Rola płytek krwi w powstawaniu stanu zapalnego

Spis treści

1. Funkcje płytek krwi
2. Budowa i pochodzenie płytek krwi
3. Aktywacja płytek krwi
4. Płytki krwi w stanie zapalnym
5. Adhezja i agregacja płytek krwi

Funkcje płytek krwi

Płytki krwi (trombocyty) są obok ściany naczyń krwionośnych oraz układu krzepnięcia i fibrynolizy jednym z głównych elementów hemostazy. Pełnią dwie ważne funkcje:

• odpowiadają za hemostazę pierwotną, która polega na skurczu uszkodzonego naczynia, adhezji i agregacji płytek krwi w miejscu uszkodzenia z jednoczesnym wytworzeniem płytkowego czopu hemostatycznego, co zapobiega nadmiernemu wypływowi krwi – proces ten trwa kilkanaście sekund, 
• drugą funkcją płytek krwi jest udział w reakcjach krzepnięcia krwi, które zachodzą fizjologicznie na ujemnie naładowanych fosfolipidach zaktywowanych płytek krwi.

Liczba krążących płytek krwi oraz liczne receptory immunologiczne, magazynowanie mediatorów immunomodulacyjnych, różnego rodzaju cząsteczek adhezyjnych, sprawiają, że płytki krwi mają również duży potencjał do zapoczątkowania oraz kształtowania reakcji zapalnej w trakcie odpowiedzi immunologicznej organizmu.

Budowa i pochodzenie płytek krwi

Płytki krwi są najmniejszymi elementami krwi, nie zawierają jądra komórkowego, powstają z megakariocytów szpiku kostnego, mają kształt dyskoidalny, średnicę  1.5-3.5 μm i średnią objętość 7-11 fl. Są fragmentami cytoplazmy megakariocytów. 

Liczba płytek krwi u ludzi zdrowych przeciętnie wynosi 250 G/L (zakres 130-400 G/L) w zależności od wieku i płci. Komórki te przeżywają od 7 do 10 dni i są z krwiobiegu usuwane przez układ siateczkowo-śródbłonkowy. Proces powstawania i dojrzewania płytek krwi trwa ok. 8-10 dni. Płytki krwi produkowane są w ilości około 40 tys./dobę, a całkowity czas przeżycia wynosi ok. 7-11 dni. Około 30% całkowitej masy płytek krwi uwalnianych ze szpiku do krwiobiegu jest zatrzymywanych w śledzionie, ale odsetek ten zwiększa się do 90% w przypadku masywnej splenomegalii.

Miejscem niszczenia płytek krwi jest śledziona, a u pacjentów po splenektomii funkcję tę przejmuje wątroba. Dojrzałe, bezjądrzaste płytki krwi mają bogatą strukturę wewnętrzną składająca się z sieci kanalików i kilku rodzajów ziarnistości. Sieć kanalików pozwala na przesuwanie ziarnistości do powierzchni płytek krwi i uwalnianie ich składników. W wewnątrzpłytkowym układzie kanalików występują enzymy przemian kwasu arachidonowego oraz jony wapnia. Płytki krwi otoczone są bezpośrednio glikokaliksem zawierającym kwasy sjalowe, który dzięki ujemnemu potencjałowi zapobiega interakcjom płytkowo-śródbłonkowym i procesom adhezji i agregacji płytek krwi. Trójwarstwowa błona lipoproteinowa płytek krwi zawiera fosfolipidy, cholesterol, glikolipidy, i glikoproteiny GP I-GP IX, o właściwościach receptorowych i antygenowych. Podbłonowe elementy kurczliwe (aktyna i miozyna) pozwalają na zmianę kształtu płytki krwi, ułatwiając procesy zlepiania i przylegania do innych komórek. Cała błona stanowi rodzaj dynamicznej struktury, pozwalającej na przemieszczanie poszczególnych elementów w zależności od stanu aktywności komórki. W przypadku uszkodzenia naczynia krwionośnego płytki krwi aktywują się i zmieniają kształt z gładkiego dysku na kolczasty sferocyt. Do struktur wewnątrzkomórkowych płytki krwi zalicza się podbłonowy system mikrotubuli, system kanalików gęstych i kilka rodzajów ziarnistości, w tym  α-ziarnistości, ziarnistości gęste δ, lizosomy, peroksysomy.

Mikrotubule zbudowane są z dwóch rodzajów cząsteczek białka globularnego: tubuliny-α i tubuliny- β. Wraz z filamentami aktynowymi i filamentami pośrednimi tworzą one cytoszkielet płytkowy, który warunkuje utrzymanie dyskoidalnego kształtu płytki krwi i jego zmiany podczas aktywacji. W skład cytoszkieletu wchodzą jeszcze białka dodatkowe mające wpływ na procesy polimeryzacji mikrotubuli i włókienek lub łączą włókienka między sobą oraz białka motorowe, do których należy miozyna.

Aktywacja płytek krwi

W układzie kanalików gęstych znajdują się jony wapniowe i występują enzymy kierujące przemianami kwasu arachidonowego. Ziarnistości płytkowe magazynują wiele składników biologicznie czynnych, które są uwalniane podczas aktywacji płytek krwi. Ten proces odbywa się z udziałem jonów wapnia. Błona płytek krwi jest również miejscem integracji składników osocza i uszkodzonych komórek śródbłonka. 

Glikoproteiny błonowe pełnią funkcje receptorów dla czynników hamujących i stymulujących funkcje płytek krwi oraz białek układu krzepnięcia.

Płytki krwi odgrywają podstawową rolę w zachowaniu homeostazy w organizmie, a w szczególności w hemostazie pierwotnej, zanim uruchomione zostaną szlaki kaskady krzepnięcia. Zaburzenia liczby i funkcji płytek krwi prowadzą do krwawień.                                        

Uruchomienie procesu krzepnięcia krwi stanowi jeden z elementów odczynu zapalnego i płytki krwi odgrywają tu zasadniczą rolę. Synteza i wyzwalanie prokoagulacyjnego tromboksanu X2 zachodzi w ciągu pierwszych sekund stymulacji, a uwalniane jednocześnie serotonina i ADP są silnymi czynnikami agregacyjnymi, proces krzepnięcia już w pierwszym okresie zapalenia ulega wielokrotnemu przyspieszeniu.  

Płytki krwi, jedne z najliczniejszych krążących komórek krwi, wchodzą w interakcje z leukocytami i komórkami śródbłonka naczyniowego zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio na drodze wydzielania mediatorów immunologicznych, uczestniczących w tym procesie. Błona komórkowa płytek krwi jest wyjątkowo podatna na działanie bodźców, co powoduje ich szybką adhezję do powierzchni i agregację. W tym samym czasie następuje inicjacja procesu syntezy eikozanoidów, czynnika aktywującego płytki krwi – PAF (plateled activating factor), a także substancji zawartych w wewnątrzkomórkowych ziarnistościach, które uwalniane z płytek krwi biorą udział w odpowiedzi immunologicznej, i tak:

1. Ziarnistości α

2. Ziarnistości gęste – δ (dense bodies)

3. Ziarnistości lizosomalne – są natomiast nieliczne i zawierają: kwaśne proteazy: karboksypeptydazy, katepsyny, kwaśną fosfatazę, kolagenazy, glikohydrolazy oraz zdegradowane enzymy. Uczestniczą one w procesie aktywacji płytek krwi i tworzenia skrzepu, a ich zawartość może być wydzielana do środowiska lub przylegać do błony lizosomu.

Uwalniane z płytek krwi czynniki chemotaktyczne i wzrostowe decydują o interakcji z innymi komórkami, głównie neutrofilami, monocytami/makrofagami, fibroblastami, natomiast substancje naczynioruchowe i zwiększające przepuszczalność naczyń regulują przepływ krwi w obrębie ogniska zapalnego.

Płytki krwi w stanie zapalnym

Płytki krwi, ze względu na ich dużą liczbę oraz zdolność do szybkiego uwalniania  cytokin, chemokin i innych mediatorów o właściwościach immunomodulujących, spełniają funkcję krążących strażników. Na powierzchni płytek krwi znajdują się liczne receptory rozpoznające wzorce, inaczej receptory rozpoznające patogeny – PRR (pathogen recognition receptors) odgrywające ważną rolę w mechanizmach odporności immunologicznej nieswoistej organizmu. Dzięki receptorom rozpoznającym wzorce – PRR – organizm jest w stanie odróżnić cząsteczki wchodzące w skład własnych tkanek od antygenów drobnoustrojów. Są to np. receptory TLR (Toll-podobne), które odgrywają główną rolę w rozpoznaniu zagrożenia i zapoczątkowaniu odpowiedzi immunologicznej. 

Wśród komórek rozpoznających patogeny za pomocą receptorów TLR wyróżnia się: komórki układu immunologicznego – makrofagi, komórki dendrytyczne, komórki tuczne, eozynofile, neutrofile, limfocyty B, oraz komórki nabłonkowe, komórki śródbłonka, płytki krwi, kardiomiocyty i adipocyty. Mediatory uwalniane z ziarnistości – α płytek krwi wzmagają procesy hemostazy i stanu zapalnego.

Ponadto niektóre mediatory uwalniane z tych ziarnistości (np. selektyna P, fibrynogen, vWF, trombospondyna, fibronektyna) ułatwiają interakcje między płytkami krwi, leukocytami, białkami osocza oraz ścianą naczyń. Mediatory uwalniane z ziarnistości δ nasilają agregację, zwężenie naczyń oraz syntezę cytokin prozapalnych. Biorąc pod uwagę ogromną liczbę krążących płytek krwi oraz liczne receptory immunologiczne, magazynowanie immunomodulacyjnych mediatorów i cząsteczek adhezyjnych, płytki krwi mają duży potencjał inicjacji oraz kształtowania reakcji zapalnej.

Do najważniejszych związków produkowanych przez płytki krwi w czasie procesu zapalnego należą cytokiny. Są one wydzielane przez wiele typów komórek, z których każda może produkować różne cytokiny. Ich ważną rolą jest regulacja procesów odpowiedzi immunologicznej, takich jak proliferacja i różnicowanie limfocytów, czy proces krwiotworzenia. Do dobrze scharakteryzowanych cytokin prozapalnych należą interleukina 1 (IL-1) i czynnik martwicy guza α -TNFα  (Tumor Necrosis Factor), które mogą funkcjonować jako autokrynne, parakrynne i endokrynne mediatory zapalenia.

Cytokiny posiadające aktywność chemotaktyczną to chemokiny. Wyróżnia się chemokiny CXC – typu a (należy do nich IL-8 – CXCL8), odpowiadające za chemotaktyczną aktywność neutrofili oraz chemokiny CC (typu b), których przykładem jest CCL3/MIP-1 (macrophage inflammatory protein), odpowiadająca za chemotaktyczną aktywność monocytów i neutrofili. 

Za wytwarzanie cytokin/chemokin w płytkach krwi odpowiedzialne są ich ziarnistości: ziarnistości – α, ziarnistości gęste – δ i ziarnistości lizosomalne (ziarnistości i ich rola w procesie zapalnym przedstawione są w tabeli). W przypadku ziarnistości gęstych uwagę zwracają białka antybakteryjne – trombocydyny. Trombocydyny niszczą różne gatunki bakterii, na przykład Bacillus subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus czy Lactococcus lactis. Działają także niszcząco na grzyby gatunku Cryptococcus neoformans. Są również doniesienia dotyczące malarii. Wykazano, że płytki krwi mogą hamować tę infekcję, ponieważ niszczą erytrocyty zainfekowane przez Plasmodium falciparum.

Receptory występujące na płytkach krwi – TLR1-TLR9 umożliwiają płytkom krwi aktywne wiązanie krążących bakterii i prezentowanie ich  neutrofilom oraz komórkom układu retikuloendotelialnego. Badania wykazały związek pomiędzy ekspresją TLR4 a nasileniem występującej u pacjentów małopłytkowości indukowanej infekcją bakteryjną. W przypadku badań nad receptorami TLR pojawia się pogląd, że płytki krwi to jedne z najważniejszych komórek uczestniczących we wrodzonej odporności.        

Adhezja i agregacja płytek krwi

W  warunkach fizjologicznych krążące płytki krwi nie reagują ze śródbłonkiem naczyń. Natomiast uszkodzenie śródbłonka indukuje natychmiastowe przyleganie płytek krwi i ich agregację w miejscu zapalenia. Podobnie jak w przypadku leukocytów, następuje rolling płytek krwi w miejscu uszkodzenia naczynia komórek śródbłonka, który odbywa się z udziałem molekuł adhezyjnych śródbłonka P i E selektyny.

Adhezja zaktywowanych płytek krwi do komórek śródbłonka zachodzi przy udziale m.in.i zaktywowanej błony płytek krwi, endotelialnego ICAM-1 i integryn. W procesie zapalnym zaktywowane płytki krwi mają zdolność do modulowania funkcji śródbłonka naczyniowego, zwiększania w naczyniach aktywności prokoagulacyjnej, wydzielane przez płytki krwi rozpuszczalne mediatory zapalenia również mają wpływ na śródbłonek naczyń (na przykład IL-1b wyzwalana z aktywowanych płytek krwi indukuje endotelialne MCP-1 i w ten sposób wzmagana jest adhezja neutrofili do śródbłonka). Z drugiej strony czynniki procesu zapalnego, takie jak IL-1 i TNFa indukują wydzielanie chemokin płytkowych uczestniczących w przechodzeniu leukocytów przez śródbłonek. Zaktywowane płytki krwi mają zdolność  do wiązania się z leukocytami, takimi jak neutrofile, eozynofile, bazofile, monocyty, limfocyty T, i tworzenia agregatów leukocytarno-płytkowych. Przyleganie tych komórek jest zależne m.in. od płytkowej P-selektyny. Płytkowo-leukocytarne agregaty mogą przesuwać się w naczyniu, a fizjologiczny przepływ krwi dodatkowo ułatwia ich interakcje, co może prowadzić do zagęszczenia takich agregatów wokół obwodu naczynia i powstawania patologicznych złogów. Agregaty płytek krwi i leukocytów, często związane z posocznicą, w obrębie mikrokrążenia prowadzą do niedokrwienia, a to z kolei może spowodować wyraźne uszkodzenie tkanki i dysfunkcję narządu.

Podsumowując, płytki krwi mogą wpływać na adhezję leukocytów w zapalnym śródbłonku poprzez: indukowanie stanu prozapalnego, zwiększonej zdolności do adhezji  komórek śródbłonka i leukocytów oraz tworzenie „mostu”, połączenia pomiędzy śródbłonkiem naczyniowym i leukocytami. 

Wymienione procesy umożliwiają leukocytom silne łączenie się i przyleganie do naczynia i ostatecznie przechodzenie do subendotelialnej warstwy tkanki. Przeciwnie, mediatory zapalenia, takie jak TNFa, w wyniku oddziaływania zarówno na funkcje płytek krwi, proces krzepnięcia i tworzenie skrzepu, odpowiadają za równowagę pomiędzy prozakrzepowymi i antyzakrzepowymi właściwościami śródbłonka.

Udział płytek krwi w procesach zapalnych to przede wszystkim oddziaływanie na system wrodzonej odpowiedzi immunologicznej. W czasie toczącego się procesu zapalnego dochodzi do wielu interakcji pomiędzy leukocytami, komórkami śródbłonka i płytkami krwi.

Badania pokazują, że u pacjentów z zakażeniami bakteryjnymi lub wirusowymi o bardzo ciężkim charakterze dochodzi do małopłytkowości, co wskazuje, że płytki krwi są aktywnie angażowane do udziału w odpowiedzi zapalnej.

Piśmiennictwo

1. Alan T Nurden: The biology of the platelet with special reference to inflammation, wound healing and immunity, Frontiers In Bioscience, Landmark, 23, 726-751, January 1, 2018.
2. Kenneth Kaushansky, Marshall A. Lichtman, Josef T. Prchal, Marcel M. Levi, Oliver W. Press, Linda J. Burns, Michael Caligiuri: Williams Hematology, McGraw Hill Medicalw, 10^th Edition.
3. Gołąb J., Jakóbisiak M., Firczuk M. Cytokiny. W: Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W., Stokłosa T. (red.). Immunologia. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2013.
4. Ilona Korzonek-Szlacheta , Bartosz Hudzik,Barbara Zubelewicz-Szkodzińska, Mariusz Gąsior: Płytki krwi- ogniwo łączące zakrzepicę ze stanem zapalnym, Varia Medica 2018 tom 2, nr 5.