促紅細胞生成素對缺血再灌注心肌損傷保護作用的研究進展

吳怡純++李蔚華

[關鍵詞] 促紅細胞生成素；缺血再灌注損傷；心肌細胞

中圖分類號：R542.2

文獻標識碼：A

文章編號：1009-816X（2015）06-0479-03

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

促紅細胞生成素（erythropoietin， EPO）由腎臟產生，傳統認為EPO主要用于手術、外傷、腫瘤等原因造成的貧血的治療。但近年研究發現，EPO具有多種非造血功能，如抗凋亡、促血管生成、調節炎癥和改善微循環等。除此之外，EPO對細胞也有一定的保護作用，本文就EPO對缺血再灌注心肌細胞保護作用的研究進展綜述如下。

1 EPO與EPO受體

EPO是一種由165個氨基酸組成的糖蛋白，相對分子質量約為34kD，主要由腎臟合成。貧血及缺氧時，腎臟加速合成和分泌EPO，以促進紅細胞生成。EPO受體（EPOR）是無酪氨酸激酶活性的細胞因子受體超家族的一員，由507個氨基酸組成，相對分子質量為62kD，其不僅在造血細胞上表達，心肌細胞也有所表達。

EPO與EPOR相互作用形成同源二聚體，激活酪氨酸蛋白激酶2（janus kinase-2，JAK2） -轉錄激活因子5（transcription ac：tivating factor， STAT5）、磷酸肌醇3（phosphoinositide3 kinase，PI3K）一絲/蘇氨酸激酶（ser-ine threonine kinase，AKT）、絲裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MARK）等信號通路來抑制細胞凋亡。

2 心肌缺血再灌注損傷及其機制

2.1 缺血再灌注損傷（IRI）指組織器官在缺血恢復血流后，不僅沒使組織器官功能恢復，反而使缺血所致的功能及代謝障礙和結構破壞進一步加重，甚至出現不可逆的現象。再灌注時血管內皮細胞中可能出現ATP的數量減少、離子泵和酶的功能受損、細胞膜的滲透性增加以及細胞內超鈣，而這些將會對缺血的心肌造成進一步的損害。

2.2 IRI機制：

2.2.1 細胞凋亡：細胞凋亡是一種由多種基因控制的程序性死亡。調控細胞凋亡的有Bcl-2、Fas、熱休克蛋白（HSP）和Caspase家族蛋白酶等。Bcl-2家族中的Bcl-2基因和Bax基因是細胞凋亡的調控中心。有研究表明大鼠心肌IRI模型組中Bcl-2mRNA的表達量低于正常組，Bax mRNA的表達量高于正常組，然而Bcl-2 mRNA與Bax mRNA比值低于正常組。Bcl-2與Bax比值降低，促進凋亡。這說明在缺血再灌注損傷過程發生了細胞凋亡，且與Bcl-2和Bax有密切的關系。此外較多的研究表明Fas相關死亡調控蛋白（FADD）、Caspase-3、HSP均對缺血再灌注損傷的發生發展起著重要作用，其作用機制與調控細胞凋亡有關。

2.2.2 微循環障礙：微循環障礙是IRI的另一個重要原因。再灌注期血管內皮細胞分泌的內皮源性舒張因子（主要是一氧化氮，NO）障礙，而分泌血管收縮物質（內皮素，ET）增加，促使血管收縮、血小板聚集，導致微循環障礙，加重缺血和損害。有研究表明心肌缺血再灌注損傷時，ET-1的大量釋放及NO分泌減少導致了微血管的強烈收縮，最終造成微循環障礙，加速IRI的病理損傷過程。

2.2.3 鈣超載Ca2+在胞質內過度蓄積即為鈣超載。有研究報道，缺血再灌注后，鈣離子濃度升高，可激活多種酶，同時促使心肌纖維過度收縮以及形成一過性內向電流，在心肌動作電位后形成觸發活動引起心律失常。最新研究表明鈣/鈣調蛋白依賴的鈣調蛋白激酶Ⅱ（calcium/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ，CaMKⅡ）是一種重要的絲/蘇氨酸蛋白激酶，活化的CaMKⅡ通過多種方式調節胞內Ca2+的濃度，導致鈣穩態失衡，這可能是再灌注早期發生心律失常的重要信號分子機制。

2.2.4 氧自由基（oxygen free radical，OFR）的生成：OFR是氧在還原時接受電子不足所產生的一類具有高度化學反應活性的含氧基團，是機體氧分子不完全代謝產物。缺血時，機體產生大量的OFR引起強烈的氧化反應，造成細胞急性或慢性損傷。超氧化物歧化酶（SOD）是具有抗氧化功能的專一歧化酶，能夠避免氧自由基在體內過多儲積，是一種內源性保護機制。國內外研究表明，心肌缺血再灌注損傷時，SOD減少，氧自由基大量產生，促發細胞凋亡，影響心肌細胞的正常功能。

3 EPO對心肌IRI的保護作用機制

3.1 抑制細胞凋亡：EPO與EPOR結合誘導不同的信號傳導途徑（包括MAPK、JAK2-STAT5以及PI3-AKT蛋白途徑）有效下調促凋亡蛋白及Caspase酶家族的表達，抑制凋亡信號通道的激活，阻斷凋亡信號過程中的下傳信息。目前發現，ERKl/2通路被認為是經典MAPK信號通路，在細胞凋亡過程中起重要作用。王輝等用EPO干預大鼠梗死心肌細胞，結果發現，與對照組相比，心肌細胞凋亡指數顯著降低，ERKl/2的磷酸化水平顯著增高。推測EPO可能通過抑制ERKl/2通路信號傳導，減少心肌細胞凋亡，從而發揮心肌細胞保護作用，但其具體機制仍需進一步研究。Lu等發現EPO可以通過活化STAT 3蛋白、抑制ERK信號通路來減少HSP90的表達，從而抑制細胞凋亡，保護缺血再灌注心肌細胞。有研究報道，EPO可能上調p-Akt蛋白表達、激活Akt抗細胞凋亡信號通路，從而減少心肌細胞凋亡及梗死面積。Parvin等發現EPO可以通過激活Akt來降低cas-pase-3活性、減少ROS（活性氧）的數量來抑制心肌細胞的凋亡，但Akt的抑制劑卻能阻斷這一過程。最新研究發現EPO可能通過抑制心肌核轉錄因子CHOP表達的作用，阻斷其引起的內質網應激相關凋亡途徑的信號傳導，抑制細胞凋亡而發揮心肌保護作用。endprint

3.2 抗氧化：心臟缺血再灌注后SOD明顯減少，機體清除自由基的能力下降，自由基過度蓄積引起強烈的氧化反應，嚴重損害心臟功能。李、Wu等發現EPO可以增加心肌缺血再灌注損傷中SOD，減少自由基的生成，降低大鼠缺血再灌注心律失常的發生率，對心肌細胞起到保護作用。

3.3 抑制炎性反應：EPO可能通過與EPOR的相互作用激活MAPK信號通道減少炎癥反應，從而減少心肌缺血后的再灌注損傷。有研究表明，EPO也可能通過抑制NF-KB信號通路阻止炎性因子NF-KB的活化及下調TNF-a基因的表達來降低缺血再灌注期心肌細胞的損害。IL-6是一種重要的炎癥介質，它可以刺激中性粒細胞表面粘附分子和內皮細胞表面細胞間粘附分子1（ICAM-I）的表達，從而誘導中性粒細胞的粘附、穿內皮遷移以及對缺血組織的浸潤及損傷。有研究報道，EPO可以通過降低心臟組織中IL-6水平來保護兔缺血再灌注損傷心肌細胞。

3.4 促進新生血管形成及改善微循環：冠狀動脈微循環是指由微動脈、毛細血管和微靜脈構成的微循環系統，是冠狀動脈主要的阻力血管床和心肌代謝場所。微血管內皮屏障是氧、養分和代謝產物進行選擇性交換的場所，對于維持微環境穩態起核心作用。EPO可以通過促進心肌細胞血管內皮生長因子基因的表達，促使心肌血管內皮細胞增殖形成新生血管，改善微循環，最終改善心肌供血。Mihov等在其研究中指出EPO可以通過刺激冠狀動脈內皮細胞釋放NO保護心肌，Teng等研究報道血漿中高濃度的EPO通過刺激冠狀動脈內皮細胞上調內皮型NO合酶（eNOS）的表達，從而提高NO的含量，而NO可以舒張冠脈血管，減輕心肌缺血，從而對缺血再灌注心肌細胞起到保護作用。

4 討論與展望

目前心肌再灌注損傷后的藥物治療包括抗血小板（如血小板膜糖蛋白Ⅱb/Ⅲa受體拮抗劑阿昔單抗）、解痙（如罌粟堿、維拉帕米）、擴血管（如腺苷）、抑制內皮細胞激活和白細胞聚集活化（如抗CD11、CD18的單克隆抗體）、線粒體ATP敏感性鉀通道開放劑（如尼可地爾）等，但效果均不理想。近年來隨著EPO對心肌缺血再灌注損傷的作用，使得該藥物具有了應用于治療相關疾病的潛力。但是EPO在臨床應用中存在一定的問題與不足，如血壓升高、血栓形成、轉氨酶升高，甚至出現變態反應等。除此之外，臨床研究發現EPO對心血管方面的作用并不樂觀。荷蘭HEBE的三期臨床實驗證實EPO單劑量給藥后可以降低心肌梗死的面積，然而在REVEAL中，EPO未能減低ST抬高性MI患者的梗死面積以及不良心血管事件的發生率。有學者認為這應該與EPO給藥的時機有關。Prunier等選擇再灌注后立即給予EPO，結果并沒有證實其可以減少心肌梗死的面積，但能夠降低微血管阻塞的發生率。Talan等發現再灌注即刻、4h、6h給予EPO均不能讓心肌細胞獲益。也有學者認為這是因為EPO的治療窗很窄，建議在PCI之前進行藥物干預。而最新研究指出，這可能是由于內源性的纖維連接蛋白以及TGF-B1超過了一定的閾值，形成EPO抵抗，影響了EPO治療的效果。

EPO在IIU發揮作用的機制、給藥時間、治療窗及使用過程中不良反應與原因仍然模糊。這將需要大量的動物和臨床實驗去探索。相信這些研究將會為心腦血管的臨床用藥帶來新的前景。endprint