促紅細胞生成素對缺血再灌注心肌損傷保護作用的研究進展

吳怡純++李蔚華

[關(guān)鍵詞] 促紅細胞生成素；缺血再灌注損傷；心肌細胞

中圖分類號：R542.2

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-816X（2015）06-0479-03

doi10.3969/j.issn.1009-816x.2015.06.15

促紅細胞生成素（erythropoietin， EPO）由腎臟產(chǎn)生，傳統(tǒng)認為EPO主要用于手術(shù)、外傷、腫瘤等原因造成的貧血的治療。但近年研究發(fā)現(xiàn)，EPO具有多種非造血功能，如抗凋亡、促血管生成、調(diào)節(jié)炎癥和改善微循環(huán)等。除此之外，EPO對細胞也有一定的保護作用，本文就EPO對缺血再灌注心肌細胞保護作用的研究進展綜述如下。

1 EPO與EPO受體

EPO是一種由165個氨基酸組成的糖蛋白，相對分子質(zhì)量約為34kD，主要由腎臟合成。貧血及缺氧時，腎臟加速合成和分泌EPO，以促進紅細胞生成。EPO受體（EPOR）是無酪氨酸激酶活性的細胞因子受體超家族的一員，由507個氨基酸組成，相對分子質(zhì)量為62kD，其不僅在造血細胞上表達，心肌細胞也有所表達。

EPO與EPOR相互作用形成同源二聚體，激活酪氨酸蛋白激酶2（janus kinase-2，JAK2） -轉(zhuǎn)錄激活因子5（transcription ac：tivating factor， STAT5）、磷酸肌醇3（phosphoinositide3 kinase，PI3K）一絲/蘇氨酸激酶（ser-ine threonine kinase，AKT）、絲裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MARK）等信號通路來抑制細胞凋亡。

2 心肌缺血再灌注損傷及其機制

2.1 缺血再灌注損傷（IRI）指組織器官在缺血恢復(fù)血流后，不僅沒使組織器官功能恢復(fù)，反而使缺血所致的功能及代謝障礙和結(jié)構(gòu)破壞進一步加重，甚至出現(xiàn)不可逆的現(xiàn)象。再灌注時血管內(nèi)皮細胞中可能出現(xiàn)ATP的數(shù)量減少、離子泵和酶的功能受損、細胞膜的滲透性增加以及細胞內(nèi)超鈣，而這些將會對缺血的心肌造成進一步的損害。

2.2 IRI機制：

2.2.1 細胞凋亡：細胞凋亡是一種由多種基因控制的程序性死亡。調(diào)控細胞凋亡的有Bcl-2、Fas、熱休克蛋白（HSP）和Caspase家族蛋白酶等。Bcl-2家族中的Bcl-2基因和Bax基因是細胞凋亡的調(diào)控中心。有研究表明大鼠心肌IRI模型組中Bcl-2mRNA的表達量低于正常組，Bax mRNA的表達量高于正常組，然而Bcl-2 mRNA與Bax mRNA比值低于正常組。Bcl-2與Bax比值降低，促進凋亡。這說明在缺血再灌注損傷過程發(fā)生了細胞凋亡，且與Bcl-2和Bax有密切的關(guān)系。此外較多的研究表明Fas相關(guān)死亡調(diào)控蛋白（FADD）、Caspase-3、HSP均對缺血再灌注損傷的發(fā)生發(fā)展起著重要作用，其作用機制與調(diào)控細胞凋亡有關(guān)。

2.2.2 微循環(huán)障礙：微循環(huán)障礙是IRI的另一個重要原因。再灌注期血管內(nèi)皮細胞分泌的內(nèi)皮源性舒張因子（主要是一氧化氮，NO）障礙，而分泌血管收縮物質(zhì)（內(nèi)皮素，ET）增加，促使血管收縮、血小板聚集，導(dǎo)致微循環(huán)障礙，加重缺血和損害。有研究表明心肌缺血再灌注損傷時，ET-1的大量釋放及NO分泌減少導(dǎo)致了微血管的強烈收縮，最終造成微循環(huán)障礙，加速IRI的病理損傷過程。

2.2.3 鈣超載Ca2+在胞質(zhì)內(nèi)過度蓄積即為鈣超載。有研究報道，缺血再灌注后，鈣離子濃度升高，可激活多種酶，同時促使心肌纖維過度收縮以及形成一過性內(nèi)向電流，在心肌動作電位后形成觸發(fā)活動引起心律失常。最新研究表明鈣/鈣調(diào)蛋白依賴的鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ（calcium/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ，CaMKⅡ）是一種重要的絲/蘇氨酸蛋白激酶，活化的CaMKⅡ通過多種方式調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+的濃度，導(dǎo)致鈣穩(wěn)態(tài)失衡，這可能是再灌注早期發(fā)生心律失常的重要信號分子機制。

2.2.4 氧自由基（oxygen free radical，OFR）的生成：OFR是氧在還原時接受電子不足所產(chǎn)生的一類具有高度化學(xué)反應(yīng)活性的含氧基團，是機體氧分子不完全代謝產(chǎn)物。缺血時，機體產(chǎn)生大量的OFR引起強烈的氧化反應(yīng)，造成細胞急性或慢性損傷。超氧化物歧化酶（SOD）是具有抗氧化功能的專一歧化酶，能夠避免氧自由基在體內(nèi)過多儲積，是一種內(nèi)源性保護機制。國內(nèi)外研究表明，心肌缺血再灌注損傷時，SOD減少，氧自由基大量產(chǎn)生，促發(fā)細胞凋亡，影響心肌細胞的正常功能。

3 EPO對心肌IRI的保護作用機制

3.1 抑制細胞凋亡：EPO與EPOR結(jié)合誘導(dǎo)不同的信號傳導(dǎo)途徑（包括MAPK、JAK2-STAT5以及PI3-AKT蛋白途徑）有效下調(diào)促凋亡蛋白及Caspase酶家族的表達，抑制凋亡信號通道的激活，阻斷凋亡信號過程中的下傳信息。目前發(fā)現(xiàn)，ERKl/2通路被認為是經(jīng)典MAPK信號通路，在細胞凋亡過程中起重要作用。王輝等用EPO干預(yù)大鼠梗死心肌細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，心肌細胞凋亡指數(shù)顯著降低，ERKl/2的磷酸化水平顯著增高。推測EPO可能通過抑制ERKl/2通路信號傳導(dǎo)，減少心肌細胞凋亡，從而發(fā)揮心肌細胞保護作用，但其具體機制仍需進一步研究。Lu等發(fā)現(xiàn)EPO可以通過活化STAT 3蛋白、抑制ERK信號通路來減少HSP90的表達，從而抑制細胞凋亡，保護缺血再灌注心肌細胞。有研究報道，EPO可能上調(diào)p-Akt蛋白表達、激活A(yù)kt抗細胞凋亡信號通路，從而減少心肌細胞凋亡及梗死面積。Parvin等發(fā)現(xiàn)EPO可以通過激活A(yù)kt來降低cas-pase-3活性、減少ROS（活性氧）的數(shù)量來抑制心肌細胞的凋亡，但Akt的抑制劑卻能阻斷這一過程。最新研究發(fā)現(xiàn)EPO可能通過抑制心肌核轉(zhuǎn)錄因子CHOP表達的作用，阻斷其引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)凋亡途徑的信號傳導(dǎo)，抑制細胞凋亡而發(fā)揮心肌保護作用。endprint

3.2 抗氧化：心臟缺血再灌注后SOD明顯減少，機體清除自由基的能力下降，自由基過度蓄積引起強烈的氧化反應(yīng)，嚴(yán)重損害心臟功能。李、Wu等發(fā)現(xiàn)EPO可以增加心肌缺血再灌注損傷中SOD，減少自由基的生成，降低大鼠缺血再灌注心律失常的發(fā)生率，對心肌細胞起到保護作用。

3.3 抑制炎性反應(yīng)：EPO可能通過與EPOR的相互作用激活MAPK信號通道減少炎癥反應(yīng)，從而減少心肌缺血后的再灌注損傷。有研究表明，EPO也可能通過抑制NF-KB信號通路阻止炎性因子NF-KB的活化及下調(diào)TNF-a基因的表達來降低缺血再灌注期心肌細胞的損害。IL-6是一種重要的炎癥介質(zhì)，它可以刺激中性粒細胞表面粘附分子和內(nèi)皮細胞表面細胞間粘附分子1（ICAM-I）的表達，從而誘導(dǎo)中性粒細胞的粘附、穿內(nèi)皮遷移以及對缺血組織的浸潤及損傷。有研究報道，EPO可以通過降低心臟組織中IL-6水平來保護兔缺血再灌注損傷心肌細胞。

3.4 促進新生血管形成及改善微循環(huán)：冠狀動脈微循環(huán)是指由微動脈、毛細血管和微靜脈構(gòu)成的微循環(huán)系統(tǒng)，是冠狀動脈主要的阻力血管床和心肌代謝場所。微血管內(nèi)皮屏障是氧、養(yǎng)分和代謝產(chǎn)物進行選擇性交換的場所，對于維持微環(huán)境穩(wěn)態(tài)起核心作用。EPO可以通過促進心肌細胞血管內(nèi)皮生長因子基因的表達，促使心肌血管內(nèi)皮細胞增殖形成新生血管，改善微循環(huán)，最終改善心肌供血。Mihov等在其研究中指出EPO可以通過刺激冠狀動脈內(nèi)皮細胞釋放NO保護心肌，Teng等研究報道血漿中高濃度的EPO通過刺激冠狀動脈內(nèi)皮細胞上調(diào)內(nèi)皮型NO合酶（eNOS）的表達，從而提高NO的含量，而NO可以舒張冠脈血管，減輕心肌缺血，從而對缺血再灌注心肌細胞起到保護作用。

4 討論與展望

目前心肌再灌注損傷后的藥物治療包括抗血小板（如血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa受體拮抗劑阿昔單抗）、解痙（如罌粟堿、維拉帕米）、擴血管（如腺苷）、抑制內(nèi)皮細胞激活和白細胞聚集活化（如抗CD11、CD18的單克隆抗體）、線粒體ATP敏感性鉀通道開放劑（如尼可地爾）等，但效果均不理想。近年來隨著EPO對心肌缺血再灌注損傷的作用，使得該藥物具有了應(yīng)用于治療相關(guān)疾病的潛力。但是EPO在臨床應(yīng)用中存在一定的問題與不足，如血壓升高、血栓形成、轉(zhuǎn)氨酶升高，甚至出現(xiàn)變態(tài)反應(yīng)等。除此之外，臨床研究發(fā)現(xiàn)EPO對心血管方面的作用并不樂觀。荷蘭HEBE的三期臨床實驗證實EPO單劑量給藥后可以降低心肌梗死的面積，然而在REVEAL中，EPO未能減低ST抬高性MI患者的梗死面積以及不良心血管事件的發(fā)生率。有學(xué)者認為這應(yīng)該與EPO給藥的時機有關(guān)。Prunier等選擇再灌注后立即給予EPO，結(jié)果并沒有證實其可以減少心肌梗死的面積，但能夠降低微血管阻塞的發(fā)生率。Talan等發(fā)現(xiàn)再灌注即刻、4h、6h給予EPO均不能讓心肌細胞獲益。也有學(xué)者認為這是因為EPO的治療窗很窄，建議在PCI之前進行藥物干預(yù)。而最新研究指出，這可能是由于內(nèi)源性的纖維連接蛋白以及TGF-B1超過了一定的閾值，形成EPO抵抗，影響了EPO治療的效果。

EPO在IIU發(fā)揮作用的機制、給藥時間、治療窗及使用過程中不良反應(yīng)與原因仍然模糊。這將需要大量的動物和臨床實驗去探索。相信這些研究將會為心腦血管的臨床用藥帶來新的前景。endprint