管之间，结构和作用与微丝相似。

此外，还有凝溶蛋白、肌动蛋白结合蛋白、a-辅肌动蛋白、外廓蛋白等也参与了血小板骨架系统的工作。

总之，血小板被活化时，细胞由圆盘状转变为球形，出现突起，使血小板变形、伸展和伪足形成（血小板的这种形态改变称为黏附变形，血小板中的颗粒移向中央部位，肌动蛋白和肌球蛋白相互作用、收缩，围绕在颗粒四周，而在突起中构成肌动纤维束。与此同时，充满肌动蛋白的伪足伸展，颗粒与开放管道融合，使颗粒内容物释放到血小板外。

3.细胞器（organelle）　血小板胞质中含有多种细胞器，最重要的是一些颗粒成分，其中a颗粒（a-granules）、致密颗粒（dense granules）和溶酶体（lysosome）三种最为重要，而a颗粒最丰富，这三种颗粒中的内容物如下。

（1）a颗粒：每个血小板中有十几个，圆形，直径为250～500nm，颗粒有界膜包围，内容物呈中等电子密度。a颗粒是血小板可分泌蛋白质的主要贮存部位，部分蛋白质的特性如下。

1）血小板特有蛋白质：是指血小板特有的蛋白质，包括血小板第 4 因子（platelet factor 4，PF4）和β-血小板球蛋白（β-thromboglobulin，β-TG）。PF4能中和肝素的抗凝活性（又称为肝素中和因子），并能与内皮细胞表面的硫酸乙酰肝素结合，起到促进血栓形成的作用；β-TG能抑制血管内皮细胞合成PGI2，故能间接地促进血小板聚集和血栓形成。当血小板被活化时，两者从a颗粒中释放到血中，使血浆中含量增加；因此，测定血浆中或血小板内的 PF4和β-TG含量可作为血小板在体内被活化的指标。

2）凝血酶敏感蛋白（thrombospondin，TSP）：是血小板的主要糖蛋白，主要由血小板合成，内皮细胞、成纤维细胞等也能合成少量，其主要作用是促进血小板聚集。

3）纤维连接蛋白（fibronectin，Fn）：是广泛存在于体内的一种高分子量糖蛋白。血小板表面很少，当血小板被胶原或凝血酶活化后，Fn 从颗粒中释放并结合到血小板膜表面，介导了血小板对胶原的黏附作用。

4）血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor，PDGF）：是一种碱性糖蛋白，具有细胞分裂活性。血小板中的 PDGF 含量很低，在凝血酶和胶原作用下可释放，在 ng水平即可刺激成纤维细胞和肌细胞的生长和分裂，在动脉粥样硬化的发生和发展中具有重要意义。

a 颗粒中的部分内容物由巨核细胞合成，如PF4、β-TG、vWF等；部分可能由巨核细胞从胞浆中摄取，如PDGF、TSP、Fg、IgG等；还有一部分来源于血小板的胞饮作用，如PF4、β-TG、vWF、PDGF、TSP、Fg、因子Ⅴ等。a颗粒中的这些蛋白质在促进血小板黏附、聚集、细胞生长、血块收缩及血块溶解中起着重要的作用。

（2）致密颗粒：又称为δ颗粒，主要贮存低分子量的活性物质。每个血小板中有4～8个，圆形，直径为200～300nm，颗粒有界膜包围，颗粒与界膜之间常有一层透亮的间隙，主要含有以下活性物质。

1）钙离子：致密颗粒中含有较多的钙离子，约占血小板钙离子的60%，所以其电子密度很高，血小板被活化后能释放到血中。

2）ADP和ATP：血小板中大约65%的ATP、ADP贮存其中，两者比例约2∶1。

ATP是维持血小板形态、功能和代谢活动所需的能量来源；ADP与血小板聚集有关，当血小板被活化时，可释放出而引起血小板次发聚集，有的贮藏池病就是缺乏致密体颗粒，使血小板缺乏次发聚集反应。

3）5-HT：血小板中的5-HT是血小板从血浆中主动摄取的，当血小板被活化时，释放到血中，具有促进血小板聚集和血管收缩的作用。

（3）溶酶体：又称为γ颗粒，每个血小板数目少，直径为 175～250nm，颗粒有界膜包围，形态上不易与a颗粒区分。溶酶体是血小板的消化结构，其中含有丰富的水解酶及蛋白酶如芳香族硫酸酯酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖甙酶、β-甘油磷酸酶、β-葡萄糖醛酸酶、β-半乳糖苷酶和组织蛋白酶D、E、O等。溶酶体的内容物只有在强诱导剂（如凝血酶、胶原等）作用下才发生释放反应。

其他　血小板中还有线粒体、过氧化酶小体、内质网、高尔基膜囊结构、小泡等。线粒体呈圆形或卵圆形，由内外两层膜组成，外膜平滑，内膜向线粒体内折叠而形成线粒体嵴，它的主要功能使进行生物氧化，产生ATP，供应血小板活动的能量。过氧化酶小体又称为微体，形态似a颗粒，小体中含有过氧化氢酶，能降解过氧化氢，其功能尚不清楚。

4.特殊膜系统

（1）开放管道系统（open canalicular system，OCS）：OCS的膜来源于巨核细胞的质膜，是血小板膜凹陷于血小板内部形成的曲折管道系统，OCS 不仅增加了与外界接触的面积，将外界的刺激信息传递到血小板内部，而且也是血小板与血浆之间物质交换的通道，血小板释放反应中颗粒内容物的释放，就是通过OCS释放到血小板外的。它存在于静息、活化或聚集的血小板中。

（2）致密管道系统（dense tubular system，DTS）：DTS 的膜来源于巨核细胞的粗面内质网，它散在于血小板胞质中，与外界不相通。DTS是血小板贮存钙离子的场所，也是合成 TXA2 的场所。此外，DTS 具有巨核细胞和血小板所特有的一种酶即血小板过氧化物酶（platelet peroxidase ，PPO），通过检测PPO对鉴别巨核细胞和其他细胞有重要的价值。处在静息状态下的血小板，其胞质中的钙离子浓度极低，通过依赖 TXA2或不依赖 TXA2途径可使贮存在 DTS 中的钙离子释放到胞质中，通过钙泵能将血小板胞质中的钙离子转送到DST，从而调节血小板收缩活动和血小板释放反应。

除OCS和DTS外，血小板内还存在着这两种管道系统的复合体，称为膜复合体，外形常不规则。在膜复合体中，OCS成堆或成串地在一起，DTS交错地穿插OCS之间。

二、血小板功能

血小板具有多种功能，除在止凝血、纤溶等多种病理生理过程中起着重要的作用外，血小板还参肿瘤转移、动脉粥样硬化、炎症、免疫作用等。血小板的止凝血功能包括黏附功能、聚集功能、释放反应、血块收缩功能、促凝活性及维护血管内皮细胞完整性等。

1.血小板黏附功能　血小板黏附（adhension）功能是指血小板与非血小板表面的黏附，它在血管初期止血（即一期止血）中起着重要的作用。当血管内皮受损伤后，血小板即可通过桥联物质，黏附在暴露的内皮下组织。参与血小板黏附的因素包括血小板、血浆中桥联物质和非血小板表面。在体内，非血小板表面主要是血管内皮下组织，黏附能力强的内皮下组织有胶原（是内皮下组织的主要成分）、微纤维及基底膜等，在血管壁上的胶原主要为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ型胶原，其中前三者对流动状态下的血小板黏附和聚集最重要；在体外，非血小板表面为带负电荷的物质上如玻璃、白陶土、金属等。vWF是血浆中的桥联物质，血小板黏附胶原等时必须有vWF作为桥联物质。血小板质膜上的GPIb/Ⅸ复合物（以1∶1结合）借vWF的桥联作用黏附于血管损伤处的内皮下组织，是血管壁损伤后血小板黏附的主要机制。血小板GPⅡb/Ⅲa也可通过与vWF、纤维蛋白连接蛋白（Fn）等黏附蛋白作用导致伸展黏附。因此，GPIb/Ⅸ和 GPⅡb/Ⅲa 虽然功能不同，但对血小板黏附都是非常重要的。此外，血小板也可直接黏附于血管内皮下组织，如胶原、弹性蛋白等。

2.血小板聚集功能　血小板聚集（aggregation）功能是指血小板与血小板之间的黏附形成聚集体，它在初期止血中起着重要作用。血小板聚集可有两类不同机制诱发，一类是诱导剂，另一类是流动状态下的剪切变应力。血小板的诱导剂分为两类：非生理性和生理性，根据诱导剂成分又分为低分子物质、蛋白水解酶、颗粒或巨分子、凝集素，体外最常用的诱导剂有ADP、肾上腺素、凝血酶、胶原、瑞斯托霉素等。诱导剂引起的血小板聚集有三种途径：①ADP途径，ADP、胶原、凝血酶、肾上腺素等均可诱导血小板释放内源性ADP，使血小板聚集；②TXA2途径，PGG2 、PGH2、TXA2等可诱导血小板聚集，但不依赖ADP途径；③PAF途径，是一种不依赖ADP和TXA2的血小板诱导剂。

参与血小板聚集的因素包括：GPIIb/IIIa、钙离子及纤维蛋白原。静息的血小板上的GPIIb/IIIa并不与纤维蛋白原结合，诱导剂作用于膜上受体后，使血小板被活化，此时血小板上 GPIIb/IIIa的空间构型发生变化，导致纤维蛋白原受体暴露，从而发生聚集，所以说血小板聚集反应通常在血小板被活化后发生。在某种情况下，除纤维蛋白原外的一些其他大分子黏附蛋白如 vWF、Fn 也可与GPIIb/IIIa 结合介导血小板聚集反应。此外，血小板聚集还可流动状态下的剪切变应力直接作用而不需要任何诱导剂，其机理与诱导剂者不同，但详细机理不清楚。

血小板的聚集有两种类型：①初发聚集（又称为第一相聚集），指在外源性诱导剂作用下发生的血小板聚集，这种聚集是可逆的，它依赖 GPIIb/IIIa 和纤维蛋白原的相互作用，在一定的条件下血小板可以重新散开。②次发聚集（又称为第二相聚集），指在血小板释放的内源性诱导剂作用下的聚集，是不可逆的。它不仅依赖 GPIIb/IIIa 和纤维蛋白原的相互作用，还依赖血小板释放反应，在血小板释放出的因子中较重要的是 TSP，TSP 在钙离子存在情况下可与纤维蛋白原结合，也可结合于血小板表面，因而参与巩固两个血小板之间的连结。 在血小板聚集试验中，按诱导剂的作用强度将诱导剂分为：①强诱导剂，如凝血酶、胶原、胰蛋白酶、A23178、血小板活化因子，此类诱导剂无论能否诱导血小板聚集，均能产生不依赖TXA2的分泌作用。②弱诱导剂，如ADP、肾上腺素、血管加压素、5-HT，它们诱导的聚集主要是通过 TXA2 的形成和有限颗粒内容物的释放。低浓度ADP可诱导血小板第一相聚集波，中等阈值浓度ADP诱导的血小板常可见第一和第二相聚集波，高浓度ADP诱导的血小板第一和第二相聚集相继发生，形成单一的聚集波。

3.血小板释放反应　血小板释放反应（release reaction）是指血小板被激活后，形态改变， 血小板中的颗粒（包括致密颗粒、a颗粒、溶酶体）与质膜融合，使颗粒中的生物活性物质从开放管道系统释放到血中的过程。血小板的释放通常在血小板聚集后发生，现已证明大部分聚集诱导剂能引起血小板释放反应，但强、弱诱导剂所引起的释放反应程度不同。弱诱导剂所诱导的释放不超过a颗粒和致密体颗粒内容物的25%，强诱导剂可使 70%～90%内容物释放。致密体内容物在受弱刺激如ADP、低浓度胶原作用下，即可诱导释放反应；溶酶体内容物需要在强刺激物作用下才可诱导释放反应。因此，有人将强和弱诱导剂所诱导的释放反应分别称之为释放反应Ⅰ和释放反应Ⅱ。血小板释放反应的详细机理不清楚，一般认为诱导剂作用于血小板膜上的相应受体，胞质中钙离子浓度增加，使收缩蛋白收缩，颗粒中的内容物趋向中央，颗粒膜与 OCS 膜融合，内容物即通过OCS释放出来。血小板释放反应的产物ADP、TXA2等可进一步引起血小板活化和聚集。

4.血小板促疑活性　血小板促疑活性（platelet coagulant activity）是指血小板参与凝血反应、加速内源凝血系统、促进血液凝固的功能，主要有以下几个方面：

（1）形成血小板第3因子（PF3）：血小板在受到凝血酶、胶原、高岭土等刺激时，血小板被激活，静息状态下位于膜内侧的 PS转向外侧，形成 PF3，为凝血提供了因子活化的产所，并参与组成了Ⅸa-Ⅷa-Ca2+-PF3复合物和Ⅹa-Ⅴa-Ca2+-PF3复合物，这两种复合物分别激活凝血因子Ⅹ和凝血酶原。

（2）促进凝血酶原酶形成：血小板表面存在着凝血因子Ⅹa的结合位点，结合在血小板表面的凝血因子Ⅹa 促进凝血酶原活化的能力较血液中的凝血因子Ⅹa能力强30万倍。

（3）吸附和浓缩凝血因子：在血小板表面进行的凝血反应中，凝血因子ⅧC是一个重要的成分。血小板被活化时，α-颗粒中的vWF分泌到血小板膜表面，vWF具有结合Ⅷ：C的能力，从而提高了血小板膜表面Ⅷ：C的含量。

（4）对凝血因子Ⅺ、Ⅻ有活化作用：血小板受胶原和 ADP 刺激时，形成了接触产物形成活性（contace product-forming activity，CPFA）和胶原诱导的凝血活性（clllegen induced coagulant activity，CICA），分别激活因子Ⅻ、Ⅺ，参与始动凝血反应。

（5）血小板释放多种凝血因子 血小板被激活时，α－颗粒内容物中凝血因子Ⅴ、Ⅺ和Fg等可释放到血浆中，参与凝血过程。

5.血块收缩功能　血块收缩依赖血中纤维蛋白原和血小板的数量、质量，当血小板和纤维蛋白明显减少、血小板聚集功能和纤维蛋白原结构异常等，均可使血块收缩功能减低。血小板释放反应并不是血块收缩所必需的，但与血块收缩有关，血块收缩的力量主要来自血小板收缩蛋白功能。被激活的血小板通过其肌动蛋白细丝和肌球蛋白粗丝的收缩作用，使血小板伸出多个伪足，伪足搭在纤维蛋白网上。当伪足呈向心性收缩时，纤维蛋白网变小，其网中的血清被挤出来，使血块收缩。血块的收缩有利于止血和伤口的愈合。

6.维护血管内皮细胞完整性　血管内皮细胞和内皮细胞之间存在着空隙，这间隙由血小板来填充，而且血小板还参与血管内皮细胞的再生和修复过程，故能增强血管壁的抵抗力，降低血管的脆性和通透性。综上所述，血小板通过黏附、聚集和释放反应参与初期止血过程，再通过释放其内含凝血因子、提供催化表面和血块收缩等功能参与二期止血过程。