促紅細胞生成素對缺血再灌注心臟的心肌保護作用

1、促紅細胞生成素對缺血再灌注心臟的心肌保護作用作者：戚曉良時間：2007-11-23 10:09:00 【摘要】 促紅細胞生成素是機體分泌的促進骨髓造血的生物素，近期研究發(fā)現成年人和動物的部分機體細胞在缺血再灌注后可以表達促紅細胞生成素及促紅細胞生成素受體。在成年動物心肌缺血再灌注后心肌細胞同樣可以表達促紅細胞生成素受體，與相應配體結合后可產生心肌保護和細胞抗凋亡作用；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。本文就當前相關研究做一綜述。 【關鍵詞】 促紅細胞生成素； 缺血再灌注； 心肌保護促紅細胞生成素（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)現它還有髓外非生血的組織保護的生物活性。EPO的體內合成也不僅限于缺血的腎臟和嬰兒肝臟，大腦中的星形細胞同樣可以分泌1，而且在不同器官的組織細胞都發(fā)現了EPO mRNA的表達。其特異性受體促紅細胞生成素受體（Erythropoietin Receptor.EPOR）的mRNA同樣在組織細胞中有所表達，研究推斷EPO與其受體結合發(fā)揮多功能的組織保護因子作用2。本文就EPO對缺血心臟的保護作用及其臨床應用前景綜述如下。1 EPO的組織保護作用EPO的生物學活性是通過和其特異性受體促紅細胞生成素受體（Erythropoietin Receptor.EPOR）結合而產生的。研究

3、發(fā)現EPO和EPOR可以在人、鼠以及其他成年動物的缺血、缺氧器官的組織細胞中表達。EPO與EPOR這種髓外表達與其組織保護作用密切相關。其中在神經組織中的研究較為明確：（1）減小谷氨酸毒性；（2）誘導產生神經系統(tǒng)的抗凋亡因子；（3）減輕炎癥反應；（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EPO具有促進神經4和血管5再生，以及促進成肌細胞的分化6等功能。這些作用說明EPO可能是通過多渠道對組織起到保護作用的7。2 EPO對缺血心肌保護作用受EPO神經保護作用的啟發(fā)，Calvillo8等對于低氧環(huán)境中（PO2=5mmHg）培養(yǎng)的心肌細胞應用EPO，缺氧28h后發(fā)現對照組中約85%的

4、細胞凋亡，剩余的心肌呈現片狀壞死；而EPO組中凋亡發(fā)生率僅為50%，并且沒有壞死組織。證實EPO的存在減輕了缺氧引發(fā)的心肌細胞凋亡及壞死?；铙w實驗觀察老鼠的心肌經梗塞30min后再灌注，一周后對照組與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觀察冠脈結扎8周后的老鼠也有相似結果：EPO組梗塞面積僅為對照組的15%25%；經多普勒計算，左室大小與正常組差異無顯著性；而對照組左室容積增加，同時變易分數有所下降。說明EPO對于心肌細胞缺血、缺氧和梗死具有抗凋亡及限制梗死面積的作用；對于梗死后心臟血流動力學

5、功能衰退有減輕作用，估計這是EPO促進心肌細胞分化，有利于心肌重塑作用的結果。Gary10在常溫下對心肌進行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)現應用EPO后壓力可恢復到術前水平的（577）%，對照組僅恢復到術前水平的（265）%。在應用31P作為標記對試驗心肌進行磁共振光譜分析細胞內pH值和/或高能磷酸物質變化，發(fā)現EPO對于急性心肌缺血的保護作用與缺血心肌內ATP含量有關。實驗證實EPOR是缺血誘導產生的抗凋亡蛋白，可在成年鼠心肌缺血后45min內充分表達。無論EPOR的表達還是其與EP

6、O結合后產生的生物效應都是耗能的過程，缺血再灌注前心肌細胞內高能物質含量也會左右其轉歸。對于EPO心肌保護機制方面的研究：Cai Zheqing11在低氧24h環(huán)境下預處理野生型和Hif1a +/-型鼠（Hif1a +/-，編碼低氧誘導因子-1HIF-1等位基因為雜合子）。觀察它們腎臟中EPO mRNA表達及其心肌對于缺血再灌注損傷反應。發(fā)現Hif1a +/-型鼠腎臟中沒有表達EPO mRNA，故血漿EPO含量不象野生型有所增加；Hif1a +/-型鼠心肌必須應用EPO才能象野生型那樣對于缺血再灌注損傷有所預防。試驗不僅再次證實EPO對于缺血再灌注心肌的保護，而且發(fā)現對于心肌保護的缺氧預處理效

7、果依賴于機體HIF-1的基因含量。Tramontano12等證實了EPOR在新生鼠心室肌細胞的表達，發(fā)現EPO的心肌保護作用是激活Akt通過Akt依賴途徑而實現的。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。在與對照組比較時發(fā)現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關系不大。Cai Zheqing13類似的試驗也證實用PIK-3抑制劑渥曼青霉素可以阻斷EPO的抗凋亡作用。Shi Y14等在應用不同物質對EPO的心肌保護作用進行干擾實驗發(fā)現：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EPO的保護作用沒有影響。他們的結論是K+快通道和蛋白激酶的活性決定了EPO對心臟的保護作用。3 臨床應用前景 目前已通過基因重組技術人工合成了

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

10、達到預期的目的。他們在EPO對神經組織的保護作用基礎上，應用去唾液基EPO（asialoEPO）取代rhEPO對于鼠神經組織損傷實施保護。這種rhEPO的變異分子擁有很短的體內半衰期（1.4 min），且沒有促進紅細胞生成的作用，達到甚至優(yōu)于廣于rhEPO的組織保護作用。Leist16及其同事也合成了心得EPO的衍生物保留了組織保護作用，卻沒有促進紅細胞增生的作用。這些對于臨床應用EPO于組織保護方面又邁出了一大步?！緟⒖嘉墨I】1 Masuda S.A novel site of erythropoietin production. Oxygen-dependent production in

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