Имеются исследования, в которых обращено внимание на возможную роль гемостатических процессов в патогенезе психических заболеваний [1]. В связи с этим изучение взаимодействия системы гемостаза (в частности, ее звеньев — компонентов тромбообразования и фибринолиза) с нервной системой может быть ключевым моментом для понимания молекулярных и клеточных основ не только функционирования мозга, но и для выяснения механизмов развития психических заболеваний, а также для совершенствования диагностики и терапии больных с эндогенными и другими психическими расстройствами.
В настоящем обзоре данных литературы, непосредственно касающихся психических заболеваний, освещаются малоизвестные клиницистам сведения о морфологии, биологии и функции тромбоцитов в норме и патологии; обобщены биохимические механизмы и доказательства повышенной активности тромбоцитов, связанной с изменением гемостатических функций тромбоцитов, приводящей к гемостазиологическим осложнениям при психических расстройствах, таких как шизофрения, депрессия и др.
Система гемостаза
Известно, что система гемостаза обеспечивает комплекс естественных реакций организма, которые отвечают за циркуляцию крови, предупреждают патологическую кровопотерю и останавливают кровотечение в случае нарушения целостности сосудов, а также стимулируют восстановление поврежденных сосудов. Нормальный гемостаз требует поддержания тщательного равновесия между необходимостью свертывания при кровотечении и удержанием жидкой фазы крови [2]. Нарушение этого равновесия может привести к катастрофическим последствиям, например острому инфаркту миокарда, инсульту и легочной эмболии [3].
Эффективность гемостаза определяется такими параметрами, как функциональность сосудистых стенок, объем тромбоцитов в крови и их активность, состояние свертывающей системы крови, а также системой фибринолиза. Система гемостаза включает 4 звена: 1) сосудисто-тромбоцитарное; 2) коагуляционное (прокоагуляционное) — факторы свертывания, содержащиеся в плазме крови; 3) антикоагуляционное (подавление свертывания); 4) фибринолитическое (растворение образовавшихся тромбов) [4—9].
Сосудисто-тромбоцитарное звено включает в себя формирование тромбоцитарной пробки в месте травмы для того, чтобы остановить кровотечение (первичный гемостаз). Коагуляционное звено состоит из внутреннего и внешнего пути коагуляционного каскада, включающего многочисленные преобразования проэнзимов для активирования сериновых протеаз [10], что приводит к активации фактора коагуляции X. Последний способствует преобразованию протромбина в тромбин, который является многофункциональной сериновой протеазой плазмы крови и играет центральную роль в гемостазе. Этот фермент преобразует растворимый фибриноген плазмы крови в нерастворимый фибриновый сгусток, активирует тромбоциты и отвечает за активацию обратной связи с другими факторами свертывания. Гемостатический баланс между этими процессами регулируется множеством механизмов и зависит от различных факторов. Продукция и активация тромбина регулируются природными антикоагулянтами, такими как антитромбин ATIII, белок C и его кофактор — белок S, кофактор гепарина II и ингибитор пути тканевого фактора (TFPI). Тромбоциты за счет значительного количества трансляционно-активной мРНК способны de novo синтезировать ингибитор активатора плазминогена-1 (PAI-1), участвующего в фибринолизе [11]. Тканевый активатор плазминогена (tPA) включается в такие важные функции, как синаптическая пластичность, долгосрочное потенцирование и нейрогенез. PAI-1 является наиболее важным ингибитором tPA [12].
Непрерывная продукция большого количества активного PAI-1 может быть механизмом, с помощью которого тромбоциты способствуют стабилизации тромбов [11]. Нарушение механизмов, контролирующих продукцию и активацию тромбина, а также изменения структуры и гемостатических функций тромбоцитов способствуют формированию и развитию многочисленных сердечно-сосудистых заболеваний, таких как атеросклероз, ишемическая болезнь, венозная тромбоэмболия и инсульт.
Образование фибрина (свертывание) и его разрушение (фибринолиз) являются конечными этапами каскада свертывания крови и состоят из последовательной активации нескольких проэнзимов, циркулирующих в крови. В нормальных физиологических условиях между свертыванием и фибринолизом существует равновесное состояние [3]. При некоторых патологических состояниях этот баланс может быть нарушен [10, 13].
Строение тромбоцитов
Тромбоциты — форменные элементы крови — являются самыми маленькими клетками диаметром от 2 до 4 мкм, характеризуются отсутствием ядра. Главная функция тромбоцитов — участие в процессе свертывания крови с образованием тромба (гемостаз) — является важной защитной реакцией организма, предотвращающей большую кровопотерю и поддерживающей целостность сосудов при их ранении. Продуцируясь в костном мозге из мегакариоцитов, они «отшнуровываются» от зрелых мегакариоцитов. При этом каждый день образуется около 1·1011 тромбоцитов; концентрация в крови составляет 180—320·109 клеток на 1 л. В норме они циркулируют в крови приблизительно 8—10 дней [13, 14]. По форме тромбоцит напоминает уплощенную и выпуклую с двух сторон линзу овальной или круглой формы. При различных раздражениях либо повреждении сосуда они резко видоизменяются, увеличиваются в размере, приобретают многочисленные нитчатые отростки — псевдоподии, с помощью которых тромбоциты прилипают к поврежденной сосудистой стенке (адгезия) и соединяются друг с другом (агрегация).
По строению тромбоцит представляет собой сложный комплекс. В его структуре выделяют 2 зоны: 1) белково-липидную мембрану, состоящую из фосфолипидов и рецепторов, необходимых для адгезии, агрегации, ретракции тромба; рецепторов для фактора Виллебранда, фибриногена и других активаторов агрегации тромбоцитов (аденозиндифосфат — АДФ, адреналин, серотонин и др.); 2) матрикс цитоплазмы. В ней располагаются микротрубочки и микрофиламенты, которые являются цитоскелетом тромбоцитов. Микротрубочки располагаются по периферии цитоплазмы и формируют мощный пучок (краевое кольцо), служащий тромбоцитам жестким каркасом и определяющий размеры и формы тромбоцитов. Микрофиламенты, образованные актином, располагаются по всей цитоплазме в виде коротких нитей; они концентрируются между пучком микротрубочек и плазмалеммой и образуют подмембранный аппарат. Последний отвечает за образование псевдоподий и за направленное перемещение внутриклеточных структур; участвует в образовании выпячиваний цитоплазмы при движении и агрегации тромбоцитов, в секреции биологически активных веществ и ретракции тромба. Кроме этого, цитоплазма тромбоцитов содержит несколько митохондрий, комплекс мембранных систем, гликоген, лизосомы и специфические гранулы: альфа-гранулы и плотные гранулы. Альфа-гранулы запасают многочисленные биологически активные белки: β-тромбоглобулин, тромбоцитарный фактор роста (ТРФР), фактор свертывания V и фактор Виллебранда (переносчик фактора свертывания VIII), а также ряд других белков. Плотные гранулы содержат серотонин, адреналин, АДФ и кальций [7, 13, 14].
Тромбоциты крови, их активация и гемостаз
Уменьшение количества тромбоцитов в крови может приводить к кровотечениям. Увеличение же их количества ведет к формированию сгустков крови (тромбов), которые могут перекрывать кровеносные сосуды и приводить к таким патологическим состояниям, как инсульт, инфаркт миокарда, легочная эмболия или закупоривание кровеносных сосудов в других органах тела.
В нормальном состоянии мембрана тромбоцитов не поддерживает реакций свертывания. Она состоит из отрицательно заряженных фосфолипидов, в первую очередь фосфатидилсерина, который является липидным компонентом внутреннего слоя мембраны, и фосфатидилхолина — компонента ее внешнего слоя, который связывает факторы свертывания гораздо хуже. Тромбоциты циркулируют в токе крови, пока не встретятся с коллагеном — белком соединительнотканного происхождения. Обычно он спрятан внутри стенки сосуда, но при ее повреждении становится открытым тромбоцитам и другим белкам крови. Тромбоциты стремительно активируются в процессе контакта коллагена со специфическими рецепторами адгезии, расположенными на их поверхности. Этот процесс, как правило, приводит к быстрому и необратимому переходу тромбоцитов в новое состояние. Они прилипают к волокнам соединительной ткани по краям раны с помощью гликопротеина фактора Виллебранда (его молекула состоит из белковой и углеводной частей), обеспечивающего прикрепление тромбоцитов к участку поврежденного сосуда [15].
Активация тромбоцитов играет существенную роль на первых этапах гемостатического процесса, называемого первичным гемостазом [10]. Тромбоциты принимают участие в тромбообразовании, заживлении ран, атеросклерозе, воспалении, иммунитете и метастазировании опухолей [4, 7—9, 16]. Они способствуют гемостазу с помощью четырех взаимосвязанных механизмов: 1) адгезия к месту повреждения сосуда, 2) высвобождение многочисленных активных компонентов из гранул, 3) образование тромбоцитарных агрегатов, формирующих гемостатическую пробку [4, 10, 17] и 4) обеспечение своей поверхности прокоагулянтными свойствами для активации на ней фактора свертывания с целью ускорения ключевых реакций плазменного гемостаза.
Активация тромбоцита предположительно приводит к активации фермента скрамблазы, которая начинает быстро, специфично, двусторонне и АТФ-независимо перебрасывать отрицательно заряженные фосфолипиды из одного слоя в другой. В результате происходит установление термодинамического равновесия, при котором концентрация фосфатидилсерина в обоих слоях выравнивается. Кроме того, при активации имеет место конформационное изменение многих трансмембранных белков внешнего слоя мембраны, и они приобретают способность специфически связывать факторы свертывания, ускоряя реакции с их участием. Одновременно с адгезией наступает агрегация тромбоцитов. Активированные тромбоциты присоединяются к поврежденным тканям и друг к другу, формируя агрегаты, закрывающие повреждение в сосуде. Из плотных гранул активированных тромбоцитов, подвергшихся адгезии и агрегации, усиленно секретируются различные биологически активные вещества (АДФ, адреналин, норадреналин, серотонин, тромбоксан А и др.), которые приводят к вторичной, необратимой агрегации. Однако эти вещества являются более слабыми активаторами тромбоцитов и не способны самостоятельно вызвать появление фосфатидилсерина в наружном слое мембраны, но, усиливая активацию тромбоцитов и их рециркуляцию, они могут вносить вклад в работу сильных активаторов. Одновременно с высвобождением тромбоцитарных факторов происходит образование тромбина [18], который воздействует на фибриноген с образованием активного белка фибрина. Последний быстро полимеризируется, превращаясь в нити — фибриллы, в которых застревают отдельные эритроциты и лейкоциты, — образуется так называемая тромбоцитарно-фибриновая пробка. Благодаря контрактильному белку тромбостенину тромбоциты подтягиваются друг к другу, тромбоцитарная пробка сокращается и уплотняется, происходит ее ретракция [18].
Было установлено, что в ответ на активацию тромбоциты человека способны синтезировать белки, участвующие в гемостазе [11, 19]. В частности, в ряде работ было обнаружено, что тромбоциты синтезируют белки, которые запасаются в α-гранулах и секретируются из них при активации тромбоцитов. Это такие белки, как фибриноген, тромбоспондин, фактор Виллебранда, важные компоненты системы гемостаза — тканевый фактор и PAI-1, интерлейкин-1β (IL-1β), циклооксигеназа 1 и фактор коагуляции XI [9, 16]. В других исследованиях также было показано, что тромбоциты синтезируют белки, при этом установлено, что структура синтезированного белка изменяется в ответ на клеточную активацию [20].
Активация тромбоцитов имеет несколько степеней, и экспрессия прокоагулянтной поверхности является одной из высших. Стимулом к активации может служить практически любое воздействие окружающей среды, вплоть до простого механического напряжения. Однако основными физиологическими активаторами тромбоцитов считаются белки адгезии, такие как коллаген (главный белок внеклеточного матрикса), фактор Виллебранда и тромбин (основной белок плазменной системы свертывания), При активации тромбоцитов изменяется состав их мембран, что приводит к выходу P-селектина на поверхность мембраны; фосфатидилсерин и фосфатидилэтаноламин выходят на активированную поверхность тромбоцитов и формируют прокоагулянтные свойства мембраны.
Рецепторы тромбоцитов
Тромбоциты имеют многочисленные рецепторы на своей мембране, которые являются инициаторами активации тромбоцитов в местах повреждения сосудов. Несмотря на значительные различия в их функциях и сигнальных путях, некоторые рецепторы тромбоцитов имеют много общего в механизмах сигнальной трансдукции [4, 21]. Тромбоциты экспрессируют на своей поверхности специфические рецепторы адгезии: коллагеновые рецепторы — GPVI или интегрин a2b1, рецепторы GPIb-IX-V для фактора Виллебранда и тромбина. После повреждения сосуда тромбоциты стремительно активируются в результате контакта рецепторов адгезии со своими агонистами на поверхностных структурах эндотелия сосудов, в первую очередь с белками адгезии, такими как коллаген, фактор Виллебранда и тромбин, а также со множеством других растворимых активаторов тромбоцитов, которые вызывают сигнальную трансдукцию через тромбоцит-специфические рецепторы [14, 15, 22]. Большинство тромбоцитарных рецепторов к фибриногену на циркулирующих тромбоцитах не активны. Активация тромбоцитов, индуцированная различными агонистами, представляет собой сложный процесс, контролируемый многочисленными биохимическими путями, осуществляется через стимуляцию рецепторов и внутриклеточную трансдукцию сигналов, в результате которой происходит изменение их формы, возникает способность к адгезии, секреции и агрегации [10, 13, 14, 21, 22].
Тромбоциты имеют так называемые трансмембранные рецепторы — мембранные белки, которые размещаются и работают не только на внешней клеточной мембране, но и на мембранах компартментов и органелл клетки. Связывание с сигнальной молекулой (гормоном или медиатором) происходит с одной стороны мембраны, а клеточный ответ формируется на другой ее стороне. Таким образом, трансмембранные рецепторы играют уникальную и важную роль в межклеточных связях и передаче сигнала. Определенные рецепторы являются также и белковыми каналами. В некоторых из них, таких как никотиновый ацетилхолиновый рецептор, трансмембранный домен формирует мембранную пору или ионный канал. После активации внеклеточного домена (связывания с гормоном) канал может пропускать ионы [23]. Внутриклеточные сигнальные пути ведут к реорганизации цитоскелета, внутриклеточному фосфорилированию, увеличению содержания кальция в цитоплазме и затем к процессу секреции [4, 21]. Индуцирование сигнального процесса приводит к активации лигандсвязывающей функции интегрина aIIbb3, который опосредует агрегацию тромбоцитов и запускает обратный проход сигнала внутрь тромбоцита, способствуя дополнительной секреции содержимого гранул, вызывающей стабилизацию адгезии, агрегацию тромбоцитов и ретракцию сгустков [24].
Тромбоциты и психические расстройства
Вследствие указанных выше особенностей расположения и функции рецепторов тромбоцитов они уже давно используются в качестве периферической модели для изучения рецептор-опосредованных механизмов передачи внутриклеточных и межклеточных сигналов, лежащих в основе деятельности ЦНС [25—27], а также для изучения некоторых биохимических и иммунологических процессов и в качестве периферических биомаркеров шизофрении и других психических расстройств [17, 25, 27—33]. Тромбоцитарные модели используются и для изучения оксидативного стресса, который, как было показано во многих работах, может играть значительную роль в патогенезе эндогенных психических заболеваний [17, 23, 26, 27, 34—37].
Было установлено, что тромбоциты, участвуя в процессах нарушения гемостаза, при психических заболеваниях могут играть существенную роль в развитии сердечно-сосудистых заболеваний. В этом случае основное место отводится серотониновым рецепторам (5-HT2A) и транспортерам серотонина (SERT), тем более что 99% циркулирующего серотонина содержится в специфических плотных гранулах тромбоцитов [25, 27—29, 38]. При изучении тромбоцитов у больных с рекуррентными депрессивными расстройствами были выявлены снижение содержания серотонина и пониженный уровень связывания транспортера серотонина, при этом обнаружена повышенная плотность серотониновых рецепторов, повышенная экспрессия гликопротеина-1b, P-селектина, ß-тромбоглобулина, тромбоцитарного фактора 4, фибриногена, фактора V [39, 40]. В исследованиях Е.В. Лебедевой и соавт. [41] выявлены два общих полиморфизма в гене рецептора 5-HT2A (в экзоне и в регионе промоутера), которые были связаны с серотонин-индуцированной агрегацией тромбоцитов в случаях коморбидности депрессии и коронарной болезни. В одном из исследований [42], направленных на изучение полиморфизмов гена серотонинового рецептора типа 2А 5-HTR2A и гена переносчика серотонина 5-HTT у лиц с психическими расстройствами была показана ассоциация локуса Т102С гена рецептора серотонина типа 2А 5-HTR2A с расстройствами адаптации с преобладанием депрессивных реакций и локуса A-1438-G этого же гена с диссоциативными (конверсионными) расстройствами.
Согласно данным литературы, тромбоциты крови имеют биохимическое сходство с моноаминовой системой нейронов, на чем основано использование их как модели [43]. Это касается серотониновой системы, нарушения функции которой были отмечены при многих психических расстройствах, включая шизофрению, большую депрессию и аддиктивное поведение [26, 28, 31, 40, 44—46]. Так, в некоторых исследованиях было отмечено, что у больных шизофренией с депрессией концентрация тромбоцитарного серотонина была ниже по сравнению с больными шизофренией без депрессивных расстройств. Установлена обратная корреляция между концентрацией тромбоцитарного серотонина и депрессивными симптомами, причем большая тяжесть симптомов была сопряжена с более низкой концентрацией серотонина в тромбоцитах [47]. Серотонин является слабым агонистом тромбоцитов, но потенцирует стимуляцию тромбоцитов, индуцированную АДФ или тромбином в цельной крови [4, 21], усиливает действие адреналина или коллагена, стимулирует секреторный процесс за счет повышения межклеточного уровня ионов кальция [46]. В связи с этим есть основания полагать, что серотонин-опосредованная активация тромбоцитов может быть ключом к пониманию патогенетической связи между депрессией и ишемической болезнью сердца [48—51]. Исследование гемостаза у больных с депрессией показало, что депрессивное состояние связано с гиперкоагулянтным профилем, поскольку оно выражается более высокими уровнями факторов свертывания VII и X [52]. Это может частично объяснить склонность к ишемической болезни сердца пациентов с депрессивными расстройствами [53].
Последние исследования [54] показали, что больные шизофренией имеют более низкие уровни tPA и более высокие уровни PAI-1 по сравнению с общей популяцией. При этом пациенты с шизоаффективным расстройством имеют более низкие уровни PAI-1, чем больные шизофренией, аффективным психозом и здоровые.
В ряде исследований было установлено, что пациенты с шизофренией имеют более высокие показатели соматической заболеваемости и смертности по сравнению с населением в целом [54, 55]. Риск смертности от сердечно-сосудистых заболеваний среди больных шизофренией в 2 раза выше, чем у пациентов без этой патологии. Одну из причин увеличения сердечно-сосудистых событий у больных шизофренией связывают с повышенной активностью тромбоцитов [17, 56].
В заключение важно подчеркнуть, что изучение проблемы гемостатической функции тромбоцитов и ее роли в патогенезе психических заболеваний далеко от завершения и требует дальнейшего развития во многих направлениях, в том числе за пределами, очерченными в настоящем кратком обзоре.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.