促紅細胞生成素與糖尿病視網膜病變

張永紅（廣西壯族自治區柳州市人民醫院　眼科，廣西柳州545006）

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促紅細胞生成素與糖尿病視網膜病變

張永紅
（廣西壯族自治區柳州市人民醫院眼科，廣西柳州545006）

〔摘要〕目的：糖尿病性視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常見和最嚴重的并發癥之一。有研究指出：25%的糖尿病患者具有不同程度的糖尿病視網膜病變；90%糖尿病患者在一生中某個時間將會出現糖尿病視網膜病變。糖尿病視網膜病變一般分非增殖性和增殖性兩種類型。糖尿病視網膜病變的治療效果取決于治療是否及時。早期治療效果較好，一旦視力明顯下降，甚至出現增殖性視網膜病變，就可能導致眼內出血，視網膜脫離等，此時治療難度也會增加。因此，DR的早期診斷和治療也成為當前研究的熱點。本文研究促紅細胞生成素與糖尿病視網膜病變的關系，及其治療前景分析。

〔關鍵詞〕糖尿病視網膜病變；EPO臨床應用

糖尿病性視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常見和最嚴重的并發癥之一。有研究指出：25%的糖尿病患者具有不同程度的糖尿病視網膜病變；90%糖尿病患者在一生中某個時間將會出現糖尿病視網膜病變。糖尿病視網膜病變一般分非增殖性和增殖性兩種類型。糖尿病視網膜病變的治療效果取決于治療是否及時。早期治療效果較好，一旦視力明顯下降，甚至出現增殖性視網膜病變，就可能導致眼內出血，視網膜脫離等，此時治療難度也會增加。因此，DR的早期診斷和治療也成為當前研究的熱點。糖尿病視網膜病變的特征改變是視網膜微循環障礙。早期DR的病理改變為毛細血管內皮細胞的基底膜增厚，周細胞喪失，血一視網膜屏障破壞，微血管瘤形成，毛細血管閉塞。晚期由于廣泛的視網膜缺血、缺氧，引起視網膜水腫，新生血管形成和纖維組織增生。糖尿病最終如何導致DR的發病的機制十分復雜，目前認為多種因素相互作用引起視網膜新生血管形成和血一視網膜屏障(blood-retinal barrier，BRB)破壞在DR的發生和發展中起著關鍵作用。長期的高血糖導致氧化酶損傷，微血栓形成，細胞黏附分子活化、白細胞郁積和細胞因子活化，繼之，缺氧調節的生長因子的表達增加和細胞因子的產生。在這個機制中起主要作用的因子為VEGF、IGF-l、TNF-a、IL-1B、FGF等。多種因子相互作用引起視網膜新生血管形成和BRB破壞[1]。以往研究中，DR和其他缺血性視網膜疾病中VEGF已被認為是引起BRB破壞的主要原因。而其它一些血管滲透性因子通過VEGF間接起作用[2，3]。但最新有研究表明EPO和VEGF和增殖性DR(PDR)的聯系是各自獨立的，且EPO與PDR的聯系性比VEGF更強[4]。

1　促紅細胞生成素紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)

促紅細胞生成素紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)是一種糖蛋白激素，分子量約34kDa。人類EPO基因位于7號染色體長臂22區。1985年其cDNA被成功克隆，并利用基因重組技術開始大批量生產重組人促紅細胞生成素(recombinant human erythropoietin，rHuEPO)，廣泛用于臨床。EPO合成的調節：缺氧是腎臟分泌EPO的主要刺激因素。離體灌注腎臟中EPOmRNA表達和EPO分泌受到灌注液中氧濃度調控[5]，故機體主要通過腎內細胞感知血氧的變化來系統調控EPO的合成。EPO的合成通過低氧誘導因子(hypoxia-in-ducible factor，HIF)調控。目前的研究表明，EPO通過與促紅細胞生成素受體（EPOR）相結合，形成同源二聚體，然后通過某些信號傳遞系統起作用。

傳統認識中，EPO是一種作用于骨髓造血細胞，促進紅系祖細胞增生、分化，最終成熟的內分泌激素。對機體供氧狀況發揮重要的調控作用。在胚胎早期，EPO由肝生成，然后逐漸向腎轉移，出生后主要由腎小管間質細胞分泌。過去EPO主要用于治療貧血。但近年來研究表明，EPO也是一種參與中樞神經包括視網膜損傷反應的重要介質，參與機體多種功能的調節。這些功能主要有：對紅細胞容量的精細調節，在腦缺血時的神經元保護作用，神經元增生作用，促進神經系發育，保護紅細胞膜，促進腸黏膜發育，增強放療敏感性，增加促性腺激素、改善性功能以及對女性生殖系統的作用等[6]。

2　EPO在眼內的表達

García-Ramírez等[7]的研究表明：在非糖尿病組中Epo 和EpoR mRNAs在視網膜色素卜皮層(RPE)的表達要顯著高于在視網膜神經細胞層的表達。在糖尿病組的視網膜中EPO呈現高表達(視網膜色素上皮層和視網膜神經細胞層均有高表達)。EpoR的表達也呈現類似的結果。玻璃體內的EPO和EPO-R在糖尿病組中的表達要高于非糖尿病組。

3　促紅細胞生成素(EPO)與糖尿病視網膜病變

促紅細胞生成素(EPO)與視網膜的發育形成及病變有著密切的關系[8]。Patel等[9]的研究表明：EPO對胎兒視網膜的發育和形成起重要的作用。隨著妊娠期的增加，胎兒玻璃體和血清中的EPO蛋白也隨之增加。并且，相同的妊娠期的胎兒EPO mRNA和蛋白在玻璃體中的表達要比血清中的表達高很多。EPO/EPO-R系統與糖尿病視網膜病變相關。有研究表明在增殖性糖尿病視網膜病(PDR)患者的眼玻璃體中的EPO濃度較普通人有顯著的提高[10]。且EPO/ EPO-R系統與不同階段的糖尿病視網膜病變均有著密切的聯系。有研究顯示[11]：早期糖尿病大鼠的視網膜中可見EPO-R呈大量強陽性表達。凋亡是早期DR視網膜神經元細胞死亡的主要方式。而視網膜中EPO-R的大量表達也許是對視網膜細胞和組織在糖尿病應激時的一種補償反應。

EPO/EPO-R系統就像一個視網膜神經細胞在對早期糖尿病的刺激時的保護和存活系統。Watanabe等[4]的研究表明：EPO是PDR的一個潛在的血管源性因子，而且EPO和VEGF和PDR的聯系是各自獨立的，且EPO與PDR的聯系性比VEGF更強。另外，Jonas等[12]的研究顯示：EPO在糖尿病黃斑水腫的眼內的表達要比年齡相關性黃斑變性及普通正常眼內的表達有顯著的提高。Hernández等[13]的試驗結果給出了相似的提示。

4　EPO治療糖尿病視網膜病變的研究現狀及臨床應用前景

EPO在糖尿病視網膜病變治療中的研究尚處于起步階段，郭燕等[14]發現腹腔內注射促紅細胞生成素對急性高眼壓大鼠視網膜有保護作用。還有動物試驗顯示[15]：外生性EPO在早期糖尿病大鼠的玻璃體內注射可防止視網膜細胞的死亡和保護RBR的功能，這可能是對早期DR治療的一種新的方法。以上動物試驗研究結果均有力地證明了EPO對于糖尿病視網膜病的可能防治作用，但目前EPO的副作用限制了其臨床應用。長期大量使用EPO可能產生一些副作用，如血管反應性下降、血壓升高、血粘度增加、血栓形成等，情況嚴重的還會造成腦部供血不足，甚至引發腦缺血。長期EPO治療的患者約30%出現高血壓或高血壓加重，需要增加降壓藥的用量來控制血壓。而EPO帶來的紅細胞比積的增加，則成為EPO在糖尿病相關并發癥治療應用中的最大障礙。長期EPO治療的糖尿病大鼠紅細胞比積可以增加45%。EPO提高血紅蛋白濃度，增加血液粘滯性，促進血小板聚集，使糖尿病患者更易于形成血栓，增加心血管事件的發生率。近來發現EPO的神經保護作用及促紅細胞生成作用具有不同的作用機制和特點，兩種作用所需EPO的刺激時間不同，參與作用的受體也不同。研究表明，促紅細胞生成需要持續不斷的EPO刺激，而神經保護作用僅需要短暫的EPO刺激[16]。因此，可以通過縮短EPO的作用時間，將這兩種作用分離。Erbayraktar等[17]將EPO分子中唾液酸基團全部去除生成asialoEPO，其與EPO受體的親和力不變，但半衰期較普通EPO明顯縮短。試驗證明，asialo EPO同樣具有完全的神經保護作用而不刺激紅細胞的生成[18，19]。asialoEPO雖然半衰期很短，但其與EPO受體的親和力與普通EPO無區別，仍然不能完全排除刺激骨髓紅祖細胞的可能性。根據以往的研究，骨髓中EPO的受體主要是(EPOR)2，屬于I類細胞岡子家族，參與EPO促紅細胞生成的作用。而介導神經保護作用的受體無論在分子量、受體親和力或蛋白結構上都不同于(EPOR)2[20]。在對EPO構效關系的研究中發現，EPO分子中與兩種受體結合的位點分別位于不同的區域[21]。Leist等[22]將EPO分子中所有賴氨酸通過氨基甲?；饔棉D化為瓜氨酸，產生CEPO。體外試驗表明CEPO即使在持續高濃度存在的情況下也完全不能與造血細胞上的(EPOR)2結合，且無促紅細胞生成的活性，但抑制神經細胞凋亡的活性不變。此外，近來還有研究將EPO與胰島素樣生長因子(IGF-1)聯合應用，可以產生協同抗凋亡作用，減少給藥劑量，減少副作用[23]。另外，在眼局部使用EPO能否降低全身使用EPO所產生的副作用，有待進一步研究證實。

5　總結

總之，EPO對神經系統的營養和神經保護作用已有明確的結論[24]。同時也有研究表明EPO在增殖性糖尿病視網膜病變患者的視網膜新生血管的形成中起著重要的作用。阻斷EPO可以抑制玻璃體的新生血管的形成。EPO在糖尿病視網膜病變治療中的研究尚處于起步階段，動物試驗表明外源性EPO在早期糖尿病大鼠的玻璃體內注射可防止視網膜細胞的死亡和保護BRB的功能，這可能是對早期DR治療的一種新的方法。但對晚期的糖尿病視網膜病變的治療是否可能引起視網膜新生血管的產生，有待進一步的研究。另外，長期大量使用EPO可能產生一些副作用，這也有待進一步的解決。

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收稿日期：2015-05-10

基金項目：廣西自然科學基金項目

〔中圖分類號〕R587.2

〔文獻標識碼〕B

〔文章編號〕1002-2376（2015）10-0185-03

合同號：2010GXNSFB013090