促红细胞生成素的研究进展和临床应用*



促红细胞生成素的研究进展和临床应用*

文建国△，冯锦锦

郑州大学第一附属医院尿动力学中心;河南省高校临床医学重点学科开放实验室 郑州 450052

△男，1963年3月生，博士，教授，研究方向：尿动力学的临床应用、泌尿外科疾病基础与临床，E-mail：jgwen@zzu.edu.cn

关键词促红细胞生成素；低氧诱导因子

促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)是由肾脏分泌的一种活性糖蛋白，作用于骨髓中红系造血祖细胞，能促进其增殖、分化。1977年从再生障碍性贫血患者的尿液中分离提纯得到EPO后[1]，人们第一次能够用重组人EPO治疗慢性肾脏病贫血和化疗导致的非髓性恶性肿瘤相关的贫血。近年来研究[2-3]发现其不仅具有促进骨髓造血作用，还有一系列非造血作用，如抗炎、抗凋亡、抗氧化应激等。作者针对EPO研究的新进展及其在临床的应用综述如下。

1EPO的生理特点及其调节

EPO是一种由166个氨基酸组成的糖蛋白，其相对分子质量约为34 000。人类EPO基因位于7号染色体长臂22区，含有5个外显子和4个内含子，编码193个氨基酸，所组成的蛋白是有活性的EPO前体，经剪切掉27个氨基酸和唾液酸糖基化及移除末端氨基酸才能发挥生物学作用。在体内，EPO通过与其特异性受体结合而发挥生物学作用。

在不同时期和身体的不同部位都有EPO基因的表达。在胚胎时期，EPO主要来源于肝脏，出生后主要由肾脏产生。研究[4]发现循环系统中约90%的EPO来源于肾脏，肾皮质小管周围的成纤维细胞是EPO最初的产生部位。然而，EPO在身体的其他器官也有少量的表达，如大脑、脾脏、肺、睾丸和胎盘等。

在人体不同部位的特异性表达不仅与发育时间有关，还与EPO基因5’和3’端侧翼区序列有关。有学者[5]利用转基因小鼠(其中包括含有侧翼区序列的人类EPO基因)进行研究，发现肝脏中5’端400 bp和3’端700 bp侧翼区存在低氧诱导顺势调节元件。此外，有研究[6]发现GATA结合区的最小启动子通过上调细胞因子的水平抑制EPO基因的表达。当考虑到反式作用因子时，低氧诱导因子(hypoxia-inducible factor，HIF)在低氧诱导EPO基因的表达方面发挥主要作用，HIF可以上调EPO基因的表达。GATA-2 通过结合到EPO启动子处抑制EPO基因的表达。

HIF是PAS家族双螺旋结构的一种异二聚体转录因子，由遇氧不稳定的α亚单位和持续表达的β亚单位组成[7]。常氧状态下，在脯氨酸残基不变区(人类HIF-1α的P402 和 P564 区)，HIF-α迅速羟基化。在缺氧状态下，HIF-α亚单位比较稳定，当其转移到细胞核时，与HIF-1β一起形成二聚体，并激活包括EPO在内的靶基因，从而上调EPO等基因的表达。

2EPO对各系统的保护作用

2.1EPO对肾脏系统的保护作用通过较多的动物模型发现EPO对于多种肾脏疾病都有保护作用：在嘌呤毒素导致的肾病模型中，EPO可以减轻足细胞损伤，减少蛋白尿[8]。在另一项研究[9]中发现，由抗肾小球抗体导致的肾小球肾炎表现为蛋白尿和足细胞凋亡，而用特异的重组人EPO可以减轻肾小球肾炎。有研究[10-11]报道，EPO可以缓解单侧输尿管梗阻所致肾脏小管间质损伤。文建国等[12]在幼鼠梗阻肾脏模型观察了应用EPO对单侧输尿管部分梗阻肾脏水通道蛋白2(aquaporin 2,AQP2)表达的影响，发现EPO可在蛋白以及基因水平部分阻止输尿管部分梗阻引起的AQP2 mRNA和蛋白表达的下调；输尿管梗阻解除后应用EPO可以有效加速肾脏已经下调的AQP2恢复，从而加速梗阻肾脏功能的恢复。

肾脏缺血再灌注损伤是一直困扰人们的一个课题。有研究者[13]发现EPO对非人类灵长类动物的缺血再灌注模型有很好的治疗效果，在缺血再灌注治疗前应用EPO可以减少肾小管细胞凋亡，在缺血再灌注损伤后给予EPO治疗依然可以发挥保护肾脏的作用，提示其对人类肾脏缺血再灌注损伤有潜在的治疗作用。

很多肾脏疾病在向终末期肾病进展的过程中都会出现肾脏纤维化的过程。有学者[14-15]研究发现EPO可以减轻大鼠单侧输尿管梗阻导致的肾小管间质纤维化，其可能的机制是减少发动相关蛋白-1的表达。崔镇花等[16]也发现对慢性环孢素A导致的肾毒性疾病，EPO可以抑制细胞凋亡和抗肾脏纤维化。这些研究结果提示在多种肾脏疾病中应用EPO可以延缓疾病的进程，但是具体机制有待进一步研究。

2.2EPO对神经系统的保护作用EPO及其受体在中枢神经系统有广泛的表达，并且对多种神经系统疾病都有治疗作用。Hua等[17]通过对脑缺血大鼠模型注射重组人促红细胞生成素(rhEPO)，发现rhEPO可以促进脑梗死后少突胶质细胞的恢复。刘健等[18]研究发现EPO对创伤性颅脑损伤大鼠的大脑具有保护作用，其机制可能是通过抑制大脑神经丝蛋白的降解而发挥神经保护作用。最近也有学者[19]报道EPO对记忆受损具有治疗作用，线粒体功能障碍和氧化应激在一些退行性神经疾病或由于老龄和外界损伤导致的记忆功能受损中发挥主要作用，EPO通过活化线粒体功能及增加血红蛋白的表达，从而发挥神经保护作用。

在临床实践中，也有越来越多的研究者发现EPO可以预防早产儿远期脑损伤，对新生儿窒息脑损伤也有治疗作用：Zhang等[23]发现EPO对早产儿和低体重出生儿具有神经保护作用。在设有对照的临床试验中发现EPO治疗脑缺血可改善预后[24]。Bierer等[25]报道血清EPO含量≥500 U/L的新生儿智力发育指数明显高于<500 U/L的新生儿。王迎红等[26]报道对早产儿应用EPO能够促进其神经行为发育。宋燕燕等[27]发现出生后即予EPO可改善早产儿预后，减少或减轻早产儿脑损伤。这些研究提示EPO对多种神经系统疾病都有广泛的潜在应用价值，但是关于EPO在临床的应用需要积累更多的临床资料，并且其作用机制需要进一步探讨。

2.3EPO对心脏的保护作用EPO对于心血管系统的保护作用也有较多的研究。赵玉伟等[28]研究发现EPO可以明显缩小大鼠心肌梗死的面积，减少心肌细胞凋亡，其作用机制可能与上调p-Akt 蛋白表达、激活Akt抗细胞凋亡信号通路有关。张新金等[29]研究发现EPO可以抑制大鼠急性心肌梗死后心脏重构中炎症因子(白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α)的表达，从而发挥心脏保护作用，其机制可能与转化生长因子β1(TGF-β1)-TAK1-p38MAPK 信号通路相关。也有报道[30]提示EPO可以显著缩小缺血再灌注损伤大鼠心肌缺血和梗死范围,减少心肌细胞凋亡,对缺血再灌注损伤心肌具有明显的保护作用, 其机制可能与下调Caspase-3蛋白的表达相关。

心肌纤维化是心血管疾病发生发展到一定阶段的重要病理过程，是心室重塑持续发展和难于逆转的主要原因，其发生机制至今仍未明确。王丽萍等[31]研究发现EPO可抑制TGF-β诱导的大鼠心肌成纤维细胞增殖、转化及胶原的合成，促进胶原降解。王伟等[32]也发现EPO可抑制AngⅡ诱导的乳鼠心脏成纤维细胞表型转化为心肌成纤维细胞，减轻心肌纤维化，并可降低相关信号分子mRNA 及蛋白的表达，推测EPO 抑制心肌纤维化、减轻心室重构的作用是通过TGF-β1-TAK1-p38MAPK信号通路实现。这些研究提示EPO对多种心血管疾病都有潜在的治疗价值。

关于EPO在心血管疾病的临床应用也有一系列研究。李彦明等[33]发现低剂量EPO应用于急性心肌梗死行经皮冠状动脉介入治疗的患者，对其术后具有心脏保护作用，并且安全性良好。Weltert等[34]发现，在给患者行心脏手术前2 d，给予EPO注射，可以减少术中输血量，并且没有其他不良事件的发生。Prunier等[35]等报道对于心肌梗死的患者行再灌注后立即给予高剂量EPO可以减少微血管阻塞的发生。

上述研究提示EPO对于心脏有保护作用，但是目前仍缺乏大规模、多中心及双盲临床试验来证实EPO的心脏保护作用，且EPO发挥作用的分子生物学机制、给药时机及剂量等还需要进一步的探讨。

2.4EPO对其他器官的保护作用除了上述系统外，EPO对机体其他器官，如骨骼、肺脏、视网膜等也有保护作用。彭昊等[36]研究发现EPO对大鼠糖皮质激素性股骨头坏死具有明显的保护作用。其可能的机制是通过抑制Caspase-3的表达，发挥抑制成骨细胞和骨细胞凋亡的作用。陈翔等[37]报道EPO可以降低空骨陷窝率，增加股骨头供血微血管数量，降低血液中的脂质含量，预防股骨头坏死的发生和进展。丁璐等[38]也发现EPO能通过减少细胞凋亡对新生大鼠高氧肺损伤起保护作用，其机制可能与JNK途径有关。苏立明等[39]发现EPO可减轻哮喘模型小鼠肺部炎症改变及减轻气道反应性。由于EPO的抗炎作用，也有研究者[40]发现其可以改善重症急性胰腺炎的病情。关于EPO对视网膜的保护作用也有较多的研究，有学者[41-42]发现EPO对高浓度葡萄糖培养大鼠视网膜Müller细胞有保护作用，其作用机制是可能抑制Caspase-3蛋白的表达，但还需要进一步的研究证实。

综上所述，EPO对于多系统、多器官具有保护作用，提示其在临床有广泛的应用前景，但是也有很多问题，如EPO使用的剂量、给药时机及其发挥作用的机制等都有待进一步的基础和临床研究。

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*河南省教育厅科学技术研究重点项目14B310002

doi：10.13705/j.issn.1671-6825.2015.06.002