促紅細胞生成素在神經保護方面的研究進展

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·綜述與講座·

促紅細胞生成素在神經保護方面的研究進展

徐曉琳馬重陽王國力翟昌明王雪茜程發峰△王慶國

北京中醫藥大學基礎醫學院北京100029

【關鍵詞】促紅細胞生成素；神經保護；機制

促紅細胞生成素(erythropoietin，EPO) 是一種刺激骨髓造血的糖蛋白類激素，主要來源于腎臟(少量來源于肝臟)，由皮質管周圍的間質細胞合成。保證紅細胞連續和充足的供應，促進原紅細胞的分裂增殖并維持其活力。過去臨床上主要用于治療各種原因導致的貧血癥，近年來隨著研究的不斷深入，人們發現EPO還具有除了造血功能外諸多生物學特性，在大量動物實驗研究的基礎上，逐漸開始用于臨床試驗研究，以期擴展新的適應證。本文以疾病為線索著重介紹EPO在神經保護方面的研究進展。

1抑郁癥

抑郁癥又稱抑郁障礙，以顯著而持久的心境低落為主要臨床特征，是心境障礙的主要類型。臨床上藥物是治療中度以上抑郁的主要途徑，但是療效并不顯著，而EPO可作為新型抗抑郁藥，能改善認知功能障礙[1]，并具有廣闊的發展前景。osborn等[2]直接給抑郁小鼠注射EPO，并進行了一系列抑郁模型的療效評價實驗(強迫游泳實驗、開野實驗、高架十字迷宮實驗等)，結果發現，EPO具有明顯的抗焦慮和抗抑郁的作用。Miskowiak等[3]分別進行了動物實驗和臨床試驗的研究，證實了EPO能增強海馬的記憶功能，并具有抗抑郁的作用。Miskowiak等[4]研究EPO對抑郁癥患者面部表情的影響，與對照組相比，單劑量EPO可明顯減弱海馬、杏仁核、上顳葉及枕頂部皮層對恐懼表情的反應和對負性表情的過度警覺，并且能明顯改善記憶。EPO治療抑郁癥可能涉及到的機制有以下幾點。

1.1調節神經營養因子近年來主要研究與抑郁癥相關的海馬神經元改變，抗抑郁治療能促進正常動物海馬的神經再生。Kamilla等[5]認為海馬神經的研究和成人大腦的可塑性研究對抑郁癥的治療產生了極大的影響。EPO通過調節可塑性，突觸連接和海馬的作用來改善認知功能，高劑量的EPO穿過有效濃度的血-腦屏障，在大腦損傷和神經變性方面發揮著神經保護和神經營養的作用。

1.2經典單胺假說長期研究證實[6]，5-羥色胺(5-HT)可調控情緒變化，現代單胺理論認為，5-HT 及其單胺自身受體(5-HT1A等)的適應性和可塑性調節與抑郁癥治療密切相關。Miyeon Choi等[7]利用慢性刺激應激制備了抑郁癥的動物模型，結果表明，5-HT可以增加小鼠海馬EPO的表達。在抑郁癥患者中，5-HT在大腦中的水平降低，尤其是在海馬中。促紅細胞生成素的表達隨著5-HT治療細胞的表達也顯著增加，并且從先前的研究中推測可能在促紅細胞生成素和大腦5-HT之間有聯系，5-HT效果可能由EPO產生。

1.3內分泌改變何舒等[8]認為，抑郁癥患者下丘腦-垂體-腎上腺軸( HPA) 功能亢進，甲狀腺激素水平較正常對照組偏低，甲狀腺功能減退癥可引起抑郁狀態。Paolo Lissoni等[9]研究了促紅細胞生成素在癌癥患者內分泌方面的影響，發現FSH，LH和TSH的平均血清水平并沒有顯著變化。而生長激素(GH)和促生長因子-C的血清水平(IGF-1) 則顯著降低。此研究并不能明確顯示抑郁癥與促紅細胞生成素在內分泌方面的關系，有待進一步研究。

1.4抑制炎癥反應臨床中抑郁的產生主要與炎癥激活的增加相關[10]， 健康人急性炎癥反應的發生也可能會導致抑郁樣行為和癥狀的出現[11]。Wenker等[12]認為，在神經系統中促紅細胞生成素有潛在的抗炎效果，并研究了其對激活小膠質細胞的神經保護作用。結果表明，盡管Epo沒有對小神經膠質細胞產生直接的抗炎效果但是能增加神經元對后續損害的阻力，促紅細胞生成素通過促炎環境對神經元存活具有間接的影響。

2視網膜神經受損

視網膜神經受損是多種眼病的發病機制之一，EPO在視網膜中廣泛表達，對損傷的視網膜神經節細胞有保護作用，在一系列的動物實驗和臨床試驗中得到了驗證。郭燕等[13]通過急性高眼壓動物模型的建立，探討了rhEPO預處理對損傷視網膜的作用，實驗結果表明，急性高眼壓主要對視網膜神經節細胞層、內網層、內核層造成損傷、腹腔注射rhEPO可抑制視網膜內層萎縮，減少和延緩凋亡細胞的生成。Busch等[14]制備了PKD大鼠視網膜模型，進行神經血管形態、膠質細胞活性和pAkt蛋白定位的分析，研究發現EPO具有神經保護功能，在中央光感受器范圍內能增加視網膜厚度，降低小膠質細胞活性。王坤等[15]通過檢測高度近視合并糖尿病患者玻璃體中血管內皮生長因子和促紅細胞生成素的濃度，結果表明高度近視對糖尿病患者玻璃體中VEGF 和EPO 的表達具有抑制作用，VEGF 和EPO 低表達可能在高度近視阻滯糖尿病視網膜病變的發生發展中發揮作用。EPO治療視網膜神經受損可能涉及到的機制有以下幾點。

2.1抑制谷氨酸的興奮毒性谷氨酸是中樞神經系統興奮性神經遞質， 可以引起興奮性谷氨酸受體過度激活導致神經元死亡。許多視網膜疾病， 如青光眼、糖尿病視網膜病變和視網膜色素變性等， 都可以引起視網膜釋放高濃度的谷氨酸， 從而進一步引起更多視網膜神經細胞的凋亡， 形成一種級聯反應和惡性循環，而EPO能對抗谷氨酸興奮毒性引起的視網膜神經細胞損傷[16]。

2.2上調NF-κB途徑核因子κB( nuclear factor-kappa B，NF-κB)是一種具有多向性轉錄調節作用的序列特異性DNA 結合蛋白，NF-κB對細胞凋亡的調控具有雙向性，它既可以促進凋亡的發生，也可以抑制凋亡。李明等[17]研究中發現，隨著EPO 濃度的增加，視網膜神經細胞的凋亡明顯減少，NF-κB 蛋白的表達明顯上升，可以推論，在視網膜神經細胞中，EPO發揮抗凋亡作用是通過上調NF-κB 途徑來實現的。

2.3激活PI3K/Akt信號傳導通路，上調p-Akt通過急性高眼壓動物模型的建立，腹腔注射rhEPO可抑制視網膜內層萎縮、減少和延緩凋亡細胞的生成，其發生的機制可能是通過激活PI3K/Akt信號轉導通路，上調p-Akt抑制凋亡的發生，從而發揮視網膜的保護作用[13]。

3缺血性腦病

缺血性腦病是腦血管病的常見病、多發病，指由于低血壓、心臟驟停、失血、低血糖、窒息等原因引起的腦損傷。近年來各種動物實驗和臨床試驗都驗證了EPO對腦損傷有神經保護作用。在動物實驗方面，Dang等[18]通過制備局灶性腦缺血模型，局部注射人重組促紅細胞生成素( rhEPO)，觀察腦保護作用，研究發現，其可以改善神經功能，縮小梗死體積，減輕腦水腫和細胞損害。在臨床試驗方面，Zhang等[19]在患者腦卒中后用EPO治療，能促進梗死灶周圍白質和室管膜下區少突膠質細胞祖細胞的增殖，出現髓鞘化少突膠質細胞和梗死灶周圍白質中的髓鞘軸突大量增加。陳桃英等[20]應用亞低溫聯合促紅細胞生成素治療中重度新生兒缺氧缺血性腦病，結果表明兩者聯合應用均能減輕腦損傷，改善神經系統預后，且兩者聯合治療效果更顯著。

EPO治療缺血性腦病可能涉及到的機制：(1)抑制細胞凋亡，在缺血缺氧應激時，EPO能提高細胞的生存能力，避免細胞的過度凋亡和調節細胞增殖、分化、存活的基因表達。(2)促進血管生成，腦缺血時EPO能促進血管生成，在腦缺血周圍改善組織氧供，也能防止缺氧誘導的血管內皮損傷。(3)抗炎作用，EPO的抗炎作用可能是通過減少神經元的死亡而減少炎癥細胞，也可能是增強血腦屏障的穩定性，減輕多種原因所致的血腦屏障破壞。(4)神經營養作用，EPO促進神經營養因子的合成，而且對腦缺血和其它形式腦損傷產生的神經營養作用是長期作用。(5)拮抗興奮性氨基酸作用，EpoR激活能減少小腦神經元顆粒細胞和海馬神經元釋放的谷氨酸，減輕海馬神經細胞缺血性損傷。

4帕金森病

帕金森病是一種慢性神經元變性疾病，以黑質多巴胺能神經元的特異性減少和運動功能受損為主， 促紅細胞生成素對帕金森病具有神經保護作用。羅常月等[21]研究顯示，在6-OHDA誘導的PD 大鼠模型中，經rhEPO 預處理的大鼠血清TNF-α含量較6-OHDA 損害的大鼠顯著降低， 黑質TNF-α mRNA 表達也較之顯著降低。表明EPO 能夠抑制小膠質細胞的激活及TNF-α的釋放，從而對DA 能神經元產生保護作用。盧欣等[22]通過觀察促紅細胞生成素對體外帕金森病模型細胞凋亡及Bax蛋白表達的影響，表明EPO一定程度上能抑制細胞凋亡，減少Bax蛋白表達，從而保護多巴胺能神經元細胞。另外在6-OHDA誘導的PD大鼠模型中，提前24 h紋狀體注射rhEPO， 采用免疫組化法檢測， 發現rhEPO能夠抑制黑質小膠質細胞激活，推測EPO可能通過抗炎作用對多巴胺能神經元產生保護作用[23]。

EPO治療帕金森病可能涉及到的機制：抗氧化、抗凋亡、抗炎、減輕多巴胺能神經元凋亡、減少左旋多巴神經系統毒性、促進神經再生，提高細胞移植成功率，但其在PD患者身上的神經保護機制仍未完全闡明，還有待更多的試驗證明，值得更深入的研究。

5脊髓損傷

脊髓損傷引起神經元損傷及神經纖維的中斷，從而阻礙神經沖動的傳導， 導致神經功能不良引起截癱， 其治療至今尚無有效的治療方法。因此如何有效的救治脊髓損傷患者， 保護脊髓損傷后神經元， 促進脊髓損傷后的功能恢復，具有極其重要的醫療價值和社會意義。 洪正華等[24]建立了脊髓損傷的模型，實驗結果表明，EPO對脊髓損傷后的病理改變有明顯的改善作用，并且能減輕損傷部位片狀出血、囊腔，水腫等，機制為抑制炎癥反應和凋亡相關蛋白caspase-3的表達， 阻止損傷處脊髓細胞凋亡早期的啟動與執行， 從而起到保護損傷處脊髓的作用。葉蓓等[25]也制備了脊髓損傷的模型，研究促紅細胞生成素對大鼠脊髓損傷后運動功能恢復的影響，結果表明EPO能促進大鼠脊髓損傷后運動功能的恢復， 減輕和延緩傷后早期的病理損害。Kaptanoglu等[26]研究表明，EPO能減少大鼠脊髓損傷后脂質過氧化，減小脊髓損傷程度。

EPO治療脊髓損傷可能涉及到的機制：(1)調節神經干細胞的增殖與分化，促進神經再生。(2)抑制神經細胞的凋亡。(3)減輕興奮性氨基酸介導的細胞毒性。(4)調制繼發性神經炎癥反應。(5)抑制氧化反應。(6)促進新血管生成。(7)促進微循環，增加缺血區血流量[27]。

此外EPO對癲癇、腦出血、蛛網膜下腔出血、腦外傷等神經系統疾病也有治療作用，在動物實驗和臨床試驗均得到驗證。其作用機制與上述神經系統疾病作用機制大致相同。綜上所述， EPO具有明顯的神經保護作用，保護中樞神經系統在不同病理狀態下—缺血、缺氧、創傷和神經系統變性疾病的神經元損傷，是一種新的神經保護劑，因此有必要對EPO的神經保護機制進行更深入的研究。

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(收稿2015-06-15)

【中圖分類號】R743

【文獻標識碼】D

【文章編號】1673-5110(2016)05-0139-03

通訊作者：△程發峰，E-mail：fafengcheng@gmail.com

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)資助項目(2011CB505100)，項目名稱：基于“肝藏血主疏泄”的臟象理論研究