Ogólna charakterystyka płytek krwi
Płytki krwi są najmniejszymi i bezjądrzastymi elementami morfotycznymi krwi o średnicy 2–4 µm i objętości 5–7,5 µm3, powstającymi z rozpadu megakariocytu. W warunkach fizjologicznych ok. 2/3 z całkowitej liczby płytek krąży we krwi, pozostała część zlokalizowana jest w śledzionie. Jeśli płytki nie są zaangażowane w proces hemostazy, ich czas życia w krwiobiegu wynosi 9–12 dni; następnie są wychwytywane przez komórki układu fagocytarnego obecne głównie w śledzionie. Pomimo braku jądra komórkowego płytki krwi wykazują aktywny metabolizm i mają typowe organelle komórkowe oraz charakterystyczny układ specyficznych ziarnistości cytoplazmatycznych [1]. Swoisty układ ziarnistości jest miejscem magazynowania wielu biologicznie czynnych substancji, co warunkuje uwalnianie z pobudzonych płytek krwi szeregu aktywnych związków, które indukują i/lub wzmagają procesy aktywacji. W ziarnistościach α zgromadzone są liczne białka adhezyjne, białka biorące udział w procesach krzepnięcia i fibrynolizy, a także czynniki chemotaktyczne oraz czynniki wzrostu. Ziarnistości osmofilne są zaś głównie źródłem związków niskocząsteczkowych. W tabeli I zestawiono związki znajdujące się wewnątrz płytkowych ziarnistości [2]. W procesie aktywacji płytek, w wyniku reorganizacji cytoszkieletu, dochodzi do zmiany dyskoidalnego kształtu komórek na sferyczny, a następnie do wytwarzania filopodiów i lamellipodiów, których tworzenie jest uwarunkowane reorganizacją cytoszkieletu płytek. Aktywacja płytek krwi prowadzi następnie do adhezji i sekrecji związków zmagazynowanych w płytkowych ziarnistościach [3].
Rola płytek w okołomenopauzalnych zaburzeniach w układzie krążenia
Okres menopauzy związany jest z ryzykiem zaburzeń w hemostazie organizmu kobiety, czego konsekwencją jest wzrost zachorowalności na schorzenia układu krążenia [4]. Prawidłowa (fizjologiczna) hemostaza to stan dynamicznej równowagi pomiędzy procesami pro- i antykoagulacyjnymi, w którym uczestniczy zespół mechanizmów zapobiegających wypływowi krwi z uszkodzonych naczyń krwionośnych oraz zapewniających jej płynność i przepływ w warunkach prawidłowych. W złożonym procesie hemostazy uczestniczy szereg elementów, w tym: ściana naczyń krwionośnych, płytki krwi, układ krzepnięcia i układ fibrynolizy oraz komórki fagocytarne (układ siateczkowo-śródbłonkowy). Jednym z podstawowych czynników ryzyka powikłań zakrzepowo-zatorowych jest nieprawidłowe funkcjonowanie płytek krwi [5]. Dodatkowe zagrożenie stanowi fakt, że stosowanie terapii hormonalnej w okresie menopauzy może wykazywać istotny wpływ na właściwości i funkcjonowanie tych komórek [4]. Płytki krwi odgrywają istotną rolę nie tylko w hemostazie pierwotnej prowadzącej do wytworzenia płytkowego czopu hemostatycznego oraz w hemostazie wtórnej, uczestnicząc w aktywacji osoczowych czynników krzepnięcia, ale także biorą czynny udział w stanach zapalnych, zmianach miażdżycowych ściany naczynia, metastazie komórek nowotworowych czy gojeniu ran [5].
U kobiet w okresie okołomenopauzalnym rośnie ryzyko powikłań zakrzepowo-zatorowych związanych z deficytem hormonalnym na skutek wygaśnięcia czynności jajników [6] oraz zwiększa się prawdopodobieństwo zmian miażdżycowych nasilających się z wiekiem [5]. Istotne obniżenie całkowitego potencjału antyoksydacyjnego kobiet w okresie menopauzy, w porównaniu z kobietami w wieku rozrodczym, prowadzi do zmian degeneracyjnych w ścianie naczyń krwionośnych poprzez dysfunkcję śródbłonka, inaktywację tlenku azotu (NO) pełniącego ochronną funkcję wazodylatatora i w konsekwencji rozwój reakcji zapalnych [7]. Do rozwoju zmian miażdżycowych dochodzi na skutek przewlekłego stanu zapalnego ścian tętnic, związanego z aktywacją komórek śródbłonka, która prowadzi do adhezji leukocytów i płytek krwi do pobudzonych komórek endotelialnych [8]. Udział płytek krwi zarówno w procesach fizjologicznych, jak i w stanach patologicznych zależny jest od ich aktywacji. Wiedza na temat aktywacji płytek krwi jest zatem niezwykle istotna w kontekście wdrażania i prowadzenia właściwej terapii w przebiegu wielu chorób, a jej stan, pomimo znacznego zaawansowania, wciąż jest na bieżąco aktualizowany. Stosunkowo dobrze opisany proces aktywacji płytek krwi obejmuje zarówno czynniki aktywujące udział receptorów błonowych, jak i szlaki przekazywania sygnału oraz konsekwencje pobudzenia płytek. Najnowsze doniesienia dotyczą roli szlaku CD40/CD40L w aktywacji płytek krwi oraz ich interakcji z pozostałymi elementami uczestniczącymi w procesach hemostazy.
Płytki krwi jako komórki zapalne
Płytki krwi należą do komórek wysoce reaktywnych, które są wrażliwe na działanie wielu fizjologicznych i niefizjologicznych agonistów. Łatwość ich aktywacji jest uwarunkowana ogromną liczbą swoistych receptorów powierzchniowych, które są sprzężone z enzymatycznymi drogami przekazywania sygnałów. Dzięki obecności specyficznych receptorów błonowych zapoczątkowujących łańcuch przekazywania sygnału, płytki krwi zostają włączone w kaskadę złożonych mechanizmów molekularnych, uczestnicząc w procesach biochemicznych, mających na celu zahamowanie krwawienia [9]. Podstawową funkcją płytek krwi jest ich udział w utrzymywaniu prawidłowej hemostazy [5]. Jednak w świetle wielu przeprowadzonych w ostatnich latach badań, dotyczących ich biologicznej aktywności, płytki krwi stanowią kluczowe ogniwo łączące procesy hemostazy z rozwojem reakcji zapalnych [10, 11].
Odkrycie płytkowej ekspresji cząsteczki CD40 oraz jej liganda – cząsteczki CD40L – stanowi potwierdzenie zdolności płytek krwi do udziału w procesach odpornościowych i stanach zapalnych poza dotychczas znaną ich zasadniczą rolą w utrzymywaniu prawidłowej hemostazy [12]. Płytki zostały uznane za komórki zapalne ze względu na fakt, iż mają zdolność do uwalniania (pochodzących z megakariocytów) cytokin, chemokin, białek adhezyjnych, czynników wzrostu, metaloproteaz, a także do wytwarzania wolnych rodników tlenowych oraz innych mediatorów odczynu zapalnego [13]. Uwalniane z płytek czynniki chemotaktyczne i czynniki wzrostu odgrywają główną rolę w ich integracji z innymi komórkami, głównie takimi, jak granulocyty obojętnochłonne, monocyty, makrofagi czy fibroblasty. Ważną rolą płytek krwi jest także ich udział w szybkim przekazywaniu sygnału do wnętrza podstawowych komórek układu immunologicznego. Przy zmniejszonej liczbie limfocytów T i B płytki krwi, przejmując ich funkcje, odpowiedzialne są za wzbudzanie silnej odpowiedzi humoralnej poprzez szybkie przekazywanie sygnału do wnętrza komórki [1, 11, 14].
Zapalenie jest złożonym procesem, rozwijającym się w tkance unaczynionej pod wpływem czynnika uszkadzającego. Podstawowym celem reakcji zapalnych jest szybkie i selektywne zgromadzenie komórek zdolnych do usunięcia danego czynnika szkodliwego i rozpoczęcie naprawy powstałego uszkodzenia [10].
Płytki krwi stanowią jeden z głównych czynników zapalenia, w związku z czym narażone są na działanie wielu związków znajdujących się w krążeniu, powodujących zmiany w naczyniach krwionośnych. Czynniki niefizjologiczne, takie jak bakterie, wirusy, komórki nowotworowe czy toksyny, odpowiedzialne są za aktywację płytek krwi w stanach zapalnych, kiedy dochodzi do adhezji, sekrecji i agregacji pobudzonych komórek [11, 15]. W wyniku działania tych czynników następuje sekrecja cytokin zapalnych znajdujących się w ziarnistościach płytkowych, m.in. takich, jak: RANTES (regulated upon activation normal T cell expressed and screted – chemokina ulegająca ekspresji i sekrecji po aktywacji limfocytów T), interleukina 1 (interleukin-1 – IL-1), płytkowy czynnik 4 (platelet factor-4 – PF-4), czynników wzrostu: PDGF (platelet derived growth factor) i TGF-β (transforming growth factor β) oraz βTG (β thromboglobulin – β-tromboglobulina), a także biologicznie czynnych amin (histaminy i serotoniny) powodujących skurcz naczyń krwionośnych oraz czynnika aktywującego płytki krwi – PAF (platelet activating factor) [2, 16]. Uwalniana przez płytki krwi chemokina RANTES może wiązać się ze zmienionymi w wyniku zapalenia komórkami śródbłonka, powodując ich aktywację, w wyniku czego dochodzi do przylegania leukocytów, przez co powstaje połączenie pomiędzy ścianą naczynia a komórkami krwi obwodowej [8, 17]. Zaktywowane płytki krwi produkują ponadto interleukinę 1β, która łącznie z RANTES stymuluje komórki śródbłonka do syntezy selektyny E i IL-8, umożliwiających adhezję neutrofili do tych komórek. Pod wpływem RANTES i selektyny P indukowana jest także synteza białek prozapalnych w monocytach, głównie MCP-1 (monocyte chemotactic protein – monocytowe białko chemotaktyczne), IL-8, MIP-1α (macrophahe inflammatory protein – makrofagowe białko zapalne 1α) oraz TNF-α (tumor necrosis factor-α – czynnik martwicy nowotworu) [13, 16].
Znacząca rola pobudzonych płytek krwi w procesie zapalnym wiąże się bezpośrednio z ich zdolnościami adhezyjnymi do zmienionych zapalnie komórek śródbłonka lub białkowych składników warstwy podśródbłonkowej naczyń krwionośnych oraz z tendencją do tworzenia agregatów płytek z leukocytami, w czym uczestniczą białka uwalniane w wyniku degranulacji zaktywowanych płytek krwi [18, 19]. Liczba agregatów w krwi obwodowej zdrowych osób jest niewielka, natomiast do jej znaczącego wzrostu dochodzi w stanach patologicznych, m.in. reumatoidalnym zapaleniu stawów, ostrych zespołach wieńcowych, w toczniu rumieniowatym oraz w sepsie, a także u palaczy, u osób po zabiegach kardiochirurgicznych oraz podczas wzmożonego wysiłku fizycznego [20, 21]. Płytki krwi w pierwszej fazie zapalenia, w wyniku stymulacji poprzez odkładanie się kompleksów immunologicznych antygen–przeciwciało i składników dopełniacza (ulegających aktywacji w następnej fazie zapalenia), powodują wydzielanie mediatorów zapalnych nasilających proces gromadzenia się kompleksów immunologicznych w tkankach, prowadzący w efekcie do ich uszkodzenia i dysfunkcji [11, 22, 23].
Charakterystyka cząsteczek CD40 i CD40L
Istnieje szereg doniesień dotyczących biologicznego znaczenia szlaku CD40/CD40L i jego kluczowej roli w klinicznym i terapeutycznym przebiegu chorób [12, 24].
Cząsteczka CD40, będąca pierwszym komponentem szlaku CD40/CD40L, została funkcjonalnie rozpoznana na powierzchni limfocytów B (jej oryginalna nazwa to Bp50) jako antygen, którego poziom ekspresji zależny był od stopnia aktywacji komórek. Obecnie glikoproteina określona jako CD40, o wielkości 45-50 kDa, zaliczona została do I typu transbłonowych białek należących do nadrodziny receptora TNF, wykazujących wysoki stopień homologii z sekwencją tego receptora [12]. Poza limfocytami B cząsteczka CD40 obecna jest również na powierzchni innych komórek immunologicznych, tj. monocytów, makrofagów, komórek dendrytycznych (DCs), a także na powierzchni komórek nieimmunologicznych, tj. komórek śródbłonka, nabłonkowych i mezenchymalnych (fibroblasty). Ekspresja cząsteczek CD40 została również potwierdzona na powierzchni płytek krwi. Przy tym istotne znaczenie ma fakt, że konstytutywną obecność tego antygenu wykazano zarówno w błonie plazmatycznej płytek spoczynkowych, jak i pobudzonych w wyniku ich aktywacji [12, 25].
Ligand cząsteczki CD40 to białko CD40L o masie
39 kDa, należące do II typu transbłonowych białek z nadrodziny białek TNF-podobnych. W przeciwieństwie do cząsteczki CD40 jej ligand – CD40L (CD154) – nie jest obecny na powierzchni niepobudzonych płytek krwi, gdyż znajduje się we wnętrzu komórek, ulegając ekspresji powierzchniowej dopiero w momencie ich aktywacji. Obecna w ziarnistościach α spoczynkowych płytek krwi cząsteczka CD40L ulega translokacji na powierzchnię komórek w wyniku działania fizjologicznych agonistów, takich jak: ADP, trombina lub kolagen. Po wyeksponowaniu cząsteczki CD40L dochodzi do proteolitycznego odszczepienia liganda od powierzchni komórki. Cząsteczka CD40L zostaje rozprowadzana w krwiobiegu w biologicznie aktywnej formie rozpuszczalnej jako sCD40L będąca homotrimerycznym białkiem o masie 18 kDa [12, 26].
Głównym źródłem liganda CD40L i jego rozpuszczalnej formy sCD40L są płytki krwi (1×108 płytek zawiera ok. 2,5 ng CD40L) [27]. Cząsteczka sCD40L, podobnie jak płytkowa selektyna P, uznawana jest za typowy marker aktywacji płytek [27, 28]. Płytkowa sCD40L stanowi ok. 95% całej puli cząsteczek sCD40L obecnej we krwi obwodowej zarówno w stanach fizjologicznych, jak i chorobowych. Pozostałe 5% występuje na powierzchni aktywowanych limfocytów T (CD4+), komórek tucznych, a także limfocyów B, monocytów, komórek NK (natural killer) oraz limfocytów T (CD 8+) i bazofilii [12, 26].
Obie cząsteczki szlaku CD40/CD40L należą do jednych z najważniejszych par tzw. cząsteczek kostymulujących. Oznacza to, iż samodzielnie nie pełnią określonej funkcji biologicznej, ale wchodząc w skład synapsy immunologicznej, umożliwiają połączenie między komórkami zaangażowanymi w tworzenie stanu zapalnego [27]. Funkcjonowanie przekaźnikowego układu CD40/CD40L polega na interakcji pomiędzy płytkowym receptorem CD40 i jego ligandem CD40L, która wymaga ich bezpośredniego związania na powierzchni płytki. Połączenie cząsteczek CD40 i CD40L jest niezwykle ważne w inicjowaniu swoistej odpowiedzi odpornościowej, ponieważ pełni istotną funkcję komunikacyjną i sygnałową pomiędzy komórkami. Wiązanie to pobudza syntezę cząstek adhezyjnych, chemokin, cytokin, czynników tkankowych, reaktywnych form tlenu, licznych metaloproteaz, czynników wzrostu i innych mediatorów stanu zapalnego [12, 29].
Piśmiennictwo
1. Sikora J, Kostka B. Struktura i aktywacja płytek krwi oraz ich zastosowanie jako komórek modelowych. Post Biol Kom 2005; 232: 561-70.
2. Zieliński T, Wachowicz B. Proces sekrecji w płytkach krwi. Post Biochem 2003; 49: 175-84.
3. Varga-Szabo D, Pleines I, Nieswandt B. Cell adhesion mechanisms in platelets. Arter Thromb Vasc Biol 2008; 28: 403-12.
4. Stachowiak G, Zając A, Pertyński T. Hemostaza płytkowa w okresie menopauzy. Przegl Menopauz 2008; 4: 205-9.
5. Nowak P, Olas B, Wachowicz B. Stres oksydacyjny w przebiegu hemostazy. Post Bioch 2010; praca przyjęta do druku.
6. Stetkiewicz T, Połać I, Jędrzejczyk S i wsp. Antyoksydacyjne działanie estrogenów. Przegl Menopauz 2003; 2: 19-22.
7. Stetkiewicz T, Stachowiak G, Pakalski A i wsp. Kontrowersje wokół antyoksydacyjnego działania estrogenów. Przegl Menopauz 2006; 6: 343-6.
8. Kralisz U. Oddziaływania płytek krwi z komórkami śródbłonka w stanach zapalnych – część I. Receptory adhezyjne płytek krwi, komórek śródbłonka i mikropęcherzyków w hemostazie i stanach zapalnych. Post Biol Kom 2008; 35: 45-60.
9. Ma YQ, Qin J, Plow EF. Platelet integrin αIIbβ3: activation mechanisms. J Thromb Haemost 2007; 5: 1345-52.
10. Matthias HS, Klinger W. Role of blood platelets in infection and inflammation. J Inter Cyt Res 2002; 22: 913-22.
11. Saluk-Juszczak J. Znaczenie lipopolisachrydu bakteryjnego w procesie aktywacji płytek krwi. Post Biol Kom 2007; 34: 159-72.
12. Denese S, Fiocchi C. Platelet activation and the CD40/CD40 ligand pathway: mechanisms and implications for human disease. Critic Rev Immunol 2005; 25: 103-21.
13. Śliwińska-Stańczyk P. Rola płytek krwi w procesach zapalnych. Reumatologia 2005; 43: 85-8.
14. Ważna E. Platelet-mediated regulation of immunity. Post Hig Med Dośw 2006; 60: 265-77.
15. Van Gorp ECM, Sucharki C, Dolmans WM. Review: infectious diseases and coagulation disorders. J Infectious Diseases 1999; 180: 176-86.
16. Weyrich AS, Lindemann S, Zimmerman GA. The evolving role of platelets in inflammation. J Thromb Haemost 2003; 1: 1897-905.
17. Schober A, Mana D. Deposition of platelet RANTES triggering monocyte recruitment requires P selection and is involved in neointima formation after arterial injury. Circulation 2002; 106: 1523-9.
18. Klinger MHF, Klüter H. Blood platelets are circulating stores for adhesive proteins, inflammatory mediators, and immunoglobulins – role in nonhemolytic transfusion reactions. Infusion Therapy and Transfusion Medicine 2001; 26: 20-5.
19. Saluk-Juszczak J, Królewska K, Wachowicz B. Response of blond platelets to β-glucan from Saccharomyces cerevisiae. Platelets 2010; 1: 37-43.
20. Silvio MD, Fiocchi MD. Platelets in inflammatory bowel disease: clinical, pathogenic, and therapeutic implications. Am J Gaastroentrol 2004; 99: 938-45.
21. Remick MD. Pathophysiology of Sepsis. Am J Pathol 2007; 170: 1435-44.
22. Nagata M. Inflammatory cells and oxygenradicals. Allergy 2005; 4: 503-4.
23. Kołaczkowska E. Zapalenie (ostre), jako reakcja korzystna dla organizmu – historia badań a najnowsze osiągnięcia. Kosmos 2007; 56: 27-38.
24. Wasilewski J, Poloński L. Rola układu CD40/CD40L w patogenezie procesu miażdżycowego. Folia Cardiolog Exc 2006; 1: 10-19.
25. Schonbeck U, Libby P. CD40 signaling and plaque instability. Critical Rev Immuno 2001; 89: 1092-03.
26. Herman A, Rauch BH, Braun M. Platelet CD40L ligand (CD40L): subcellular localization, regulation of expression and inhibition by clopidogrel. Platelets 2001; 12: 74-82.
27. Schonbeck U, Libby P. The CD40/CD154 receptor/ligand dyad. Cell Mol Life Sci 2001; 58: 4-43.
28. Viallard JF, Solanilla A, Gauthier B. Increased soluble and platelet-associated CD40 ligand in essential thrombocythemia and reactive thrombocytosis. Blood 2002; 99: 2612-4.
29. Mach F, Schonbeck U, Bonnefoy JY. Activation of monocyte/macrophage functions related to acute atheroma complication by ligation of CD40. Induction of collagenase, stromelysin, and tissue factor. Circulation 1997; 96: 396-9.
