促紅細(xì)胞生成素的研究

1、促紅細(xì)胞生成素的研究進(jìn)展XXX（X班 X學(xué)院 XX大學(xué) XX 000000）摘要：促紅細(xì)胞生成素是由腎臟分泌產(chǎn)生的一種特異性糖蛋白，由于其糖蛋白分子結(jié)構(gòu)中特異性的糖鏈結(jié)構(gòu)能與骨髓紅細(xì)胞表面的特異性的糖鏈識(shí)別受體結(jié)合，促進(jìn)骨髓紅細(xì)胞的增殖與成熟。其最早用來(lái)治療遺傳、癌癥、慢性腎衰以及其他一些炎癥引起的的貧血癥，隨著促紅細(xì)胞生成素產(chǎn)生機(jī)制與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的研究，促紅細(xì)胞生成素在神經(jīng)系統(tǒng)以及血管壁修復(fù)、心肌疾病等方面的研究有了新的應(yīng)用并廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐。關(guān)鍵詞：促紅細(xì)胞生成素（EPO）； 促紅細(xì)胞受體（EPOR）； 生物學(xué)活性 ；信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；臨床應(yīng)用The research progress of E

2、rythropoietin XxxAbstract：Erythropoietin is produced by the kidneys secrete a specific glycoprotein because of their sugar specificity of the molecular structure of protein, sugar chain structure of the surface of red blood cells with bone marrow-specific sugar chain recognition receptor binding to

3、promote the bone marrow of red blood cells proliferation and maturity。It used to treat some disease that caursed by genetic, cancer, chronic renal failure and other inflammation caused by anemia. with the mechanism of erythropoietin signal transduction mechanism study of erythropoietin in the nervou

4、s system and blood vessel wall repair,so it widely used in many aspect especially in clinical practice.Key words: erythropoietin (EPO); erythropoietin receptor (EPOR); biological activity; signal transduction; clinical application促紅細(xì)胞生成素（EPO）是調(diào)節(jié)紅細(xì)胞產(chǎn)生的必需的細(xì)胞因子，在胎兒期主要由肝臟產(chǎn)生，成年肌體主要來(lái)源于腎臟，由腎小管及管旁毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞與間

5、質(zhì)細(xì)胞合成分泌1。由于EPO是一種糖蛋白，其特異性的糖鏈結(jié)構(gòu)能被EPO識(shí)別，因此作用于特定的靶細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞增殖成熟。EPO最早用于治療再生障礙性貧血，后期發(fā)現(xiàn)其在AIDS引起的貧血、惡性腫瘤性貧血以及自身免疫性貧血等疾病貧血癥中得以廣泛應(yīng)用，近期EPO的生產(chǎn)多用采用基因工程技術(shù)，促紅細(xì)胞生成素已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐。1. EPO的結(jié)構(gòu)與功能1.1 EPO的結(jié)構(gòu)EPO是腎臟分泌的一種活性糖蛋白。血漿中存在的EPO其肽鏈?zhǔn)怯?65個(gè)氨基酸組成，在其24、38、83號(hào)為點(diǎn)分別為天冬氨酸，糖鏈以及N糖肽鍵與天冬酰胺相連-GlcNAC-Asn-X-Thr/Ser,在其肽鍵165位點(diǎn)的氨基酸以O(shè)糖肽鏈相

6、連，為-GalNAC-O-Thr/Ser-。糖鏈占其糖蛋白相對(duì)分子質(zhì)量的40%左右，其N肽糖鏈主要由10-15個(gè)單糖單位構(gòu)成，有一共同核心五糖區(qū)域，其余糖鏈主要以四天線復(fù)雜型為主，有部分三天線型與二天線型。不同的糖鏈構(gòu)型使其糖蛋白具有不同的生物活性，四天線復(fù)雜性的活性最高，后來(lái)發(fā)現(xiàn)四天線復(fù)雜型與腎臟過濾減少與EPO的歸巢有關(guān)。其糖鏈末端唾液酸殘基能被唾液酸酶（又稱神經(jīng)氨酸酶）水解，進(jìn)而使暴露的半乳糖殘基與肝臟內(nèi)的半乳糖特異性識(shí)別受體結(jié)合被水解。根據(jù)碳水化合物含量不同，天然存在的EPO分成兩種類型：型與型。型碳水化合物含量占34%，型碳水化合物含有26%類。兩種類別在生物學(xué)特性、抗原性以及臨床效

7、果上均相同?？刂迫梭wEPO產(chǎn)生的基因位于7號(hào)染色體長(zhǎng)臂22區(qū)，EPO基因的定位使得EPO的大量生產(chǎn)成為可能2。1.2 EPO的產(chǎn)生EPO是由腎臟產(chǎn)生的，其產(chǎn)生受到氧氣、多種體液與一些免疫調(diào)節(jié)的細(xì)胞因子等因素影響，其中以機(jī)體供氧狀況研究最多，但二者作用機(jī)制卻不清楚。最近的研究在這方面有了新的進(jìn)展。當(dāng)體液中供氧不足造成機(jī)體氧氣分壓下降，相應(yīng)的腎小管間質(zhì)細(xì)胞周圍的氧氣分壓下降造成胞漿中氧化還原狀態(tài)改變，最終造成EPO合成增加。Franrey等用肝細(xì)胞癌HepG2進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：缺氧環(huán)境或在培養(yǎng)基中加入氯化鈷（CoCl2）去鐵胺（DSF）及其他還原性物質(zhì)如NADPH時(shí)，胞漿內(nèi)H2O2的含量隨之下降

8、并造成EPO表達(dá)增多【3】。在培養(yǎng)基中直接加入外源性H2O2，則使EPO的生成減少，以上研究表現(xiàn)出H2O2與EPO的生成有重要影響。H2O2含量過高時(shí)，可能會(huì)直接抑制EPO的生成。因此，體內(nèi)缺少過氧化氫酶或者過氧化物酶的患者往往會(huì)發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)的EPO相應(yīng)的減少。EPO的合成亦受到多種體液因素的影響，如：甲狀腺素、ACTH、腎上腺皮質(zhì)激素、催乳素等的影響均會(huì)增加機(jī)體氧內(nèi)養(yǎng)的利用進(jìn)而促使EPO的合成。當(dāng)機(jī)體相應(yīng)的甲狀腺功能低下時(shí)，造成EPO的生成減少，機(jī)體代謝過慢，神經(jīng)系統(tǒng)興奮性降低，消化吸收功能減弱。另外還發(fā)現(xiàn)一些血管收縮藥物，如血管緊張素II（AngII）可通過作用于血管緊張素I型受體（AT1R

9、）增加EPO的產(chǎn)生。1.3 EPO的生物學(xué)功能EPO是腎臟產(chǎn)生的糖蛋白，主要作用于紅系祖細(xì)胞，促進(jìn)其增殖與成熟。在紅細(xì)胞生成的過程中EPO主要與其它生長(zhǎng)因子，如肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（SCF）、胰島素生長(zhǎng)因子（CIGF-1）共同協(xié)同作用于未成熟的紅系祖細(xì)胞。EPO主要作用于紅系祖細(xì)胞的增殖期與分化期，通過刺激其有絲分裂、激活紅細(xì)胞特異基因，進(jìn)而使紅細(xì)胞大量增殖與分化，EPO還能特性型阻斷紅系祖細(xì)胞從紅細(xì)胞集落形成單位細(xì)胞（CFU-E）到早幼紅細(xì)胞階段的正常細(xì)胞凋亡，促使紅系祖細(xì)胞的生長(zhǎng)與繁殖。EPO主要用于腎功能衰竭有關(guān)的貧血、腎小球間質(zhì)細(xì)胞功能下降造成的骨髓造血干細(xì)胞功能減弱。EPO及其受體激動(dòng)劑常

10、用于伴有骨髓抑制的慢性腎炎或癌癥患者以及危重病人提高血紅蛋白水平和避免輸血，但同時(shí)也潛在增加了深靜脈血栓的風(fēng)險(xiǎn)。EPO對(duì)巨核細(xì)胞的生長(zhǎng)也具有一定的作用，實(shí)驗(yàn)中單獨(dú)或與血小板生成素（TPO）一起均可以刺激巨核細(xì)胞集落成單位細(xì)胞以及胞質(zhì)裂解形成血小板。2. EPO及EPO受體信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)2.1 EPO受體人EPOR的基因位于19號(hào)染色體上，裸肽分子質(zhì)量為55KDa，糖基化后為66KDa,由508個(gè)氨基酸殘基組成（包括24個(gè)氨基酸殘基的是失導(dǎo)序列）。人的EPO受體位于紅系祖細(xì)胞的細(xì)胞膜表面，由膜外區(qū)跨膜區(qū)與胞內(nèi)區(qū)組成。胞質(zhì)部分缺少酪氨酸激酶的特征排列順序，所以不具備酪氨酸激酶活性。在靠近跨膜區(qū)有BOX

11、1和BOX2兩個(gè)同源盒，BOX1是EPOR與酪氨酸激酶相聯(lián)系的部位，跨膜區(qū)區(qū)域由24個(gè)疏水氨基酸構(gòu)成，細(xì)胞外部分由4個(gè)保守型半胱氨酸基組成的結(jié)構(gòu)區(qū)和WSXWS（Trp-Ser-X-Trp-Ser）構(gòu)型，與某些細(xì)胞白細(xì)胞介素同屬一個(gè)受體家族，在轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制上有一定的共性。目前已知能表達(dá)EPO受體的細(xì)胞主要為：紅系干細(xì)胞、巨核細(xì)胞干細(xì)胞。另外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)EPO還可作用于中樞神經(jīng)細(xì)胞上的EPOR。近年來(lái)，已在非紅系血細(xì)胞和非造血干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了EPO的功能性受體，如髓系心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等。由于EPO能特異性的作用于EPOR從而發(fā)揮一定的生理活性，可見EPO在一些功能性疾病的治療中有很大的作用。2.2 EP

12、O受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制EPO作用于EPO受體后，EPOR在其胞外部分一個(gè)20個(gè)氨基酸組成的片段引導(dǎo)下發(fā)生同源二聚體反應(yīng)【4】。JAK激酶家族是一組非受體型酪氨酸激酶，主要與EPO受體胞質(zhì)部分靠近細(xì)胞膜的區(qū)域相連，家族主要包括JAK1、JAK2、JAK3、TYK2，其中JAK2對(duì)EPOR的活化有直接作用，當(dāng)EPO與EPOR結(jié)合時(shí)，JAK2自身發(fā)生磷酸化反應(yīng)而被活化?；罨腏AK2首先將EPOR的酪氨酸殘基磷酸化，繼而使之具有SH2區(qū)域。JAK被激活后主要作用于受體的胞漿部分，使羧基末端兩個(gè)酪氨酸殘基磷酸化而改變其構(gòu)型，并且暴露出剪切酶作用位點(diǎn)，進(jìn)入細(xì)胞核，識(shí)別位于靶基因啟動(dòng)區(qū)的特定堿基序列并啟動(dòng)轉(zhuǎn)

13、錄【5】。目前已知的EPO受體介導(dǎo)激活的STAT為STAT-5，靶基因?yàn)镃IS。除JA2/STAT5途徑外，已經(jīng)正式的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑還包括：1，EPOR-JAK2-PBK（磷脂酰肌醇-3-激酶）途徑;2，EPOR-JAK2-ERKs（胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶-1，2）途徑;3，EPOR-JAK2-NF-KappaB(核因子KappaB)途徑;4,EPOR-JAK2-Ras(Rasd蛋白)-MAPK（有絲分裂原活化蛋白）途徑等。3. EPO的臨床應(yīng)用3.1 在腎性貧血中的應(yīng)用典型的腎性貧血是正細(xì)胞正色素性貧血，通常在GFE20ml/min時(shí)發(fā)生。腎性貧血的原因包括：1.紅細(xì)胞壽命縮短，與氮質(zhì)血癥、紅細(xì)胞本

14、身對(duì)滲透壓氧化損傷機(jī)制刺激的抵抗力下降、以及脾功能亢進(jìn)有關(guān)。2.血液丟失：包括透析失血、取血化驗(yàn)、隱性胃腸道失血等。3.紅細(xì)胞生成受抑制：EPO相對(duì)缺乏是腎性貧血最主要的原因6。臨床上人重組EPO（r-HuEPO）的補(bǔ)充添加治療主要用于腎性貧血、慢性腎性貧血、正常正色素貧乏而造成的貧血。腎性貧血常為晚期腎功能不全（尿毒癥）的并發(fā)癥，約占透析治療病人的50%。使用透析機(jī)只能改善血液和尿液中尿素和一些離子電介質(zhì)的電滲水平，并不能根本上治療腎間質(zhì)細(xì)胞的功能性疾病。r-HuEPO的應(yīng)用可以使得晚期腎性貧血得到部分校正，使患者的死亡率和住院率下降，也可以從根本上改善尿毒癥患者的貧血癥狀和紅細(xì)胞免疫指標(biāo)，

15、提高尿毒癥患者的體液和細(xì)胞免疫功能，降低患者的感染率。EPO長(zhǎng)期療法可以改善高密度脂蛋白相關(guān)血小板活化因子乙酰水解酶與總體血漿酶活性的比值低而致動(dòng)脈粥樣硬化的比率7。EPO也可用于非腎性貧血的治療。其對(duì)腫瘤相關(guān)性貧血、人類免疫缺陷病毒（HIV）相關(guān)貧血、骨髓移植相關(guān)貧血等方面也有良好的療效。3.2 在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用EPO作為一種多效細(xì)胞因子，實(shí)驗(yàn)已證明中樞神經(jīng)系統(tǒng)可產(chǎn)生EPO及EPO受體，并具有多種神經(jīng)保護(hù)作用，Santhanamy用腦脊液和帶編碼rHuEpo基因的噬菌體載體混合液注射到新西蘭白兔頭壯骨池中，二天培養(yǎng)觀察EPO含量幾乎為對(duì)照組EPO含量的10倍。并發(fā)現(xiàn)rHuEPO的生物活性與

16、NO合成酶的活性相一致【8】。研究表明在腦血管循環(huán)中，rHuEPO增強(qiáng)了由NO介導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性血管舒張作用。 EPO是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種具有神經(jīng)保護(hù)作用的細(xì)胞因子 它可以通過與EPO-R結(jié)合激活一系列酶，啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)揮抗氧化應(yīng)激，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)等對(duì)神經(jīng)元起保護(hù)作用。EPO對(duì)神經(jīng)元發(fā)揮保護(hù)作用一種可能機(jī)制是抗氧化EPO能通過抑制NO介導(dǎo)的自由基引發(fā)的細(xì)胞毒發(fā)揮保護(hù)細(xì)胞作用。EPO可增加抗氧化酶，超氧化歧化酶，谷胱甘肽還原酶，過氧化氫酶等的活性保護(hù)神經(jīng)元【9】。已有大量體內(nèi)外試驗(yàn)證明EPO對(duì)神經(jīng)元保護(hù)作用。還有研究證明，EPO還能增強(qiáng)NO的擴(kuò)血管作用，明顯緩解血管攣縮，并能直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，促

17、進(jìn)血管新生在解血部位建立側(cè)枝循環(huán)，這些作用都有助于改善局部缺血狀況，有助于缺血部位神經(jīng)細(xì)胞的存活。3.3 EPO的其他作用3.3.1 EPO對(duì)心臟的作用EPO是一種多效細(xì)胞因子，不僅能夠刺激腎小球間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生紅細(xì)胞，抑制祖系細(xì)胞的凋亡，而且對(duì)于由于缺血造成的心臟損傷有很好的修復(fù)作用。EPO通過促進(jìn)新血管的形成和減少梗塞面積和抑制細(xì)胞凋亡，進(jìn)而保護(hù)心臟組織免受缺氧、毒素及氧化應(yīng)激誘導(dǎo)損傷的效能。臨床上為心肌梗死的預(yù)防和治療提供了新的研究。3.3.2 抑制炎癥YannEC等研究表明，EPO通過抑制紅細(xì)胞膜表面炎癥因子FAS和TNF-的表達(dá)，阻止了感染性休克患者的紅細(xì)胞程序性凋亡，改善了貧血癥狀。另

18、有實(shí)驗(yàn)證明，EPO對(duì)于正常細(xì)胞的凋亡并無(wú)直接抑制作用，而是通過直接作用于引起炎癥的因子，降低正常細(xì)胞對(duì)炎癥因子的效應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)正常細(xì)胞的正常功能代謝【10】。例如-HuEPO對(duì)于甲狀腺細(xì)胞本身并無(wú)直接作用，而是通過抑制炎癥因子以及炎癥反應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)甲狀腺激素的正常分泌。3.3.3促進(jìn)腸粘膜發(fā)育EPO主要作用于位于小腸粘膜內(nèi)表面的EPO受體，促進(jìn)腸粘膜增生與發(fā)育，繼而改善小腸對(duì)一些脂類和氨基酸類物質(zhì)的吸收功能。但口服-HuEPO只對(duì)腸粘膜起到促進(jìn)發(fā)育的功能，并不能治療由于腸癌引起的貧血11。EPO的前景展望EPO作為一種糖蛋白，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明在許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病中均有作用靶點(diǎn)。目前研究多效細(xì)胞因子EPO的焦點(diǎn)多以轉(zhuǎn)向臨床引用，開發(fā)EPO的實(shí)際臨床應(yīng)用價(jià)值。EPO在臨床心腦血管疾病研究方面是熱點(diǎn)，但是其作用與療效、藥量、療程之間的關(guān)系目前尚未研究清楚，有待于進(jìn)一步探索。盡管EPO在臨床應(yīng)用中表現(xiàn)出許多優(yōu)越性，但是也有一定的負(fù)效應(yīng)。對(duì)炎癥性疾病而言，EPO有望在臨床開發(fā)成為新的炎癥因子抑制劑。 參考文獻(xiàn)：【1】杜寶中.紅細(xì)胞生成素簡(jiǎn)介.西藏大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,17(3):31-34【2】馮玫，李玉翠.EPO與EPO受體的研究進(jìn)展.白血病與淋巴瘤，2005,14(4):254-256【3】戴毅.紅細(xì)胞生成素研究新進(jìn)展.國(guó)外醫(yī)學(xué)臨床生物化