促红细胞生成素在缺血性心血管病中的应用

柯媛媛(综述)，杨希立(审校)

(佛山市第一人民医院心内科，广东佛山528000)

促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)是一种主要由肾脏分泌的糖蛋白。以往认为EPO主要是刺激红系祖细胞的增殖与分化。新近研究认为EPO是细胞生长因子超家族成员之一，广泛分布于人体各个系统，具有抗氧化、抗炎，抗细胞凋亡，促进血管生成及促进细胞增殖和潜在的细胞保护作用，广泛应用于神经系统和心血管系统疾病的细胞保护。

1 EPO体内分布及促红细胞生成素受体的表达

EPO是一种酸性糖蛋白。人类的EPO基因定位于7号染色体长臂(7q11～12)，属于Ⅰ型细胞因子家族。重组促红细胞生成素(recombinant human erythropoietin，rhEPO)是1985年利用基因工程人工合成的EPO，与人体的EPO有着相似的氨基酸序列和生物特性［1］。内源性 EPO胚胎早期由肝生成，然后逐渐向肾转移，由肾皮质、髓质交界处球旁细胞合成。另外有研究发现，心脏、肺、脾、正常人脑、胎盘、生殖器官等也可少量分泌EPO。EPO基因为氧依赖性基因，所以EPO的生成受组织氧合状态调节，组织缺氧可刺激EPO的产生并使其受体表达增加。缺氧还可直接诱导EPO基因的转录来调控EPO的表达，这一机制最主要的调节因子是低氧诱导因子1［2］。

促红细胞生成素受体(erythropoietin receptor，EPOR)属细胞因子受体超家族成员之一，其基因定位于19号染色体，由胞质区、跨膜区和胞外结合区三部分组成。以往认为，EPOR仅存在于红系祖细胞，而近年来研究发现，在很多非造血组织和细胞中，如神经系统、心血管系统、内皮细胞、胰腺、肺、肝脏、肾脏、子宫、实质瘤等也有EPOR的表达。EPOR蛋白在心脏表达，是EPO发挥其心脏保护作用的基础。在怀孕期间胎儿心脏中的EPO含量极少，但EPOR却在心肌中丰富表达。对剔除EPO和EPOR基因的小鼠进行观察，发现小鼠多死于胚胎早期，存活者心肌细胞数量减少，心室发育不良。Suzuki等［3］通过EPOR转基因技术在无EPOR小鼠的造血系统表达EPOR后，血管形成和心脏发育均恢复正常。

2 EPO在缺血性心脏病中的作用

近年研究发现EPOR也是心肌缺血/再灌注损伤的内源性保护性因子。Tada等［4］对剔除EPOR基因的大鼠建立心肌梗死模型，观察内源性EPO-EPOR对心肌的保护作用。实验21 d后发现，EPOR基因剔除组大鼠的左心室舒张末期直径增加、左心室缩短分数减少，提示内源性EPO-EPOR具有直接的心脏保护作用。EPOR在心肌的表达及EPOR的直接心脏保护作用，引发人们对外源性EPO是否可以对缺血性心肌产生类似保护作用的研究。

大量心肌梗死动物模型试验证实，外源性EPO同样可以减轻缺血性心肌损伤，改善缺血后的心脏功能，抑制心室重构。Klopsch等［5］对大鼠心肌梗死模型注射EPO，观察6周后发现，EPO组较对照组心肌梗死面积减小，血管密度增加，心肌细胞凋亡减少，提示EPO能够改善缺血坏死后心肌重构。Prunier等［6］给心肌梗死大鼠注射两种不同剂量的 EPO(0．75 U/kg和1．5 U/kg)，发现两组都能够改善心功能和减少梗死面积。Lin等［7］在大鼠慢性心肌梗死模型中，分别给予不同剂量的 EPO(0．1、1、10、100 U/kg)，冠状动脉结扎8周后发现各组均可减少梗死面积，改善左心室功能，其中1 U/kg组作用最明显。Prunier等［8］在大鼠缺血/再灌注损伤模型上采用不同的方法，分为A组(一次性注射EPO 5000 U/kg)，B组(先注射EPO 5000 U/kg，后每周300 U/kg)及对照组，8周后发现，EPO治疗组较对照组梗死面积显著减小，而A、B两组梗死面积大小差异无统计学意义。

动物试验几乎一致表明EPO对缺血性心肌具有保护作用，但临床试验的结论却不太一致。Taniguchi等［9］对35例急性ST段抬高型心肌梗死患者经皮冠状动脉内介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)术后24、48 h分别给予6000 U EPO皮下注射，发现可改善心功能、随防6个月后发现，EPO组虽不能防止支架内内皮增生，但可以减少心肌梗死面积，改善心功能而无明显不良反应。Tang等［10］对急性心肌梗死PCI术后的患者给予rhEPO 200 U/kg，连续静脉注射3 d，随防6个月发现EPO组不会影响血小板及内皮细胞功能，不会增加支架内血栓形成，而且可能增加梗死区毛细血管密度，提示EPO治疗急性心肌梗死是安全有效的。Bergmann等［11］对缺血性心肌病合并心力衰竭的患者给予小剂量EPO治疗(35 U/kg皮下注射，每周1次，持续6个月)，发现同样可以改善左心室射血分数及运动耐量且无不良反应。

而Najjar等［12］进行的一项多中心的随机双盲临床试验得出的结论却不尽人意。该试验共入选了222例急性心肌梗死且成功接受PCI术的患者，PCI术后4 h内给予rhEPO 60 000 U静脉注射，注射后2 d、6 d及3个月行磁共振检查，发现EPO组心肌梗死面积并未减小，且不良反应及心血管事件较对照组增加。亚组分析发现，EPO组甚至可能增加老年患者心肌梗死的面积。Voors等［13］进行的一项多中心临床试验也得出同样的结论。该试验共入选了529例初次急性心肌梗死且成功接受PCI术的患者，随机分为EPO组(PCI术后3 h内给予EPO 6000 U/kg一次性静脉注射)及对照组，随防6周发现EPO组并没有增加左心室射血分数，且不良反应增加。REVIVAL-3研究［14］共入选138例急性心肌梗死患者，在球囊开始扩张时随机给予EPO(一次性注射EPO 3．3×104U)及安慰剂，之后24 h和48 h重复给药。主要终点为6个月时经磁共振成像评估的左心室射血分数，次级终点为6个月时梗死面积改变，结果主要终点及次要终点两组均无显著差异。在30 d和6个月两组的再梗死、支架内血栓形成或再次血运重建等发生率无显著性差异。以上几个试验均采用了大剂量的EPO一次性注射，得出阴性结论的原因可能为EPO的心脏保护作用与剂量及干预时间有关。而Lin等［7］在大鼠慢性心肌梗死模型中发现，EPO 1 U/kg和10 U/kg组的梗死面积减少更明显，而在10 U/kg和100 U/kg组红细胞数量明显增加。此外，在心脏缺血或再灌注的当时干预可能比缺血前后2 h干预更能发挥心脏保护作用。

EPO发挥心脏保护效应的机制可能包括:抗氧化损伤;减少心肌细胞凋亡;抑制局部炎性反应;促进新生血管生成;维持心肌的收缩能力等［15-19］。EPO与EPOR结合后，可激活多种信号转导途径，包括丝裂原活化蛋白激酶、p42/44、酪氨酸激酶2/转录活化因子5和PI-3-Akt蛋白家族。激活的丝裂原活化蛋白激酶、p42/44可调节细胞增殖，激活PI-3-Akt轴或酪氨酸激酶2/转录活化因子系统可抑制细胞凋亡。磷酸化的酪氨酸激酶2触发转录活化因子5蛋白的激活并转运进入细胞核，结合到特异的DNA反应单元上，诱发一系列瀑布式的细胞反应，使抗凋亡基因(如 Bcl-2和 Bcl-xL)表达上调，发挥抗凋亡作用［20］。

EPO可维持抗氧化系统的活力，减少脂质过氧化物的堆积，抑制了缺血/再灌注导致的心肌过氧化，发挥抗氧化作用，维持心肌细胞超微结构正常，从而减轻心肌损伤。EPO还可以通过减弱炎性细胞的浸润和细胞因子，发挥抗炎作用，保护心脏功能［21］。

EPO通过促进梗死区新生血管生成，增加毛细血管密度，发挥心肌保护作用。动物实验表明，EPO可动员骨髓内皮祖细胞到外周血中及刺激血管内皮生长因子的表达，在新生血管生成中发挥作用［22-24］。内皮祖细胞除能刺激血管生成，还具有修复损伤内皮组织的作用，EPO刺激增生的血管内皮生长因子能导致周边内皮细胞的增殖，而且，血管内皮生长因子还能作为引导因子而使内皮祖细胞作用于缺血组织［25］。

此外，EPO可通过上调鸟苷酸环化酶-线粒体三磷酸腺苷敏感钾通道，及阻止非梗死心肌部位活性半胱天冬酶3、基质金属蛋白质2的增加，活化蛋白1的转录激活，发挥心肌保护作用［26］。

关于EPO作用机制的基础研究进一步显示了EPO在心血管系统的多种功能，提示EPO对缺血性心肌的保护作用。

3 促红细胞生成素的不良反应

目前EPO还未能在临床用于缺血性心脏病的治疗，主要是因为临床试验对其疗效报道不一致，且EPO的使用剂量及时机，使用方法和维持时间等都有待进一步研究，此外EPO的不良反应也限制了其在缺血性心脏病的临床使用。EPO在心血管系统中的主要不良反应为促进血栓形成和增加高血压危险，其他少见的不良反应有头痛、增加癫痫发作、红细胞生成过多、脱发等。但动物实验及临床试验均有报道使用EPO治疗缺血性心脏病并未增加不良反应的发生［9-11］。目前发现EPO类似物氨基甲酰促红细胞生成素具有同样的心肌保护作用，而无促进红细胞生成功能［27］。随着研究的进一步深入，氨基甲酰促红细胞生成素或许可以代替EPO应用于缺血性心脏病的治疗，从而减少不良反应的发生。

4 小结

EPO是具多功能效应的细胞因子，不仅能促进红细胞生成，而且具有细胞保护作用。它可以减少炎症、氧化应激对心肌细胞的损伤，阻止内皮细胞和心肌细胞的凋亡，促进新生血管生成，在心肌缺血/再灌注损伤、心肌梗死等缺血性疾病中发挥重要的保护作用。但是，EPO治疗缺血性心血管疾病的疗效、使用方法及安全性问题尚存在争议。随着研究的不断深入，特别是对EPO作用的分子机制的阐明及EPO类似物的出现，相信其对心血管疾病的治疗将会产生积极影响，在缺血性心血管疾病的临床治疗中发挥越来越大的作用。

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