第四章　血细胞生物学

血液中的有形成分，包括红细胞、白细胞及血小板，这些细胞在机体代谢、防卫及止血等方面起着重要作用。本章将详细讲述血细胞的发生，发育，分化到成熟血细胞的结构及功能等内容。

随着个体发育的进展，造血中心由胚胎期卵黄囊转移到肝、脾，并逐渐过渡到骨髓，出生后骨髓成为主要的造血组织。血细胞的生成经历了一个较长的细胞增生、分化、成熟及释放的过程。

血液中的有形成分，包括红细胞、白细胞和血小板，这些细胞分别在机体代谢、防卫及止血等方面起着重要的作用，除淋巴细胞以外，其余血细胞在血液中的寿命或停留的时间有限。以红细胞为例，其在血液中的寿命约为120天。正常成年人每天约有10¹¹个红细胞衰老死亡，同样，有相近数量的粒细胞和血小板消失。因此，正常成年人每天每公斤体重需要补充新的血细胞1×10⁹/L以上，造血组织要不断地增生更新，才能保证机体所需的血细胞^[1]。

血细胞的发育是连续的。根据造血细胞的功能与形态特征，一般把血细胞的生成过程分为多能干细胞池（multipotentia stem cell pool）、定向干细胞池（committed stem cell pool，又称祖细胞池）及形态学上可辨认的细胞池三个阶段。在这一发育过程中，细胞要经过一系列的增殖、分化和成熟，最终转变为具有特定功能的终末细胞，释放到外周血中成为循环的血细胞。

“增生”是细胞通过一次或两三次有丝分裂进行复制及DNA合成增加各系祖细胞的数量。造血细胞在发育成终末细胞前均有增殖能力。“分化”是细胞发育过程中失去某些潜力同时又获得新的功能，细胞内部结构有相应的变化（如细胞膜表面标记的改变），细胞获得定向发育的潜力，在适宜条件下，可继续发育为有特定功能的终末细胞。细胞分化过程伴随着分化潜力的受限，定向干细胞失去了多向分化能力，只能定向发育。“成熟”包含在整个细胞发育过程中。造血细胞的每一次有丝分裂及分化都伴有细胞的成熟。从形态上能辨认的阶段开始到最终成为终末细胞，在其成熟过程中表现出一些规律性的变化，如细胞核逐渐变小、胞质增多、出现具有特殊功能的细胞器或蛋白等。成熟使血细胞的功能更完善。“释放”是终末细胞通过骨髓屏障进入血液循环的过程。骨髓是血管外造血，静脉窦被一种特殊的内皮细胞所覆盖，可使未成熟的幼稚细胞不能进入血液循环。血细胞的发育是受多种调节因素调控的，如血管内皮生长因子（VEGF）、GATA1等。最新来自美国辛辛那提儿童医院医学中心的研究人员发现发育中的血细胞在最终决定变成哪种类型细胞之前陷入竞争性的基因调控网络之间的拉锯战之中^[2]。

造血干细胞被公认为是具有自我更新能力以保持相当数量的干细胞，并可向各系血细胞分化的细胞群。

从20世纪50年代初，造血干细胞这个名词就已提出，直到1961年，加拿大生物学家Till和Mc-Culloch发现将正常小鼠的骨髓细胞悬液静脉注入致死剂量X射线辐射小鼠，经8～10天后，受体小鼠脾脏上生成了肉眼可见的，由骨髓红系、粒系、巨核系细胞或混合组成的脾结节，染色体研究证明，结节集落中的细胞为单克隆性质，即每个脾结节中的细胞都源于单一细胞。作者根据集落细胞的多样性，认为形成集落的细胞具有多向分化能力，为干细胞，称为脾集落形成单位（colony forming unit-spleen，CFU-S）。

通过脾集落的研究方法，现已公认各种血细胞均来源于骨髓造血干细胞（hemopoietic stem cell）。在骨髓中存在不同阶段的造血干细胞，其中最原始的细胞命名为多能干细胞（multipotential stem cell），一方面进行自我更新，另一方面分化为粒、红、单核、巨核细胞集落形成单位（CFU-GEMM）和淋巴细胞集落形成单位（CFU-L），这一阶段合并命名为多能造血干细胞（pluripotential hemopoietic stem cell）。多能干细胞经定向分化成定向干细胞，又称祖细胞，祖细胞的发育能力有限，只能向终末细胞发育。干细胞的增殖、分化调控依赖于骨髓微环境及造血系统生长因子和抑制因子的调节。

干细胞不仅具有非常高的自我更新与多向分化的潜力，而且具有特异的归巢特性（homing property）。干细胞的定义是基于细胞的功能，目前尚无特异的形态学方法识别造血干细胞。在形态上干细胞显示原始细胞的外观，光镜下，干细胞与中小淋巴细胞类似，染色质更细致疏松；电镜下，造血干细胞无内质网、溶酶体及高尔基体，但核糖体丰富，核仁发达。

干细胞可经其功能特性和特定分化相关大分子的表达加以识别。能识别和分离干细胞的方法，有赖于对造血干细胞表面分子的研究及其特异性单克隆抗体的制备。如，在人的造血系统中，CD34抗原是重要的分化标志，多能干细胞表达CD34，不表达CD38和HLA-DR；反之，表达CD34⁺、CD38⁺和（或）HLA-DR⁺的祖细胞，则属于定向干细胞范畴。但CD34⁺CD38^-细胞并非骨髓中最早阶段的干细胞，1996年，Osawa等报道了从人脐血、外周血、骨髓或胎肝中分离出来的CD34^-Lin^-细胞比CD34⁺CD38^-细胞更原始。

干细胞在体内数目极少，且正常情况下，95%以上的干细胞处于G0静止期。干细胞是祖细胞的来源。正常干细胞进行不对称有丝分裂（asymmetrical mitosis），即一个造血干细胞进行分裂所产生的两个子细胞，只有一个分化为早期的祖细胞，而另一个子细胞则继续保持干细胞的全部特征不变。此为造血干细胞的自我更新及自我维持功能。当其自我更新和自我维持功能减弱时，可能发生以下两种病理状态：干细胞发生对称性有丝分裂，1个干细胞变为2个祖细胞，干细胞数量不断减少，直至消耗殆尽；或1个干细胞在对称性有丝分裂过程中变为2个干细胞，使其自身不断扩增，并分化受阻滞即恶性增殖。

造血干细胞可以分化为髓系或淋巴系祖细胞，因此可称之为全能干细胞（totipotent stem cell）。许多试验证实淋巴系和髓系祖细胞是共同来源的，确定了造血干细胞是髓系和淋巴系祖细胞发生的共同根源。

造血干细胞95%以上处于静止期，因此，造血干细胞又有增殖态和静止态之分，且不断地在两态之间转换。造血干细胞经过有丝分裂的次数作为细胞的“代龄”（generation age）。不同代龄的干细胞，形成了干细胞的多态性。随着代龄的增大，干细胞自我更新和自我维持能力逐渐下降。

造血干细胞一旦分化为早期祖细胞时，不对称性有丝分裂能力消失，出现对称性有丝分裂（symmetrical mitosis）。随着进入对称性有丝分裂的祖细胞逐渐增加，其自我更新能力下降。而晚期祖细胞则已完全丧失自我更新能力。

造血干细胞抗原性极弱，仅有极少的表面抗原，反映干细胞的原始性。细胞表面CD34抗原在干细胞阶段为强阳性，在早期祖细胞阶段仍为阳性，并一直持续到晚期祖细胞。在造血干细胞初期分化产生的早期祖细胞出现了CD33、CD38、HLA-DR及CD45RO等分化抗原。当祖细胞定向分化时会出现系特异性抗原，即粒系的CD11、CD13、CD15、CD16等；单核系的CD14；T/B淋巴系的CD3、CD4、CD8、CD19、CD20、CD21、CD22等；T/NK系的CD2、CD7、CD11、CD25、CD56等；红系的CD47、CD59、CD71及巨核系的CD41、CD42、CD61等。以上统称为Lin抗原。随着流式细胞术的发展，目前可以对造血干/祖细胞进行检测。并且，可以通过流式细胞术或磁珠对造血干/祖细胞进行体外的富集。

对造血干细胞的调节过程复杂，通过应用异种移植、体外分析等研究发现人类造血干、祖细胞调节过程中所涉及的一些分子及某些可调控造血干细胞的基因或信号通路（图4-1，图4-2）。目前发现HSC转录因子HoxB4：在白血病转化率最低的基础上，对鼠HSC逆转录HoxB4，可以活化其自我更新机制，使其数量增加1000倍，但对于人类HSC，只能增加24倍，在某些方面可调节人类HSC功能。同时发现敲除人CD34+HSC的BMI1可导致其丧失克隆潜能，而过表达会导致多系细胞增加。目前的证据说明，Notch通路对于对人类造血有保护作用。其配体DLKD1可促进HSC的分化。P53、PGE2、SR1、PU1、GFI1、MAF及IRF8等均在HSC的自我更新和分化过程中起到重要作用^[3]。

人的成熟红细胞无细胞核，缺乏合成蛋白质、脂质的能力。其活动所需的能量依靠葡萄糖的酵解来解决，因此细胞的结构比较简单。以下叙述红细胞的具体组成^[4]。

红细胞在低渗溶液中破溶，血红蛋白等内容物溢出，可得到较纯的红细胞膜，称为血影（ghost）。人红细胞膜由蛋白质、脂质、糖类及无机离子等组成，其中蛋白质占49.2%、脂质占43.6%、糖类约占8%。

膜脂质主要由磷脂和胆固醇组成，其中，磷脂占60%，胆固醇和中性脂肪占33%，其余为糖脂类化合物。主要磷脂有四种即磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine，PC）又称卵磷脂、磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）、磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine，PS）、鞘磷脂（sphingomyelin，SM）。磷脂均含有两个脂肪酸，但鞘磷脂及溶血磷脂酰胆碱只含有一个脂肪酸。各种磷脂所含的脂肪酸都不同，一般在甘油的α-碳联结的是饱和脂肪酸，β-碳联结的是不饱和脂肪酸。但脂肪酸含量不稳定，依据饮食及外环境的改变而异。磷脂在膜脂双层中的分布是不均匀但是有规律的：SM和PC膜脂外层占80%，PE80%在内层，全部PS在内部。

红细胞无合成脂类的能力，膜脂与血浆脂类有交换和平衡关系。磷脂中以PC交换最快，1%/h，SM最慢。红细胞膜上的非酯化胆固醇与血浆中非酯化胆固醇交换很快，由于血浆内卵磷脂-胆固醇酰基转移酶（lecithin-cholesterol acetyltransferase）可将胆固醇酯转化成胆固醇，所以膜与血浆中胆固醇可很快达到平衡。胆固醇含量是红细胞病理性变形的主要原因。

也是膜脂的一部分，组成红细胞膜的糖脂（glycolipid）主要是鞘糖脂。鞘糖脂是以鞘氨醇为骨架，通过酰胺键与一个脂肪酸相连，其极性头部是单糖或多糖。红细胞膜中的鞘糖脂由于糖的组分及结构的不同，也有多种。

红细胞膜蛋白分为膜周边蛋白（peripheral protein）和膜内在蛋白（integral protein）；前者借磷脂酰肌醇结合于外膜层，后者嵌入膜脂，必须用去污剂提取。采用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺电泳（SDS-PAGE），用考马斯蓝（Coomassie blue）染色，可将红细胞膜的蛋白质分成7（或8）条主带，按Fairbanks命名为1～8。主带之下还有一些细条带，将其所处位置称为2.1～2.9，4.1，4.2，4.5等。用过碘酸-雪夫（periodic acid-Schiff）试剂染色可见4条主带，即4种糖蛋白：PAS-1，PAS-2，PAS-3，PAS-4。当红细胞膜用Triton X-100处理约1小时，去除大部分膜磷脂及胆固醇，余下的膜在相差显微镜下观察仍为双凹圆盘形，这时的膜组成有区带1、2、2.1、4.1、4.9及5，这些蛋白被称为“膜骨架蛋白”（cytoskeleton protein），它们在维持红细胞形态及功能上起着重要的作用。

红细胞膜酶可分为两大类：一类位于膜上，胞质内不存在，如糖代谢酶类、核苷酸代谢酶类（腺苷酸环化酶等）、ATP酶（Na⁺，K⁺-ATP酶、Ca²⁺，Mg²⁺-ATP酶）、蛋白激酶及乙酰胆碱酯酶等；另一类则在膜与胞质中均存在，如葡萄糖代谢酶类（3-磷酸甘油醛脱氢酶、乳酸脱氢酶等）、某些磷酸酶类（酸性磷酸酶、2，3-二磷酸甘油酸磷酸酶等）、谷胱甘肽代谢酶类（谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶）。这两类酶不能完全区分，由于处理红细胞的方法不同，可能使酶失去本性，发生聚集或解聚，会得到不同的结果。

红细胞膜上的糖类很多，有半乳糖、甘露糖、岩藻糖、葡萄糖和唾液酸，含量较多的有乙酰半乳糖胺和N-乙酰神经氨酸，这些糖多存在于伸展在膜外肽链上的多侧链糖链中，有多种功能，如抗原性、受体反应、信息传递等均与糖蛋白的糖链有关。

红细胞膜的结构与其他细胞膜结构相似，根据“流动镶嵌学说”的基本论点，红细胞膜以脂质双层为主要支架，蛋白质镶嵌或贯穿脂双层（膜内在蛋白），或者处于脂双层的两侧（膜周边蛋白）。内外两层脂类分子分布是不对称的。红细胞膜有很强的变形性、柔韧性及可塑性。正常成熟红细胞寿命120天，期间不仅通过脾窦，还经过心脏瓣膜受涡流冲击，红细胞膜表现的变形性、柔韧性及可塑性主要是红细胞膜的骨架蛋白起着重要的作用。

红细胞膜骨架 红细胞膜骨架是由血影蛋白、锚蛋白、肌动蛋白、4.1和4.9蛋白，加肌球蛋白和原肌球蛋白等膜骨架蛋白在膜胞质侧表面相互连接构成一层具有五边或六边形网格的网络状结构。

从干/祖细胞发育至红细胞的过程中，骨架蛋白亦在不断地合成和组装。CFU-E阶段，收缩蛋白、4.1及2.1蛋白已合成，但代谢很快，没等网形成即分解了。到原始红细胞阶段，收缩蛋白的两个亚基合成的速度不同，α亚基合成的速度大约是β亚基的4倍。只有当带3蛋白、2.1及4.1蛋白合成后，才形成真正的网状骨架结构。从原始红细胞到网织红细胞阶段，即细胞核从有到无的阶段。在细胞核存在时，核膜外弹丝蛋白（vimentin）和韧蛋白（desmin）组成的中间丝，这些中间丝盘成套，围在核的周围，核膜内侧有层粘连蛋白通过核孔与弹丝蛋白相互联结，中间丝的另一侧与骨架蛋白相连。脱核时，弹丝蛋白与韧蛋白和核一起脱落，所以，成熟红细胞没有此两种蛋白。

膜骨架对于维持红细胞的正常形态、变形性、稳定性及膜脂流动性起着重要作用。如果红细胞膜骨架出现异常，红细胞容易破溶。

骨架蛋白网在不同生理情况下，有时松散、有时紧密，主要依赖于磷酸化和脱磷酸化的调节。比如，将完整的红细胞与³²P一定温度混合，检测骨架蛋白磷酸化水平，发现除肌动蛋白以外，其他的骨架蛋白均可磷酸化，磷酸化时，骨架趋于松散，脱磷酸化时，骨架蛋白网较为紧密。

肌醇磷脂有多种，即磷脂酰肌醇；4，1-磷酸磷脂酰肌醇（PIP）；4，5，2-磷酸磷脂酰肌醇。它们在红细胞膜上含量很少，约占总磷脂的2%～5%，但在信息传递中起着非常重要的作用。膜内的肌醇磷脂分布在脂质双层的内侧，红细胞内存在各种肌醇磷脂的激酶，可使肌醇磷脂磷酸化，同时，有磷酸酶可以使它们脱磷酸化，形成一个循环，依不同生理情况进行反应。

红细胞膜在红细胞生活过程中起重要作用，除了维持红细胞的正常形态以外，红细胞与外界环境发生的一切联系和反应，如氧的传送、物质运输、免疫反应、信息传递和药物的作用等，这些作用都必须通过红细胞膜。

细胞内外物质交换必须通过膜，红细胞内外气体、无机离子、糖、氨基酸等物质的浓度差别很大，许多物质的转运都有各自的转运机制。

膜脂是疏水的，一般水分子很难通过，因此，它与离子一样需要有水的通道。研究发现，有7种水通道蛋白，成为AQP（aquaporin），红细胞上的为与Cl^-穿过红细胞膜呈1∶1交换，在组织CO₂运输和肺CO₂排出过程中起重要作用，以维持体内酸碱平衡。

红细胞膜内外阳离子浓度差别很大，如胞外钙离子浓度是胞内钙的1000倍，它们主要依赖于ATP酶的主动运输：红细胞内K⁺含量相当于血浆中K⁺含量的30倍，这是由于Na⁺/K⁺-ATP酶起作用的结果，Na⁺/K⁺-ATP酶是膜内在蛋白，由四个亚基组成，大亚基为120kD，小亚基55kD，依赖它们的变构将阳离子运转；Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶是需ATP转运Ca²⁺的酶，其作用是将胞内Ca²⁺泵出胞外，亦称为Ca泵，使细胞内Ca²⁺浓度维持恒定。红细胞依赖这些ATP酶的作用以维持细胞内、外渗透压的平衡，使红细胞不被破溶。

细胞外的信息物质都要通过与细胞膜上（或胞质中）相应的受体结合后才能使细胞产生一系列反应，这个过程称为信息传递。目前所知，红细胞膜表面上至少有四类受体：第一类为激素受体（如胰岛素受体）；第二类为递质受体（如去甲肾上腺素受体）；第三类为丙种球蛋白受体，如血型抗原可与相应的抗体结合；第四类为病毒（或细菌、寄生虫等）受体。除此以外，红细胞膜上还有两个特异受体，即红细胞生成素受体和转铁蛋白受体。

EPO受体是由两条肽链组成，一个100kD，一个85kD，为跨膜蛋白，C端伸向胞内，N端在胞外。EPO受体数目随细胞不同发育阶段而异，在BFU-E阶段，受体开始形成，CFU-E阶段达到最高峰，到早幼至成熟红细胞阶段逐渐减少至消失。

转铁蛋白受体是跨膜糖蛋白，有两个同型亚基，以二硫键相连，分子量180kD。每个亚基结合一个转铁蛋白，一个转铁蛋白结合两个铁，因此，每个转铁蛋白受体可带四个铁。转铁蛋白与受体的亲和力很强，正常人血浆含量为50μmol/L。当转铁蛋白与其受体结合后，通过吞饮方式转入细胞内，以供血红蛋白的合成。AQP1。红细胞依赖水通道蛋白，维持细胞内外水平衡，保持红细胞不被破溶。

葡萄糖在红细胞的转运依靠葡萄糖运转体（glucose transporter），称GLUT，这个运转体家族共有5种，即GLUT1-5。GLUT的结构特点是它的C端及N端均伸向胞质面，跨膜部分穿膜12次。红细胞存在的是GLUT1，通过变构将葡萄糖从胞外运到胞内。

带3蛋白是阴离子通道，其对阴离子的转运不需要能量，但与细胞代谢有关。带3蛋白主要介导

早在1953年，Nelson报道了红细胞可以黏附抗原-抗体-补体免疫复合物（immune complex，IC），促进巨噬细胞吞噬。1981年，Siegel提出“红细胞免疫系统”的概念，认为红细胞对防止IC在组织沉积，并清除过程中起重要作用。从此，大量研究证明红细胞不仅参与机体的免疫反应，还参与免疫调控，红细胞的一些免疫功能是其他免疫细胞所不能替代的。因此，红细胞的输注亦可以增强机体的免疫功能。

清除IC的作用：红细胞表面有C3b受体（Ⅰ型补体受体，CR1），CR1和补体的作用是红细胞具有免疫功能的重要因素。由于红细胞数量众多，血液循环中95%的CR1位于红细胞膜上，因此，红细胞清除IC的机会比白细胞大500～1000倍。红细胞与IC的结合，减少IC对组织细胞的损伤，对稳定机体免疫功能起到重要调节作用。如果IC过多的黏附在巨噬细胞等免疫细胞上，则会削弱它们的免疫功能。红细胞竞争性黏附IC，有助于消除IC对巨噬细胞、淋巴细胞等免疫细胞的抑制作用，间接提高了它们的免疫功能。

对淋巴细胞的调控作用：红细胞能将IC结合的补体降解为C3dg，后者可与红细胞膜上的CR2（Ⅱ型补体受体）结合，可诱导B淋巴细胞由静止期转向有丝分裂期，促使其增殖、分化并产生抗体。红细胞膜上的淋巴细胞功能抗原3（LEA-3）与T淋巴细胞CD2作用，激活T淋巴细胞免疫功能。红细胞还可增强NK细胞抗肿瘤作用。

对吞噬细胞的作用：因红细胞膜上的CR1、CR3可与吞噬细胞上的CR1、FCR、CR3和CR4等共同作用，红细胞可明显促进吞噬细胞的功能。同时，吞噬细胞在吞噬过程中释放大量氧自由基，可对吞噬细胞造成损伤，红细胞上的超氧化物歧化酶（SOD）能够及时清除氧自由基，从而，对吞噬细胞有保护作用。

对补体活性的调节：当抗原抗体反应后，免疫瀑布激活，最终形成补体的复合物，使细胞破溶。红细胞膜表面存在三种抑制补体的分子：C3转化酶衰变加速因子（DAF，CD55），可以下调C3转化酶的活性，使C3不能转化为C3b，使补体反应不能进行；反应性溶血的膜抑制剂（MIRL，CD59），可抑制C9与C5b-8复合物的形成，或抑制C9多聚化，抑制其对膜的攻击；补体8结合蛋白，可以阻止C9的聚合及膜复合体的攻击。

红细胞膜的抗原物质由遗传基因所决定。化学组成为糖蛋白或者糖脂。目前，已发现400多种抗原物质，分属于20多个血型系统。近年来，研究发现许多红细胞膜上的蛋白与血型抗原相关。

红细胞具有变形性有利于其自身通过微循环。衰老或有病变的红细胞变形能力下降，在通过微血管时受挤压而破溶，或受阻于脾窦裂隙，被脾窦巨噬细胞吞噬清除。

影响红细胞变形性主要有以下几个因素：①膜骨架蛋白组分和功能状态，骨架僵硬则不易变形，松散则易于脆裂；②膜脂流动性，流动性变化取决于膜脂质组分的改变，流动性大有利于变形；③细胞表面积与细胞体积的比值，正常红细胞为双凹盘状，比值较大，变形性良好，如果比值减小，细胞趋于口形或球形，变形性降低；④血红蛋白（Hb）的质和量，Hb浓度增高，或有变性Hb附着于膜上，均可使变形性降低；⑤膜离子通透性，红细胞通透性改变，无论细胞给水或脱水，均可导致红细胞变形性降低。

1946年，Shemin等通过¹⁴C-甘氨酸标记法测定红细胞的寿命，发现红细胞成熟后细胞核脱落，在血液循环中存活期为120天。血液循环中的红细胞基本是成熟红细胞，少数网织红细胞。成熟红细胞自身无修复能力，老化红细胞消亡途径有以下两种：一是老化红细胞本身破溶；二是被吞噬细胞吞噬。

红细胞膜老化是胆固醇含量增高，磷脂含量相对降低，致红细胞膜脂流动性降低。同时，老化的红细胞膜脂不对称性减弱，PS在脂双层外层增多。正常红细胞膜骨架，在电镜观察下呈6角或8角不等的网架，而老化红细胞网架则有不均匀的大的空孔出现。红细胞膜骨架的变化主要与骨架蛋白的磷酸化有关，老化红细胞膜蛋白磷酸化加强，磷酸化的2.1、4.1蛋白与收缩蛋白的亲和力减弱，骨架蛋白网架松散，造成老化红细胞变形能力差，最终导致红细胞破溶。老化红细胞膜糖成分亦有变化，如唾液酸含量的降低，导致暴露的半乳糖基与IgG结合，最终被吞噬细胞吞噬。

ATP的消耗和钙的聚集：红细胞能量来源主要依靠糖代谢产生ATP，老化红细胞内糖代谢的酶活性降低，因此，ATP来源减少，一些需能反应的酶，如红细胞膜上的钠钾泵、钙泵等难以行使其正常功能，导致红细胞内Ca²⁺增多，K⁺减少。Ca²⁺在细胞内的聚集，致使膜蛋白交联，细胞变形性降低，细胞易破溶。

氧化损伤机制：红细胞有一个有效的抗氧化防御体系，因此能在自由基的侵袭中生存。这个体系主要由抗氧化酶类，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等组成。正常情况下，红细胞的氧化与抗氧化作用处于相对平衡状态，如自由基产生过多，或抗氧化体系有缺陷，均会导致红细胞氧化损伤。老化红细胞的抗氧化酶类活性均明显减低，表明自由基的氧化作用是老化红细胞膜损伤的重要因素。同时，红细胞内的自由基，如不及时清除，长期积累则能诱导膜脂及膜蛋白发生过氧化作用。

老化的红细胞膜脂质结构紊乱，骨架蛋白被破坏，血红蛋白变性，膜蛋白-骨架蛋白-血红蛋白互相交联，致红细胞膜变形性及稳定性下降，红细胞最终破溶，或被吞噬细胞吞噬。

血红素亦称亚铁血红素，化学名为亚铁原卟啉Ⅸ，为血红蛋白的辅基，分子量614kD，化学结构见图4-3。血红素中的亚铁原子位于卟啉环的中心，有六个配位键，其中四个是与原卟啉分子中心的四个氮原子偶联，与卟啉环处于同一平面。另两个即第五及第六配位键，分别位于血红素平面的两侧。当血红蛋白分子中亚铁血红素与珠蛋白肽链F螺旋段F8组氨酸的咪唑氮原子结合，不论与氧结合与否，这个占据第五配位位置的组氨酸称为近位组氨酸。但位于亚铁血红素平面一侧的第六配位位置情况不同，此位置为氧结合部位，并与E螺旋段第7位（E7）中的组氨酸残基发生间接作用，E7位置的组氨酸称为远位组氨酸。当血红蛋白没有与O₂结合时，第六位配位位置空置，发生氧合时，此位置被O₂占有，从而体现了血红蛋白的生理功能。但如果血红素中的亚铁Fe²⁺被氧化为高价铁Fe³⁺，血红蛋白转变为高铁血红蛋白，此时铁原子的第六位配位位置被水分子占有，O₂被排斥在外，这样，血红蛋白就不能与O₂结合，从而失去运O₂的功能。

Hb是存在于红细胞内的一种主要结合蛋白质，约占红细胞中总蛋白量的90%。Hb由珠蛋白肽链与血红素组成，其主要功能是向机体各组织器官运输氧。Hb是不均一的，在人体不同发育阶段，合成多肽链种类是不同的，因此这些多肽链组成不同种类的血红蛋白。

Hb的分子结构可划分为一、二、三级或四级。人的Hb是由4个亚单位组成的，每个亚单位含有一个亚铁血红素和一条多肽链。组成Hb的多肽链分为两大类：①α类链：ζ、α和θ链；②非α类链：ε、γ、β和δ链。α链由141个氨基酸组成，N-末端为缬氨酸（Val），C-端为精氨酸（Arg）；ε、γ、β和δ链由146个氨基酸组成，除了γ链的N-末端为甘氨酸（Gly）外，β和δ链的N-末端为Val，β、γ和δ链C-末端均有组氨酸（His）。

Hb的一级结构，即化学结构，是指氨基酸残基在珠蛋白肽链上的线性排列顺序，两个相邻氨基酸之间以肽键相连接。Hb的一级结构对Hb的立体结构起决定性作用。

Hb的二级结构是指多肽链主链骨架中若干肽段在一个方向上按一定规律盘绕成α螺旋结构。α螺旋结构是链内肽链间氢键使肽链中有些段落以3、6个氨基酸残基为一周，盘成一个右手螺旋。珠蛋白肽链70%以上的氨基酸处于螺旋形位置，组成7或8个阶段，称为螺旋段。α链有7个螺旋段，分别用A，B，C，E，F，G，H表示；β链有8个螺旋段，分别用A，B，C，D，E，F，G，H表示。非螺旋段位于其间，用CD，EF等表示。

Hb的三级结构：是指在Hb二级结构的基础上，珠蛋白肽链借助次级键（主要为疏水键），或按一定方式再折叠盘曲，使本来较长的肽链，在空间上形成较紧密的球状三维构象，内部多为疏水性氨基酸，为血红素提供必要的疏水环境，外部多为极性氨基酸，使Hb高度可溶并具有稳定的立体结构。

Hb的四级结构：组成Hb的四个亚基在三级结构的基础上，借助亚基间的次级键，按一定空间关系组成一个完整的、椭圆形的四聚体，即有功能的Hb分子。每个Hb分子均有两种不同的四级结构，一个是易于氧合、高亲和力的R型（松弛态），另一个是易于放氧、低亲和力的T型（紧张态）。

Hb是一种双向呼吸载体，既能将O₂由肺运送到组织，又能将CO₂由组织运送至肺。血液中绝大部分的O₂（约96.4%）是和红细胞中的Hb结合而运输的，同时人体代谢过程中产生的CO₂约30%由Hb运输到肺排出体外。

Hb与O₂结合后形成氧合Hb（HbO₂），两者既能迅速结合，也能迅速解离，主要取决于氧分压（PO₂）的高低。在肺内，血液中PO₂增高，血液中大部分Hb与O₂结合生成HbO₂；组织内，O₂从血液弥散进入组织细胞，血液PO₂降低，一部分HbO₂解离成Hb和O₂，释放出的O₂供组织和细胞利用。O₂与Hb结合与解离变化不成直线关系，而是“S”形曲线，称为HbO₂解离曲线（图4-4）。

Hb的氧亲和力随着血液中H⁺浓度增加和CO₂分压（PCO₂）的增高而减弱，Hb分子由R型转化为T型，促使HbO₂解离释放出O₂；反之，当PCO₂增高时，O₂和Hb结合时Hb分子由T型转化为R型，促使Hb释放H⁺和CO₂。此现象称为Bohr效应。Bohr效应具有重要的生理作用。

正常人红细胞的生成包括以下阶段，即造血干细胞阶段、红系祖细胞阶段、红系前体细胞增殖分化阶段、网织红细胞的增殖及成熟阶段以及网织红细胞向外周血释放成熟红细胞的阶段。

造血干细胞在体内数量极少，且正常情况下，99.5%以上干细胞处于G0静止期。造血干细胞具有自我更新及多向分化的能力，通过不对称性分裂，维持干细胞数量不变，维持正常机体长期恒定的造血。其分化，受到骨髓微环境，细胞表面受体、基因突变等多种因素调节。

造血干细胞一旦分裂变为早期祖细胞，则立即变为对称性有丝分裂，其自我更新、自我维持的能力下降。晚期祖细胞全部为对称性有丝分裂，完全丧失自我更新的能力。红系祖细胞表面有系特异性生长因子受体，如红细胞生成素（erythropoietin，EPO）受体等。红系祖细胞可以在EPO的作用下向红系前体细胞的方向分化、增殖。

红系前体细胞阶段可以用形态学标注来区分，包括原始红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞及网织红细胞。细胞逐渐成熟的过程为血红蛋白增加和细胞核活性衰减的过程。随着细胞的成熟，红系细胞的直径逐渐缩短，细胞体积逐渐缩小。是因为细胞内一些用于合成血红蛋白、基质蛋白及各种酶的细胞器（如线粒体、高尔基体、核糖体等）逐渐减少，细胞器亦逐渐退化消失。

晚幼红细胞通过自身的波状运动，再经过几次收缩，把核挤到胞质的一极之后脱出。网织红细胞通过骨髓-血液屏障是一个复杂的过程。红细胞通过骨髓的窦壁、内皮细胞联合处的胞质而释放入血。当红细胞进入血窦时，易变形的胞质先入，把胞核留在血窦处，红细胞进入血窦后，内皮细胞即收缩而使血窦孔闭合。

在生理情况下，循环中的红细胞总量是通过对红细胞生成速率的反馈调节而维持恒定。当机体红细胞的数量改变时，造血组织通过各种途径进行自身调节维持动态平衡。研究认为，当外周血红细胞数量减少和血红蛋白浓度减低时，红细胞携氧能力下降，血液和组织内氧张力减低，刺激肾脏产生并释放红细胞生成素（erythropoietin，EPO），促进骨髓内红系的生成^[5]。

EPO是由肾皮质肾小管周围间质细胞和肝脏分泌的一种激素样物质，能够促进红细胞生成。人体缺氧时，此种激素生成增加，并导致红细胞增生。EPO是一种糖蛋白激素，基因定位于7号染色体。体内产生EPO的主要部位是在肾的肾小管周围细胞。正常人约有5%～10%的EPO是由肾外组织，主要是肝细胞或肝内的Kupffer细胞产生。EPO在人体内的半衰期约为1～2天。EPO主要作用于红系祖细胞阶段，与幼红细胞表面红细胞生成素受体（EPOR）结合后，EPOR形成二聚体，再通过JAK/STAT和Ras/MAP激酶等信号传导途径调节红系的增生和分化，促进其增殖与成熟。在红细胞生成过程中EPO主要与其他生长因子，如肝细胞生长因子（SCF）、胰岛素生长因子（CIGF-1）共同协同作用于未成熟红系祖细胞的增殖期与分化期，通过：①刺激有丝分裂，促进红系祖细胞增殖；②激活红系的特异基因，并诱导分化，使红细胞大量增殖与分化；③显著减缓CFU-E DNA的降解速率，阻抑红细胞集落形成单位CFU-E到早幼红细胞阶段的凋亡，并加速网织红细胞的释放，提高红细胞膜的抗氧化功能，促使红系祖细胞的生长与繁殖。

同时，EPO接受两种反馈调节。机体缺氧时，肾脏反应性地分泌红细胞生成酶，促进EPO生成，EPO增多一方面刺激骨髓造血组织，使周围血液中红细胞增加，另一方面又反馈性地抑制肝脏中的红细胞生成素原的合成，使血浆中的EPO水平不致过高。

红系分化因子、红系分化去核因子等细胞因子可以促进红系生长，并减少凋亡。某些核激素的受体（NHRs），如雌激素受体、肾上腺糖皮质激素受体和胸腺激素受体等，表现出开关红系分化的功能，未予配体结合的NHRs维持细胞处于未成熟的祖细胞期，抑制分化；一旦同配体结合，却表现出刺激红系祖细胞产生、促进红系分化的调控作用。从红系多能造血细胞到红系前体细胞，红系造血祖细胞的分化、增殖和分列的调控由某些在造血早期有重要作用的因子承担，如SCL和LMO2。它们在多能造血祖细胞中表达极低，随着红系造血祖细胞的产生，其表达上调，并持续高水平至红系前体细胞。同时某些转录因子可通过与红系特异转录因子相互作用形成多聚体来发挥调控作用，如CBFβ、E2A和MAFs等。

红细胞在体内破坏的场所主要在单核-吞噬细胞系统。首要器官是脾和肝，其次为骨髓。脾具有清除老龄红细胞并消除已收损伤红细胞的功能。

红细胞在成熟后，核糖体消失，细胞不能再合成蛋白，随着红细胞老化，红细胞的体积、密度、胞质及质膜成分均有所改变，其内所含的许多酶系统的生物活性亦逐渐降低。因此随着红细胞的老龄化，其生理和生化功能均有改变。

首先是糖酵解的改变，老龄红细胞内葡萄糖酵解途径中的3个限速酶，包括己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性均降低，参加磷酸戊糖旁路的葡萄糖6-磷酸脱氢酶（G-6-PD）等酶的活性亦减低，最终导致糖酵解速率减低，红细胞变形性下降，易被破坏。其次，老龄红细胞膜脂质含量降低，膜表面积减少，膜糖蛋白含量减低。且由于ATP不足，钠泵失调，致细胞内K⁺减低，Na⁺增多，细胞肿胀，变形性减低。

也有人认为老龄红细胞中的血红蛋白成分也有所改变。正常人血红蛋白中HbA（α₂β₂）占绝大多数，HbA₂（α₂δ₂）仅占2%～3%，而在老龄红细胞，HbA₂的比例明显增多。

由于红细胞上述改变，老龄红细胞的体积缩小，细胞密度增高，变形性降低，渗透脆性明显增高，易于破坏，是导致衰亡的重要因素。

红细胞老化后，易导致血管堵塞，老龄的红细胞可能通过红细胞碎裂、渗透性溶解、噬红细胞作用、补体诱导的红细胞溶解等方面的作用导致老龄红细胞的清除。老化的红细胞，主要在脾脏及肝脏的单核-吞噬细胞系统中破坏分解，血红素（heme）变为胆红素，血球蛋白和铁。血浆的颜色就是由胆色素所构成的，因此血红素变为胆红素的过程使血浆变为淡黄色，被释出的铁离子大部分都会被保留起来，可利用于血红素的再合成，胆红素与白蛋白结合，运往肝脏，经处理后，以胆汁的形式排出。同时血球蛋白可成为氨基酸，利于蛋白质的再合成。人体每天有四五万个红细胞在脾脏及肝脏被破坏。一方面，红细胞衰老过程中细胞内酶活性减低、膜生理功能所需能量减少、膜脂质成分发生变化，使红细胞膜变形性减低、脆性增加，使红细胞容易被脾脏“阻滞”而吞噬、破坏；另一方面，衰老红细胞膜表面所带负电荷减少、红细胞间排斥效应减低、易于聚集、体积增大，使红细胞容易被脾脏“阻滞”而吞噬、破坏。当衰老的血红素于脾脏和肝脏中分解后，它们的铁离子会被释放到血浆中并与铁传递蛋白（transferrin）结合，大部分的铁便是由此蛋白质被送回骨髓，以作为合成新红细胞的原料。

中性粒细胞由造血干细胞的粒细胞系发育而来，是一种分化完全的终末细胞。中性粒细胞占血液中白细胞总数的50%～70%。在骨髓成熟后进入血液循环，并可逸出血管壁进入组织或炎症部位。

成熟中性粒细胞直径12～15μm，呈椭圆形或圆形，细胞核浓缩并凹陷形成多个核叶，不含有核仁，核叶一般2～5个，核叶间有染色质细丝相连。中性粒细胞的颗粒主要有两种，依发育顺序先后分为原发颗粒或称嗜天青颗粒及继发颗粒或称特异颗粒。由于在骨髓细胞阶段不再生成原发颗粒只生成继发颗粒，到成熟中性粒细胞时继发颗粒在数量上约为原发颗粒的2～3倍。

成熟中性粒细胞胞核高度浓缩。染色质内陷成为块状，称为分叶核（multilobed nucleus），各核叶之间由15～30nm宽的细丝相连。核叶的数量反映了中性粒细胞的成熟度，有3～4个核叶的中性粒细胞比只有2个核叶的细胞更加成熟。

成熟中性粒细胞富含糖原颗粒。应用偶氮胭脂红和PAS染色均呈阳性，电镜下糖原呈颗粒状，大多均是直径为2nm左右的颗粒，称为β-糖原颗粒。糖原从中幼粒细胞阶段开始出现，随着细胞成熟逐渐增多，因中性粒细胞线粒体退化，糖原通过糖酵解提供其能量来源。

微管和微丝是中性粒细胞胞质中的重要结构。微管是一种中空的管状结构，内径为18nm±2nm，外径为24nm±2nm。微管由管蛋白构成，管蛋白是由α亚基和β亚基形成的异二聚体，占微管总蛋白的80%±95%。管蛋白与微管相关蛋白聚合成原纤维，而后由13条原纤维以右手螺旋方式围绕成中空的微管结构。平均每个管蛋白可结合两个GTP，在管蛋白的聚合中起重要作用。微管形成的细胞骨架可以维持细胞形体、控制细胞器的运动、参与中性粒细胞的游走、吞噬体的形成和黏附作用。

微丝（microfilament）是球形肌动蛋白的双股螺旋的聚集体，直径4nm±6nm，存在于中性粒细胞的胞质中。微丝参与中性粒细胞受刺激引起的各种运动性反应和黏附作用及胞质在伪足中的流动及物理状态的变化。

中性粒细胞质膜是典型的流动镶嵌模式结构，厚度约7.5～10.0nm，磷脂分子以亲水性头部外向、疏水性尾部对接方式排列形成脂质双层，膜蛋白以各种方式镶嵌其间。膜脂主要由磷脂、甘油三酯、糖脂和胆固醇组成。由于膜脂中饱和脂肪酸比例较高，因而刚性较好，对水溶性物质的渗透性较差。中性粒细胞质膜含有丰富的膜蛋白，如各种受体蛋白、离子通道蛋白、各种膜功能酶等。

根据标志酶等特征，中性粒细胞颗粒分为4个亚系，即嗜天青颗粒、特异颗粒、白明胶酶颗粒和分泌性囊泡（表4-1）。

中性粒细胞质膜含有丰富的受体蛋白分子，这与其复杂的行为、功能的多样及精细的调节相适应。随着研究的不断进展深入，会有更多的受体分子被发现，现重点阐述以下三种。

人中性粒细胞质膜上已发现存在多种趋化性受体。中性粒细胞可依靠特异性受体的调节或通过特异性受体在细胞表面的表达而感受趋化信息。报道较多的是FMLP、C5a、LTB4、IL-8受体。每个中性粒细胞上有50 000个FMLP受体，Kd为20nm，FMLP受体储存在特异颗粒和分泌泡中。用放射标记C5a证明每个中性粒细胞上有50 000～100 000个C5a受体，Kd为2nm，C5a受体目前已被克隆。研究证实，C5a受体与G蛋白的偶联密切相关。

趋化因子（chemokine）是组织衍生的趋化物中对中性粒细胞具有强趋化活性的物质，是一种70～80个氨基酸组成的低分子量蛋白，具有四个半胱氨酸并形成两个二硫键：一个在较短的α-末端区，一个在较长的羧基末端区。趋化因子结构序列中前两个半胱氨酸的位置决定其功能：两个半胱氨酸被另一个氨基酸隔开的称为CXC趋化因子，其基因簇位于4号染色体；CC趋化因子的两个半胱氨酸是邻位，对中性粒细胞无激活作用，但对于单核细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞及T淋巴细胞均有激活作用。属于CXC趋化因子的有IL-8、NAP-2和GRO-α。目前所发现的趋化因子已超过50种，所有趋化因子均需要通过七次跨膜受体才能起作用。迄今，已发现6种CXC受体和10种CC受体。

调理素受体包括：免疫球蛋白（IgG，IgA）受体和补体C3受体。这一类受体与IgG（IgA）和C3补体分子中的Fc段结合，从而使中性粒细胞识别经它们调理后的病原体颗粒或免疫复合体。免疫球蛋白受体亦称Fc受体，分以下几型：属IgG的FcγRⅡ，FcγRⅢ；属IgA的有FcαR；补体C3受体有CR1（CD35）和CR3（CD11b/CD18，Mac-1）。调理素受体具有介导吞噬作用的能力，CR1主要促使对病原体等的黏附作用，促进由CR3介导的C3b/C3b调理颗粒的吞噬。Fc受体亦能增进细胞对病原体颗粒的吞噬和消化。

核苷酸可以通过与特定细胞表面受体作用，对调节细胞信号传递和转录有重要影响。胞外核苷酸通过对ROS生成的调节，在调节炎症、介质生成、介导细胞杀伤及凋亡等方面起到重要作用；且可以增强NO及其他自由基的泛式增强细菌的LPS功效，激活巨噬细胞和单核细胞。其必须通过核苷酸受体起作用。胞外的核苷酸受体均属于P2受体，且分为2个亚族，即P2Y和P2X亚族。现已鉴定出P2Y亚族中的8个成员，分别是P2Y1、P2Y2、P2Y4、P2Y6、P2Y11、P2Y12、P2Y13和P2Y14。P2Y受体含有7次跨膜微区，且与异三聚体G蛋白活化有关。P2X受体是一个含有7种不同的同工型亚基家族，包括P2X1-7，大多是同种三聚体配体，为门控、阳离子选择性通道，含有两个跨膜微区。

中性粒细胞是体内最重要的防御细胞，是机体抵抗病原体入侵的第一道防线。主要功能是吞噬和杀伤细菌，包括黏附、趋化、吞噬和杀菌作用4个方面。以下将做详细阐述。

细菌或组织坏死会产生大量的代谢物，有些代谢物具有引诱中性粒细胞的性质，有些则与血浆中蛋白质作用形成复合物后亦具有上述性质，这些物质扩散后形成浓度梯度诱导中性粒细胞运动至感染源。上述可以刺激中性粒细胞诱导其游走的物质称为趋化因子（chemotactic factor）。近年来，已把广义细胞因子中对各种白细胞亚类如中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞中具有趋化和预活化的低分子量蛋白称为趋化因子（chemokine）。根据其4个保守半胱氨酸残基中前两个位置不同而分成α趋化因子（CXC）和β趋化因子（CC）两个亚族。“C”代表半胱氨酸，“X”代表任一其他氨基酸。随着研究的进展，趋化因子或称趋化物的范围愈加扩大，包括蛋白类的补体系统产物、多肽类细菌释放的趋化三肽及其类似物、属脂代谢产物的血小板脂氧合酶途径产物12-羟二十碳四烯酸（12-HETE）、LTB4和血小板活化因子等。

黏附作用是中性粒细胞的重要功能之一。黏附作用能使中性粒细胞接受信息并作出相应的反应来调节细胞行为。中性粒细胞的黏附作用包括细胞-细胞、细胞-细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的黏附作用。研究发现至少有三种黏附分子家族的成员参与了中性粒细胞-内皮细胞的黏附作用，分别是免疫球蛋白家族、选择素家族和整合蛋白家族。免疫球蛋白家族的主要成员有：细胞间黏附分子1和2（intercellular adhesion molecule，ICAM-1，ICAM-2）和血管细胞黏附分子（vascular cell adhesion molecule，VCAM）。选择素家族成员包括选择素-E、选择素-P和选择素-L。参与中性粒细胞黏附反应的整合蛋白家族成员主要是β亚族中的β2亚族。中性粒细胞如何通过黏附分子与内皮细胞发生黏附作用，机制有待进一步研究。

炎症期间，中性粒细胞与内皮细胞的黏附分以下三个阶段进行。第一阶段：中性粒细胞未受到炎性因子刺激被激活，中性粒细胞与血管内皮细胞的相互作用主要通过选择素-P调控。选择素-P迅速增加识别中性粒细胞表面的相应配体CD15上的糖类配基，中性粒细胞上的选择素-L也可识别血管内皮细胞上的Le^x。循环血中的中性粒细胞减速，逐渐向血管壁靠近并沿着内皮细胞表面移动。

第二阶段：由于炎性因子LPS、TNF或FMLP等中性粒细胞和内皮细胞均可产生激活作用，促进两种细胞表面黏附分子受体等（如中性粒细胞表面的LFA-1、Mac-1、ICAM-1和选择素-E）的表达和活化。另外，内皮细胞被激活后可产生细胞因子，可直接作用于中性粒细胞，增强黏附性。

第三阶段：当内皮细胞暴露在免疫调节剂（如γ-干扰素、TNF或LPS）4-24小时后，中性粒细胞黏附性的驱动主要是通过内皮细胞活化产生的ICAM-1和选择素-E进行。ICAM-1可与中性粒细胞表面整合蛋白LFA-1和Mac-1结合。黏附在血管内皮细胞上的中性粒细胞通过整合蛋白分子调整自身的细胞骨架，变形从而从内皮细胞间隙“挤”出去。脱离血管的中性粒细胞在趋化因子的作用下，顺浓度梯度通过趋化运动到达感染源。

中性粒细胞的吞噬作用：中性粒细胞到达感染源后即可通过各种受体识别经补体/抗体调理的细菌颗粒。免疫球蛋白和补体C3b、C3bi是机体非常重要的调理素，它们在细胞表面相应的受体分别为：FcRⅠ、FcRⅡ、FcRⅢ和CR1、CR3。调理后的细菌与受体接触并被中性粒细胞表面的黏附分子黏住，随即开始了吞噬作用：首先由伪足沿着与细菌结合的部位向四周伸展包抄，最后收口脂质脱离质膜形成吞噬体。

中性粒细胞的杀菌消化作用：吞噬体形成后即脱离质膜与胞质中的颗粒发生膜融合，形成吞噬-溶酶体或称消化泡。颗粒中的各种抗菌物质随即释放，此过程称为脱颗粒作用（degranulation），标志着非氧杀菌作用的启动，亦为依氧杀菌做准备。①非氧杀菌机制：脱颗粒作用在机体防御方面有以下作用，首先，释放含髓过氧化物酶（MPO）、阳离子蛋白和酸性水解酶的原发颗粒，加强对吞噬体的消化和杀菌性能。其次，含有溶菌酶、胶原酶、乳铁蛋白等的继发颗粒（特异颗粒）和富含白明胶酶的白明胶酶颗粒同时释放，一方面加强杀菌作用，同时特异颗粒膜上含有的细胞色素b₅₅₈迅速转移到质膜上，从而触发依氧型杀菌过程。同时，特异颗粒、白明胶酶颗粒和区室含有诸如FMLP受体、纤连蛋白受体、层粘连蛋白受体、CD11b/CD18、Mac-1、CR1等多种受体，脱颗粒作用产生的膜易位可增强中性粒细胞的黏附作用、趋化作用、吞噬作用及呼吸爆发作用，提高中性粒细胞的活化水平，有助于杀菌和消化细菌。非氧杀菌是依氧杀菌的补充，中性粒细胞的防御作用主要是通过氧化型杀菌途径实现。②依氧杀菌机制：依氧杀菌作用主要是通过NADPH氧化酶的激活、利用O₂大量生成超氧阴离子（），并可形成一系列有强氧化作用的衍生物，如H₂O₂、ClO^-、OH^-及氯胺等实现杀菌作用，这些物质统称为活性氧物质（reactive oxygen species，ROS），ROS破坏细菌的蛋白质分子、核酸及酶等重要生物分子从而杀死细菌。依氧性杀菌过程由多个环节组成，包括磷酸己糖通路激活和NADPH氧化酶激活，氰化物不敏感性氧消耗激增及ROS大量生成。

中性粒细胞的激活是一个非常复杂的生理、生化进程，始动于趋化物质与中性粒细胞表面受体的结合。目前研究所知，来自细胞渗出的因子、组织因子、细菌因子和白细胞衍生物及大多数能激活中性粒细胞的趋化物都可以和中性粒细胞的相应受体结合，启动相关信息途径而激活NADPH氧化酶。研究显示，这些趋化物，大都与中性粒细胞的7次跨膜受体相结合，触发了包括蛋白激酶C（PKC）、酪氨酸激酶（TPK）、促分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）和PI₃K等与NADPH氧化酶的激活密切相关的上游信号传导系统。

1.经典的PLC-PKC信息传递途径对NADPH氧化酶的激活 CtxR-G蛋白偶联是趋化信息分子传递信号跨膜的必经之路。趋化物与中性粒细胞的7次跨膜受体结合后，致与该受体下方邻近的由α、β和γ三个亚基组成的异三聚体G蛋白构型发生改变，激活了异三聚体中的α亚基并具有GTP酶活性；而后α亚基和β、γ亚基分开，分开的α、β、γ亚基均可独立启动相应的信号传递途径，βγ亚基可激活磷脂酶C（PLC），PLC可使4，5-磷脂酰肌醇二磷酸（PIP₂）产生1，4，5-三肌醇磷酸（IP3）和二酰甘油DG，从而引起质膜磷脂的混乱。IP3和DG都是细胞功能的重要调节因子，具有第二信使功能。DG可直接激活PKC，IP3可促使内质网钙库释放Ca²⁺，而后激活PKC。PKC属丝氨酸激酶，是NADPH氧化酶上游最主要的信号传递途径。激活的PKC可使NADPH氧化酶的胞质组分P47-phox和P67-phox磷酸化使其活化，同时，中性粒细胞被激活后，上游信息促使Rac蛋白活化，而后Rac作为分子伴侣把P47-phox、P67-phox-P40-phox携送至质膜与细胞色素b₅₅₈结合，完成NADPH氧化酶激活。

在PLC激活的同时，发现PLD和PLA也同时激活。PLD可促使磷脂酰胆碱产生磷脂酸，磷脂酸进一步衍生成DG再激活PKC。PLA可促进磷脂酰胆碱产生花生四烯酸，可能对中性粒细胞的趋化反应起到调节作用。

2.TPK信息传递途径对NADPH 氧化酶的激活研究发现，抑制PKC后中性粒细胞磷酸化水平并未完全丧失，表明除了PKC系统以外，还存在别的激酶系统。应用TPK抑制剂抑制TPK的活性后，中性粒细胞NADPH氧化酶的活性会部分受抑，反之亦然。表明TPK对NADPH氧化酶有调控作用。主要通过以下途径进行：趋化物与7次跨膜受体结合后，由异三聚体G蛋白的α亚基激活与Src相关的非受体型酪氨酸激酶的Lyn，后Lyn与接头分子SHC结合。

SHC是庞大的接头蛋白分子家族的成员，在结构上有大量可结合SH2及SH3蛋白的基序。一方面可以和TPK上的SH2和SH3结合，另一方面可以和生长因子受体结合蛋白2（GRB2）上的SH2和SH3结合。GRB2常与一种鸟苷酸交换因子SOS蛋白相连，SOS可以激活低分子量G蛋白家族的重要成员Ras，使之转变为活化状态。活化的Ras再激活Raf蛋白，经过对MAPK的三级激活是MAPK激活，进而激活PLA，进一步激活PKC并直接激活NADPH氧化酶。

3.PI₃K信息传递途径对NADPH氧化酶的激活 有研究发现，PI₃K亦参与NADPH氧化酶激活的调控。PI₃K是参与细胞生长和骨架蛋白组装信息传递的重要成员。PI₃K活化后可使IP₃磷酸化变成PIP₃，而后PIP₃激活Rac蛋白。活化的Rac蛋白以分子伴侣的角色携带P47-phox、P67-phox-P40-phox至质膜与细胞色素b558结合，使NADPH氧化酶激活。

由趋化物配体与7次跨膜受体结合始动的PLC-PKC途径、TPK-Ras-MAPK途径和PI₃K途径均能正调控NADPH氧化酶的活性，使ROS水平增高，有利于机体抵抗入侵的病原菌。

中性粒细胞在骨髓中从祖细胞始，经过增殖、分化逐渐发育成熟。其发育顺序即原始粒细胞→早幼粒细胞→中性中幼粒细胞→中性晚幼粒细胞→中性杆状核粒细胞→分叶核粒细胞。正常人的中性粒细胞生成的速率，即每天每千克体重细胞数，为（0.85～1.6）×10⁹/（kg·d），成熟的中性粒细胞在血液中大约循环6个小时，随后进入组织发挥作用。

参与粒细胞生成的体液性调节因子早已通过体外培养系统予以确定，通常以能刺激骨髓祖细胞生成集落的能力来判别，这种促血细胞生成素称为集落刺激因子（CSF）。人中性粒细胞的生成至少与3种CSFs有关，即GM-CSF、G-CSF和IL-3。GM-CSF是相对分子量22kD的糖蛋白，能够刺激中性粒细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞的生成。G-CSF是一分子量为20kD的糖蛋白，仅能刺激中性粒细胞的生成。IL-3又称多能性CSF，分子量为20kD，是一种对造血早期起作用的造血生长因子，多能干细胞起作用。G-CSF和GM-CSF可直接对中性粒细胞起作用，并增强该细胞的功能。因成熟的中性粒细胞缺乏IL-3受体，因而IL-3对其无影响。这些促血细胞生成素在调节中性粒细胞的生成和功能活动等方面起到重要作用。

在宿主防御期间（如细菌入侵），巨噬细胞和T淋巴细胞被激活，它们释放CSFs、细胞因子和淋巴因子，引起内皮细胞核间质细胞产生CSFs，刺激骨髓细胞生成中性粒细胞。当微生物病原体被吞噬消化后，由于清除了诱导CSF基因表达的刺激，中性粒细胞的生成就恢复到基础水平。

中性粒细胞的分布，或称为中性粒细胞的生命时相，可从骨髓、血液循环和组织3个方面进行叙述。

骨髓中的中性粒细胞可分为增殖和成熟储存两个区群。原始粒细胞、中性早幼粒细胞、中性中幼粒细胞具有复制能力，组成增殖区群。中性晚幼粒细胞和成熟中性粒细胞失去复制能力，组成成熟储存区群。通过不同标记检测数据统计，估算出从中幼粒细胞阶段到血液中转化时间为5～7天，而在感染期，中幼粒细胞到进入血液的转换时间则可短至48小时。随着成熟的完成，中性粒细胞被储存在骨髓中。在某种病理条件下，成熟期可能缩短，细胞可能在成熟前被提前释放入血。

中性粒细胞离开骨髓储存区，随即进入血液，且不再重新返回骨髓。血液中性粒细胞有一部分不参加循环，而是黏附在血管内皮细胞上。因此，在血液中存在两个中性粒细胞池：循环池和边缘池。通过锻炼、注射肾上腺素等方法可以使中性粒细胞从边缘池移动至循环池，并最终进入组织。中性粒细胞一旦进入组织，就不能再返回至血液，细胞的流动则呈现出单向性特征。

在感染部位或损伤组织，中性粒细胞黏附在血管内皮细胞上，通过趋化作用数秒内可游移到组织。黏附作用和趋化作用是两个相独立的过程，分别由自身相应的配体-受体所介导。白细胞黏附到内皮细胞主要有3个黏附分子介导，包括Mac-1、LAF-1和P150/45。中性粒细胞在组织中发挥其吞噬消化及作用。

淋巴细胞是具有特异免疫识别功能的细胞系。血液中的淋巴细胞以小淋巴细胞为主，具有典型的均一形态特征：直径6μm、圆形，胞质少，略嗜碱，胞核圆形或有凹陷，染色质呈粗团状分布。同其他血细胞一样，淋巴细胞也来源于骨髓干细胞。按其个体发生、表面分子和功能的不同，可将淋巴细胞系分为T细胞、B细胞和NK细胞。它们执行着不同的功能。T细胞的前身细胞在胸腺内进行加工后，成熟为有功能活性的T淋巴细胞，主要负责细胞免疫。B细胞参与体液免疫，原发于骨髓。NK细胞形态上属大颗粒淋巴细胞，平均直径13.5μm，胞质丰富，着色较浅，细胞核呈肾型。NK细胞具有多种免疫功能，如抗肿瘤、抗感染及免疫调节等。

胸腺是T细胞发育成熟的主要部位，胸腺微环境为T细胞发育创造了条件。胸腺微环境主要由胸腺间质细胞、细胞外基质和细胞因子组成。当原T细胞进入胸腺后，在胸腺微环境作用下，诱导其发育及分化。在其分化成熟过程中，先后可发生多种分化抗原的表达，各种细胞受体的表达，并通过正负选择过程，最终形成T细胞库。最终，成熟的T细胞迁移出胸腺，并定居于周围淋巴器官，参与淋巴细胞循环，分布于全身组织等一系列复杂过程。

通过对小鼠T细胞发育的研究发现，T细胞在胸腺内的分化发育分为三个阶段，每一发育阶段其TCRαβ、CD3以及协同受体CD4和CD8等分子的表达水平不同。首先，是表型为CD4^-和CD8^-的双阴性细胞（DN），进而经单阳性细胞（CD4^-CD8⁺）分化为双阳性细胞（CD4⁺CD8⁺，DP）。第三阶段由DP细胞经正与负选择过程，分化为具有免疫功能的成熟T细胞，只表达CD4⁺或CD8⁺，而后迁出胸腺，移居周围淋巴器官。

依据T细胞表面标志和功能的差异，可将T细胞划分为不同的亚群：根据主要的表面抗原不同，分为CD4⁺和CD8⁺细胞；根据分泌的因子及介导免疫功能不同，又将CD4⁺T细胞再分为Th1及Th2细胞；根据执行功能分工不同，可将CD8⁺T细胞再分为细胞毒性T细胞及抑制性T细胞。在机体内发挥其相应的免疫调节功能。

哺乳类动物在胚胎早期，B细胞分化的最早部位是卵黄囊，此后在脾和骨髓，出生以后在骨髓内分化和成熟。B细胞分化过程可分为两个阶段，抗原非依赖期和抗原依赖期。在抗原非依赖期，B细胞分化与抗原刺激无关，主要在中枢免疫器官内进行。抗原依赖期指成熟B细胞受抗原刺激后，可继续分化成合成和分泌抗体的浆细胞阶段，主要在周围免疫器官内进行。

B淋巴细胞由多能干细胞与造血微环境中的基质细胞相互作用，分化并发育至成熟。B细胞免疫球蛋白基因位点的功能性重排是淋巴细胞发育为B细胞的基本条件。重排的过程包括重链基因位点上VDJ基因片段的重排和轻链基因位点的VJ基因片段重排。

B细胞在骨髓内的发育，可经过原B细胞（pro-B cell）、前B细胞（pre-B cell）、未成熟B细胞（immature B cell）及成熟B细胞（mature B cell）四个阶段。成熟B细胞释放至周围淋巴组织，构成B淋巴细胞库。在此阶段，B细胞经抗原刺激后，可继续分化为浆细胞，即抗原依赖的分化阶段。

成熟B细胞在周围淋巴器官接受抗原刺激，在Th及抗原呈递细胞的协助及其产生的细胞因子的作用下，可使B细胞活化、增生及分化为合成及分泌抗体的浆细胞。这个阶段的B细胞可逐渐丢失一些膜分子如CD19和CD22等，并发生Ig的类别转换，从而产生IgG、IgA或IgE等的B细胞。当成熟B淋巴细胞分化为浆细胞后，B细胞表面的大部分标志均可丧失，并出现一些新的浆细胞标志。

抗原蛋白进入机体后，免疫反应须有T、B细胞对同一抗原的识别。MHC分子诱导T细胞识别抗原呈递细胞（APC）表面呈递的抗原，B细胞通过递呈抗原与T细胞作用，反过来又接受抗原辅助（图4-5）。同时，免疫反应的强弱由抗原位置和剂量决定。T、B细胞需要协调作用，仅仅依靠抗原受体识别抗原不够，还需要其他辅助信号。抗原识别发生于淋巴器官，T细胞主要在副皮质区，而副皮质区最为丰富的APC即DC细胞。DC细胞的激活可能由细菌或病毒的产物激活的巨噬细胞释放的细胞因子如TNF-α和IL-1所致。DC的激活可刺激T细胞激活，产生克隆性增殖。这一反应启动了DC、T细胞及其他细胞间的瀑布反应。TNF-α和IL-1启动DC上CD40的表达，加强T淋巴细胞CD40配体的作用。CD40/C40L相互作用可促进B7表达，并通过CD28信号途径引起更强的T细胞反应。这一共刺激途径主要作用是防止凋亡和促进增殖。

T细胞可以辅助B细胞分化。B细胞激活和分化的每个步骤都涉及分化信号，该信号或通过与T细胞接触，或通过细胞因子传导。辅助T细胞与B细胞形成紧密偶联。IL-4可加强偶联作用。接触作用可借助T、B细胞偶联所涉及的膜分子或是接触后释放的可溶性介导剂进行。T、B细胞之间相互作用涉及许多分子，如LFA1/ICAM等，最终CD40/CD40L和CD28/B7相互作用提供共刺激。B细胞激活T细胞，由激活的T细胞释放辅助因子。T辅助细胞的激活可触发早期活性基因的表达，如c-myc和erg1。

自然杀伤细胞（natural killer cells，NK细胞）从造血干细胞（CD34⁺HSC）发育分化而来，其过程可分为三个阶段，以出现NK前体细胞（NKP）、未成熟NK细胞（iNK）和形成有功能的成熟NK细胞（mNK）为标志。整个过程依赖于骨髓基质微环境，因为后者可以提供NK细胞发育分化必需的多种细胞因子。首先，在早期造血生长因子，如FLT-3配体和c-kit配体等作用下，CD34⁺HSC上调IL-2/IL-15Rβ（CD122）的表达，逐渐分化为CD34⁺CD122⁺CD56^-NKP，这些前体细胞通过CD122分子获得对IL-15的应答能力。而在骨髓微环境中IL-15主要由骨髓基质细胞产生，对NK细胞发育成熟起关键作用，最终可促进CD56的表达，形成CD3-CD56+NK细胞。近年来的研究证实，肝脏、淋巴结、脾脏亦存在NKPs，提示这些组织器官可能是NK细胞发育分化的场所。NK细胞是一群不同于T、B淋巴细胞的大颗粒淋巴细胞，分布于外周各淋巴器官及血液循环系统，无需抗原的预先刺激与活化即可发挥细胞毒效应，分泌多种细胞因子及趋化因子。NK细胞表达一系列活化性受体及抑制性受体，两者间的平衡是控制NK细胞是否被激活的重要机制。在人类，NK细胞具有其特有的表面标志CD56及CD16分子，根据此表面标志表达水平的不同将NK细胞分为不同的亚群，即CD56bright和CD56dim细胞。另外，依据NK细胞在免疫应答过程中功能的不同又可将NK细胞分为辅助性（helper）NK细胞，调节性（regulatory）NK细胞，杀伤性（cytotoxic）NK细胞以及抗原呈递（antigen-presenting）NK细胞等^[5]。

正常状态下，血小板呈两面微凸的圆盘状，平均直径2～3μm，平均体积为8μm³。血小板为无核细胞，在光镜下无特殊结构，通过电镜等途径可以观察到其超微结构。

血小板的表面结构主要由细胞外衣和细胞膜组成。血小板细胞外衣由各种糖蛋白（glycoprotein，GP），如GPⅠa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb、Ⅲa、Ⅳ、Ⅴ和Ⅸ，及这些GP的糖链部分组成。

电镜下，血小板膜呈典型的三层结构，厚度为7.5nm。冰冻蚀刻研究表明，血小板膜内颗粒数比红细胞少，分布也不同，颗粒代表了膜类脂双分子层中的蛋白质，其中包括多种酶及各种受体，如凝血酶受体、肾上腺素受体等，在激活血小板过程中起着重要作用。血小板细胞膜中有Ca²⁺通道，钠泵（Na⁺/K⁺-ATP酶）和阴离子泵，维持细胞内外的离子浓度梯度。血小板因子Ⅲ亦位于细胞膜中，在血液凝固反应中起催化作用。

血小板膜内侧有三种细丝状结构：微管、微丝和膜下细丝。上述物质构成了血小板的骨架和收缩系统，在血小板变形、颗粒成分释放、伸展和血块收缩中起重要作用。

微管是一种非膜性管道结构，呈环形排列于血小板周围，有8～24层，每层直径在25nm左右。构成微管的主要成分是微管蛋白，由两种结构基本相同的单体聚合而形成的二聚体。

微丝是一种实心的细丝状结构，血小板静止状态下一般看不到微丝。当血小板被激活，细胞基质中出现大量微丝。微丝主要含有肌动蛋白细丝，直径5nm，另有少量短的肌球蛋白粗丝，两者比例100∶1。

在电镜下，可见血小板内含有多种细胞器，其中最重要的是各种颗粒成分，如α颗粒、致密颗粒（δ颗粒）与溶酶体等（表4-2）。

血小板膜含有多种蛋白质，其往往连接大量的糖链形成糖蛋白。血小板膜糖蛋白及其结构、功能特征（表4-3）。依照蛋白质结构、功能和配体的性质，将其归入一些大的基因家族，支持止血及血栓形成的血小板膜受体包括整合素基因家族、富含亮氨酸糖蛋白基因家族、选择素基因家族和免疫球蛋白基因家族。

GPⅠb-Ⅳ-Ⅴ复合物是血小板主要糖蛋白之一，属异质多聚体，GPⅠb由GPⅠbα（CD42b）、GPⅠbβ（CD42c）以二硫键相连而成，其与GPⅨ以1∶1比例组成复合物，GPⅤ以1∶2分子比例参与复合物形成。每个血小板上约有25 000个GPⅠb-Ⅳ-Ⅴ复合物分子，主要分布在血小板表面，少数位于OCS。它们均是富含亮氨酸的超家族成员，参与细胞信号传导、细胞黏附和细胞生长发育。目前已知GPⅠb-Ⅳ-Ⅴ复合物的主要功能：①vWF受体功能：正常人血浆vWF不能直接与复合物结合，只有当vWF-A3区与血管破损处的内皮下胶原结合时，vWF发生构型改变，vWFA1区才能与GPⅠbα的氨基端His1-Glu282结合。②凝血酶受体功能：凝血酶高亲和力结合位点位于GPⅠbα的氨基端His1-Glu282上，一个在阴离子化的硫酸化Tyr序列，一个在富含亮氨酸序列的羧基端侧翼片段。③维持血小板结构的完整性：GPⅠb-Ⅳ-Ⅴ复合物是血小板膜骨架与血小板膜间主要的附着物，静息血小板中70%以上的GPⅠb-Ⅳ-Ⅴ与膜骨架相连。GPⅠ与vWF结合需要完整和骨架蛋白存在，无骨架蛋白网的血小板，缺乏与vWF的结合能力。

整合素促进内皮细胞对内皮下基质的黏附，参与血管发生过程中内皮细胞的迁移；炎症发生过程中白细胞在内皮细胞中的黏附、迁移；介导血管损伤过程中血小板对暴露的内皮下组织的黏附、聚集及血栓的形成。

GPⅡb/Ⅲa属于整合素受体家族（αⅡbβ3），是血小板上含量最丰富的膜糖蛋白，是Ca²⁺依赖性二聚体复合物。EDTA等Ca²⁺螯合剂可使之解离，解离后受体功能丧失。GPⅡb/Ⅲa复合物的三级结构对受体的功能有很大影响，其构型的改变是调节GPⅡb/Ⅲa功能状态的主要机制。

GPⅡb与GPⅢa在复合物状态下能表达血小板多种受体功能，联结的配体包括纤维蛋白原、纤维连接蛋白（Fn）、玻璃连接蛋白、vWF等黏附蛋白分子。GPⅢa是结合这些配体的主要受体。

血小板P-选择素是一个富含半胱氨酸，高度糖化的蛋白质，分子骨架由一条多肽链构成，分子量140kDa。P-选择素在蛋白质水平上有两种存在形式，一是具有跨膜区域的整合型，主要存在于静止血小板的α颗粒上和活化血小板的质膜上，另一种则是缺乏跨膜区域的分子，为可溶性P-选择素（sP-selectin），血小板活化时sP-selectin释放入血浆中，因此，P-选择素是反映血小板活化的分子标志。

腺苷二磷酸（ADP）是人体内重要的血小板诱导剂。ADP受体属于嘌呤类受体（P₂受体），分为两类，即G蛋白偶联的受体P₂Y和配体门控离子通道的受体P₂X₁。人类P₂Y₁受体具有典型的G蛋白偶联受体的结构特征，P₂Y₁₂受体为Gi蛋白偶联的ADP受体。P₂X₁受体参与ADP诱导的血小板Ca²⁺快速内流，为ATP门控通道，介导快速和选择性的阳离子通道。P₂Y₁和P₂Y₁₂分别激活Gq和Gi途径，抑制任一受体均可阻断血小板的聚集。P₂Y₁受体在早期血小板活化中起作用，参与血小板形态的改变；P₂Y₁₂受体对于血小板的聚集具有协同放大的作用，参与ADP对于血小板的刺激过程。

GPⅥ为Ⅰ型单链跨膜糖蛋白，分子量为62kDa，属免疫球蛋白超家族成员，与Fcγ链形成复合物，参与胶原结合。血小板被活化后，GPⅠa-Ⅱa构象改变，与胶原亲和力增加，但GPⅠa-Ⅱa和GPⅥ的作用不足以使血小板黏附至胶原，还必须要有GPⅠb和vWF的参与。

巨核细胞由骨髓干细胞分化而来、经历混合巨核细胞祖细胞、早期巨核细胞祖细胞、巨核细胞祖细胞、最终转变为成熟巨核细胞。血小板来源于巨核细胞，在骨髓内逐渐成熟的巨核细胞含有细胞器的突起进入空腔后断裂，形成25μm×120μm的前血小板，每个巨核细胞可生成6～8个前血小板。前血小板在肺、脾内循环后形成正常循环血小板，具体机制不明。

刺激血小板的生成主要受以下物质调节：一是巨核细胞集落刺激因子（MK-CSF）调节巨核细胞系祖细胞增殖；二是血小板生成素（TPO）调节巨核细胞成熟，促进血小板生成。近年来，也发现白细胞介素-3、白细胞介素-6、GM-CSF、EPO、白细胞介素-11等亦能非特异性刺激巨核细胞生成血小板。

血小板的生成还受自身反馈机制及组织因子的控制。抑制血小板生成的因子主要来源于血小板本身，如血小板第4因子、α-血小板球蛋白等，其通过抑制巨核细胞生长或抑制巨核细胞系的祖细胞从而抑制血小板生成。由巨噬细胞和T细胞产生的α和γ干扰素亦有抑制巨核细胞生成的作用。

一般应用核素法或非核素法测定血小板的寿命。用⁵¹Cr标记法测定人的血小板寿命平均为9～12天。正常状态下，血小板生成和破坏处于动态平衡的状态，每日更新率为（35±43）×10⁹/L。

脾脏是血小板的主要归宿，其次是肝脏和骨髓及淋巴结。正常人体中，血小板在维持血管完整性方面存在恒定的丢失，速率为（7±10）×10⁹/L。在病理状态下，如血小板受ADP、5-HT、凝血酶、抗原抗体复合物及细菌或病毒的作用，可以诱发血小板聚集，纤维蛋白原参与稳固血小板聚集体的作用。

血小板的主要功能是参与正常的止血功能和防止外伤后的血液丢失。在某些生理或病理状态下，血小板可被活化，发生变形、黏附、聚集、释放反应，参与凝血过程。

血小板与非血小板表面发生的黏着称为血小板黏附作用，是血管受损后参与正常止血的最初反应。除外血液流变学因素，主要有以下三种成分起作用，即血小板膜糖蛋白、vWF和内皮下组织。血管内皮下组织由各种大分子结缔组织成分组成，如微纤维、胶原、弹性蛋白、纤连蛋白等，其中胶原和微纤维是促进血栓形成的主要成分。vWF在血浆中不仅作为因子Ⅷ的载体，且与血小板的黏附功能，在内皮下胶原与血小板GPIb之间起桥联作用。GPⅠb是参与血小板黏附的主要蛋白。GPⅠb与vWF结合后，血小板流速减慢并在血管受损表面滚动，而后其表面胶原受体糖蛋白GPⅥ结合至胶原，介导血小板内信号转导发生血小板活化，该活化信号激活整合素α₂β₁（GPⅠa-Ⅱa）使血小板黏附在血管壁，从而引发血小板聚集，最终导致止血栓的形成。

血小板之间的相互黏着现象称为聚集。当血小板黏附与血管破损处或者受到活化剂作用后，在Ca²⁺的参与下，活化血小板膜的GPⅡb-Ⅲa，暴露出纤维蛋白原受体。一个纤维蛋白原分子可同时与至少2个GPⅡb-Ⅲa结合，因此，血小板可以通过各自表面的GPⅡb-Ⅲa和纤维蛋白原结合而聚集成团。血小板聚集由两类不同机制诱发，一是各种化学诱导剂；二是流动状态下的剪切力作用所致。血小板聚集功能在生理性止血和病理性血栓形成中起着重要的作用。

血小板受到刺激后，贮存在致密颗粒、α颗粒或溶酶体内的许多物质排出细胞，称为释放反应。释放反应是通过微管环状带和骨架蛋白的收缩作用引起的。收缩作用即将细胞内颗粒压缩在细胞中央，通过颗粒膜与开放管道膜的融合作用，将颗粒内容物挤压至细胞外。

血块回缩起始于血小板黏附在纤维蛋白素。血小板体部黏着在纤维蛋白原的交叉点上，或通过伪足黏着在纤维蛋白原上，从而构成一个三维结构联结。因此，当伪足收缩时，被黏着的纤维蛋白原之间角度缩小，并导致整个血块收缩。血小板中存在收缩蛋白系统，包括肌动蛋白、肌凝蛋白、微管及各种相关蛋白。

血小板可参与多种凝血反应，加速内源性凝血过程，促进血液凝固。首先，促进凝血酶原酶的形成：凝血酶原转化为凝血酶的过程发生在血小板表面。由血小板表面的凝血酶原酶介导的凝血酶生成大致经历四个过程：①因子Va与血小板受体作用，形成血小板-因子Ⅴa结合；②因子Ⅹa与血小板表面的因子Ⅴa结合，形成血小板-因子Ⅴa-因子Ⅹa复合物；③凝血酶原与复合物作用；④凝血酶原酶活性形成，产生凝血酶。

其次，当血小板受到胶原、凝血酶等刺激时，血小板膜外侧的鞘磷脂、磷脂酰胆碱与内侧的磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸发生翻转，使膜表面的磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸含量增高。磷脂酰丝氨酸是因子Ⅹ和凝血酶原活化的基本成分，参与内源性凝血过程。

第三，吸附和浓缩凝血因子。静息的血小板不与因子Ⅷ：C结合，而在血小板活化时，由α颗粒释放的vWF与膜结合，而vWF有结合因子Ⅷ：C的能力，从而提高血小板表面因子Ⅷ：C的浓度。

受胶原和ADP刺激后的血小板，对因子Ⅺ和Ⅻ有活化作用。胶原刺激的血小板，可以在无因子Ⅻa、激肽释放酶和高分子激肽原的参与下，直接活化因子Ⅺ。

血小板除了上述功能外，还有炎症及免疫反应、Fc受体作用、内皮支持功能、胞饮作用、运输等作用。

整合素αⅡbβ3是一个跨膜蛋白，αⅡbβ3主要通过结构和空间构象的修饰进行信号的转导。目前认为通过以下3种信号转导机制调节αⅡbβ3的状态：①磷脂酶C（PLCβ）激活途径：PLCβ激活途径是αⅡbβ3激活的经典途径。凝血酶、ADP及血栓素A₂等与血小板上相应受体结合后，通过激活鸟嘌呤核苷酸结合蛋白（Gq蛋白）介导，激活PLCβ，特异性水解PIP₂产生第2信使IP₃和DAG。IP₃动员细胞内Ca²⁺库，导致胞内Ca²⁺浓度升高，促进了血小板整合素αⅡbβ3结合于纤维蛋白原受体，从而引起血小板的聚集。DAG可引起PKC的激活，可通过调节β3亚单位胞质的丝/苏氨酸磷酸化水平调节整合素αⅡbβ3活化状态。②非受体酪氨酸激酶激活途径：Fc受体（FcγRⅡA）胞质尾上含有一个免疫受体酪氨酸激活模序（ITAM）。聚合的免疫球蛋白和FcγRⅡA结合后，ITAM上的两个酪氨酸在非受体酪氨酸激酶Src家族激酶的作用下，发生磷酸化，从而结合含有两个SH2结构域的Syk酪氨酸激酶和其他含有SH2结构域的蛋白质，引发Syk的激活，导致PLCγ、调节蛋白LAT、SLP276酪氨酸发生磷酸化被激活，最终引起血小板聚集。③腺苷酸环化酶激活途径：凝血酶、ADP及血栓素A₂等与血小板上相应受体结合后，还可通过Gi蛋白抑制腺苷酸环化酶活性使cAMP含量减低，抑制PKA，引起αⅡbβ3活化。

GPⅠb-Ⅸ-V复合物是血小板表面的主要黏附受体，由GPⅠbα、GPⅠbβ、GPⅨ和GPⅤ四类亚基组成，可与多种配体结合，包括vWF、凝血酶、P-选择素、FⅥ、FⅫ等。在高剪切力条件下，血小板表面GPⅠb-Ⅸ-Ⅴ复合物与受损内皮下结合的vWF相互作用，激活产生一系列血小板活化转膜信号转导，最终导致整合素αⅡbβ3活化和血小板聚集。

（邵宗鸿　张薇）

1.张之南.血液病学.第2版.北京：人民卫生出版社，2011：2-11，26-43.

2.Olsson A，Venkatasubramanian M，Chaudhri VK，et al.Singlecell analysis of mixed-lineage states leading to a binary cell fate choice.Nature.2016，537：698-702.

3.Doulatov S，Notta F，Laurenti E，et al.Hematopoiesis：a human perspective.Cell Stem Cell，2012，10（2）：120-136.

4.邓家栋.临床血液学.上海：上海科学技术出版社，2002：67-102.

5.魏海明，田志刚.NK细胞的发育分化与功能极化.中国免疫学杂志，2014，01：14-17.