促紅細(xì)胞生成素治療新生兒缺氧缺血性腦病的研究進(jìn)展

閆繼宏，王 勇

促紅細(xì)胞生成素治療新生兒缺氧缺血性腦病的研究進(jìn)展

閆繼宏，王 勇

缺氧缺血,腦；新生兒；促紅細(xì)胞生成素；文獻(xiàn)綜述

新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxic-ischemic encephalopathy， HIE)是新生兒中一種很常見的疾病，也是引起新生兒急性死亡和慢性神經(jīng)系統(tǒng)損傷的主要原因之一。該病是由各種圍生期窒息引起的部分或完全缺氧，腦血流量減少或暫停而導(dǎo)致的胎兒或新生兒腦損傷。臨床上導(dǎo)致HIE的原因可能包括感染、代謝性疾病和發(fā)育異常等[1]。早產(chǎn)兒HIE發(fā)生率明顯高于足月兒，但由于足月兒在新生兒中占絕大多數(shù)，故HIE以足月兒多見。HIE發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，治療措施有限，其發(fā)病機(jī)制和治療措施尚需要進(jìn)一步研究和探索。HIE是導(dǎo)致新生兒腦損傷的主要因素[2]。圍產(chǎn)期窒息患兒中中度HIE發(fā)生率在3‰～5‰，重度HIE發(fā)生率在0.5‰～1‰；而HIE患兒病死率為10%～60%，幸存的HIE患兒中有近25%有長期神經(jīng)發(fā)育后遺癥，如腦癱、智力缺陷及癲癇等[3]，故早期診斷及盡早進(jìn)行臨床干預(yù)對改善HIE患兒預(yù)后有著重要意義。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對HIE治療已經(jīng)有了廣泛研究，包括高壓氧治療、亞低溫治療及神經(jīng)節(jié)苷脂、促紅細(xì)胞生成素(EPO)、氙氣治療等[4-5]。本文就EPO治療HIE的相關(guān)研究進(jìn)行綜述如下。

1 HIE對大腦損傷機(jī)制

Menon等[6]認(rèn)為胎兒在圍產(chǎn)期發(fā)生大腦缺氧缺血并不能造成神經(jīng)細(xì)胞死亡，及時有效地恢復(fù)胎兒大腦血供，可以維持大腦血糖、三磷腺苷和磷酸肌酸等正常水平，進(jìn)而維持大腦正常代謝。然而，這只是一個短暫的緩解過程，隨之而來的是興奮性毒性的級聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而會導(dǎo)致二次能量損耗，大量高能磷酸鹽的能量釋放會導(dǎo)致大量的細(xì)胞破壞和裂解，一般持續(xù)約48 h，大量的細(xì)胞死亡造成的損傷程度直接影響了患兒后期的神經(jīng)損傷程度。HIE導(dǎo)致的損傷時間較長，這就在臨床治療上提供了可能[7]。大腦二次損傷的具體機(jī)制現(xiàn)尚未證實，但與再灌注損傷密切相關(guān)，包括谷氨酸增多、受體激活、線粒體損傷、鈣超載、活性氧和含氮物質(zhì)增多、營養(yǎng)因子改變及涉及免疫炎癥系統(tǒng)等，圍生期缺氧缺血性腦損傷的特點可以總結(jié)為凋亡導(dǎo)致的細(xì)胞死亡[8]。因此，在治療HIE過程中，神經(jīng)保護(hù)最主要的目標(biāo)就是阻止細(xì)胞凋亡的級聯(lián)反應(yīng)[9]。

2 EPO與EPO受體(erythropoietin receptor， EPOR)

2.1EPO概述 EPO是一種含唾液酸的糖蛋白水溶性激素，分子量為30.4 kD，主要由成年人肝臟和腎臟以及嬰兒和哺乳類動物的肝臟合成[10]。國外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)的其他組織也可經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生EPO，比如腦[11]。EPO作為生長因子，同時具有細(xì)胞保護(hù)、免疫調(diào)節(jié)、抗凋亡、抗炎及抑制興奮性毒性等生理功能[12-14]。除了HIE，EPO還在多發(fā)性硬化、帕金森病、癲癇、腦外傷及脊索損傷等疾病的治療中取得了較好的臨床效果，故廣泛應(yīng)用于臨床[15]。

多種應(yīng)激因素比如低氧均可誘導(dǎo)低氧誘導(dǎo)因子1(hypoxia-inducible factor 1， HIF-1)產(chǎn)生[16]，HIF-1表達(dá)增多，通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)，產(chǎn)生EPO、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)、胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor-1， IGF-1)等保護(hù)神經(jīng)元[17]，越來越多的動物實驗證實了EPO的神經(jīng)保護(hù)作用[7]。Wright等[18]還發(fā)現(xiàn)了EPO可以促進(jìn)神經(jīng)元再生，減少白質(zhì)損傷，改善認(rèn)知功能。Traudt等[19]認(rèn)為EPO延遲24 h后治療腦損傷依舊具有神經(jīng)保護(hù)作用，在MRI檢查提示白質(zhì)損傷的靈長目動物模型中，隨著各部分分布向異性的提高，EPO聯(lián)合低溫可改善運(yùn)動和認(rèn)知反應(yīng)。

2.2EPO神經(jīng)保護(hù)作用

2.2.1抗凋亡作用：EPO具有調(diào)節(jié)造血、調(diào)節(jié)免疫功能及促進(jìn)血管生長等廣泛生理作用，臨床上其在治療貧血、腦損傷和糖尿病視網(wǎng)膜病變等疾病上取得了良好效果[20]。EPO已被證實可通過JAK-2/STAT5通路、ERK通路及PI3K/Akt通路的活化，調(diào)節(jié)下游的細(xì)胞因子，增強(qiáng)抗凋亡基因Bcl-XL的表達(dá)，并抑制caspase-3和caspase-9的活性，進(jìn)而保護(hù)神經(jīng)元免受缺氧損傷[21-22]。血腦屏障(blood-brain barrier， BBB)是腦內(nèi)EPO水平最主要的限制因素，早期實驗發(fā)現(xiàn)缺氧條件下EPO和EPOR表達(dá)上調(diào)，且BBB對EPO的通透性升高，從而可以更好地實現(xiàn)EPO對神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)作用[23-24]。

2.2.2促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞再生：路貴等[25]在大鼠實驗?zāi)Ｐ椭醒芯縀PO和粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)對功能恢復(fù)和神經(jīng)細(xì)胞再生的創(chuàng)傷性腦損傷的效果，根據(jù)創(chuàng)傷程度及干預(yù)手段的不同將其分為20個小組分別進(jìn)行實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了單因素方差分析和LSD-t檢驗比較，結(jié)果顯示EPO和G-CSF均能改善腦功能，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞再生分化為神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞。EPO可促進(jìn)腦內(nèi)微血管的再生，為神經(jīng)元的再生及分化提供合適的微環(huán)境并改善缺氧，還能促進(jìn)缺血病灶處的神經(jīng)再生及重構(gòu)[26]。

2.2.3其他神經(jīng)保護(hù)機(jī)制：HIE導(dǎo)致的腦損傷中，腦室周圍白質(zhì)軟化較為明顯，Mazur等[27]在大鼠實驗?zāi)Ｐ椭邪l(fā)現(xiàn)，經(jīng)EPO干預(yù)后的實驗組大鼠的認(rèn)知功能要高于對照組；組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，實驗組大鼠腦內(nèi)少突膠質(zhì)細(xì)胞多于對照組，EPO可促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞生長及髓鞘生成來減少白質(zhì)損傷。

大腦受到缺氧損傷后，神經(jīng)細(xì)胞能量代謝障礙，大量興奮性氨基酸釋放，如谷氨酸，刺激細(xì)胞內(nèi)鈣超載，損害腦組織。Zacharias等[28]在一項研究中發(fā)現(xiàn)，對于不成熟的大鼠而言，γ-氨基丁酸(GABA)以興奮性氨基酸存在于腦內(nèi)，介導(dǎo)興奮性毒性作用。EPO增加JAK2/Stat通路和PI3K/Akt通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)保護(hù)性細(xì)胞因子的合成及抑制GABA受體的活性實現(xiàn)神經(jīng)保護(hù)作用。神經(jīng)細(xì)胞缺氧受損、能量代謝紊亂、離子泵失活往往會導(dǎo)致水鈉潴留，細(xì)胞腫脹，繼而引發(fā)腦水腫，Brissaud等[29]在大鼠腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)EPO可增加水通道蛋白的表達(dá)提升水通道蛋白活性，緩解腦細(xì)胞水腫。

2.3EPOR EPO是通過對EPOR的作用來實現(xiàn)生理功能的，EPOR有同源二聚體和異源二聚體2種類型，前者主要分布在紅細(xì)胞前體細(xì)胞調(diào)節(jié)造血，后者主要分布在神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞表面實現(xiàn)組織保護(hù)作用[26，30]。EPOR在人類大腦中表達(dá)水平因其年齡的差異而不同[31]。動物實驗研究發(fā)現(xiàn)，胚胎鼠大腦內(nèi)EPOR表達(dá)比成年鼠高出10倍[32]，隨著年齡增長，EPOR表達(dá)水平下降，但缺氧條件仍舊能夠刺激EPOR表達(dá)增加[33]。

3 EPO治療過程中潛在問題

EPO治療貧血安全可靠，并且早已取得了廣泛臨床認(rèn)可，但在治療HIE中，新生兒由于各個系統(tǒng)均未發(fā)育完全，生理狀況具有特殊性，故存在潛在的安全性問題。

3.1視網(wǎng)膜疾病 由于EPO具有使內(nèi)皮素分泌增加以及刺激新生血管生成的作用，Al Shabrawey等[34]發(fā)現(xiàn)，在早產(chǎn)小鼠動物模型中，缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor， HIF)刺激EPO在病變視網(wǎng)膜上高度表達(dá)，EPO促進(jìn)新生血管生成，動物模型缺血時間較長，治療期間新生血管過多，不可避免導(dǎo)致了新生血管繼發(fā)性缺氧，為了保護(hù)新生血管，適當(dāng)避免相對缺氧的狀態(tài)，病灶中產(chǎn)生EPO的基因成為研究視網(wǎng)膜疾病發(fā)病的靶基因。Wang等[35]在臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，EPO短期治療新生兒腦損傷，起始時間(年齡<8 d和年齡≥8 d)的差異與患兒出現(xiàn)視網(wǎng)膜疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度產(chǎn)生的差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義，但重組人促紅細(xì)胞生成素的累積效應(yīng)在高劑量使用時可增加視網(wǎng)膜疾病的發(fā)病率。HIE在圍產(chǎn)期造成的腦損傷需要較長時間的治療，在EPO應(yīng)用中不可忽視其潛在導(dǎo)致視網(wǎng)膜疾病的可能。

3.2高血壓 高血壓是EPO治療腎性貧血導(dǎo)致的不良反應(yīng)之一。EPO引起高血壓的機(jī)制現(xiàn)仍存在爭議，但臨床普遍觀點認(rèn)為主要存在3種機(jī)制：①EPO可直接刺激人體產(chǎn)生紅細(xì)胞，紅細(xì)胞壓積增加后末梢血壓增高；②EPO可刺激內(nèi)皮細(xì)胞釋放內(nèi)皮素，內(nèi)皮素作用于血管平滑肌細(xì)胞可使其收縮，進(jìn)而導(dǎo)致高血壓；③EPO可直接升高細(xì)胞內(nèi)鈣濃度，如血管內(nèi)皮細(xì)胞和系膜細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)高鈣水平可以增加EPOR的表達(dá)，刺激內(nèi)皮素的釋放[36]。目前臨床上大部分EPO相關(guān)高血壓病例為成人。但是，近年關(guān)于新生兒高血壓的報道越來越多，多發(fā)于早產(chǎn)兒和極早產(chǎn)兒，且由腎臟疾病引起，具體的診斷標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法尚未達(dá)成統(tǒng)一共識。目前，有關(guān)新生兒高血壓的病例分析中，醫(yī)源性因素多為類固醇藥物的使用。EPO相關(guān)性高血壓較為罕見，藥物停用后患兒血壓可較前下降，但EPO在臨床使用中仍需密切關(guān)注患兒情況[37-38]。

3.3凝血障礙 EPO可刺激機(jī)體產(chǎn)生紅細(xì)胞，同時伴有網(wǎng)織紅細(xì)胞計數(shù)和血細(xì)胞壓積明顯增加。動物實驗中發(fā)現(xiàn)，EPO對血小板的活化起到了正性調(diào)控作用[38]。一項對照試驗中采用EPO治療新生兒貧血，出生體重在800～1300 g的早產(chǎn)兒，在接受EPO短期治療后，患兒貧血得到了較明顯糾正，EPO除了對紅系細(xì)胞增殖產(chǎn)生影響，同時提高了血小板活性。而在健康成年人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，短暫性血小板活性增高對形成血栓產(chǎn)生了刺激性影響[39]。

3.4血管瘤 血管瘤屬于軟組織常見的先天性良性腫瘤，多發(fā)于皮膚，呈團(tuán)塊狀。Lanne等[40]在臨床中發(fā)現(xiàn)2例肝血管瘤，因紅細(xì)胞增多癥住院，治療期間發(fā)現(xiàn)體內(nèi)有肝血管瘤，且患者體內(nèi)EPO水平較高，手術(shù)切除病灶后EPO水平下降，紅細(xì)胞數(shù)目恢復(fù)正常。血管平滑肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞均不具有產(chǎn)生EPO的能力，故考慮EPO與血管瘤的發(fā)生發(fā)展可能存在關(guān)系。但目前臨床尚未有與EPO相關(guān)的兒童血管瘤的報道。嚴(yán)飛等[41]在對臨床數(shù)據(jù)的統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，血管瘤組織中EPO和EPOR的表達(dá)均高于正常血管組織，在增生期的血管瘤內(nèi)皮細(xì)胞中尤為明顯。但是在目前的臨床應(yīng)用及隨訪中尚未發(fā)現(xiàn)因使用EPO而導(dǎo)致的血管瘤病例，這可能與患者應(yīng)用EPO的年齡、持續(xù)時間、劑量及體內(nèi)藥物濃度均有關(guān)系[42-45]。

3.5干擾神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育 EPOR廣泛分布于大腦中，EPO不僅可以促進(jìn)腦內(nèi)血管生成，還可以保護(hù)受損傷神經(jīng)細(xì)胞，抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，從而達(dá)到神經(jīng)保護(hù)作用[44]。新生兒神經(jīng)系統(tǒng)還在發(fā)育階段，BBB在缺氧條件下通透性較高[23]，故其經(jīng)EPO治療后，腦內(nèi)較高水平EPO是否會抑制內(nèi)源性EPO表達(dá)，神經(jīng)元的正常發(fā)育是否會受到干擾，仍需進(jìn)一步的試驗探討[44-45]。

4 EPO臨床試驗結(jié)果

EPO因具有調(diào)節(jié)造血、調(diào)節(jié)免疫功能及促進(jìn)血管生長等生理作用廣泛應(yīng)用于臨床，其治療成人和兒童貧血、腦損傷及糖尿病視網(wǎng)膜疾病等都取得了良好臨床效果，但在新生兒期使用EPO現(xiàn)尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[20]。

國外學(xué)者在動物模型和臨床試驗中發(fā)現(xiàn)，EPO可作為有效神經(jīng)保護(hù)劑治療HIE，可能通過滲透作用穿過BBB在腦內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)作用，而且EPO聯(lián)合低溫治療效果優(yōu)于單獨(dú)藥物治療[46]。EPO在治療貧血時的濃度為200～400 U/Kg，新生兒腦脊液EPO濃度不受明顯影響。新生兒對EPO濃度的耐受性較好，長期使用EPO的成年人有發(fā)生藥物不良反應(yīng)的報道，包括高血壓、紅細(xì)胞增多癥、癲癇及個別死亡病例，相關(guān)可能機(jī)制前文已述，但在新生兒的臨床試驗及動物實驗中尚未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)病例報道[47]。在靜脈注射EPO試驗中發(fā)現(xiàn)劑量為35～750 U/Kg時，在早于32周的早產(chǎn)兒中發(fā)生視網(wǎng)膜疾病的危險性較高，而在足月兒中卻未發(fā)現(xiàn)[48]。腦脊液中EPO的濃度呈劑量依賴性，而并非為時間依賴性，約在用藥9～24 h達(dá)到峰值，EPO遵循非線性藥物動力學(xué)代謝，連續(xù)用藥48 h后可維持腦脊液內(nèi)穩(wěn)定的濃度[49]。靜脈注射EPO劑量在500 U/Kg時不足以維持神經(jīng)保護(hù)濃度；靜脈注射EPO劑量在2500 U/Kg時超過了神經(jīng)保護(hù)濃度的3倍；靜脈注射EPO 1000 U/Kg時可維持神經(jīng)保護(hù)濃度，聯(lián)合低溫治療，臨床效果優(yōu)于單獨(dú)使用EPO的效果。新生兒對EPO靜脈注射濃度耐受性好，當(dāng)劑量超過3000 U/Kg時也并未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)，而動物實驗及成人治療中發(fā)現(xiàn)了相關(guān)不良反應(yīng)[50]。在人體藥物試驗EPO治療HIE的神經(jīng)保護(hù)作用非常顯著，但監(jiān)測腦脊液內(nèi)EPO濃度和使用MRI監(jiān)測腦內(nèi)病灶仍有局限性，人類BBB通透性與嚙齒目動物仍存在差異，故目前臨床EPO的安全使用仍在進(jìn)一步的研究中。

綜上所述，國內(nèi)外研究均表明EPO有神經(jīng)保護(hù)作用，因而其廣泛應(yīng)用在神經(jīng)損傷性疾病的治療中，包括缺氧缺血性腦病及腦外傷等。在治療HIE的研究中發(fā)現(xiàn)EPO有阻斷興奮性氨基酸毒性、抗凋亡、抗炎、抗氧化、誘導(dǎo)血管生成、促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞增長、減輕白質(zhì)損傷及腦水腫等神經(jīng)保護(hù)作用。雖然成年人在EPO用藥期間發(fā)生的相關(guān)不良反應(yīng)不可忽視，但在新生兒臨床試驗中尚未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)。EPO作為促生長的細(xì)胞因子為改善HIE患兒預(yù)后帶來了新的治療手段，但由于其存在潛在不良反應(yīng)，故臨床工作者應(yīng)有所警惕。新生兒因其自身生理特殊性，采用EPO治療HIE的最佳給藥時間、療程及治療劑量等仍需進(jìn)一步的探討。

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563003 貴州 遵義，遵義醫(yī)學(xué)院研究生院(閆繼宏)；610081 成都，成都大學(xué)附屬醫(yī)院兒科(王勇)

R722.1

A

1002-3429(2017)11-0112-05

10.3969/j.issn.1002-3429.2017.11.033

2017-07-28 修回時間：2017-08-22)