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【摘要】 促红细胞生成素是机体分泌的促进骨髓造血的生物素，近期研究发现成年人和动物的部分机体细胞在缺血再灌注后可以表达促红细胞生成素及促红细胞生成素受体。在成年动物心肌缺血再灌注后心肌细胞同样可以表达促红细胞生成素受体，与相应配体结合后可产生心肌保护和细胞抗凋亡作用；既而缩小心肌缺血坏死面积，极大限度维持缺血后心脏泵的功能。本文就当前相关研究做一综述。
【关键词】 促红细胞生成素； 缺血再灌注； 心肌保护
促红细胞生成素（Erythropoietin，EPO）是含唾液基的酸性糖蛋白，作为刺激骨髓造血的生物素，近期研究发现它还有髓外非生血的组织保护的生物活性。EPO的体内合成也不仅限于缺血的肾脏和婴儿肝脏，大脑中的星形细胞同样可以分泌［1］，而且在不同器官的组织细胞都发现了EPO mRNA的表达。其特异性受体促红细胞生成素受体（Erythropoietin Receptor.EPOR）的mRNA同样在组织细胞中有所表达，研究推断EPO与其受体结合发挥多功能的组织保护因子作用［2］。本文就EPO对缺血心脏的保护作用及其临床应用前景综述如下。
1 EPO的组织保护作用
EPO的生物学活性是通过和其特异性受体——促红细胞生成素受体（Erythropoietin Receptor.EPOR）结合而产生的。研究发现EPO和EPOR可以在人、鼠以及其他成年动物的缺血、缺氧器官的组织细胞中表达。EPO与EPOR这种髓外表达与其组织保护作用密切相关。其中在神经组织中的研究较为明确：（1）减小谷氨酸毒性；（2）诱导产生神经系统的抗凋亡因子；（3）减轻炎症反应；（4）减小NO引起的损伤和直接抗氧化作用［3］。另外的研究发现EPO具有促进神经［4］和血管［5］再生，以及促进成肌细胞的分化［6］等功能。这些作用说明EPO可能是通过多渠道对组织起到保护作用的［7］。
2 EPO对缺血心肌保护作用
受EPO神经保护作用的启发，Calvillo［8］等对于低氧环境中（PO2=5mmHg）培养的心肌细胞应用EPO，缺氧28h后发现对照组中约85%的细胞凋亡，剩余的心肌呈现片状坏死；而EPO组中凋亡发生率仅为50%，并且没有坏死组织。证实EPO的存在减轻了缺氧引发的心肌细胞凋亡及坏死。活体实验观察老鼠的心肌经梗塞30min后再灌注，一周后对照组与EPO组梗塞面积分别为>60%和35%，左室舒张末期压力（LVEDP）分别为（10.4±1.0）mmHg和（4.7±1.0）mmHg。Moon［9］观察冠脉结扎8周后的老鼠也有相似结果：EPO组梗塞面积仅为对照组的15%～25%；经多普勒计算，左室大小与正常组差异无显著性；而对照组左室容积增加，同时变易分数有所下降。说明EPO对于心肌细胞缺血、缺氧和梗死具有抗凋亡及限制梗死面积的作用；对于梗死后心脏血流动力学功能衰退有减轻作用，估计这是EPO促进心肌细胞分化，有利于心肌重塑作用的结果。Gary［10］在常温下对心肌进行20min缺血及25min再灌注，观察左室发展压（left-ventricular-developed pressure，LVDP）变化。发现应用EPO后压力可恢复到术前水平的（57±7）%，对照组仅恢复到术前水平的（26±5）%。在应用31P作为标记对试验心肌进行磁共振光谱分析细胞内pH值和/或高能磷酸物质变化，发现EPO对于急性心肌缺血的保护作用与缺血心肌内ATP含量有关。实验证实EPOR是缺血诱导产生的抗凋亡蛋白，可在成年鼠心肌缺血后45min内充分表达。无论EPOR的表达还是其与EPO结合后产生的生物效应都是耗能的过程，缺血再灌注前心肌细胞内高能物质含量也会左右其转归。
对于EPO心肌保护机制方面的研究：Cai Zheqing［11］在低氧24h环境下预处理野生型和Hif1a +/-型鼠（Hif1a +/-，编码低氧诱导因子-1α［HIF-1α］等位基因为杂合子）。观察它们肾脏中EPO mRNA表达及其心肌对于缺血再灌注损伤反应。发现Hif1a +/-型鼠肾脏中没有表达EPO mRNA，故血浆EPO含量不象野生型有所增加；Hif1a +/-型鼠心肌必须应用EPO才能象野生型那样对于缺血再灌注损伤有所预防。试验不仅再次证实EPO对于缺血再灌注心肌的保护，而且发现对于心肌保护的缺氧预处理效果依赖于机体HIF-1α的基因含量。Tramontano［12］等证实了EPOR在新生鼠心室肌细胞的表达，发现EPO的心肌保护作用是激活Akt——通过Akt依赖途径而实现的。EPO的抗凋亡作用可被磷脂酰肌糖3激酶（PIK-3）的特异性阻断剂LY294002所抵消。在与对照组比较时发现caspase 3/7的活性差异无显著性。提示EPO的抗凋亡作用依赖于Akt及PIK-3途径，而与caspase 3/7关系不大。Cai Zheqing［13］类似的试验也证实用PIK-3抑制剂渥曼青霉素可以阻断EPO的抗凋亡作用。Shi Y［14］等在应用不同物质对EPO的心肌保护作用进行干扰实验发现：EPO可使PKC、p38 MAP激酶和p42/44 MAP激酶磷酸化；EPO的心脏保护作用可以被蛋白激酶抑制剂SB203580 （p38 MAP 激酶）、 PD98059 （p42/44 MAP激酶）、白屈菜赤碱（PKC）以及K+通道阻滞剂优降糖、HMR 1098， 5-HD 和 Paxilline所阻断；在应用EPO之前（2.3±0.9nmol/min/g）和15min之后（2.4±1.9nmol/min/g）心脏所释放的硝酸盐及亚硝酸盐没有差别；而L-NAME 和 L-NMA则对EPO的保护作用没有影响。他们的结论是K+快通道和蛋白激酶的活性决定了EPO对心脏的保护作用。
3 临床应用前景
目前已通过基因重组技术人工合成了重组人促红细胞生成素（Recombinant human Erythropoietin.rhEPO），它的氨基酸顺序及生物学活性与天然EPO完全一致。rhEPO已成为治疗肾性贫血的首选药物，对肿瘤化疗所致贫血，及其他贫血性疾病都有良好效果。对于临床应用rhEPO治疗贫血的剂量、疗程及并发症目前已经为广大临床医生熟知，但用于组织保护和抗凋亡也还停留在实验室阶段。Shi Y［14］等仅只是在观察老鼠心肌缺血再灌注实验时发现1.0 U/ml的EPO是令心功能最大限能恢复的最佳浓度。为了避免如高血压、红细胞增多症、血栓形成等EPO应用所产生的并发症，Erbayraktar［15］等人通过缩短EPO 的半衰期来达到预期的目的。他们在EPO对神经组织的保护作用基础上，应用去唾液基EPO（asialoEPO）取代rhEPO对于鼠神经组织损伤实施保护。这种rhEPO的变异分子拥有很短的体内半衰期（1.4 min），且没有促进红细胞生成的作用，达到甚至优于广于rhEPO的组织保护作用。Leist［16］及其同事也合成了心得EPO的衍生物保留了组织保护作用，却没有促进红细胞增生的作用。这些对于临床应用EPO于组织保护方面又迈出了一大步。
【参考文献】
1 Masuda S.A novel site of erythropoietin production. Oxygen-dependent production in 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，2002，91（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.
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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.
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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，2003，100（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 rodents 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，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 Erbayraktar s.Asialoerythropoietin is a nonerythropoietic cytokine with broad neuroprotective activity in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A，2003，100（11）：6741-6746.
16 Leist M.Derivatives of erythropoietin that are tissue protective but not erythropoietic. Science， 2004，305（5681）：239-242.
（编辑：秋 实）
作者单位： 250033 山东济南，山东大学第二医院