促紅細(xì)胞生成素的研究進(jìn)展和臨床應(yīng)用*

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促紅細(xì)胞生成素的研究進(jìn)展和臨床應(yīng)用*

文建國(guó)△，馮錦錦

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院尿動(dòng)力學(xué)中心;河南省高校臨床醫(yī)學(xué)重點(diǎn)學(xué)科開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室 鄭州 450052

△男，1963年3月生，博士，教授，研究方向：尿動(dòng)力學(xué)的臨床應(yīng)用、泌尿外科疾病基礎(chǔ)與臨床，E-mail：jgwen@zzu.edu.cn

關(guān)鍵詞促紅細(xì)胞生成素；低氧誘導(dǎo)因子

促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin，EPO)是由腎臟分泌的一種活性糖蛋白，作用于骨髓中紅系造血祖細(xì)胞，能促進(jìn)其增殖、分化。1977年從再生障礙性貧血患者的尿液中分離提純得到EPO后[1]，人們第一次能夠用重組人EPO治療慢性腎臟病貧血和化療導(dǎo)致的非髓性惡性腫瘤相關(guān)的貧血。近年來(lái)研究[2-3]發(fā)現(xiàn)其不僅具有促進(jìn)骨髓造血作用，還有一系列非造血作用，如抗炎、抗凋亡、抗氧化應(yīng)激等。作者針對(duì)EPO研究的新進(jìn)展及其在臨床的應(yīng)用綜述如下。

1EPO的生理特點(diǎn)及其調(diào)節(jié)

EPO是一種由166個(gè)氨基酸組成的糖蛋白，其相對(duì)分子質(zhì)量約為34 000。人類(lèi)EPO基因位于7號(hào)染色體長(zhǎng)臂22區(qū)，含有5個(gè)外顯子和4個(gè)內(nèi)含子，編碼193個(gè)氨基酸，所組成的蛋白是有活性的EPO前體，經(jīng)剪切掉27個(gè)氨基酸和唾液酸糖基化及移除末端氨基酸才能發(fā)揮生物學(xué)作用。在體內(nèi)，EPO通過(guò)與其特異性受體結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)作用。

在不同時(shí)期和身體的不同部位都有EPO基因的表達(dá)。在胚胎時(shí)期，EPO主要來(lái)源于肝臟，出生后主要由腎臟產(chǎn)生。研究[4]發(fā)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)中約90%的EPO來(lái)源于腎臟，腎皮質(zhì)小管周?chē)某衫w維細(xì)胞是EPO最初的產(chǎn)生部位。然而，EPO在身體的其他器官也有少量的表達(dá)，如大腦、脾臟、肺、睪丸和胎盤(pán)等。

在人體不同部位的特異性表達(dá)不僅與發(fā)育時(shí)間有關(guān)，還與EPO基因5’和3’端側(cè)翼區(qū)序列有關(guān)。有學(xué)者[5]利用轉(zhuǎn)基因小鼠(其中包括含有側(cè)翼區(qū)序列的人類(lèi)EPO基因)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)肝臟中5’端400 bp和3’端700 bp側(cè)翼區(qū)存在低氧誘導(dǎo)順勢(shì)調(diào)節(jié)元件。此外，有研究[6]發(fā)現(xiàn)GATA結(jié)合區(qū)的最小啟動(dòng)子通過(guò)上調(diào)細(xì)胞因子的水平抑制EPO基因的表達(dá)。當(dāng)考慮到反式作用因子時(shí)，低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor，HIF)在低氧誘導(dǎo)EPO基因的表達(dá)方面發(fā)揮主要作用，HIF可以上調(diào)EPO基因的表達(dá)。GATA-2 通過(guò)結(jié)合到EPO啟動(dòng)子處抑制EPO基因的表達(dá)。

HIF是PAS家族雙螺旋結(jié)構(gòu)的一種異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，由遇氧不穩(wěn)定的α亞單位和持續(xù)表達(dá)的β亞單位組成[7]。常氧狀態(tài)下，在脯氨酸殘基不變區(qū)(人類(lèi)HIF-1α的P402 和 P564 區(qū))，HIF-α迅速羥基化。在缺氧狀態(tài)下，HIF-α亞單位比較穩(wěn)定，當(dāng)其轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核時(shí)，與HIF-1β一起形成二聚體，并激活包括EPO在內(nèi)的靶基因，從而上調(diào)EPO等基因的表達(dá)。

2EPO對(duì)各系統(tǒng)的保護(hù)作用

2.1EPO對(duì)腎臟系統(tǒng)的保護(hù)作用通過(guò)較多的動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)于多種腎臟疾病都有保護(hù)作用：在嘌呤毒素導(dǎo)致的腎病模型中，EPO可以減輕足細(xì)胞損傷，減少蛋白尿[8]。在另一項(xiàng)研究[9]中發(fā)現(xiàn)，由抗腎小球抗體導(dǎo)致的腎小球腎炎表現(xiàn)為蛋白尿和足細(xì)胞凋亡，而用特異的重組人EPO可以減輕腎小球腎炎。有研究[10-11]報(bào)道，EPO可以緩解單側(cè)輸尿管梗阻所致腎臟小管間質(zhì)損傷。文建國(guó)等[12]在幼鼠梗阻腎臟模型觀(guān)察了應(yīng)用EPO對(duì)單側(cè)輸尿管部分梗阻腎臟水通道蛋白2(aquaporin 2,AQP2)表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)EPO可在蛋白以及基因水平部分阻止輸尿管部分梗阻引起的AQP2 mRNA和蛋白表達(dá)的下調(diào)；輸尿管梗阻解除后應(yīng)用EPO可以有效加速腎臟已經(jīng)下調(diào)的AQP2恢復(fù)，從而加速梗阻腎臟功能的恢復(fù)。

腎臟缺血再灌注損傷是一直困擾人們的一個(gè)課題。有研究者[13]發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)非人類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的缺血再灌注模型有很好的治療效果，在缺血再灌注治療前應(yīng)用EPO可以減少腎小管細(xì)胞凋亡，在缺血再灌注損傷后給予EPO治療依然可以發(fā)揮保護(hù)腎臟的作用，提示其對(duì)人類(lèi)腎臟缺血再灌注損傷有潛在的治療作用。

很多腎臟疾病在向終末期腎病進(jìn)展的過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)腎臟纖維化的過(guò)程。有學(xué)者[14-15]研究發(fā)現(xiàn)EPO可以減輕大鼠單側(cè)輸尿管梗阻導(dǎo)致的腎小管間質(zhì)纖維化，其可能的機(jī)制是減少發(fā)動(dòng)相關(guān)蛋白-1的表達(dá)。崔鎮(zhèn)花等[16]也發(fā)現(xiàn)對(duì)慢性環(huán)孢素A導(dǎo)致的腎毒性疾病，EPO可以抑制細(xì)胞凋亡和抗腎臟纖維化。這些研究結(jié)果提示在多種腎臟疾病中應(yīng)用EPO可以延緩疾病的進(jìn)程，但是具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

2.2EPO對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)作用EPO及其受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)有廣泛的表達(dá)，并且對(duì)多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病都有治療作用。Hua等[17]通過(guò)對(duì)腦缺血大鼠模型注射重組人促紅細(xì)胞生成素(rhEPO)，發(fā)現(xiàn)rhEPO可以促進(jìn)腦梗死后少突膠質(zhì)細(xì)胞的恢復(fù)。劉健等[18]研究發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)創(chuàng)傷性顱腦損傷大鼠的大腦具有保護(hù)作用，其機(jī)制可能是通過(guò)抑制大腦神經(jīng)絲蛋白的降解而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。最近也有學(xué)者[19]報(bào)道EPO對(duì)記憶受損具有治療作用，線(xiàn)粒體功能障礙和氧化應(yīng)激在一些退行性神經(jīng)疾病或由于老齡和外界損傷導(dǎo)致的記憶功能受損中發(fā)揮主要作用，EPO通過(guò)活化線(xiàn)粒體功能及增加血紅蛋白的表達(dá)，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

在臨床實(shí)踐中，也有越來(lái)越多的研究者發(fā)現(xiàn)EPO可以預(yù)防早產(chǎn)兒遠(yuǎn)期腦損傷，對(duì)新生兒窒息腦損傷也有治療作用：Zhang等[23]發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)早產(chǎn)兒和低體重出生兒具有神經(jīng)保護(hù)作用。在設(shè)有對(duì)照的臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)EPO治療腦缺血可改善預(yù)后[24]。Bierer等[25]報(bào)道血清EPO含量≥500 U/L的新生兒智力發(fā)育指數(shù)明顯高于<500 U/L的新生兒。王迎紅等[26]報(bào)道對(duì)早產(chǎn)兒應(yīng)用EPO能夠促進(jìn)其神經(jīng)行為發(fā)育。宋燕燕等[27]發(fā)現(xiàn)出生后即予EPO可改善早產(chǎn)兒預(yù)后，減少或減輕早產(chǎn)兒腦損傷。這些研究提示EPO對(duì)多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病都有廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值，但是關(guān)于EPO在臨床的應(yīng)用需要積累更多的臨床資料，并且其作用機(jī)制需要進(jìn)一步探討。

2.3EPO對(duì)心臟的保護(hù)作用EPO對(duì)于心血管系統(tǒng)的保護(hù)作用也有較多的研究。趙玉偉等[28]研究發(fā)現(xiàn)EPO可以明顯縮小大鼠心肌梗死的面積，減少心肌細(xì)胞凋亡，其作用機(jī)制可能與上調(diào)p-Akt 蛋白表達(dá)、激活A(yù)kt抗細(xì)胞凋亡信號(hào)通路有關(guān)。張新金等[29]研究發(fā)現(xiàn)EPO可以抑制大鼠急性心肌梗死后心臟重構(gòu)中炎癥因子(白細(xì)胞介素1β、白細(xì)胞介素6、腫瘤壞死因子α)的表達(dá)，從而發(fā)揮心臟保護(hù)作用，其機(jī)制可能與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)-TAK1-p38MAPK 信號(hào)通路相關(guān)。也有報(bào)道[30]提示EPO可以顯著縮小缺血再灌注損傷大鼠心肌缺血和梗死范圍,減少心肌細(xì)胞凋亡,對(duì)缺血再灌注損傷心肌具有明顯的保護(hù)作用, 其機(jī)制可能與下調(diào)Caspase-3蛋白的表達(dá)相關(guān)。

心肌纖維化是心血管疾病發(fā)生發(fā)展到一定階段的重要病理過(guò)程，是心室重塑持續(xù)發(fā)展和難于逆轉(zhuǎn)的主要原因，其發(fā)生機(jī)制至今仍未明確。王麗萍等[31]研究發(fā)現(xiàn)EPO可抑制TGF-β誘導(dǎo)的大鼠心肌成纖維細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)化及膠原的合成，促進(jìn)膠原降解。王偉等[32]也發(fā)現(xiàn)EPO可抑制AngⅡ誘導(dǎo)的乳鼠心臟成纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化為心肌成纖維細(xì)胞，減輕心肌纖維化，并可降低相關(guān)信號(hào)分子mRNA 及蛋白的表達(dá)，推測(cè)EPO 抑制心肌纖維化、減輕心室重構(gòu)的作用是通過(guò)TGF-β1-TAK1-p38MAPK信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)。這些研究提示EPO對(duì)多種心血管疾病都有潛在的治療價(jià)值。

關(guān)于EPO在心血管疾病的臨床應(yīng)用也有一系列研究。李彥明等[33]發(fā)現(xiàn)低劑量EPO應(yīng)用于急性心肌梗死行經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療的患者，對(duì)其術(shù)后具有心臟保護(hù)作用，并且安全性良好。Weltert等[34]發(fā)現(xiàn)，在給患者行心臟手術(shù)前2 d，給予EPO注射，可以減少術(shù)中輸血量，并且沒(méi)有其他不良事件的發(fā)生。Prunier等[35]等報(bào)道對(duì)于心肌梗死的患者行再灌注后立即給予高劑量EPO可以減少微血管阻塞的發(fā)生。

上述研究提示EPO對(duì)于心臟有保護(hù)作用，但是目前仍缺乏大規(guī)模、多中心及雙盲臨床試驗(yàn)來(lái)證實(shí)EPO的心臟保護(hù)作用，且EPO發(fā)揮作用的分子生物學(xué)機(jī)制、給藥時(shí)機(jī)及劑量等還需要進(jìn)一步的探討。

2.4EPO對(duì)其他器官的保護(hù)作用除了上述系統(tǒng)外，EPO對(duì)機(jī)體其他器官，如骨骼、肺臟、視網(wǎng)膜等也有保護(hù)作用。彭昊等[36]研究發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)大鼠糖皮質(zhì)激素性股骨頭壞死具有明顯的保護(hù)作用。其可能的機(jī)制是通過(guò)抑制Caspase-3的表達(dá)，發(fā)揮抑制成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞凋亡的作用。陳翔等[37]報(bào)道EPO可以降低空骨陷窩率，增加股骨頭供血微血管數(shù)量，降低血液中的脂質(zhì)含量，預(yù)防股骨頭壞死的發(fā)生和進(jìn)展。丁璐等[38]也發(fā)現(xiàn)EPO能通過(guò)減少細(xì)胞凋亡對(duì)新生大鼠高氧肺損傷起保護(hù)作用，其機(jī)制可能與JNK途徑有關(guān)。蘇立明等[39]發(fā)現(xiàn)EPO可減輕哮喘模型小鼠肺部炎癥改變及減輕氣道反應(yīng)性。由于EPO的抗炎作用，也有研究者[40]發(fā)現(xiàn)其可以改善重癥急性胰腺炎的病情。關(guān)于EPO對(duì)視網(wǎng)膜的保護(hù)作用也有較多的研究，有學(xué)者[41-42]發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)高濃度葡萄糖培養(yǎng)大鼠視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞有保護(hù)作用，其作用機(jī)制是可能抑制Caspase-3蛋白的表達(dá)，但還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。

綜上所述，EPO對(duì)于多系統(tǒng)、多器官具有保護(hù)作用，提示其在臨床有廣泛的應(yīng)用前景，但是也有很多問(wèn)題，如EPO使用的劑量、給藥時(shí)機(jī)及其發(fā)揮作用的機(jī)制等都有待進(jìn)一步的基礎(chǔ)和臨床研究。

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*河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目14B310002

doi：10.13705/j.issn.1671-6825.2015.06.002