促红细胞生成素与糖尿病视网膜病变

张永红（广西壮族自治区柳州市人民医院　眼科，广西柳州545006）



促红细胞生成素与糖尿病视网膜病变

张永红
（广西壮族自治区柳州市人民医院眼科，广西柳州545006）

〔摘要〕目的：糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常见和最严重的并发症之一。有研究指出：25%的糖尿病患者具有不同程度的糖尿病视网膜病变；90%糖尿病患者在一生中某个时间将会出现糖尿病视网膜病变。糖尿病视网膜病变一般分非增殖性和增殖性两种类型。糖尿病视网膜病变的治疗效果取决于治疗是否及时。早期治疗效果较好，一旦视力明显下降，甚至出现增殖性视网膜病变，就可能导致眼内出血，视网膜脱离等，此时治疗难度也会增加。因此，DR的早期诊断和治疗也成为当前研究的热点。本文研究促红细胞生成素与糖尿病视网膜病变的关系，及其治疗前景分析。

〔关键词〕糖尿病视网膜病变；EPO临床应用

糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常见和最严重的并发症之一。有研究指出：25%的糖尿病患者具有不同程度的糖尿病视网膜病变；90%糖尿病患者在一生中某个时间将会出现糖尿病视网膜病变。糖尿病视网膜病变一般分非增殖性和增殖性两种类型。糖尿病视网膜病变的治疗效果取决于治疗是否及时。早期治疗效果较好，一旦视力明显下降，甚至出现增殖性视网膜病变，就可能导致眼内出血，视网膜脱离等，此时治疗难度也会增加。因此，DR的早期诊断和治疗也成为当前研究的热点。糖尿病视网膜病变的特征改变是视网膜微循环障碍。早期DR的病理改变为毛细血管内皮细胞的基底膜增厚，周细胞丧失，血一视网膜屏障破坏，微血管瘤形成，毛细血管闭塞。晚期由于广泛的视网膜缺血、缺氧，引起视网膜水肿，新生血管形成和纤维组织增生。糖尿病最终如何导致DR的发病的机制十分复杂，目前认为多种因素相互作用引起视网膜新生血管形成和血一视网膜屏障(blood-retinal barrier，BRB)破坏在DR的发生和发展中起着关键作用。长期的高血糖导致氧化酶损伤，微血栓形成，细胞黏附分子活化、白细胞郁积和细胞因子活化，继之，缺氧调节的生长因子的表达增加和细胞因子的产生。在这个机制中起主要作用的因子为VEGF、IGF-l、TNF-a、IL-1B、FGF等。多种因子相互作用引起视网膜新生血管形成和BRB破坏[1]。以往研究中，DR和其他缺血性视网膜疾病中VEGF已被认为是引起BRB破坏的主要原因。而其它一些血管渗透性因子通过VEGF间接起作用[2，3]。但最新有研究表明EPO和VEGF和增殖性DR(PDR)的联系是各自独立的，且EPO与PDR的联系性比VEGF更强[4]。

1　促红细胞生成素红细胞生成素(erythropoietin，EPO)

促红细胞生成素红细胞生成素(erythropoietin，EPO)是一种糖蛋白激素，分子量约34kDa。人类EPO基因位于7号染色体长臂22区。1985年其cDNA被成功克隆，并利用基因重组技术开始大批量生产重组人促红细胞生成素(recombinant human erythropoietin，rHuEPO)，广泛用于临床。EPO合成的调节：缺氧是肾脏分泌EPO的主要刺激因素。离体灌注肾脏中EPOmRNA表达和EPO分泌受到灌注液中氧浓度调控[5]，故机体主要通过肾内细胞感知血氧的变化来系统调控EPO的合成。EPO的合成通过低氧诱导因子(hypoxia-in-ducible factor，HIF)调控。目前的研究表明，EPO通过与促红细胞生成素受体（EPOR）相结合，形成同源二聚体，然后通过某些信号传递系统起作用。

传统认识中，EPO是一种作用于骨髓造血细胞，促进红系祖细胞增生、分化，最终成熟的内分泌激素。对机体供氧状况发挥重要的调控作用。在胚胎早期，EPO由肝生成，然后逐渐向肾转移，出生后主要由肾小管间质细胞分泌。过去EPO主要用于治疗贫血。但近年来研究表明，EPO也是一种参与中枢神经包括视网膜损伤反应的重要介质，参与机体多种功能的调节。这些功能主要有：对红细胞容量的精细调节，在脑缺血时的神经元保护作用，神经元增生作用，促进神经系发育，保护红细胞膜，促进肠黏膜发育，增强放疗敏感性，增加促性腺激素、改善性功能以及对女性生殖系统的作用等[6]。

2　EPO在眼内的表达

García-Ramírez等[7]的研究表明：在非糖尿病组中Epo 和EpoR mRNAs在视网膜色素卜皮层(RPE)的表达要显著高于在视网膜神经细胞层的表达。在糖尿病组的视网膜中EPO呈现高表达(视网膜色素上皮层和视网膜神经细胞层均有高表达)。EpoR的表达也呈现类似的结果。玻璃体内的EPO和EPO-R在糖尿病组中的表达要高于非糖尿病组。

3　促红细胞生成素(EPO)与糖尿病视网膜病变

促红细胞生成素(EPO)与视网膜的发育形成及病变有着密切的关系[8]。Patel等[9]的研究表明：EPO对胎儿视网膜的发育和形成起重要的作用。随着妊娠期的增加，胎儿玻璃体和血清中的EPO蛋白也随之增加。并且，相同的妊娠期的胎儿EPO mRNA和蛋白在玻璃体中的表达要比血清中的表达高很多。EPO/EPO-R系统与糖尿病视网膜病变相关。有研究表明在增殖性糖尿病视网膜病(PDR)患者的眼玻璃体中的EPO浓度较普通人有显著的提高[10]。且EPO/ EPO-R系统与不同阶段的糖尿病视网膜病变均有着密切的联系。有研究显示[11]：早期糖尿病大鼠的视网膜中可见EPO-R呈大量强阳性表达。凋亡是早期DR视网膜神经元细胞死亡的主要方式。而视网膜中EPO-R的大量表达也许是对视网膜细胞和组织在糖尿病应激时的一种补偿反应。

EPO/EPO-R系统就像一个视网膜神经细胞在对早期糖尿病的刺激时的保护和存活系统。Watanabe等[4]的研究表明：EPO是PDR的一个潜在的血管源性因子，而且EPO和VEGF和PDR的联系是各自独立的，且EPO与PDR的联系性比VEGF更强。另外，Jonas等[12]的研究显示：EPO在糖尿病黄斑水肿的眼内的表达要比年龄相关性黄斑变性及普通正常眼内的表达有显著的提高。Hernández等[13]的试验结果给出了相似的提示。

4　EPO治疗糖尿病视网膜病变的研究现状及临床应用前景

EPO在糖尿病视网膜病变治疗中的研究尚处于起步阶段，郭燕等[14]发现腹腔内注射促红细胞生成素对急性高眼压大鼠视网膜有保护作用。还有动物试验显示[15]：外生性EPO在早期糖尿病大鼠的玻璃体内注射可防止视网膜细胞的死亡和保护RBR的功能，这可能是对早期DR治疗的一种新的方法。以上动物试验研究结果均有力地证明了EPO对于糖尿病视网膜病的可能防治作用，但目前EPO的副作用限制了其临床应用。长期大量使用EPO可能产生一些副作用，如血管反应性下降、血压升高、血粘度增加、血栓形成等，情况严重的还会造成脑部供血不足，甚至引发脑缺血。长期EPO治疗的患者约30%出现高血压或高血压加重，需要增加降压药的用量来控制血压。而EPO带来的红细胞比积的增加，则成为EPO在糖尿病相关并发症治疗应用中的最大障碍。长期EPO治疗的糖尿病大鼠红细胞比积可以增加45%。EPO提高血红蛋白浓度，增加血液粘滞性，促进血小板聚集，使糖尿病患者更易于形成血栓，增加心血管事件的发生率。近来发现EPO的神经保护作用及促红细胞生成作用具有不同的作用机制和特点，两种作用所需EPO的刺激时间不同，参与作用的受体也不同。研究表明，促红细胞生成需要持续不断的EPO刺激，而神经保护作用仅需要短暂的EPO刺激[16]。因此，可以通过缩短EPO的作用时间，将这两种作用分离。Erbayraktar等[17]将EPO分子中唾液酸基团全部去除生成asialoEPO，其与EPO受体的亲和力不变，但半衰期较普通EPO明显缩短。试验证明，asialo EPO同样具有完全的神经保护作用而不刺激红细胞的生成[18，19]。asialoEPO虽然半衰期很短，但其与EPO受体的亲和力与普通EPO无区别，仍然不能完全排除刺激骨髓红祖细胞的可能性。根据以往的研究，骨髓中EPO的受体主要是(EPOR)2，属于I类细胞冈子家族，参与EPO促红细胞生成的作用。而介导神经保护作用的受体无论在分子量、受体亲和力或蛋白结构上都不同于(EPOR)2[20]。在对EPO构效关系的研究中发现，EPO分子中与两种受体结合的位点分别位于不同的区域[21]。Leist等[22]将EPO分子中所有赖氨酸通过氨基甲酰化作用转化为瓜氨酸，产生CEPO。体外试验表明CEPO即使在持续高浓度存在的情况下也完全不能与造血细胞上的(EPOR)2结合，且无促红细胞生成的活性，但抑制神经细胞凋亡的活性不变。此外，近来还有研究将EPO与胰岛素样生长因子(IGF-1)联合应用，可以产生协同抗凋亡作用，减少给药剂量，减少副作用[23]。另外，在眼局部使用EPO能否降低全身使用EPO所产生的副作用，有待进一步研究证实。

5　总结

总之，EPO对神经系统的营养和神经保护作用已有明确的结论[24]。同时也有研究表明EPO在增殖性糖尿病视网膜病变患者的视网膜新生血管的形成中起着重要的作用。阻断EPO可以抑制玻璃体的新生血管的形成。EPO在糖尿病视网膜病变治疗中的研究尚处于起步阶段，动物试验表明外源性EPO在早期糖尿病大鼠的玻璃体内注射可防止视网膜细胞的死亡和保护BRB的功能，这可能是对早期DR治疗的一种新的方法。但对晚期的糖尿病视网膜病变的治疗是否可能引起视网膜新生血管的产生，有待进一步的研究。另外，长期大量使用EPO可能产生一些副作用，这也有待进一步的解决。

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收稿日期：2015-05-10

基金项目：广西自然科学基金项目

〔中图分类号〕R587.2

〔文献标识码〕B

〔文章编号〕1002-2376（2015）10-0185-03

合同号：2010GXNSFB013090