重組人紅細胞生成素生物學作用及其毒副作用的研究現狀

摘 要：在廣泛查閱相關文獻的基礎上，就重組人紅細胞生成素的生物學作用、在體壇的濫用情況以及其對人體的毒副作用等方面加以綜述。結果表明：雖然重組人紅細胞生成素能夠通過增加血液中紅細胞和血紅蛋白的數量以及改變運動中代謝底物的利用等途徑而提高機體有氧工作能力，但長期或大劑量攝入不僅會產生頭痛、幻覺、肌肉酸痛、大面積體毛脫落、泛發性濕疹等不良反應，而且會誘發虹膜炎反應、癲癇和血糖異常升高等病癥，甚至有可能因為高血壓及高血壓腦病、血栓、肺栓塞、脾梗塞、氣管痙攣乃至急性白血病的發生而威脅服用者的生命。提示教練員及運動員需深入了解重組人紅細胞生成素的潛在危害并理性對待。

關鍵詞： 重組人紅細胞生成素；生物學作用；毒副作用

中圖分類號：文章編號：1009-783X(2007)04-0035-03 文獻標識碼： A

Abstract：This article reviews the achievement of the biological effects of rHuEPO，its abuse in the field of sports as as well as its side-effects on human body on the basis of extensive literature review.The results show that although rHuEPO can enhance human’s aerobic capability through increasing the quantity of red blood cell and hemoglobin or and changing the utilization of metabolic substrate in exercise，taking rHuEPO chronically or with a high dose will not only cause adverse reactions such as headache，hallucination，muscle soreness，the break off of hairs and eczema，but also induce iritic reaction，epilepsy and pathoglycemia.In addition，the abuse of rHuEPO will even menace a person’s life who takes it because of its potential possibility for hypertension，hypertensive encephalopathy，thrombus，pulmonary embolism，splenic infarction，tracheospasm or even acute leukemia.So the authors here remindthe coaches and athletes that they should further understand the potential hazard of rHuEPO and treat it rationally.

Key words：Recombinant Human Erythropoietin（rHuEPO）；Biological effects；Side-effects

1 前言

1906年，Carnot在實驗中給動物放血造成貧血和缺氧后，將該動物的血漿輸入正常動物體內，結果引起正常動物紅細胞數量的增加，Carnot由此設想該動物在放血后體內產生了一種調節造血的因子。至1948年，由Bonsdloff等證實了這種造血因子就是促紅細胞生成素(Erythropietin，EPO)。在基因重組技術誕生之前，EPO主要從再生障礙性貧血患者的尿、綿羊血和胎腎細胞培養液中提取，得率很低，且極不穩定，理化和生物學性質均難以測定，亦無法大規模應用^[1]。1985年Lin等通過基因重組，使人的EPO互補脫氧核糖核酸（cDNA）和EPO基因在大腸桿菌細胞中成功克隆和表達^[2]，并于1989年由美國的Amgen公司在國際上首次研制成功重組人紅細胞生成素（Recombinant Human Erythropoietin，rHuEPO），從此為癌癥、腎性貧血和慢性血透患者帶來了福音。rHuEPO與EPO的作用極為相似，可明顯提高人體的紅細胞數量及血紅蛋白含量，從而提高人體運輸氧的能力，提高人體最大攝氧量。而這些改變對于耐力性運動員而言是極為有利的，所以從上世紀80年代起， rHuEPO便開始被用作體育訓練及競賽中的輔助藥物，個別運動員為追求良好的訓練及比賽成績，越來越多地服用此類藥物，rHuEPO也開始被直接稱為EPO^[3]。然而正如著名生理學專家薩爾丁所說，“如果rHuEPO這類基因興奮劑被廣泛運用到運動員身上，它的危害將遠遠超過普通興奮劑，對競技體育的打擊將是毀滅性的。”在運動員為使用這種基因興奮劑而取得的驕人戰績沾沾自喜的時候，更多的，則應該為其帶來的潛在危害而擔憂。為了使廣大教練員和運動員對rHuEPO及其對人體的危害有一個比較全面的了解，勿為蠅頭小利而以健康相搏，今就rHuEPO對人體的影響作一簡要綜述。

2 rHuEPO結構與生物學作用

EPO屬肽類激素，是一種單鏈酸性糖蛋白。完整的EPO分子由多肽和糖基構成，相對分子量約為34000道爾頓，多肽鏈部分分子量為18398道爾頓，由166個氨基酸殘基組成，有4個糖基化位點，其中包括3個N-糖基化位點(Asn24，38，83)和1個O-糖基化位點(Ser126)，并有2個二硫鍵連接^[4，5]。運動員所使用的rHuEPO與內源性EPO結構極其相似，僅有糖基部分有微小的差別，功能則完全相同，均可促進骨髓造血干細胞加速分化為原始紅細胞，促進有核紅細胞有絲分裂，并促進巨幼紅細胞的成熟，促進骨髓內網格及成熟紅細胞向血中釋放，此外，也能使單個細胞內的血紅蛋白合成量增加，以維持血液中紅細胞和血紅蛋白的數量^[5]。Audran等^[6]研究表明，運動員皮下注射rHuEPO后，其最大吸氧量和無氧通氣閾顯著提高，網織紅細胞數目，血紅蛋白濃度，紅細胞比容提高至50%～60%。Lavoie等^[7]的研究同樣顯示：注射rHuEPO后，供氧能力增加，從而導致運動中代謝底物利用發生改變，有氧代謝供能的比例升高，無氧代謝供能的比例下降，同時增加脂肪酸供能比例，節約肌糖原，提高了機體有氧工作能力。另Svensson等^[8]將帶有EPO基因的腺病毒植入小鼠和猴子體內，使小鼠的紅細胞比容由49±0.9%提高到81±3%，猴子的紅細胞比容由40%提高到約70%，且這種效果分別持續了1年和84天。

3 rHuEPO在競技體育中的濫用

1964年斯布魯克冬奧會上，芬蘭運動員埃羅.門蒂蘭塔在越野滑雪比賽中勇奪兩枚金牌。盡管他平時接受的訓練與其他運動員一樣，但門蒂蘭塔卻有一個明顯的生理優勢：其血液中的紅細胞總數比正常人要多出25～50%，從而增加了機體的攜氧能力，這一基因突變使得其運動成績十分優異。然而，并不是所有的有氧耐力運動員都幸運的擁有這種先天優勢，為了在自己的運動生涯中取得令世人注目的優異成績，許多的教練員和運動員開始想方設法提高自己血液中的紅細胞和血紅蛋白含量，隨著基因工程技術的發展，這類興奮劑的應用也開始由最初的血液回輸升級到目前這種具有高科技含量的rHuEPO。

rHuEPO與其他的普通興奮劑不同，其平均半衰期大約只有6小時，注射后會較快地從人體中消失^[9]，若按照一般運動員的注射量200U/L計算，則距離最后一次注射４～７天后，便檢測不到了，而其功效還可以持續4周之久^[10]。基于這些難點，針對興奮劑應用的rHuEPO檢測顯得十分困難，也正是由于這一檢測技術的漏洞加之無止境的貪婪與對榮譽的追逐，教練員和藥劑師們開始誤入迷途并不斷引誘著運動員冒著健康的風險去搶奪獎牌，使得rHuEPO一度泛濫體壇。早期的一項來自德國的報告表明，有18名自行車運動員的死亡與rHuEPO的濫用有關。1998年的環法自行車賽的興奮劑丑聞同樣印證了rHuEPO在體壇的泛濫。而2003年，包括環法自行車大賽的前總冠軍潘塔尼在內的8名自行車選手死于突發的心臟病，也是由rHuEPO所致。去年，更有世界冠軍短跑女將凱莉懷特和德國女子鐵人三項第一偶像尼娜·克拉福特栽倒在禁藥rHuEPO面前，不僅被收回了所有獎牌，且兩人均被禁賽2年，可謂身敗名裂。除此以外，英國自行車運動員戴維·米勒和意大利尤文圖斯俱樂部因為使用EPO也均受到了應有的處罰。

4 rHuEPO對機體的不良影響

4.1 高血壓的發生

血壓升高是使用rHuEPO后最常見的副作用。目前認為有多種機制參與血壓升高的發生：一方面，rHuEPO有直接的縮血管作用，另一方面，rHuEPO促進紅細胞的有絲分裂，導致紅細胞數量的明顯增加，從而使血液粘度明顯增加，血壓升高。除了血液動力學的改變，有人提出，rHuEPO通過活化磷脂酶和調節原癌基因表達促進了血管平滑肌細胞的生長，導致了血管壁的增厚并參與了高血壓的發生和維持。也有人認為與內皮素釋放增多、一氧化氮生成減少及血管對去甲腎上腺素敏感性增加有關。目前臨床研究業已證實有30%～50%的患者在應用rHuEPO治療過程中會出現高血壓或加重原有的高血壓，甚至發生高血壓危象^[11]。而且，rHuEPO的用藥劑量與高血壓的發生率呈正相關。所以盡管目前鮮見rHuEPO對運動員血壓不良影響的報道，但長期大量使用rHuEPO對運動員的潛在威脅仍不容忽視。

4.2 血栓或栓塞的形成

使用rHuEPO后，除由于紅細胞總量增加而導致血液粘度增加外，血小板計數也有明顯增加，同時血小板的體積下降但成分保持不變，集聚功能得到改善。在使用rHuEPO治療早期，患者總蛋白S及游離蛋白S的活性也有明顯降低。因此，使用rHuEPO時很有可能會形成血栓或栓塞。前美國奧委會運動醫學與科學部主任羅伯特沃伊在其《藥物、體育與政治》一書中指出：“不少耐力項目運動員莫明其妙的死亡可能與EPO有關。一個由于濫用EPO使紅細胞比容達60%的馬拉松運動員，當他在炎熱的天氣下出發時，災難就已降臨。在比賽的后半程，由于脫水，會使血液中紅細胞百分比升至65%甚至70%，從而急劇地增加了發生血栓的可能。”Sawka等^[12]的綜述研究同樣提出當rHuEPO的使用伴有脫水、環境壓力和不合理的醫務監督時，將更容易導致靜脈栓塞的形成，甚至引起肺栓塞。另Iseki K等^[13]和Wun T等^[14]的臨床實驗研究也證實了這一點。

4.3 神經系統不良反應

在使用rHuEPO時，可能會發生頭痛、暫時性肌肉酸痛、癲癇、幻覺及高血壓腦病等神經系統的不良反應。但由于血壓、血流速度等血液動力學指標的改變，使用者相對更容易發生癲癇，其發生率約為2%～17%，也有人提出其發生率為6%^[15]。Steinberg等^[16]的研究則發現有患者在使用rHuEPO治療期間出現幻覺，且與用藥劑量呈高度正相關。以上研究結果提示有高血壓、驚厥史或貧血嚴重的患者及運動員應特別注意rHuEPO的應用所可能造成的影響，其使用劑量的控制更是需要嚴格把關。

4.4 過敏反應

最近，我國學者曾德俊報道：一例50歲男性慢性腎衰患者在注射rHuEPO藥劑1小時后逐漸出現胸悶、呼吸困難，約24小時后雙側下肢出現點狀皮疹，經阻斷治療后病情好轉。而且主訴表明該患者曾使用過3種不同廠家生產的rHuEPO藥劑，均出現了相同過敏反應，而此患者之前并無藥物及輸液過敏史^[17]。早期Garcia等^[18]也曾作過類似報道，其研究表明，一例男性、青年慢性腎衰患者在血透后靜脈滴注rHuEPO藥劑40IU/kg，每周3次，連續給藥6個月。在一次給藥之后，患者突然出現氣管痙攣和低血壓癥狀，當即停藥并給予相應治療，癥狀逐漸緩解。此后對患者停止rHuEPO用藥，而其他藥物和血透治療繼續，未再出現過敏反應。后來對患者進行血檢發現，原來其血清中產生了rHuEPO-IgE抗體。由此可見，在運動員使用rHuEPO之前，如果不知道自己是否屬于rHuEPO過敏體質，盲目的長時間、大劑量使用rHuEPO，一旦產生過敏反應的，后果將不堪設想，甚至會造成生命危險。

4.5 尚未確定發病機制的種種不良反應

除了上述已經得到大量研究證實的種種不良反應之外，還有一些研究報道了如下尚未明確發病機制的反應：Rigalleau等^[19]報道了2例非胰島素依賴性糖尿病合并中度慢性腎衰患者在應用rHuEPO治療后血糖升高；Beiran等^[20]的研究則發現其經過rHuEPO治療的慢性貧血患者中約43%出現了虹膜炎反應；Whitwam等^[21]和Reddy等^[22]分別報道了患者頭發與體毛大范圍脫落的現象，均推測與α-rHuEPO的應用有關。此外，Campistrus N等^[23]、Imashuku S等^[24]、Hardwick等^[25]還分別報道了rHuEPO引起的急性白血病、脾梗塞和泛發性濕疹。

5 結語

rHuEPO就像一把“雙刃劍”，其本身是生物技術發展的產物，可以為患者帶來生活的希望，但其功用被濫用于一些耐力性運動項目后便成為了“最具欺騙性的違禁藥物”，會給運動員的健康帶來毀滅性的災難。運動場就如名利場，總會有一部分運動員鋌而走險，妄圖通過使用這些違禁藥物一鳴驚人。為了維護體壇的純潔，除了健全和完善相關的法規以及檢測技術，讓越雷池者無所遁形，恐怕最有效的方式還是使運動員本人意識到這些轉基因興奮劑可能對自身健康帶來的危害。對違禁者的查處只能“治標”，要想真正的驅除這一體壇夢魘，還迫切需要加強興奮劑對人體危害宣傳的力度。

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