吳錦波 吳平生

促紅細(xì)胞生成素是由腎皮質(zhì)與髓質(zhì)相交處的球旁細(xì)胞等構(gòu)成的一種糖蛋白類激素，具有刺激骨髓造血的功能。EPO與其受體（EPOR）結(jié)合后,刺激紅系祖細(xì)胞增殖、分化、成熟,抑制其凋亡,從而增加成熟紅細(xì)胞的數(shù)量。對(duì)機(jī)體供氧狀況發(fā)揮重要的調(diào)控作用,可治療各類貧血。對(duì)EPO藥理機(jī)制的研究深入后發(fā)現(xiàn)其具備抗氧化、抗凋亡、抗炎、促干細(xì)胞遷移與促血管生成等功能[1-3]，并且對(duì)心肌缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury,IRI）有保護(hù)作用[4]。

1 促紅細(xì)胞生成素的生物學(xué)特性

1.1 EPO的分子結(jié)構(gòu)

EPO屬唾液糖蛋白激素，是一種人體內(nèi)源性化合物，分子量為34kD，循環(huán)中的EPO是由165個(gè)氨基酸殘基組成[5]；由基因重組技術(shù)合成的rhEPO分子量為30.4kD。皮下注射的rhEPO生物利用度是23%～42%，靜脈給予的rhEPO半衰期是4～12h。在肝臟中促紅細(xì)胞生成素分子經(jīng)過特異性的結(jié)合被清除[6]。

發(fā)揮EPO的生物活性的基礎(chǔ)是29位、33位和7位、160位半胱氨酸間所形成的兩個(gè)二硫鍵。兩個(gè)二硫鍵破壞會(huì)丟失EPO的生物活性，烷基化半胱氨酸巰基會(huì)永久喪失EPO的生物活性[7]。

1.2 EPO的受體

人的EPO受體基因位于19號(hào)染色體短臂24區(qū)[8]，共有氨基酸殘基507個(gè)和類型1跨膜蛋白域1個(gè)。前面的24個(gè)氨基酸殘基為1個(gè)信號(hào)肽,另外483個(gè)氨基酸殘基：236個(gè)氨基酸殘基胞內(nèi)域、223個(gè)氨基酸殘基胞外域與24個(gè)氨基酸殘基跨膜域。EPOR共有3個(gè)功能域：胞外域是EPOR的關(guān)鍵分化功能域，胞外域的特征是1個(gè)Trp-Ser-X-Trp-Ser近膜結(jié)構(gòu)與1套半胱氨酸殘基。EPOR胞內(nèi)域有BOX1與BOX2保守區(qū)，沒有酪氨酸激酶活性。學(xué)者提出EPOR復(fù)合體的工作模型:即EPO激活EPOR使得兩個(gè)單體二聚化,以EPO結(jié)合蛋白互連，通過啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對(duì)細(xì)胞核內(nèi)的基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)細(xì)胞存活、分化和增殖進(jìn)行調(diào)節(jié)[9]。

1.3 EPO介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

EPO沒有內(nèi)源性酪氨酸激酶活性卻能誘導(dǎo)蛋白酪氨酸磷酸化。EPO分子和EPOR相結(jié)合會(huì)使得受體二聚化。附著在EPOR上的蛋白酪氨酸激酶-2分子通過與另一個(gè)蛋白酪氨酸激酶-2發(fā)生作用并被激活,接著JAK-2會(huì)磷酸化。激活的蛋白酪氨酸激酶-2分子會(huì)將EPOR胞內(nèi)域的酪氨酸磷酸化,接著磷酸化酪氨酸由胞內(nèi)蛋白的Src同源2區(qū)吸引到EPOR上,使得蛋白酪氨酸發(fā)生磷酸化并激活，如，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子-5(STAT-5)等。這一系列事件導(dǎo)致了目標(biāo)細(xì)胞發(fā)生一系列反應(yīng)從G1期向S1期過渡。大約30min的EPO介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的持續(xù)后,酪氨酸磷酸化EPOR的結(jié)合位點(diǎn)和SH-PTP1的SH2區(qū)相結(jié)合，最終增殖信號(hào)停止。EPO介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)非常復(fù)雜，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt可能與EPO心肌保護(hù)作用有關(guān)，EPO對(duì)心肌的保護(hù)作用中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制將會(huì)成為今后的研究重點(diǎn)之一。

2 EPO對(duì)心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用

心肌缺血再灌注損傷會(huì)導(dǎo)致4類心功能的障礙，包括：①心肌頓抑，是指心臟在冠脈血流已恢復(fù)正?；蚪咏：罄^續(xù)存在機(jī)械性功能障礙，是一種可逆性損傷，通常在數(shù)天或數(shù)周后恢復(fù)；②無復(fù)流現(xiàn)象，是指梗死相關(guān)冠脈再通時(shí)微血管血流遇到阻止，缺血區(qū)域不能得到有效的再灌注；③再灌注心律失常；④致死性再灌注損傷。鈣反常、氧反常、炎癥反應(yīng)與pH反常等均可能導(dǎo)致心肌細(xì)胞的損傷與死亡，從而引發(fā)心肌缺血再灌注的損傷。研究已經(jīng)證明，EPO及其受體在心血管系統(tǒng)有廣泛表達(dá)[10]，通過抗凋亡、抗氧化、促血管生成、抗炎和促進(jìn)干細(xì)胞的遷移等作用機(jī)制參與心肌保護(hù)。

2.1 促紅細(xì)胞生成素的抗凋亡作用

心肌缺血再灌注損傷和細(xì)胞凋亡成正比，細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致心肌缺血再灌注損傷的環(huán)節(jié)之一[11]。為了了解凋亡對(duì)心臟的影響，學(xué)者通過各種方法抑制凋亡過程來觀察心臟結(jié)構(gòu)和功能的變化，結(jié)果證明，抑制心肌細(xì)胞凋亡能夠減少缺血再灌注后的心肌梗死體積幾乎達(dá)到50%～70%，改善心功能。因此抗凋亡對(duì)防治心肌缺血再灌注損傷具有十分重要的意義。

在EPO抗IRI的研究中，對(duì)EPO的抗凋亡作用研究最多。通過對(duì)凋亡信號(hào)途徑和EPO信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的分析，EPO在心肌缺血再灌注損傷中抗凋亡作用的可能機(jī)制為：Caspase家族蛋白酶具有半胱氨酸蛋白酶類和特異酶切Asp氨基位點(diǎn)兩大特點(diǎn)，正常狀態(tài)下無活性形式存在，經(jīng)凋亡信號(hào)刺激后活化，被認(rèn)為是凋亡過程中關(guān)鍵的通路，但并非是唯一的通路，凋亡的發(fā)生是一組Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果[12]。有關(guān)研究指出死亡受體/胱冬肽酶-8和線粒體/胱冬肽酶-9是心肌細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)兩條主要通路，兩條信號(hào)途徑共有的下游通路是Caspase-3，促紅細(xì)胞生成素能夠阻斷凋亡信號(hào)的下傳途徑來減少凋亡。促紅細(xì)胞生成素通過和心肌細(xì)胞表面的EPOR相互結(jié)合可以起到以下作用：第一，抗凋亡蛋白上調(diào)并對(duì)促凋亡蛋白進(jìn)行抑制。第二，對(duì) Caspase酶家族進(jìn)行抑制。促紅細(xì)胞生成素由Bcl-XL和PKB對(duì)凋亡信號(hào)途徑中的Caspase酶的激活進(jìn)行抑制。PKB對(duì)Caspase-9可以直接抑制，Bcl-XL可以和Caspase-9構(gòu)成多聚蛋白質(zhì)復(fù)合體對(duì)Caspase-9的激活進(jìn)行抑制，進(jìn)而阻斷凋亡信號(hào)的下傳。

2.2 促紅細(xì)胞生成素的抗氧化作用

王征等在離體鼠心灌注實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，促紅細(xì)胞生成素經(jīng)過短時(shí)灌注或預(yù)處理能夠抗脂質(zhì)過氧化，使得氧自由基減少生成和心肌缺血再灌注損傷減輕。朱姝等以左冠脈穿線結(jié)扎法制備心肌缺血再灌注模型，造模前24h開始給予EPO腹腔注射，能增加抗氧化酶超氧化物岐化酶(SOD)活力，減低反映機(jī)體細(xì)胞受自由基攻擊的嚴(yán)重程度的丙二醛(MDA)的含量，說明EPO預(yù)處理可以明顯減輕IRI引起的氧化應(yīng)激[13]。

氧化應(yīng)激是心肌細(xì)胞凋亡的重要介導(dǎo)因素。結(jié)合抗凋亡研究，有學(xué)者提出EPO減少氧自由基生成，抗氧化的可能機(jī)制?？沟蛲龅鞍啄軌蜃柚沟蛲龅鞍灼茐木€粒體，PKB能夠?qū)€粒體去極化進(jìn)行阻止，這些均能夠阻止線粒體內(nèi)的細(xì)胞色素C的釋放從而保證呼吸鏈的完整和線粒體的穩(wěn)定，進(jìn)而對(duì)氧自由基的生成進(jìn)行抑制。促紅細(xì)胞生成素也可以間接地減輕抗凋亡蛋白（Bcl-XL、Bcl-2等）再灌注鈣的超載，使得線粒體質(zhì)子增加外排和細(xì)胞鈣、pH的穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而保證氧自由基生成減少[14]。

2.3 促紅細(xì)胞生成素的促血管生成作用

促紅細(xì)胞生成素具有良好的促血管新生作用，能夠使得正常血管的新生提前12～24h。促紅細(xì)胞生成素既能夠保持血管的內(nèi)皮細(xì)胞完整性，又能夠在無血管區(qū)使得血管發(fā)生進(jìn)而形成新的毛細(xì)血管。促紅細(xì)胞生成素的促血管新生效應(yīng)也許對(duì)心功能恢復(fù)和心室的重構(gòu)起到重要的保護(hù)作用。

有關(guān)研究指出促紅細(xì)胞生成素可以增生血管內(nèi)皮細(xì)胞，使得細(xì)胞間的質(zhì)金屬蛋白酶-2增加生成，并促進(jìn)介導(dǎo)早期血管和晚期血管的生成。促紅細(xì)胞生成素可以促進(jìn)生成新血管的部分原因是紅細(xì)胞生成素使得內(nèi)皮祖細(xì)胞從骨髓中分離出來。

2.4 促紅細(xì)胞生成素的抗炎作用

促紅細(xì)胞生成素可以有效地減少致炎因子釋放以及炎性細(xì)胞浸潤，進(jìn)而起到抗炎的作用[15]。研究指出：促紅細(xì)胞生成素預(yù)處理能夠?qū)θ毖鯊?fù)氧損傷之后的心肌細(xì)胞和基因表達(dá)進(jìn)行抑制[16]。促紅細(xì)胞生成素可以對(duì)核因子-κB(NF-κB)的活性進(jìn)行調(diào)節(jié)進(jìn)而起到抗炎的作用。促紅細(xì)胞生成素可以對(duì)中性粒細(xì)胞的浸潤進(jìn)行抑制從而使得髓過氧化物酶的活性降低，進(jìn)而降低炎性細(xì)胞因子IL-6、ICAM-1和TNF-a的釋放，起到抗心肌IRI的作用[17]。

2.5 促紅細(xì)胞生成素的其它作用

Lipsic等[18]最近進(jìn)行的研究已得到初步顯示,22位初次急性MI的患者一次性給予darbepoetinα (長效的EPO類似物)300μg,72h后與對(duì)照組比較,紅細(xì)胞比容沒有明顯的差別,而內(nèi)皮祖細(xì)胞(CD34+/CD45-)增多,4月后兩組的左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,未發(fā)現(xiàn)明顯的副作用。結(jié)果表明,在急性MI時(shí)一次性靜脈高劑量給予darbepoetinα是安全且可耐受的,并可刺激內(nèi)皮祖細(xì)胞的動(dòng)員。相關(guān)研究指出rhEPO可以減少心肌梗死面積，進(jìn)而起到保護(hù)作用[18]。這和保存ATP與心肌細(xì)胞能量代謝以及心肌細(xì)胞的調(diào)亡抑制有著密切關(guān)聯(lián)。

3 EPO心肌保護(hù)作用的給藥時(shí)機(jī)與劑量

促紅細(xì)胞生成素的攝入時(shí)間對(duì)心肌保護(hù)中的作用有著重要的影響。促紅細(xì)胞生成素在缺血前后和再灌注時(shí)給藥都可以對(duì)心肌起到一定的保護(hù)作用[19]。然而，促紅細(xì)胞生成素的具體給藥時(shí)間和心肌保護(hù)方面的效果仍然需要深入的研究。目前，促紅細(xì)胞生成素的使用劑量沒有達(dá)成一致，實(shí)驗(yàn)的劑量通常是以促紅細(xì)胞生成素在其它的器官保護(hù)中采用劑量為參考[20]。Besarab等學(xué)者指出在抗IRI上促紅細(xì)胞生成素的單次給藥(1000～5000U/kg)就能夠?qū)π募∑鸬斤@著的保護(hù)作用，同時(shí)指出了長期使用促紅細(xì)胞生成素的副作用，如心絞痛患者的死亡率升高和高血壓等[21]。

4 問題與展望

目前認(rèn)為EPO不僅能促進(jìn)紅細(xì)胞的存活、分化與增殖，還能夠作為細(xì)胞保護(hù)的因子對(duì)多個(gè)器官缺血再灌注和炎癥下的損傷起到重要保護(hù)作用。促紅細(xì)胞生成素可以起到激發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑、增加心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞的抗凋亡以及抗炎癥損傷作用，在減少缺血再灌注壞死心肌的面積和心室功能恢復(fù)等方面起到關(guān)鍵保護(hù)作用。然而上述研究的對(duì)象大部分為動(dòng)物，促紅細(xì)胞生成素的用量也大大超出了臨床的用量[22-23]。所以對(duì)促紅細(xì)胞生成素的抗IRI作用還有待于進(jìn)一步地研究，并對(duì)促紅細(xì)胞生成素的作用機(jī)制、使用劑量、時(shí)機(jī)以及安全性和耐受性等進(jìn)一步的探索。我們相信，隨著不斷的深入研究，促紅細(xì)胞生成素能夠在心血管疾病臨床治療上起到越來越重要的作用，促紅細(xì)胞生成素會(huì)有著更加廣泛的應(yīng)用前景。

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