促紅細胞生成素的研究進展和臨床應用*

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促紅細胞生成素的研究進展和臨床應用*

文建國△，馮錦錦

鄭州大學第一附屬醫院尿動力學中心;河南省高校臨床醫學重點學科開放實驗室 鄭州 450052

△男，1963年3月生，博士，教授，研究方向：尿動力學的臨床應用、泌尿外科疾病基礎與臨床，E-mail：jgwen@zzu.edu.cn

關鍵詞促紅細胞生成素；低氧誘導因子

促紅細胞生成素(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胞，能促進其增殖、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致的非髓性惡性腫瘤相關的貧血。近年來研究[2-3]發現其不僅具有促進骨髓造血作用，還有一系列非造血作用，如抗炎、抗凋亡、抗氧化應激等。作者針對EPO研究的新進展及其在臨床的應用綜述如下。

1EPO的生理特點及其調節

EPO是一種由166個氨基酸組成的糖蛋白，其相對分子質量約為34 000。人類EPO基因位于7號染色體長臂22區，含有5個外顯子和4個內含子，編碼193個氨基酸，所組成的蛋白是有活性的EPO前體，經剪切掉27個氨基酸和唾液酸糖基化及移除末端氨基酸才能發揮生物學作用。在體內，EPO通過與其特異性受體結合而發揮生物學作用。

在不同時期和身體的不同部位都有EPO基因的表達。在胚胎時期，EPO主要來源于肝臟，出生后主要由腎臟產生。研究[4]發現循環系統中約90%的EPO來源于腎臟，腎皮質小管周圍的成纖維細胞是EPO最初的產生部位。然而，EPO在身體的其他器官也有少量的表達，如大腦、脾臟、肺、睪丸和胎盤等。

在人體不同部位的特異性表達不僅與發育時間有關，還與EPO基因5’和3’端側翼區序列有關。有學者[5]利用轉基因小鼠(其中包括含有側翼區序列的人類EPO基因)進行研究，發現肝臟中5’端400 bp和3’端700 bp側翼區存在低氧誘導順勢調節元件。此外，有研究[6]發現GATA結合區的最小啟動子通過上調細胞因子的水平抑制EPO基因的表達。當考慮到反式作用因子時，低氧誘導因子(hypoxia-inducible factor，HIF)在低氧誘導EPO基因的表達方面發揮主要作用，HIF可以上調EPO基因的表達。GATA-2 通過結合到EPO啟動子處抑制EPO基因的表達。

HIF是PAS家族雙螺旋結構的一種異二聚體轉錄因子，由遇氧不穩定的α亞單位和持續表達的β亞單位組成[7]。常氧狀態下，在脯氨酸殘基不變區(人類HIF-1α的P402 和 P564 區)，HIF-α迅速羥基化。在缺氧狀態下，HIF-α亞單位比較穩定，當其轉移到細胞核時，與HIF-1β一起形成二聚體，并激活包括EPO在內的靶基因，從而上調EPO等基因的表達。

2EPO對各系統的保護作用

2.1EPO對腎臟系統的保護作用通過較多的動物模型發現EPO對于多種腎臟疾病都有保護作用：在嘌呤毒素導致的腎病模型中，EPO可以減輕足細胞損傷，減少蛋白尿[8]。在另一項研究[9]中發現，由抗腎小球抗體導致的腎小球腎炎表現為蛋白尿和足細胞凋亡，而用特異的重組人EPO可以減輕腎小球腎炎。有研究[10-11]報道，EPO可以緩解單側輸尿管梗阻所致腎臟小管間質損傷。文建國等[12]在幼鼠梗阻腎臟模型觀察了應用EPO對單側輸尿管部分梗阻腎臟水通道蛋白2(aquaporin 2,AQP2)表達的影響，發現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和蛋白表達的下調；輸尿管梗阻解除后應用EPO可以有效加速腎臟已經下調的AQP2恢復，從而加速梗阻腎臟功能的恢復。

腎臟缺血再灌注損傷是一直困擾人們的一個課題。有研究者[13]發現EPO對非人類靈長類動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用EPO可以減少腎小管細胞凋亡，在缺血再灌注損傷后給予EPO治療依然可以發揮保護腎臟的作用，提示其對人類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展的過程中都會出現腎臟纖維化的過程。有學者[14-15]研究發現EPO可以減輕大鼠單側輸尿管梗阻導致的腎小管間質纖維化，其可能的機制是減少發動相關蛋白-1的表達。崔鎮花等[16]也發現對慢性環孢素A導致的腎毒性疾病，EPO可以抑制細胞凋亡和抗腎臟纖維化。這些研究結果提示在多種腎臟疾病中應用EPO可以延緩疾病的進程，但是具體機制有待進一步研究。

2.2EPO對神經系統的保護作用EPO及其受體在中樞神經系統有廣泛的表達，并且對多種神經系統疾病都有治療作用。Hua等[17]通過對腦缺血大鼠模型注射重組人促紅細胞生成素(rhEPO)，發現rhEPO可以促進腦梗死后少突膠質細胞的恢復。劉健等[18]研究發現EPO對創傷性顱腦損傷大鼠的大腦具有保護作用，其機制可能是通過抑制大腦神經絲蛋白的降解而發揮神經保護作用。最近也有學者[19]報道EPO對記憶受損具有治療作用，線粒體功能障礙和氧化應激在一些退行性神經疾病或由于老齡和外界損傷導致的記憶功能受損中發揮主要作用，EPO通過活化線粒體功能及增加血紅蛋白的表達，從而發揮神經保護作用。

在臨床實踐中，也有越來越多的研究者發現EPO可以預防早產兒遠期腦損傷，對新生兒窒息腦損傷也有治療作用：Zhang等[23]發現EPO對早產兒和低體重出生兒具有神經保護作用。在設有對照的臨床試驗中發現EPO治療腦缺血可改善預后[24]。Bierer等[25]報道血清EPO含量≥500 U/L的新生兒智力發育指數明顯高于<500 U/L的新生兒。王迎紅等[26]報道對早產兒應用EPO能夠促進其神經行為發育。宋燕燕等[27]發現出生后即予EPO可改善早產兒預后，減少或減輕早產兒腦損傷。這些研究提示EPO對多種神經系統疾病都有廣泛的潛在應用價值，但是關于EPO在臨床的應用需要積累更多的臨床資料，并且其作用機制需要進一步探討。

2.3EPO對心臟的保護作用EPO對于心血管系統的保護作用也有較多的研究。趙玉偉等[28]研究發現EPO可以明顯縮小大鼠心肌梗死的面積，減少心肌細胞凋亡，其作用機制可能與上調p-Akt 蛋白表達、激活Akt抗細胞凋亡信號通路有關。張新金等[29]研究發現EPO可以抑制大鼠急性心肌梗死后心臟重構中炎癥因子(白細胞介素1β、白細胞介素6、腫瘤壞死因子α)的表達，從而發揮心臟保護作用，其機制可能與轉化生長因子β1(TGF-β1)-TAK1-p38MAPK 信號通路相關。也有報道[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,減少心肌細胞凋亡,對缺血再灌注損傷心肌具有明顯的保護作用, 其機制可能與下調Caspase-3蛋白的表達相關。

心肌纖維化是心血管疾病發生發展到一定階段的重要病理過程，是心室重塑持續發展和難于逆轉的主要原因，其發生機制至今仍未明確。王麗萍等[31]研究發現EPO可抑制TGF-β誘導的大鼠心肌成纖維細胞增殖、轉化及膠原的合成，促進膠原降解。王偉等[32]也發現EPO可抑制AngⅡ誘導的乳鼠心臟成纖維細胞表型轉化為心肌成纖維細胞，減輕心肌纖維化，并可降低相關信號分子mRNA 及蛋白的表達，推測EPO 抑制心肌纖維化、減輕心室重構的作用是通過TGF-β1-TAK1-p38MAPK信號通路實現。這些研究提示EPO對多種心血管疾病都有潛在的治療價值。

關于EPO在心血管疾病的臨床應用也有一系列研究。李彥明等[33]發現低劑量EPO應用于急性心肌梗死行經皮冠狀動脈介入治療的患者，對其術后具有心臟保護作用，并且安全性良好。Weltert等[34]發現，在給患者行心臟手術前2 d，給予EPO注射，可以減少術中輸血量，并且沒有其他不良事件的發生。Prunier等[35]等報道對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生。

上述研究提示EPO對于心臟有保護作用，但是目前仍缺乏大規模、多中心及雙盲臨床試驗來證實EPO的心臟保護作用，且EPO發揮作用的分子生物學機制、給藥時機及劑量等還需要進一步的探討。

2.4EPO對其他器官的保護作用除了上述系統外，EPO對機體其他器官，如骨骼、肺臟、視網膜等也有保護作用。彭昊等[36]研究發現EPO對大鼠糖皮質激素性股骨頭壞死具有明顯的保護作用。其可能的機制是通過抑制Caspase-3的表達，發揮抑制成骨細胞和骨細胞凋亡的作用。陳翔等[37]報道EPO可以降低空骨陷窩率，增加股骨頭供血微血管數量，降低血液中的脂質含量，預防股骨頭壞死的發生和進展。丁璐等[38]也發現EPO能通過減少細胞凋亡對新生大鼠高氧肺損傷起保護作用，其機制可能與JNK途徑有關。蘇立明等[39]發現EPO可減輕哮喘模型小鼠肺部炎癥改變及減輕氣道反應性。由于EPO的抗炎作用，也有研究者[40]發現其可以改善重癥急性胰腺炎的病情。關于EPO對視網膜的保護作用也有較多的研究，有學者[41-42]發現EPO對高濃度葡萄糖培養大鼠視網膜Müller細胞有保護作用，其作用機制是可能抑制Caspase-3蛋白的表達，但還需要進一步的研究證實。

綜上所述，EPO對于多系統、多器官具有保護作用，提示其在臨床有廣泛的應用前景，但是也有很多問題，如EPO使用的劑量、給藥時機及其發揮作用的機制等都有待進一步的基礎和臨床研究。

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*河南省教育廳科學技術研究重點項目14B310002

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