血栓形成倾向在非创伤性股骨头坏死发生中的研究进展

鱼铁羲 综述，张 波 审校

非创伤性股骨头坏死是目前国内外公认的尚未解决的难治性疾病之一。男性的患病率明显高于女性，北方人的患病率明显高于南方人[1]。目前发现主要的致病因素有酒精、激素、吸烟和遗传等，但是对于各因素的具体发病机制仍尚不清楚。有学者提出非创伤性股骨头坏死一种可能存在机制——血管内凝血所导致的血液供应中断[2]。

凝血系统与纤溶系统是血液中的一对相抗衡的系统，凝血系统具有及时止血的功能，而纤溶系统则具有防止血液凝固并将血栓溶解的功能。这两个系统都是由许多的小分子物质及血管内皮细胞构成，诸如凝血系统的各种凝血因子、凝血酶原、凝血酶、Ⅴ因子等，纤溶系统的蛋白酶C、蛋白酶S、纤溶酶、抗凝血酶Ⅲ等。除此之外，血管内皮细胞也是一个不可忽略的因素,正是因为这些分子之间或与血管内皮细胞之间相互关联拮抗并保持着动态平衡，才使得血液能够在血管里保持液态流动及防止大量出血[3]。如果上述两个系统之间因为某一分子的改变打破动态平衡，或血管内皮细胞损伤都会导致血栓形成倾向或出血倾向。在理论上不论是股骨头局部血栓形成所导致的血液供应中断、软骨下骨细胞死亡，还是因为股骨头局部的出血，血液进入骨间室导致的骨间室内压增加，引起血液供应下降，都可能导致股骨头坏死。

1 血栓形成倾向引起的非创伤性股骨头坏死

在许多临床疾病中都有可能并发股骨头坏死，尤其是在一些需要使用糖皮质激素的自身免疫性疾病和炎症疾病中，比如系统性红斑狼疮[4-6]、严重急性呼吸综合征[7]、白血病[8-9]等。大量使用糖皮质激素而引起的股骨头坏死称之为激素性股骨头坏死，其患病率占非创伤性股骨头坏死的首位，糖皮质激素的大量应用会引起人体发生许多病理生理改变，如脂质代谢紊乱、血糖升高、凝血纤溶功能失调等，使血液处于高凝状态，从而使得股骨头局部形成血栓，导致发生缺血性股骨头坏死[10-11]。故激素性股骨头坏死可能与血栓形成倾向相关。而另一部分非创伤性股骨头坏死则大多是酒精性股骨头坏死。有学者[12]认为，酒精性股骨头坏死的发生与酒精造成的脂肪细胞分化增多及脂质代谢紊乱所形成的血液高凝状态有关。另外，有一些先天性的疾病同样也会导致非创伤性股骨头坏死，如镰状细胞贫血，有学者[13]推测其与镰状红细胞引起血管闭塞有关。除此之外，Perthes病可能与某些家族遗传的血液系统疾病有关，或者与患者自身存在一些凝血、纤溶系统的基因缺陷[14]有关。上述导致股骨头坏死的机制都与血栓形成倾向有关，不论是凝血或抗纤溶系统的功能亢进，还是抗凝或纤溶系统的功能低下，都会导致人体血液处于容易凝固的状态，如果股骨头局部的血管内皮细胞同时存在损害，则会导致股骨头局部的血栓形成，从而发生非创伤性股骨头坏死[15]。

2 局部血栓形成与非创伤性股骨头坏死的关系

在探讨股骨头局部血栓形成引起非创伤性股骨头坏死的原因时，有学者[16]发现在股骨头坏死的区域内，大部分的血管是被血栓填塞的。另有学者[15]通过组织学染色在股骨头的静脉中发现了几个陈旧的血凝块，从而推测是局部血栓的形成导致静脉回流受阻，引起逆行性的静脉内压增高，动脉灌注不足，导致股骨头坏死；另一方面，静脉内压的增高，使得大量的液体外渗到骨间室，导致骨间室内压增高，进一步加剧了血管的闭塞以及血液供应的中断，形成骨间室综合征，引发或加剧了股骨头坏死。同时，有学者[17]基于股骨头血管的解剖结构，阐明了骨骼血管的损伤和局部微循环的障碍会引起非创伤性骨坏死。因此我们推测，当股骨头微循环中因为某些物质而形成栓塞时，就可能会导致血供中断从而发生股骨头坏死。栓塞物可能是血栓脱落形成动脉栓塞中断血供，也有可能是静脉血栓形成阻止静脉血回流。此外，还有部分栓塞物是脂肪以及变形的红细胞，但不论是因为脂代谢发生异常导致的栓塞，还是先天性疾病镰状细胞贫血导致的栓塞，都有以下特点：① 这些疾病会伴随着一部分的血液凝固系统异常以及血管内皮细胞的损害(如脂质斑块形成)；② 在脂肪或变形红细胞栓塞后都会引起血液凝固系统的启动，从而加剧局部股骨头微循环的阻塞，使得血供中断或骨间室内压增高导致血供进一步减少，从而在栓塞区域发生非创伤性股骨头坏死[15]。

3 凝血系统因子改变与非创伤性股骨头坏死发生之间的关系

Ⅴ因子雷登是一种Ⅴ因子G1691A的突变型，它不能够被活化的蛋白酶C充分降解，被证明是静脉血栓形成的重要因素；凝血酶原G20210A突变会导致血清中该因子的升高，使得凝血功能亢进，同样也会导致血液系统凝固性增加[18]。在瑞典人中，相较于正常人群，Ⅴ因子雷登及凝血酶原G20210A突变更容易出现在非创伤性股骨头坏死的患者中；而在高加索人中也发现了同样的结果[19]。也有学者[20]选择以美国人为研究对象，发现发生非创伤性股骨头坏死的原因包括激素、酒精等因素，Ⅴ因子雷登和凝血酶原G20210A的突变与股骨头坏死的发生有关。还有学者则进一步探究了韩国人有关非创伤性股骨头坏死的基因背景，但是却并未发现Ⅴ因子雷登及凝血酶原G20210A的突变与股骨头坏死的发生有必然的联系，该学者认为相同的突变在不同人种中可能会导致不同的结果[21]。另外，有学者[22]同样在中国人中研究了Ⅴ因子雷登与深静脉血栓形成之间的相关性，发现中国人很少有此突变，并且Ⅴ因子雷登与深静脉血栓的形成没有太多的必然联系。在Perthes病中，这两种突变发生率较高[23]，而在有这两种突变的人群中，儿童股骨头坏死的发病率同样也会增加[24]，因此，Ⅴ因子雷登及凝血酶原G20210A突变可能参与儿童股骨头坏死的发生。

4 纤溶或抗纤溶系统因子改变与非创伤性股骨头坏死发生之间的关系

脂蛋白a[Lp(a)]是一个由脂质、载脂蛋白a(Apo-A)和载脂蛋白b(Apo-B)所组成的低密度脂蛋白，Apo-A不是凝血系统中的因子，但Apo-A与纤溶酶原有很强的结构相似性，Apo-A可以与纤维蛋白表面的赖氨酸结合位点结合，通过这种机制，Apo-A能够抑制纤溶酶原与纤维蛋白表面的组织型纤溶酶原激活物(t-PA)相结合,从而影响纤溶系统的功能[25]。有学者[15]将Lp(a)的水平与缺血性股骨头坏死联系了起来。有学者进一步在肾移植后大量应用糖皮质激素的人群中探究这两者之间的关系，发现血浆中Lp(a)的水平与非创伤性股骨头坏死的发生并没有显著的相关性，但是，却发现低分子量的Apo-A与非创伤性股骨头坏死的发生有很明显的相关性[26]。

纤溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)是一种纤溶系统的抑制物，在血小板和血管内皮细胞中生成并分泌到血液中，可与血液中的t-PA相结合形成复合物而使血液中的t-PA失活，抑制纤溶系统功能，导致人体出现血栓形成倾向[27]。有学者[28]以使用大量糖皮质激素的肾移植术后患者为研究对象，通过基因水平的研究发现，当PAI-1基因为4G或4G的纯合子时，患者更容易发生非创伤性股骨头坏死，尤其是当患者同时伴有过度肥胖以及持续的甲状旁腺功能亢进时，非创伤性股骨头坏死的发生率将进一步提高。

另有相关学者[29-31]选择研究rs6092、rs7242等其他的PAI-1基因与非创伤性股骨头坏死的相关性，发现这两者的基因多态性与非创伤性股骨头坏死的发生没有关系，但是rs6092和rs7242的单体型G-T却可能是非创伤性股骨头坏死的保护因素。但有学者[30]提出rs6092基因多样性与非创伤性股骨头坏死的发生有关。还有一部分学者[31]发现rs2227631的基因多态性对于非创伤性股骨头坏死的发生具有易感性，而rs11178的基因多态性与非创伤性股骨头坏死不相关。我们可以看到，在基因水平上研究PAI-1时发现，有些SNP(单核苷酸多态性)会促进非创伤性股骨头坏死的发生，但同时也有些分子与非创伤性股骨头坏死的发生没有联系，甚至对于同样的核酸位点也会有着相反的研究结果。但在非创伤性股骨头坏死的患者中可以检测到较高水平的PAI-1[32]，这一点提示我们在非创伤性股骨头坏死中会出现PAI-1分子水平升高，但并不能确定PAI-1分子水平升高与非创伤性股骨头坏死出现的先后顺序及因果关系，因此我们需要更大样本的队列研究来探究某个基因位点的多样性是否会增加非创伤性股骨头坏死的发生概率，同时，我们也需要一定的基础病理机制来探究高分子水平的PAI-1与非创伤性股骨头坏死的因果关系。

蛋白C是一种肝脏合成蛋白，能够与内皮细胞表面血栓调节蛋白结合。蛋白C与蛋白S一起被凝血酶转化为一种抗纤溶系统因子——活化的蛋白C/S，活化的蛋白C/S有水解凝血因子Ⅴa和 Ⅷa 的功能，可抑制纤维蛋白的形成，从而抑制血栓形成[33]。蛋白C/S的缺乏在特发性的股骨头坏死中比继发性的股骨头坏死发生率高，说明纤溶系统功能低下可能导致非创伤性股骨头坏死的发生或加重，尤其是在特发性的股骨头坏死中[34]。另外有学者[15]发现，由于蛋白酶C/S的缺乏，前凝血因子Ⅴ和Ⅷ的失活相对减少，从而使血液处于高凝状态。这些都可能因为蛋白C/S的缺乏而导致凝血功能的亢进引起股骨头坏死。有学者[25]在探究Perthes病与纤溶系统功能低下的相关性时发现，蛋白S的缺乏与Perthes病之间有轻微的联系，而蛋白C的缺乏并不会导致Perthes病的发生率增高。

5 血管内皮细胞在非创伤性股骨头坏死中的作用

局部内皮细胞功能障碍可能会影响非创伤性股骨头坏死的发生，有学者[17]提出，凝血系统功能亢进或纤溶系统功能减退并不会导致股骨头局部的微血栓形成，而局部血管内皮细胞损伤可能是血栓形成的主要机制，并且实验结果初步证明了局部血管内皮功能障碍与非创伤性股骨头坏死之间的关系。

有学者[35]发现，在非创伤性股骨头缺血性坏死患者中血管内皮祖细胞(EPC)的数量下降，功能减退，EPC功能或数量上的改变破坏了内皮细胞的修复以及生成机制，从而导致了局部血栓形成使得局部股骨头坏死的发生。又有学者进一步研究了EPC和内皮集落形成细胞(ECFC)在非创伤性股骨头坏死的内皮血管功能失调中的作用，发现EPC和ECFC在股骨头坏死的血管损伤中扮演着不同角色，在非创伤性股骨头坏死的早期，EPC的迁移和分泌功能发生损害导致ECFC的增殖和血管形成的功能发生了损害[36]。早期EPC无法迁移到血管损伤处并分泌足够的血管内皮生长因子(VGF)及其他一些促进血管生成的因子，而ECFC无法增殖出大量的血管内皮细胞，导致血管受损处无法进行修复，使内皮细胞下胶原外露，从而导致外源性凝血途径激活，使血栓形成并发生股骨头发生缺血性坏死。除此之外，已经有动物实验证明，可以用移植EPC的方法来治疗非创伤性股骨头坏死[37]。

有学者[38]发现血管内皮细胞可以在激素的作用下发生血管内皮细胞的自噬。Okada et al(2007年)证明了因为细胞自噬而导致血管内皮细胞损伤，并且C型钠尿肽可能对于激素诱导的自噬有一定的抑制作用。内皮细胞发生自噬之后，会导致局部内皮细胞下的胶原外露，从而激活内源性凝血途径，从而使得局部血栓形成，另外，血管内皮细胞自噬所生成的自噬体也可以诱导凝血途径的激活，并且内皮细胞自噬会导致局部血小板激活从而形成血栓。

总之，无论何种因素所导致的内皮细胞损伤，都会激活凝血系统，从而在局部形成血栓形成倾向，若是机体因为某种疾病或因素而处于一种高凝的状态之下，则会进一步导致血栓的形成，从而阻断股骨头血液的供应导致非创伤性股骨头的发生。

6 抗凝治疗在非创伤性股骨头坏死中的应用

无论是血栓形成倾向，还是股骨头局部内皮细胞的异常，最终都会导致股骨头微循环血栓的形成，加之股骨头局部血管解剖学分布的复杂性以及易损性，最终会使股骨头发生局部坏死，并在生物应力的作用之下逐渐塌陷。因此，一些学者便想到是否能够应用一些抗凝药物来防止血栓的形成[39-40]。Kang et al(2010年)在家兔实验中发现，降低脂质代谢以及联合抗凝治疗可以有效阻止激素诱导的非创伤性股骨头坏死。Wada et al(2004年)在原发性高血压大鼠中发现，华法林可以有效降低非创伤性股骨头坏死的发生率。在接受低分子肝素治疗的患者中，从股骨头塌陷前到塌陷期的特发性骨坏死的进展率明显较低[41]。研究发现使用依诺肝素可以有效阻止Ⅰ期和Ⅱ期股骨头坏死的病情进展。而对于遗传性的凝血功能亢进或者纤溶功能减退患者来说，用肝素抗凝治疗12周能够延缓非创伤性股骨头坏死的进展并且减缓患者疼痛。这些都说明了早期采用抗凝治疗可以在一定程度上延缓或者阻止非创伤性股骨头坏死的进展和发生。

7 总结

从不同的水平去探究凝血、纤溶或抗纤溶系统中因某些分子的改变而导致股骨头缺血性坏死时，我们发现非创伤性股骨头坏死患者存在着某些易感基因，从我们所探讨的几个典型的凝血、纤溶系统的分子可以得知，凝血功能与非创伤性股骨头坏死的发生有相关性，但同时我们也注意到，在同一个分子同样的位点的研究中，不同的学者可得出不同的结果，分析原因有以下几点：① 数据样本量不够，现有关于凝血系统或者纤溶系统中的分子与非创伤性股骨头坏死之间的关系的研究，基本都存在着一个数据量太小的问题，这也提示我们如果想要明确某一分子与非创伤性股骨头坏死之间的确切关系，是需要进行大样本多中心的队列研究。② 对于研究对象的选择条件不同，因为研究设计不同，选择的入组对象不同，比如关于激素性股骨头坏死的研究，不同的学者选择因不同的基础疾病而大剂量使用糖皮质激素的患者来进行研究，但基础疾病也可能在血液系统或在非创伤性股骨头坏死中发挥一定的作用。③ 当我们在基因水平上去研究某一分子的基因突变是否与某一疾病是否有关时，种族因素则是不可避免的，种族因素可能导致不同人种凝血系统的基因突变发生率以及基因突变的分子不同。

综上所述，血栓形成倾向与非创伤性股骨头坏死的发生有一定的相关性，但尚未发现灵敏度高、特异性好、普适性好的指标来预测非创伤性股骨头坏死的发生。抗凝在非创伤性股骨头坏死的治疗中是有一定的效果，并且血管内皮细胞自噬会导致血栓形成从而导致股骨头坏死的发生，这些都提示我们：① 局部股骨头血管的损伤以及全身血液状态的改变使得在非创伤性股骨头坏死的发病过程中有血栓形成的参与，血栓形成倾向可能并不是始动因素，而是一项加重股骨头坏死的因素。② 股骨头血供的复杂性使得股骨头处的血管容易受到损伤，也容易在血流的冲击下形成血管内皮细胞的损伤，在血流动力学以及血液状态正常的情况下，可能并不会发生股骨头血管的闭塞，但是当有外界因素如激素的大量使用、体内酒精浓度的上升等改变血液状态时，易在血管内皮细胞受损处形成血栓，从而阻断股骨头的血液供应导致非创伤性股骨头坏死。③ 局部血管内皮细胞发生损伤或者活化，可能会使得局部微循环中血小板活化或NO的分泌减少，从而进一步加剧血管的闭塞。所以血栓导致血管闭塞可能是非创伤性股骨头坏死逐渐出现及加重的主要机制，一旦局部内皮细胞发生损害或血液凝固系统发生异常，则会引起逐渐加重的不可逆的非创伤性股骨头坏死的发生。