促紅細(xì)胞生成素對(duì)缺血再灌注心臟的心肌保護(hù)作用

1、促紅細(xì)胞生成素對(duì)缺血再灌注心臟的心肌保護(hù)作用作者：戚曉良時(shí)間：2007-11-23 10:09:00 【摘要】 促紅細(xì)胞生成素是機(jī)體分泌的促進(jìn)骨髓造血的生物素，近期研究發(fā)現(xiàn)成年人和動(dòng)物的部分機(jī)體細(xì)胞在缺血再灌注后可以表達(dá)促紅細(xì)胞生成素及促紅細(xì)胞生成素受體。在成年動(dòng)物心肌缺血再灌注后心肌細(xì)胞同樣可以表達(dá)促紅細(xì)胞生成素受體，與相應(yīng)配體結(jié)合后可產(chǎn)生心肌保護(hù)和細(xì)胞抗凋亡作用；既而縮小心肌缺血壞死面積，極大限度維持缺血后心臟泵的功能。本文就當(dāng)前相關(guān)研究做一綜述。 【關(guān)鍵詞】 促紅細(xì)胞生成素； 缺血再灌注； 心肌保護(hù)促紅細(xì)胞生成素（Erythropoietin，EPO）是含唾液基的酸性糖蛋白，作為刺激骨髓

2、造血的生物素，近期研究發(fā)現(xiàn)它還有髓外非生血的組織保護(hù)的生物活性。EPO的體內(nèi)合成也不僅限于缺血的腎臟和嬰兒肝臟，大腦中的星形細(xì)胞同樣可以分泌1，而且在不同器官的組織細(xì)胞都發(fā)現(xiàn)了EPO mRNA的表達(dá)。其特異性受體促紅細(xì)胞生成素受體（Erythropoietin Receptor.EPOR）的mRNA同樣在組織細(xì)胞中有所表達(dá)，研究推斷EPO與其受體結(jié)合發(fā)揮多功能的組織保護(hù)因子作用2。本文就EPO對(duì)缺血心臟的保護(hù)作用及其臨床應(yīng)用前景綜述如下。1 EPO的組織保護(hù)作用EPO的生物學(xué)活性是通過和其特異性受體促紅細(xì)胞生成素受體（Erythropoietin Receptor.EPOR）結(jié)合而產(chǎn)生的。研究

3、發(fā)現(xiàn)EPO和EPOR可以在人、鼠以及其他成年動(dòng)物的缺血、缺氧器官的組織細(xì)胞中表達(dá)。EPO與EPOR這種髓外表達(dá)與其組織保護(hù)作用密切相關(guān)。其中在神經(jīng)組織中的研究較為明確：（1）減小谷氨酸毒性；（2）誘導(dǎo)產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)的抗凋亡因子；（3）減輕炎癥反應(yīng)；（4）減小NO引起的損傷和直接抗氧化作用3。另外的研究發(fā)現(xiàn)EPO具有促進(jìn)神經(jīng)4和血管5再生，以及促進(jìn)成肌細(xì)胞的分化6等功能。這些作用說明EPO可能是通過多渠道對(duì)組織起到保護(hù)作用的7。2 EPO對(duì)缺血心肌保護(hù)作用受EPO神經(jīng)保護(hù)作用的啟發(fā)，Calvillo8等對(duì)于低氧環(huán)境中（PO2=5mmHg）培養(yǎng)的心肌細(xì)胞應(yīng)用EPO，缺氧28h后發(fā)現(xiàn)對(duì)照組中約85%的

4、細(xì)胞凋亡，剩余的心肌呈現(xiàn)片狀壞死；而EPO組中凋亡發(fā)生率僅為50%，并且沒有壞死組織。證實(shí)EPO的存在減輕了缺氧引發(fā)的心肌細(xì)胞凋亡及壞死。活體實(shí)驗(yàn)觀察老鼠的心肌經(jīng)梗塞30min后再灌注，一周后對(duì)照組與EPO組梗塞面積分別為60%和35%，左室舒張末期壓力（LVEDP）分別為（10.41.0）mmHg和（4.71.0）mmHg。Moon9觀察冠脈結(jié)扎8周后的老鼠也有相似結(jié)果：EPO組梗塞面積僅為對(duì)照組的15%25%；經(jīng)多普勒計(jì)算，左室大小與正常組差異無顯著性；而對(duì)照組左室容積增加，同時(shí)變易分?jǐn)?shù)有所下降。說明EPO對(duì)于心肌細(xì)胞缺血、缺氧和梗死具有抗凋亡及限制梗死面積的作用；對(duì)于梗死后心臟血流動(dòng)力學(xué)

5、功能衰退有減輕作用，估計(jì)這是EPO促進(jìn)心肌細(xì)胞分化，有利于心肌重塑作用的結(jié)果。Gary10在常溫下對(duì)心肌進(jìn)行20min缺血及25min再灌注，觀察左室發(fā)展壓（left-ventricular-developed pressure，LVDP）變化。發(fā)現(xiàn)應(yīng)用EPO后壓力可恢復(fù)到術(shù)前水平的（577）%，對(duì)照組僅恢復(fù)到術(shù)前水平的（265）%。在應(yīng)用31P作為標(biāo)記對(duì)試驗(yàn)心肌進(jìn)行磁共振光譜分析細(xì)胞內(nèi)pH值和/或高能磷酸物質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)EPO對(duì)于急性心肌缺血的保護(hù)作用與缺血心肌內(nèi)ATP含量有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)EPOR是缺血誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗凋亡蛋白，可在成年鼠心肌缺血后45min內(nèi)充分表達(dá)。無論EPOR的表達(dá)還是其與EP

6、O結(jié)合后產(chǎn)生的生物效應(yīng)都是耗能的過程，缺血再灌注前心肌細(xì)胞內(nèi)高能物質(zhì)含量也會(huì)左右其轉(zhuǎn)歸。對(duì)于EPO心肌保護(hù)機(jī)制方面的研究：Cai Zheqing11在低氧24h環(huán)境下預(yù)處理野生型和Hif1a +/-型鼠（Hif1a +/-，編碼低氧誘導(dǎo)因子-1HIF-1等位基因?yàn)殡s合子）。觀察它們腎臟中EPO mRNA表達(dá)及其心肌對(duì)于缺血再灌注損傷反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)Hif1a +/-型鼠腎臟中沒有表達(dá)EPO mRNA，故血漿EPO含量不象野生型有所增加；Hif1a +/-型鼠心肌必須應(yīng)用EPO才能象野生型那樣對(duì)于缺血再灌注損傷有所預(yù)防。試驗(yàn)不僅再次證實(shí)EPO對(duì)于缺血再灌注心肌的保護(hù)，而且發(fā)現(xiàn)對(duì)于心肌保護(hù)的缺氧預(yù)處理效

7、果依賴于機(jī)體HIF-1的基因含量。Tramontano12等證實(shí)了EPOR在新生鼠心室肌細(xì)胞的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)EPO的心肌保護(hù)作用是激活A(yù)kt通過Akt依賴途徑而實(shí)現(xiàn)的。EPO的抗凋亡作用可被磷脂酰肌糖3激酶（PIK-3）的特異性阻斷劑LY294002所抵消。在與對(duì)照組比較時(shí)發(fā)現(xiàn)caspase 3/7的活性差異無顯著性。提示EPO的抗凋亡作用依賴于Akt及PIK-3途徑，而與caspase 3/7關(guān)系不大。Cai Zheqing13類似的試驗(yàn)也證實(shí)用PIK-3抑制劑渥曼青霉素可以阻斷EPO的抗凋亡作用。Shi Y14等在應(yīng)用不同物質(zhì)對(duì)EPO的心肌保護(hù)作用進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：EPO可使PKC、p38 M

8、AP激酶和p42/44 MAP激酶磷酸化；EPO的心臟保護(hù)作用可以被蛋白激酶抑制劑SB203580 （p38 MAP 激酶）、 PD98059 （p42/44 MAP激酶）、白屈菜赤堿（PKC）以及K+通道阻滯劑優(yōu)降糖、HMR 1098， 5-HD 和 Paxilline所阻斷；在應(yīng)用EPO之前（2.30.9nmol/min/g）和15min之后（2.41.9nmol/min/g）心臟所釋放的硝酸鹽及亞硝酸鹽沒有差別；而L-NAME 和 L-NMA則對(duì)EPO的保護(hù)作用沒有影響。他們的結(jié)論是K+快通道和蛋白激酶的活性決定了EPO對(duì)心臟的保護(hù)作用。3 臨床應(yīng)用前景 目前已通過基因重組技術(shù)人工合成了

9、重組人促紅細(xì)胞生成素（Recombinant human Erythropoietin.rhEPO），它的氨基酸順序及生物學(xué)活性與天然EPO完全一致。rhEPO已成為治療腎性貧血的首選藥物，對(duì)腫瘤化療所致貧血，及其他貧血性疾病都有良好效果。對(duì)于臨床應(yīng)用rhEPO治療貧血的劑量、療程及并發(fā)癥目前已經(jīng)為廣大臨床醫(yī)生熟知，但用于組織保護(hù)和抗凋亡也還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。Shi Y14等僅只是在觀察老鼠心肌缺血再灌注實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)1.0 U/ml的EPO是令心功能最大限能恢復(fù)的最佳濃度。為了避免如高血壓、紅細(xì)胞增多癥、血栓形成等EPO應(yīng)用所產(chǎn)生的并發(fā)癥，Erbayraktar15等人通過縮短EPO 的半衰期來

10、達(dá)到預(yù)期的目的。他們?cè)贓PO對(duì)神經(jīng)組織的保護(hù)作用基礎(chǔ)上，應(yīng)用去唾液基EPO（asialoEPO）取代rhEPO對(duì)于鼠神經(jīng)組織損傷實(shí)施保護(hù)。這種rhEPO的變異分子擁有很短的體內(nèi)半衰期（1.4 min），且沒有促進(jìn)紅細(xì)胞生成的作用，達(dá)到甚至優(yōu)于廣于rhEPO的組織保護(hù)作用。Leist16及其同事也合成了心得EPO的衍生物保留了組織保護(hù)作用，卻沒有促進(jìn)紅細(xì)胞增生的作用。這些對(duì)于臨床應(yīng)用EPO于組織保護(hù)方面又邁出了一大步。【參考文獻(xiàn)】1 Masuda S.A novel site of erythropoietin production. Oxygen-dependent production in

11、 cultured rat astrocytes.J Biol Chem，1994，269（30）：19488-19493.2 Erbayraktar S.Erythropoietin is a multifunctional tissue-protective cytokine.Curr Hematol Rep，2003，2（6）：465-470.3 Juul S.Erythropoietin in the central nervous system， and its use to prevent hypoxic-ischemic brain damage.Acta Paediatr，20

12、02，91（438）：36-42.4 Bocker-Meffert S.Erythropoietin and VEGF promote neural outgrowth from retinal explants in postnatal rats.Invest Ophthalmol Vis Sci，2002，43（6）：2021-2026.5 Jaquet K.Erythropoietin and VEGF exhibit equal angiogenic potential.Microvasc Res，2002，64（2）：326-333.6 Ogilvie， M.Erythropoiet

13、in Stimulates Proliferation and Interferes with Differentiation of Myoblasts. J Biol Chem，2000， 275， 39754-39761.7 Sakanaka M.In vivo evidence that erythropoietin protects neurons from ischemic damage. Proc Natl Acad Sci U S A，1998，95（8）：4635-4640.8 Calvillo L.Recombinant human erythropoietin protec

14、ts the myocardium from ischemia-reperfusion injury and promotes beneficial remodeling. Proc Natl Acad Sci U S A，2003，100 （8）： 4802-4806.9 Moon C.Erythropoietin reduces myocardial infarction and left ventricular functional decline after coronary artery ligation in rats. Proc Natl Acad Sci U S A，2003，

15、100（20）：11612-11617.10 Wright GL.Erythropoietin receptor expression in adult rat cardiomyocytes is associated with an acute cardioprotective effect for recombinant erythropoietin during ischemia-reperfusion injury. FASEB J， 2004 Jun;18（9）：1031-1033. Epub 2004 Apr 1. 11 Cai Zheqing.Hearts from rodent

16、s exposed to intermittent hypoxia or erythropoietin are protected against ischemia-reperfusion injury. Circulation，2003，108（1）：79-85. Epub 2003 Jun 09.12 Tramontano AF.Erythropoietin protects cardiac myocytes from hypoxia-induced apoptosis through an Akt-dependent pathway. Biochem Biophys Res Commun

17、，2003，308（4）：990-994.13 Cai Zheqing， Semenza GL.Phosphatidylinositol-3-kinase signaling is required for erythropoietin-mediated acute protection against myocardial ischemia/reperfusion injury.Circulation，2004，109（17）：2050-2053.14 Shi Y.Acute cardioprotective effects of erythropoietin in infant rabbits are mediated by activation of protein kinases and potassium channels. Basic Res Cardiol，99（3）：173-182.15 Erbayrakta