促红细胞生成素对缺血再灌注心肌损伤保护作用的研究进展

吴怡纯++李蔚华

[关键词] 促红细胞生成素；缺血再灌注损伤；心肌细胞

中图分类号：R542.2

文献标识码：A

文章编号：1009-816X（2015）06-0479-03

doi10.3969/j.issn.1009-816x.2015.06.15

促红细胞生成素（erythropoietin， EPO）由肾脏产生，传统认为EPO主要用于手术、外伤、肿瘤等原因造成的贫血的治疗。但近年研究发现，EPO具有多种非造血功能，如抗凋亡、促血管生成、调节炎症和改善微循环等。除此之外，EPO对细胞也有一定的保护作用，本文就EPO对缺血再灌注心肌细胞保护作用的研究进展综述如下。

1 EPO与EPO受体

EPO是一种由165个氨基酸组成的糖蛋白，相对分子质量约为34kD，主要由肾脏合成。贫血及缺氧时，肾脏加速合成和分泌EPO，以促进红细胞生成。EPO受体（EPOR）是无酪氨酸激酶活性的细胞因子受体超家族的一员，由507个氨基酸组成，相对分子质量为62kD，其不仅在造血细胞上表达，心肌细胞也有所表达。

EPO与EPOR相互作用形成同源二聚体，激活酪氨酸蛋白激酶2（janus kinase-2，JAK2） -转录激活因子5（transcription ac：tivating factor， STAT5）、磷酸肌醇3（phosphoinositide3 kinase，PI3K）一丝/苏氨酸激酶（ser-ine threonine kinase，AKT）、丝裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MARK）等信号通路来抑制细胞凋亡。

2 心肌缺血再灌注损伤及其机制

2.1 缺血再灌注损伤（IRI）指组织器官在缺血恢复血流后，不仅没使组织器官功能恢复，反而使缺血所致的功能及代谢障碍和结构破坏进一步加重，甚至出现不可逆的现象。再灌注时血管内皮细胞中可能出现ATP的数量减少、离子泵和酶的功能受损、细胞膜的渗透性增加以及细胞内超钙，而这些将会对缺血的心肌造成进一步的损害。

2.2 IRI机制：

2.2.1 细胞凋亡：细胞凋亡是一种由多种基因控制的程序性死亡。调控细胞凋亡的有Bcl-2、Fas、热休克蛋白（HSP）和Caspase家族蛋白酶等。Bcl-2家族中的Bcl-2基因和Bax基因是细胞凋亡的调控中心。有研究表明大鼠心肌IRI模型组中Bcl-2mRNA的表达量低于正常组，Bax mRNA的表达量高于正常组，然而Bcl-2 mRNA与Bax mRNA比值低于正常组。Bcl-2与Bax比值降低，促进凋亡。这说明在缺血再灌注损伤过程发生了细胞凋亡，且与Bcl-2和Bax有密切的关系。此外较多的研究表明Fas相关死亡调控蛋白（FADD）、Caspase-3、HSP均对缺血再灌注损伤的发生发展起着重要作用，其作用机制与调控细胞凋亡有关。

2.2.2 微循环障碍：微循环障碍是IRI的另一个重要原因。再灌注期血管内皮细胞分泌的内皮源性舒张因子（主要是一氧化氮，NO）障碍，而分泌血管收缩物质（内皮素，ET）增加，促使血管收缩、血小板聚集，导致微循环障碍，加重缺血和损害。有研究表明心肌缺血再灌注损伤时，ET-1的大量释放及NO分泌减少导致了微血管的强烈收缩，最终造成微循环障碍，加速IRI的病理损伤过程。

2.2.3 钙超载Ca2+在胞质内过度蓄积即为钙超载。有研究报道，缺血再灌注后，钙离子浓度升高，可激活多种酶，同时促使心肌纤维过度收缩以及形成一过性内向电流，在心肌动作电位后形成触发活动引起心律失常。最新研究表明钙/钙调蛋白依赖的钙调蛋白激酶Ⅱ（calcium/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ，CaMKⅡ）是一种重要的丝/苏氨酸蛋白激酶，活化的CaMKⅡ通过多种方式调节胞内Ca2+的浓度，导致钙稳态失衡，这可能是再灌注早期发生心律失常的重要信号分子机制。

2.2.4 氧自由基（oxygen free radical，OFR）的生成：OFR是氧在还原时接受电子不足所产生的一类具有高度化学反应活性的含氧基团，是机体氧分子不完全代谢产物。缺血时，机体产生大量的OFR引起强烈的氧化反应，造成细胞急性或慢性损伤。超氧化物歧化酶（SOD）是具有抗氧化功能的专一歧化酶，能够避免氧自由基在体内过多储积，是一种内源性保护机制。国内外研究表明，心肌缺血再灌注损伤时，SOD减少，氧自由基大量产生，促发细胞凋亡，影响心肌细胞的正常功能。

3 EPO对心肌IRI的保护作用机制

3.1 抑制细胞凋亡：EPO与EPOR结合诱导不同的信号传导途径（包括MAPK、JAK2-STAT5以及PI3-AKT蛋白途径）有效下调促凋亡蛋白及Caspase酶家族的表达，抑制凋亡信号通道的激活，阻断凋亡信号过程中的下传信息。目前发现，ERKl/2通路被认为是经典MAPK信号通路，在细胞凋亡过程中起重要作用。王辉等用EPO干预大鼠梗死心肌细胞，结果发现，与对照组相比，心肌细胞凋亡指数显著降低，ERKl/2的磷酸化水平显著增高。推测EPO可能通过抑制ERKl/2通路信号传导，减少心肌细胞凋亡，从而发挥心肌细胞保护作用，但其具体机制仍需进一步研究。Lu等发现EPO可以通过活化STAT 3蛋白、抑制ERK信号通路来减少HSP90的表达，从而抑制细胞凋亡，保护缺血再灌注心肌细胞。有研究报道，EPO可能上调p-Akt蛋白表达、激活Akt抗细胞凋亡信号通路，从而减少心肌细胞凋亡及梗死面积。Parvin等发现EPO可以通过激活Akt来降低cas-pase-3活性、减少ROS（活性氧）的数量来抑制心肌细胞的凋亡，但Akt的抑制剂却能阻断这一过程。最新研究发现EPO可能通过抑制心肌核转录因子CHOP表达的作用，阻断其引起的内质网应激相关凋亡途径的信号传导，抑制细胞凋亡而发挥心肌保护作用。endprint

3.2 抗氧化：心脏缺血再灌注后SOD明显减少，机体清除自由基的能力下降，自由基过度蓄积引起强烈的氧化反应，严重损害心脏功能。李、Wu等发现EPO可以增加心肌缺血再灌注损伤中SOD，减少自由基的生成，降低大鼠缺血再灌注心律失常的发生率，对心肌细胞起到保护作用。

3.3 抑制炎性反应：EPO可能通过与EPOR的相互作用激活MAPK信号通道减少炎症反应，从而减少心肌缺血后的再灌注损伤。有研究表明，EPO也可能通过抑制NF-KB信号通路阻止炎性因子NF-KB的活化及下调TNF-a基因的表达来降低缺血再灌注期心肌细胞的损害。IL-6是一种重要的炎症介质，它可以刺激中性粒细胞表面粘附分子和内皮细胞表面细胞间粘附分子1（ICAM-I）的表达，从而诱导中性粒细胞的粘附、穿内皮迁移以及对缺血组织的浸润及损伤。有研究报道，EPO可以通过降低心脏组织中IL-6水平来保护兔缺血再灌注损伤心肌细胞。

3.4 促进新生血管形成及改善微循环：冠状动脉微循环是指由微动脉、毛细血管和微静脉构成的微循环系统，是冠状动脉主要的阻力血管床和心肌代谢场所。微血管内皮屏障是氧、养分和代谢产物进行选择性交换的场所，对于维持微环境稳态起核心作用。EPO可以通过促进心肌细胞血管内皮生长因子基因的表达，促使心肌血管内皮细胞增殖形成新生血管，改善微循环，最终改善心肌供血。Mihov等在其研究中指出EPO可以通过刺激冠状动脉内皮细胞释放NO保护心肌，Teng等研究报道血浆中高浓度的EPO通过刺激冠状动脉内皮细胞上调内皮型NO合酶（eNOS）的表达，从而提高NO的含量，而NO可以舒张冠脉血管，减轻心肌缺血，从而对缺血再灌注心肌细胞起到保护作用。

4 讨论与展望

目前心肌再灌注损伤后的药物治疗包括抗血小板（如血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa受体拮抗剂阿昔单抗）、解痉（如罂粟碱、维拉帕米）、扩血管（如腺苷）、抑制内皮细胞激活和白细胞聚集活化（如抗CD11、CD18的单克隆抗体）、线粒体ATP敏感性钾通道开放剂（如尼可地尔）等，但效果均不理想。近年来随着EPO对心肌缺血再灌注损伤的作用，使得该药物具有了应用于治疗相关疾病的潜力。但是EPO在临床应用中存在一定的问题与不足，如血压升高、血栓形成、转氨酶升高，甚至出现变态反应等。除此之外，临床研究发现EPO对心血管方面的作用并不乐观。荷兰HEBE的三期临床实验证实EPO单剂量给药后可以降低心肌梗死的面积，然而在REVEAL中，EPO未能减低ST抬高性MI患者的梗死面积以及不良心血管事件的发生率。有学者认为这应该与EPO给药的时机有关。Prunier等选择再灌注后立即给予EPO，结果并没有证实其可以减少心肌梗死的面积，但能够降低微血管阻塞的发生率。Talan等发现再灌注即刻、4h、6h给予EPO均不能让心肌细胞获益。也有学者认为这是因为EPO的治疗窗很窄，建议在PCI之前进行药物干预。而最新研究指出，这可能是由于内源性的纤维连接蛋白以及TGF-B1超过了一定的阈值，形成EPO抵抗，影响了EPO治疗的效果。

EPO在IIU发挥作用的机制、给药时间、治疗窗及使用过程中不良反应与原因仍然模糊。这将需要大量的动物和临床实验去探索。相信这些研究将会为心脑血管的临床用药带来新的前景。endprint