探討促紅細胞生成素檢測的臨床應用價值

武警天津市總隊醫院（300162）孫鵬 王曉光

促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）作為一種全身作用與局部作用相結合的多功能激素，它的眾多生理功能越來越受到人們的研究與重視，許多國內外學者研究證明，EPO在貧血、神經損傷、心肌疾病以及腫瘤相關疾病等的診斷和治療中具有非常重要的作用，EPO的各種制劑也在疾病的治療過程中發揮著強大的作用。隨著研究的不斷深入和臨床試驗的開展，EPO必將在更多領域里發揮更大的作用，因此EPO水平測定的重要性日趨凸顯，現將EPO的相關內容總結如下，以供臨床參考。

1 EPO的結構特點和生理功能

EPO是一種肽類激素，完整的內源性EPO（uEPO）分子由多肽鏈和高分支及唾液酸化的糖鏈構成，相對分子質量（Mr）為32～39kDa，pI為3.8～5.2，其多肽鏈部分由165個氨基酸殘基組成。EPO中的N2連接糖基是影響EPO體內生物學活性的關鍵部分；而糖基上的唾液酸在維持EPO的酸性、阻斷與細胞表面半乳糖受體結合等方面有重要作用，是EPO活性的決定成分。EPO主要由腎臟近曲小管附近的細胞合成和分泌，肝臟也有部分分泌，正常人體血漿中EPO的水平相對比較穩定，一般為2～21IU/L，在缺氧及貧血時EPO可高達104IU/L。

EPO的生理功能主要包括：精細調節紅細胞容量、保護腦缺血時的神經元、促進神經系統發育、保護紅細胞膜、促進腸黏膜發育等，對女性生殖系統也有一定作用。影響EPO生成的因素有缺氧、貧血、激素水平、嗜煙習慣、pH值、晝夜節律等。缺氧是EPO的主要影響因素，急性缺氧1～2h，循環中EPO即顯著升高。雄性激素、甲狀腺素、生長激素可加強EPO的分泌，而雄性激素、糖皮質激素則相反。pH值下降，抑制EPO的分泌，嗜煙習慣者EPO高。

EPO的調節機制：機體血氧的缺乏是刺激EPO分泌的重要因素，EPO在體內分泌后與骨髓中紅系祖細胞、幼紅細胞表面紅細胞生成素受體（erythropoietin receptor，EPOR）結合，再通過JAK/STAT和Ras/MAPK（蛋白酪氨酸激酶和促分裂原活化蛋白激酶）激酶等途徑調節紅系的增生和分化，增多紅細胞數和血紅蛋白含量，穩定紅細胞膜，提高紅細胞膜抗氧化酶功能，糾正貧血。EPO接受兩種反饋調節。機體缺氧時，腎臟反應性地分泌紅細胞生成酶，促進EPO生成，EPO增多不僅能刺激骨髓造血組織，使周圍血液中紅細胞增加，同時反饋性地抑制肝臟中的促紅細胞生成素原的生成，使血漿中的EPO水平不至過高。

2 EPO檢測的臨床應用

EPO與臨床上的多種疾病相關，其檢測有著重要的臨床意義。

2.1 反映機體的貧血狀況 EPO有增加人體血液中紅細胞數量、提高血液含氧量的功能。它可以被用來增加貧血患者體內的紅細胞數量，改善貧血狀況，使患腎性貧血的患者增加血流比容度，在臨床上是治療各種貧血的重要手段。

目前，腎性貧血以EPO治療為原則，歐美提倡治療后血紅蛋白應達1.1×104mg/L以上，紅細胞比容在33%以上[1]。Eliopoulos等[2]在C57BL/6小鼠皮下植入EPO分泌型骨髓基質細胞，對慢性腎衰竭引起的腎性貧血療效顯著?？梢?，EPO具有造血活性，治療貧血是其主要作用之一。機體貧血時，EPO水平會有所增加，EPO檢測對于各種貧血診斷效果頗佳，近年來應用越來越廣泛。

2.2 作為腫瘤相關疾病的檢測指標 惡性腫瘤是嚴重危害人們身體健康的常見疾病。貧血是惡性腫瘤患者常見癥狀，它可以顯著降低患者的生存質量，因此成為晚期腫瘤臨床治療的一個重要方面。惡性腫瘤內存在乏氧細胞，使腫瘤更具有侵襲性，容易發生遠處轉移，原因是乏氧能使腫瘤細胞相關的基因和蛋白的合成或表達增加，包括氧調節蛋白、紅素加氧酶、糖酵解酶、血管內皮生長因子、EPO等，這表明EPO與腫瘤的發生發展有一定的關系。

馮崗等[3]研究表明癌性貧血的血清EPO的水平明顯高于無貧血組及對照組（P＜0.01），說明癌性貧血組的血清EPO是處于較高的水平。癌癥無貧血組的EPO水平與對照組相比較無差別，癌性貧血患者的EPO水平與Hb水平存在負相關，說明癌癥患者由于各種原因造成了貧血，而貧血及缺氧則是促使EPO水平上升的主要因素。癌癥患者骨髓對EPO反應性降低，一些細胞因子如腫瘤壞死因子、白細胞介素1、干擾素是抑制紅細胞生成的特異性細胞因子，這些細胞因子也能致EPO失利用。因此盡管癌性貧血患者的血清EPO是處于較高的水平，但患者仍然處于貧血狀態。因此，對癌性貧血患者可采用EPO治療，而治療前對患者血清EPO濃度的測定則能更好的預測治療效果，指導臨床治療。

2.3 反映神經損傷及相關疾病 最近研究發現EPO在非造血組織上有廣泛的功能，特別是在神經組織。自從意大利科學家蓋齊研究發現EPO有神經保護作用以來，這種觀點得到越來越多的支持，比如對腦內的研究。

研究[4]表明，EPO在腦組織中有表達，其生成量與腦組織的血氧供應有關，當腦部缺血、缺氧時，生成量會顯著增加，發揮神經保護作用。目前認為其作用于機體的機制是：促進血管生長、抑制細胞凋亡、抗氧化。因此，EPO在中樞神經系統受損者體內檢測水平有所增加，可以應用于臨床進行相關疾病的診治。Nakano M[5]通過動物模型研究，認為EPO通過與血管內皮生長因子（VEGF）協同促進血管再生的方式發揮神經保護作用。此外，Grasso[6]研究發現，它在治療周圍神經損傷方面也確有療效，所以EPO在神經系統疾病中檢測的意義得以肯定。

陶維元等[7]研究還發現在腦癱早期，炎性刺激導致患兒對缺氧敏感，引起缺氧誘導因子1（HIF-1）表達，增強EPO的分泌。當缺氧加重或感染加強，炎性細胞因子大量釋放，搶占EPO介導的JAK/STAT途徑，EPO競爭失敗后反饋抑制EPO的分泌，導致腦細胞受到損害，繼而發生凋亡或壞死，使腦源性EPO分泌減少；腎臟在長期缺氧下產生耐受，進一步加重EPO的不足，促使腦癱的發生。實驗結果顯示，在腦癱發生過程中，EPO先升高后下降，但炎性細胞因子反而持續升高，支持這一推論。

2.4 對心肌的保護作用 EPO除通過調節紅細胞生成，增加組織氧供以外，還可通過抗凋亡、抗炎、促進新生血管生成等作用保護心臟。Namiuchi等[8]研究了101例心肌梗死后12h內行PCI治療的患者，結果顯示，在急性期EPO治療可減少心肌細胞損傷，改善患者遠期預后。心肌梗死患者血清EPO濃度的增加呈時間依賴性，提示即使在慢性期，EPO也具有心臟保護作用[9]。

Rui等[10]研究發現，提前應用EPO可阻止心肌缺血/再灌注損傷引起的急性心肌炎癥反應。對雄性Balb/c小鼠缺血/再灌注模型的研究結果進一步揭示，EPO可通過升高核轉錄因子GATA 4磷酸化水平，降低心肌細胞凋亡，進而減輕心肌缺血/再灌注損傷[11]。Mitsum等[12]的研究也證明EPO可抑制TNF-Q、IL-6 mRNA的表達，從而減輕自身免疫性心肌炎。其他類似的研究顯示了相同結論[13]。

但EPO用于保護心臟作用的劑量遠高于糾正貧血時的劑量，大劑量EPO必然使紅細胞數量增多、血液粘度增加，導致高血壓和血栓形成等不良反應。因此，人們開始研發保留心臟保護作用而無促紅細胞生成不良反應的EPO衍生物（CEPO）。不久的將來，EPO及高效、安全的CEPO有望作為重要的心臟保護劑，廣泛應用于心血管疾病的治療領域。

2.5 可作為腎移植術后的監測指標 腎臟移植成功后，大部分患者貧血能夠得到糾正，有部分患者則出現紅細胞增多癥。研究[14]結果顯示，移植后腎功能正常的患者，術后血清促紅細胞生成素水平較移植前明顯上升（P＜0.05），并于術后3周左右達到高峰（P＜0.001），高峰為術前的3.5倍左右，隨后逐漸下降達到正常水平，說明EPO可作為腎移植術后的監測指標之一。

2.6 可作為耐力運動訓練的評價預測指標長期的耐力運動導致血容量增加，包括血漿容量和紅細胞容量增加，但是由于血漿容量增加相對紅細胞容量增加更顯著，所以單位容積中紅細胞數量和血紅蛋白含量減少，血液相對稀釋，刺激機體產生EPO的量增加。因此，通過長期的耐力運動，機體產生的良好反應是血漿EPO水平升高，從而使血液紅細胞總數量及血紅蛋白含量都增加。EPO上升的幅度可反映機體對缺氧的適應程度，EPO上升并不是愈大愈好。EPO過度分泌，可導致紅細胞增多，血液粘滯度增大，微動脈灌注減少，微循環缺氧加劇，說明運動員對環境的代償反應大；EPO值過低，可能說明運動員身體機能差，訓練可能導致損傷[15]。

由于EPO一方面能促進血液中紅細胞數量的增加，從而提高血液的載氧能力，另一方面還能夠增強機體對氧的結合、運輸和供應能力，有利于在高強度競技時改善缺氧狀態，促進肌肉中氧生成，從而使肌肉更有力、工作時間更長，因而EPO也被某些耐力項目（如長跑、自行車、游泳、鐵人三項等）的運動員濫用借以提高體能[16]。

濫用重組人促紅細胞生成素（rhEPO）的危害性在于可引起運動機體對骨髓的相對抑制，損害了運動機體自身的造血功能。其次由于額外增加了血液中紅細胞的數量比，可使血液過于濃稠，血流明顯減慢，引發高血壓、腦病發作；還會造成組織缺氧、凝血加快而導致靜脈血栓、肺栓塞、肌肉感染或中風等危害[15]。對此，奧運會對所有比賽項目的參賽選手檢測EPO，這表明EPO的檢測應用領域前景廣闊。

3 EPO檢測技術的發展

EPO的測定方法主要經歷了3個階段：生物體內測定法；生物體外測定法；免疫學方法。由于生物學方法檢測的是細胞因子的生物活性，因此具有高親和力，但存在著特異性差，操作繁瑣，易受干擾等缺點。免疫學方法是伴隨免疫標記技術發展起來的方法，是目前應用最廣泛檢測EPO的方法[17]。

目前，EPO的檢測方法有放射免疫檢測（RIA）、酶聯免疫吸附方法（ELISA）、熒光免疫分析法（FIA）、化學發光免疫測定（CLTA）等。

最初關于人體內EPO濃度的測定基本上都采用RIA方法。該方法技術成熟，靈敏度高。缺點是手工操作，出結果慢，試劑半衰期短，對環境有污染等，因此限制了該方法的應用。隨著檢測技術的發展，具有同樣準確性和靈敏度的非放射免疫法越來越受到人們的推崇。

ELISA是一種敏感的技術，可以在微克乃至納克水平對所測物質進行定量，具有快速、簡便、易于標準化等優點，適合大批量標本測定，且成本低廉，應用廣泛。

FIA是非放射免疫法中靈敏度最高的，它常用來檢測含量很低的生物活性物質。近年來利用特殊的熒光探針，建立有效的FIA法對EPO進行檢測也成為眾多學者研究的熱點。FIA檢測在靈敏度和特異性等方面并不亞于傳統的ELISA，而在有些方面還要優于ELISA。

CLTA是以化學發光信號示蹤藉以檢測抗原或抗體的分析技術。CLIA的靈敏度一般均高于酶免疫分析法，并且具有特異性強、標記物穩定、線性范圍寬，檢測速度快等優點。目前CLIA發展迅速，有取代RIA而成為主流產品的趨勢。但存在著國外的檢測系統價格昂貴難以普及，國內的雖然價格便宜但靈敏度和檢測的可靠性得不到保證之不足。

4 EPO檢測的方向和展望

EPO的檢測發展至今，不論是在臨床上，還是在競技體育中，都獲得了極大的進展。而且EPO的檢測是檢測肽類、蛋白類、糖蛋白類激素的一種探索，對于這些難以用常規色譜學（如Gc/Ms）方法檢測的物質，EPO的檢測是一種啟發。對建立更有效、更迅速的EPO檢測方法和反興奮劑的斗爭都會有很大的幫助，這必將成為新一輪EPO檢測研究的熱點。相信隨著基礎研究和應用于臨床檢測的不斷進展，許多問題會逐步解決，EPO也必將有一個光明的前景。