促紅細(xì)胞生成素在自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血中的治療作用

潘廣艷，王悅灃 綜述 任光陽(yáng) 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，貴州 遵義 563000

自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血(spontaneous subarachnoid hemorrhage)是一種嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的疾病，發(fā)病后當(dāng)即死亡率占10%～15%。盡管治療方面取得了一些進(jìn)展，但是仍然有25%的患者在發(fā)病后兩周內(nèi)死亡，且有20%～30%的幸存者伴有嚴(yán)重的終身殘疾、行為和認(rèn)知障礙，是一種嚴(yán)重致命的出血性腦卒中[1-4]，給家庭及社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。遲發(fā)性腦缺血(delayed cerebral ischemia，DCI)是蛛網(wǎng)膜下腔出血嚴(yán)重的并發(fā)癥，是SAH臨床預(yù)后不良的決定性因素。其中腦血管痙攣是引起遲發(fā)性腦缺血的主要原因，目前尚缺乏有效的治療，此外研究還表明微血管痙攣、微血栓、皮質(zhì)擴(kuò)散去極化和腦自動(dòng)調(diào)節(jié)障礙也參與了DCI[5-9]。

眾所周知，促紅細(xì)胞生成素可促進(jìn)紅細(xì)胞的生成，隨著促紅細(xì)胞生成素(EPO)及其受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)以及其他研究表明，發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有著很大潛在神經(jīng)保護(hù)作用。研究者通過(guò)大量的研究證實(shí)EPO具有抗細(xì)胞凋亡、抗炎、抗氧化應(yīng)激、促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生、促進(jìn)血管生成、營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)作用[11]，還可以降低遲發(fā)性腦缺血發(fā)生率、預(yù)防腦血管痙攣、顯著降低嚴(yán)重血管痙攣、預(yù)防再發(fā)腦梗塞以及降低自身調(diào)節(jié)受損的持續(xù)時(shí)間[10]。EPO是作為一種保護(hù)因素存在于腦組織中的。

1 蛛網(wǎng)膜下腔出血損傷機(jī)制

蛛網(wǎng)膜下腔出血后引發(fā)的腦損傷按照時(shí)間的不同分為早期腦損傷和遲發(fā)性腦損傷。

1.1 早期腦損傷 是指發(fā)生在72 h內(nèi)的腦損傷。蛛網(wǎng)膜下腔出血(SAH)發(fā)生后顱內(nèi)壓升高，導(dǎo)致腦血流不足、腦灌注壓降低[11-12]，進(jìn)而引起腦局部缺血、缺氧，缺血缺氧引發(fā)腦毒性物質(zhì)(如谷氨酸、紅藻氨酸、血紅素、氧自由基等)產(chǎn)生、釋放及腦細(xì)胞毒性腦水腫，顱內(nèi)壓升高更進(jìn)一步加重腦缺血、缺氧，從而造成神經(jīng)元細(xì)胞及腦血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡或壞死，形成一個(gè)惡性循環(huán)。

1.2 遲發(fā)性腦損傷 是指腦出血后第一次CT等檢査未發(fā)現(xiàn)腦損傷，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(數(shù)小時(shí)、數(shù)日或更久)后發(fā)現(xiàn)或在原無(wú)損傷的部位出現(xiàn)了新的腦損傷，如腦血管痙攣、再出血、腦積水等。其中腦血管痙攣是最常見(jiàn)的遲發(fā)性腦損傷，也是遲發(fā)性腦損傷最主要的原因。有研究表明，腦血管痙攣引起的變化與蛛網(wǎng)膜下腔血凝塊的厚度有關(guān)，表明此過(guò)程開(kāi)始于血液和血液分解產(chǎn)物釋放到蛛網(wǎng)膜下腔[13]。SAH后血液進(jìn)入到蛛網(wǎng)膜下腔，紅細(xì)胞裂解釋放出的血紅蛋白(Hemo-globin，Hb)及其降解產(chǎn)物，可導(dǎo)致30%的患者腦血管狹窄和遲發(fā)性腦損傷[14]。SAH后Hb、氧合血紅蛋白(Oxyhemoglobin，OxyHb)進(jìn)入到蛛網(wǎng)膜下腔，OxyHb產(chǎn)生的活性氧(ROS)和血紅蛋白可清除游離一氧化氮引起血管收縮[15]。OxyHb還會(huì)降低K+通道的活化，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子激增而引發(fā)血管收縮[15-16]。目前引起腦血管痙攣確切機(jī)制尚不明確統(tǒng)一，被認(rèn)為是多種潛在機(jī)制共同作用，包括炎性因子、氧化應(yīng)激、血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和壞死、一氧化氮產(chǎn)生減少、內(nèi)皮素-1增加、鈣離子及擴(kuò)散皮質(zhì)去極化等[17-22]。

2 促紅細(xì)胞生成素在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用

胚胎直至妊娠晚期，EPO是由肝臟產(chǎn)生的；此后逐漸過(guò)渡到由腎臟產(chǎn)生，并在出生后完成。在成年人中，腎臟是EPO產(chǎn)生的主要器官，10%～15%是由肝臟和其他器官產(chǎn)生。繼EPO及其受體在神經(jīng)系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)后，其在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮的潛在保護(hù)作用越來(lái)越受到人們的關(guān)注，成為了近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

2.1 EPO的神經(jīng)保護(hù)作用 研究發(fā)現(xiàn)EPO及其受體廣泛存在于大腦中。大量體外及體內(nèi)研究都表明EPO在神經(jīng)保護(hù)方面發(fā)揮著多種保護(hù)作用，尤其在神經(jīng)系統(tǒng)受損時(shí)。EPO可以發(fā)揮多種作用來(lái)保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的完整性，如通過(guò)抗細(xì)胞凋亡、壞死保持血管完整性，增加NO的產(chǎn)生及釋放降低血管痙攣的發(fā)生等。EPO對(duì)各種腦損傷如局灶性腦缺血、新生兒缺氧缺血、短暫性腦缺血、創(chuàng)傷性腦損傷、蛛網(wǎng)膜下腔出血、腦出血、實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎等模型中都有抗細(xì)胞凋亡、減小缺血半暗帶、抗炎、抗氧化等作用[23]。

2.2 EPO的臨床效用 鑒于大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)研究以及EPO在不同形式腦損傷中表現(xiàn)出的保護(hù)作用，研究者開(kāi)始將EPO應(yīng)用到臨床患者來(lái)觀察EPO對(duì)人類(lèi)的神經(jīng)保護(hù)作用。在7例蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血管痙攣患者中，連續(xù)3 d輸注30 000 IU EPO，發(fā)現(xiàn)腦組織氧張力明顯超過(guò)基線，數(shù)小時(shí)內(nèi)就看到了明顯效果，其恢復(fù)大腦的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力和抗炎作用效果被視為可能的潛在保護(hù)作用[24]。

3 促紅細(xì)胞生成素在蛛網(wǎng)膜下腔出血中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及保護(hù)作用機(jī)制

蛛網(wǎng)膜下腔出血后引發(fā)腦內(nèi)一系列神經(jīng)保護(hù)通路激活。EPO分子與促紅細(xì)胞生成素(EPOR)結(jié)合，激活EPOR同源二聚體，使酪氨酸激酶-2(janus tyrosine kinase-2，JAK-2)磷酸化后激活，JAK-2激活后引起絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)、蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)、核因子(NF-κB)、核因子-紅系2-(NF-E2-)相關(guān)因子2(Nrf2)等二級(jí)信號(hào)活化，即MAPK轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、PI3K轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、STAT轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、NF-κB轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、Nrf2通路的活化。

MAPK通路激活后可對(duì)抗谷氨酸鹽的毒性，減輕腦細(xì)胞毒性水腫，保護(hù)神經(jīng)元[25]。CHEN等[26]在蛛網(wǎng)膜下腔出血兔模型中發(fā)現(xiàn)，rhEPO可激活基底動(dòng)脈中JAK2和STAT-3通路，通過(guò)上調(diào)抗凋亡基因如B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)、B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-xL(Bcl-xL)等的表達(dá)來(lái)減少腦血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，并提出了rhEPO對(duì)蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血管痙攣的治療作用與其抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡有關(guān)。另已有研究表明小膠質(zhì)細(xì)胞在炎癥相關(guān)的神經(jīng)損傷中起作用，小膠質(zhì)細(xì)胞分為兩型：M1型小膠質(zhì)細(xì)胞和M2型小膠質(zhì)細(xì)胞。M1型小膠質(zhì)細(xì)胞增加促炎介質(zhì)的分泌，這會(huì)損害軸突再生[27]；相反，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞可介導(dǎo)神經(jīng)保護(hù)功能并促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生[28-29]。WEI等[30]研究證明促紅細(xì)胞生成素可通過(guò)EPOR/JAK2-STAT3途徑調(diào)節(jié)M1型小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型小膠質(zhì)細(xì)胞極化，減輕蛛網(wǎng)膜下腔出血后的炎癥反應(yīng)；此外他們?cè)谄溲芯恐羞€發(fā)現(xiàn)EPO降低了促炎細(xì)胞因子(TNF-α和IL-1β)基因表達(dá)，并增加了體內(nèi)或體外抗炎細(xì)胞因子(IL-4和IL-10)基因表達(dá)，增加了抗炎性細(xì)胞因子達(dá)到抗炎目的。EPO是一種多效細(xì)胞因子，它可以預(yù)防許多腦血管疾病中的神經(jīng)細(xì)胞凋亡[31-32]。SAH后PI3K磷酸化后，可激活下游Akt，Akt-1激活后通過(guò)穩(wěn)定線粒體膜電位以及阻止線粒體中細(xì)胞色素C釋放到細(xì)胞質(zhì)，抑制了半胱氨酸蛋白激酶(Caspases)家族激活，從而阻止了神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，提高了神經(jīng)元的存活率[33]。SAH后血管痙攣是常見(jiàn)的并發(fā)癥，并且是延遲性腦損傷的主要原因。NO是體內(nèi)調(diào)節(jié)血管舒張的重要體液因子，可緩解腦血管痙攣，其合成受內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的調(diào)節(jié)。EPO可以通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)NO的產(chǎn)生，進(jìn)而改善腦血管痙攣。盡管EPO和NO之間的確定性相互作用關(guān)系尚未被完全認(rèn)識(shí)，但目前認(rèn)為EPO通過(guò)激活蛋白激酶B(Akt)致內(nèi)皮細(xì)胞中eNOS的磷酸化使NO生成增加可能是EPO潛在治療SAH后腦血管痙攣的重要機(jī)制[34]。研究還表明在內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)中，EPO通過(guò)eNOS的Akt依賴性激活可促進(jìn)大腦新血管形成[35]。蛛網(wǎng)膜下腔出血后，NF-κB可在基底動(dòng)脈中表達(dá)增加，增加炎癥因子的釋放，EPO可以使其表達(dá)降低來(lái)減少促炎細(xì)胞因子(TNF-α和IL-1β)基因表達(dá)，從而降低炎癥反應(yīng)。以上這些轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及機(jī)制在蛛網(wǎng)膜下腔出血后并非分開(kāi)單獨(dú)起作用，而是幾種途徑及機(jī)制同時(shí)進(jìn)行來(lái)維持神經(jīng)系統(tǒng)的完整性。此外，有研究表明Nrf2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)中表達(dá)，并且在炎癥和腦損傷的反應(yīng)中上調(diào)[36]，但Nrf2蛋白的上調(diào)通過(guò)激活Nrf2-ARE途徑支持作用機(jī)制，從而減少氧化應(yīng)激[37]。SAH的基礎(chǔ)性研究表明EPO可通過(guò)調(diào)節(jié)Nrf2/ARE途徑，調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激反應(yīng)機(jī)制。

綜上所述，SAH后EPO的神經(jīng)保護(hù)多而復(fù)雜，EPO在SAH中對(duì)神經(jīng)的保護(hù)作用機(jī)制如下：對(duì)抗細(xì)胞毒性、抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)內(nèi)皮型一氧化氮合酶進(jìn)而調(diào)節(jié)NO的產(chǎn)生、抗炎作用、抗氧化作用、促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生及血管生成等。促紅細(xì)胞生成素在蛛網(wǎng)膜下腔出血中通過(guò)多種作用機(jī)制交互作用共同保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的完整性。此外還可能包括一些其他的潛在的保護(hù)作用機(jī)制，還有待進(jìn)一步探索。

4 促紅細(xì)胞生成素在蛛網(wǎng)膜下腔出血中的應(yīng)用

BUEMI等[38]首次發(fā)布了EPO在SAH兔模型中的作用，他們發(fā)現(xiàn)腹腔注射EPO后可提高兔運(yùn)動(dòng)功能和存活率。之后研究發(fā)現(xiàn)全身大劑量應(yīng)用EPO能夠顯著緩解大腦基底動(dòng)脈血管收縮，改善臨床神經(jīng)功能結(jié)果，減少神經(jīng)元壞死及凋亡，并能夠降低S-100蛋白(腦脊液中腦損傷的標(biāo)記物)水平?；诖罅繉?shí)驗(yàn)研究已證明的EPO神經(jīng)保護(hù)作用和SAH腦損傷機(jī)制，研究者將EPO應(yīng)用到SAH患者中。

2007年Springborg及其合作者首次報(bào)道了關(guān)于SAH后患者應(yīng)用rHuEPO的雙盲臨床試驗(yàn)[39]，73例診斷為SAH的患者被隨機(jī)分配到EPO治療組[500 IU/(kg·d)，連續(xù)3 d]和對(duì)照組。6個(gè)月后進(jìn)行格拉斯哥預(yù)后評(píng)分，評(píng)估了繼發(fā)性缺血的替代指標(biāo),即經(jīng)顱多普勒(TCD)流速、癥狀性血管痙攣、腦代謝、頸靜脈血氧飽和度、腦損傷生化標(biāo)志物和血腦屏障完整性。但作者發(fā)現(xiàn)除了EPO治療組的腦脊液(CSF)中EPO濃度增加外，兩組間在統(tǒng)計(jì)學(xué)上并無(wú)顯著的組間差異，也因此未得出任何有價(jià)值的結(jié)論，作者針對(duì)此將其歸因于樣本量有限，部分原因歸結(jié)為患者依從性差。雖然這次臨床實(shí)驗(yàn)未能得出想要的結(jié)果，但并不能否定EPO對(duì)SAH患者潛在的神經(jīng)保護(hù)作用。

后來(lái)TSENG等[40]進(jìn)行了第二個(gè)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的臨床試驗(yàn)，評(píng)估了靜脈應(yīng)用EPO對(duì)aSAH的患者的潛在作用。80例aSAH患者在48 h內(nèi)隨機(jī)接受安慰劑和90 000 U EPO治療；應(yīng)用經(jīng)顱多普勒超聲檢查評(píng)估血管痙攣的發(fā)生率、持續(xù)時(shí)間、嚴(yán)重程度以及血管自動(dòng)調(diào)節(jié)損害的持續(xù)時(shí)間，還記錄了出院時(shí)和6個(gè)月時(shí)的DIND及相關(guān)結(jié)果；他們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)EPO將嚴(yán)重血管痙攣的發(fā)生率從27.5%降低到7.5%，延遲性缺血性的發(fā)生率從40.0%降低到7.5%，通過(guò)觀察到的EPO可降低血管痙攣的頻率和嚴(yán)重程度以及縮短腦自動(dòng)調(diào)節(jié)受損的時(shí)間這些臨床結(jié)果，做出了EPO可以減輕繼發(fā)于SAH后的腦缺血損害的發(fā)生這一結(jié)論假設(shè)。盡管存在一些局限性，例如病例數(shù)量少、促紅細(xì)胞生成素劑量應(yīng)用單一、單個(gè)中心、缺乏預(yù)定的CT掃描檢查，但本研究在人類(lèi)中證實(shí)了促紅細(xì)胞生成素在動(dòng)脈瘤性SAH后限制腦血管痙攣和缺血的潛在有益作用[41]，這和在動(dòng)物基礎(chǔ)研究中觀察到的結(jié)果是一致的。該研究為EPO未來(lái)應(yīng)用治療SAH患者潛在的腦保護(hù)作用提供了新的依據(jù)和證據(jù)。

5 小結(jié)

蛛網(wǎng)膜下腔出血是一種嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其發(fā)病急，致殘率致死率高。對(duì)于蛛網(wǎng)膜下腔出血的治療根據(jù)患者病情可分為內(nèi)科治療和外科治療，但內(nèi)科治療目前仍不樂(lè)觀。大量的動(dòng)物基礎(chǔ)性研究及一些臨床研究都表明了EPO對(duì)神經(jīng)保護(hù)作用有很大潛能。SAH后早期應(yīng)用EPO可能通過(guò)抗細(xì)胞凋亡、抗氧化應(yīng)激、抗細(xì)胞興奮性毒性、抗炎等機(jī)制來(lái)發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。這些機(jī)制在SAH后遲發(fā)性腦損傷中也繼續(xù)發(fā)揮著作用。EPO還可能通過(guò)調(diào)節(jié)腦血管的收縮程度來(lái)減輕腦血管痙攣嚴(yán)重情況，進(jìn)而減輕繼發(fā)于SAH后的腦缺血損害。此外，EPO還在非神經(jīng)系統(tǒng)中也發(fā)揮著保護(hù)作用，SAH后除了神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥外，還有非神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥，以前的研究表明，SAH可引起明顯的肺水腫和肺炎[42]。SAH后肺水腫和肺炎的發(fā)展是SAH患者死亡率增加和神經(jīng)功能不良的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素；ZHOU等[43]首次證明了EPO可以通過(guò)減輕肺部炎癥和體內(nèi)不穩(wěn)定鋅的積累，在SAH誘導(dǎo)的肺損傷中發(fā)揮肺保護(hù)作用。由此可以看出EPO在蛛網(wǎng)膜下腔出血誘導(dǎo)的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥和非神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥中都有保護(hù)作用，但具體機(jī)制仍不清楚，還需進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究與臨床研究。

關(guān)于EPO在蛛網(wǎng)膜下腔出血中的作用，大部分研究者都圍繞EPO的保護(hù)作用來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，至于EPO在蛛網(wǎng)膜下腔出血中潛在的副作用等還未可知。這也給EPO在臨床中應(yīng)用帶來(lái)了警惕。在以往的SAH研究中，對(duì)于EPO的劑量的應(yīng)用都較為單一，最大耐受劑量或最佳應(yīng)用劑量尚未確定。SAH發(fā)病急，誘導(dǎo)的并發(fā)癥重，由并發(fā)癥所致的殘疾和死亡率較高。EPO雖然可以通過(guò)多種現(xiàn)已知的可能機(jī)制來(lái)發(fā)揮保護(hù)作用，但SAH后多久應(yīng)用EPO或者說(shuō)在什么時(shí)間段應(yīng)用EPO可以更好更佳地發(fā)揮EPO的潛在保護(hù)作用也還沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的定論。至今在研究中關(guān)于EPO給藥途徑無(wú)非靜脈給藥或皮下注射，哪種給藥方式較佳，是否還存在其他給藥途徑，這也是需要研究的方面。而且無(wú)論在SAH動(dòng)物模型中還是SAH臨床研究中研究者都是單一應(yīng)用EPO，與其他藥物聯(lián)合應(yīng)用，是否可以更大發(fā)揮EPO的潛在保護(hù)作用或降低其可能帶來(lái)的副作用，也是目前面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。

目前尚缺乏EPO治療SAH的遠(yuǎn)期療效觀察，這為EPO未來(lái)治療SAH留下了許多的不確定。但是已有研究證明EPO可降低血管痙攣的頻率、嚴(yán)重程度以及縮短腦自動(dòng)調(diào)節(jié)受損的時(shí)間，而且EPO在SAH中現(xiàn)階段所發(fā)揮的神經(jīng)保護(hù)作用和非神經(jīng)保護(hù)作用也得到了大家的認(rèn)可，未來(lái)可以在應(yīng)用EPO安全前提下，對(duì)EPO最佳耐受劑量、治療時(shí)間窗、治療持續(xù)時(shí)間、給藥途徑、聯(lián)合用藥、EPO衍生物等方面進(jìn)行更深的研究。此外，目前關(guān)于EPO應(yīng)用于SAH的多數(shù)研究主要基于小規(guī)模研究，未來(lái)基礎(chǔ)研究或臨床研究還需要增加研究對(duì)象，來(lái)獲得更有說(shuō)服力的證據(jù)。