吳錦波 吳平生

促紅細胞生成素是由腎皮質(zhì)與髓質(zhì)相交處的球旁細胞等構(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,刺激紅系祖細胞增殖、分化、成熟,抑制其凋亡,從而增加成熟紅細胞的數(shù)量。對機體供氧狀況發(fā)揮重要的調(diào)控作用,可治療各類貧血。對EPO藥理機制的研究深入后發(fā)現(xiàn)其具備抗氧化、抗凋亡、抗炎、促干細胞遷移與促血管生成等功能[1-3]，并且對心肌缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury,IRI）有保護作用[4]。

1 促紅細胞生成素的生物學(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二硫鍵。兩個二硫鍵破壞會丟失EPO的生物活性，烷基化半胱氨酸巰基會永久喪失EPO的生物活性[7]。

1.2 EPO的受體

人的EPO受體基因位于19號染色體短臂24區(qū)[8]，共有氨基酸殘基507個和類型1跨膜蛋白域1個。前面的24個氨基酸殘基為1個信號肽,另外483個氨基酸殘基：236個氨基酸殘基胞內(nèi)域、223個氨基酸殘基胞外域與24個氨基酸殘基跨膜域。EPOR共有3個功能域：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使得兩個單體二聚化,以EPO結(jié)合蛋白互連，通過啟動信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對細胞核內(nèi)的基因表達進行調(diào)節(jié)，從而對細胞存活、分化和增殖進行調(diào)節(jié)[9]。

1.3 EPO介導(dǎo)信號轉(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分子通過與另一個蛋白酪氨酸激酶-2發(fā)生作用并被激活,接著JAK-2會磷酸化。激活的蛋白酪氨酸激酶-2分子會將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)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的持續(xù)后,酪氨酸磷酸化EPOR的結(jié)合位點和SH-PTP1的SH2區(qū)相結(jié)合，最終增殖信號停止。EPO介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)非常復(fù)雜，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt可能與EPO心肌保護作用有關(guān)，EPO對心肌的保護作用中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制將會成為今后的研究重點之一。

2 EPO對心肌缺血再灌注損傷的保護作用

心肌缺血再灌注損傷會導(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)正常或接近正常后繼續(xù)存在機械性功能障礙，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[10]，通過抗凋亡、抗氧化、促血管生成、抗炎和促進干細胞的遷移等作用機制參與心肌保護。

2.1 促紅細胞生成素的抗凋亡作用

心肌缺血再灌注損傷和細胞凋亡成正比，細胞凋亡是導(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，抑制心肌細胞凋亡能夠減少缺血再灌注后的心肌梗死體積幾乎達到50%～70%，改善心功能。因此抗凋亡對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EPO的抗凋亡作用研究最多。通過對凋亡信號途徑和EPO信號轉(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氨基位點兩大特點，正常狀態(tài)下無活性形式存在，經(jīng)凋亡信號刺激后活化，被認為是凋亡過程中關(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是心肌細胞凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)兩條主要通路，兩條信號途徑共有的下游通路是Caspase-3，促紅細胞生成素能夠阻斷凋亡信號的下傳途徑來減少凋亡。促紅細胞生成素通過和心肌細胞表面的EPOR相互結(jié)合可以起到以下作用：第一，抗凋亡蛋白上調(diào)并對促凋亡蛋白進行抑制。第二，對 Caspase酶家族進行抑制。促紅細胞生成素由Bcl-XL和PKB對凋亡信號途徑中的Caspase酶的激活進行抑制。PKB對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Caspase-9的激活進行抑制，進而阻斷凋亡信號的下傳。

2.2 促紅細胞生成素的抗氧化作用

王征等在離體鼠心灌注實驗中發(fā)現(xiàn)，促紅細胞生成素經(jīng)過短時灌注或預(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，減低反映機體細胞受自由基攻擊的嚴重程度的丙二醛(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)€粒體去極化進行阻止，這些均能夠阻止線粒體內(nèi)的細胞色素C的釋放從而保證呼吸鏈的完整和線粒體的穩(wěn)定，進而對氧自由基的生成進行抑制。促紅細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)子增加外排和細胞鈣、pH的穩(wěn)態(tài)，進而保證氧自由基生成減少[14]。

2.3 促紅細胞生成素的促血管生成作用

促紅細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。促紅細胞生成素既能夠保持血管的內(nèi)皮細胞完整性，又能夠在無血管區(qū)使得血管發(fā)生進而形成新的毛細血管。促紅細胞生成素的促血管新生效應(yīng)也許對心功能恢復(fù)和心室的重構(gòu)起到重要的保護作用。

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

2.4 促紅細胞生成素的抗炎作用

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

2.5 促紅細胞生成素的其它作用

Lipsic等[18]最近進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后與對照組比較,紅細胞比容沒有明顯的差別,而內(nèi)皮祖細胞(CD34+/CD45-)增多,4月后兩組的左室射血分數(shù)(LVEF)沒有統(tǒng)計學(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)皮祖細胞的動員。相關(guān)研究指出rhEPO可以減少心肌梗死面積，進而起到保護作用[18]。這和保存ATP與心肌細胞能量代謝以及心肌細胞的調(diào)亡抑制有著密切關(guān)聯(lián)。

3 EPO心肌保護作用的給藥時機與劑量

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

4 問題與展望

目前認為EPO不僅能促進紅細胞的存活、分化與增殖，還能夠作為細胞保護的因子對多個器官缺血再灌注和炎癥下的損傷起到重要保護作用。促紅細胞生成素可以起到激發(fā)細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑、增加心肌細胞、內(nèi)皮細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)鍵保護作用。然而上述研究的對象大部分為動物，促紅細胞生成素的用量也大大超出了臨床的用量[22-23]。所以對促紅細胞生成素的抗IRI作用還有待于進一步地研究，并對促紅細胞生成素的作用機制、使用劑量、時機以及安全性和耐受性等進一步的探索。我們相信，隨著不斷的深入研究，促紅細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，促紅細胞生成素會有著更加廣泛的應(yīng)用前景。

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