劉 燕 李法琦 (重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院老年病科，重慶 400016)

促紅細(xì)胞生成素(EPO)是一類唾液酸糖蛋白激素，屬于細(xì)胞因子家族，主要由腎臟分泌。Bonsdorff和Jalvisto于1948年首次檢測(cè)出血漿中存在的EPO，并將其由Hemopoietine命名為EPO〔1〕。1950～1955年之間，首次確定EPO與紅細(xì)胞的生成有關(guān)。1977年首次從一個(gè)病人的尿中純化出EPO〔2〕。1985年首次克隆出EPO并于1986年開(kāi)始用于臨床疾病的治療。以往認(rèn)為EPO與其受體EPOR特異結(jié)合刺激骨髓造血，因而在臨床上廣泛用于各種貧血的治療，如:慢性腎衰竭貧血、癌性貧血、艾滋病伴發(fā)貧血、遺傳性鐮刀型細(xì)胞貧血、遺傳性β-地中海貧血、骨髓異常增生綜合征貧血、自身免疫性貧血和早產(chǎn)兒貧血，及手術(shù)用血的輔助治療。近年發(fā)現(xiàn)EPOR在全身大多數(shù)組織都有分布，自1985年人們應(yīng)用基因重組技術(shù)成功研制出重組人EPO(rhEPO)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)rhEPO通過(guò)與EPOR結(jié)合而發(fā)揮促進(jìn)造血以外的多種生物學(xué)作用。

1 EPO及其受體的分子結(jié)構(gòu)及其生物學(xué)特性

EPO的分子量約為34 kD，由約165個(gè)氨基酸組成，含糖量很高，主要是經(jīng)唾液酸糖基化。編碼EPO的基因主要位于第7號(hào)染色體長(zhǎng)臂22區(qū)，編碼193個(gè)氨基酸組成的蛋白，是有活性EPO的前體，經(jīng)剪切掉27個(gè)氨基酸和唾液酸糖基化及移除末端氨基酸才能發(fā)揮其生物學(xué)作用。EPO根據(jù)糖基化的程度可以分為兩類，一類是α型，含31%的碳水化合物，另一類是β型，含24%的碳水化合物，兩類EPO的基本生理作用和抗原性相似。EPOR分布于全身多個(gè)組織，目前發(fā)現(xiàn)在紅細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、心肌細(xì)胞等細(xì)胞均有其受體表達(dá)〔3〕。EPOR是造血因子家族成員之一，其編碼基因位于19號(hào)染色體，分子量約55 kD，由508個(gè)氨基酸殘基組成，分為胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞質(zhì)區(qū)三個(gè)部分。EPO及EPO受體的結(jié)構(gòu)決定了它們的生物學(xué)功能。EPO促進(jìn)造血的功能與它的其他功能所需劑量不同，用于造血功能所需劑量較小，而其他功能所需劑量較大。大劑量EPO也能作用于造血系統(tǒng)，可引起紅細(xì)胞增多、血黏滯度增高，導(dǎo)致高血壓、血栓形成等并發(fā)癥。因此臨床應(yīng)用的EPO必須經(jīng)過(guò)修飾使其主要與臨床所需保護(hù)組織的受體相互作用，而減少并發(fā)癥?，F(xiàn)臨床作為藥用的EPO是經(jīng)cDNA克隆翻譯而成的，與天然的EPO有相似的氨基酸序列，并具有更符合臨床應(yīng)用的藥理學(xué)特點(diǎn)。EPOR在不同組織的中的功能區(qū)并不一致，但都有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白的作用。胞漿區(qū)含有box1和box2區(qū)，是促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂和誘導(dǎo)酪氨酸磷酸化的必須結(jié)構(gòu)域，跨膜區(qū)是酪氨酸激酶家族的結(jié)合區(qū)，胞外區(qū)含有保守的WSXWS氨基酸序列。JAK2與 EPOR組成 EPOR二聚體〔4〕，EPO與其結(jié)合通過(guò)發(fā)生一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)而發(fā)揮作用。

2 EPO的產(chǎn)生及調(diào)節(jié)

EPO在胚胎早期由肝臟合成，以后慢慢轉(zhuǎn)移至腎，出生以后90%由腎的間質(zhì)細(xì)胞分泌。此外，也有少量EPO由其他組織細(xì)胞產(chǎn)生，例如巨噬細(xì)胞、星型膠質(zhì)細(xì)胞等〔5〕。作為藥用的EPO早期從尿中提取，目前許多國(guó)家已經(jīng)克隆出EPO基因，并將其cDNA和DNA成功地在猴腎細(xì)胞(COS)、中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞(CHO)等真核細(xì)胞中獲得了高效表達(dá)〔6〕。EPO的含量在不同物種的個(gè)體內(nèi)并不是一個(gè)穩(wěn)定的值，會(huì)隨著不同的刺激因素而發(fā)生變化，研究發(fā)現(xiàn)感應(yīng)低氧基因的表達(dá)對(duì)EPO基因的表達(dá)至關(guān)重要〔7，8〕，缺氧誘導(dǎo)核因子通過(guò)蛋白合成結(jié)合至人EPO基因增強(qiáng)子，從而促進(jìn)EPO基因的轉(zhuǎn)錄激活〔9〕。Paliege等〔10〕研究發(fā)現(xiàn)與EPO的產(chǎn)生相關(guān)的缺氧誘導(dǎo)因子 (HIF)可分為HIF-1α和HIF-2α。他們給予大白鼠脯胺酰羥化酶抑制劑FG-4497處理6 h后，腎分析發(fā)現(xiàn)，HIF介導(dǎo)的EPO mRNA表達(dá)明顯上調(diào)，且HIF-2α在成纖維細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞，腎小球上皮細(xì)胞均有發(fā)現(xiàn)，HIF-1α僅在腎小管上皮細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)。調(diào)節(jié)EPO產(chǎn)生的HIF90%由HIF-2α介導(dǎo)。Paul等〔11〕研究發(fā)現(xiàn)將腺苷灌注到游離的小鼠腎中，可誘導(dǎo)EPO的增加。若是在灌注液中加入腺苷拮抗劑或是腺苷脫氨酶，EPO的合成量顯著減少。Nagashima等〔12〕發(fā)現(xiàn)腺苷激動(dòng)劑 5-N-ethylcarboxamideadenosine(NECA)、CHA和KW-3902均能促進(jìn)鼠的血清EPO水平，并呈劑量依賴性。腺苷A2a的拮抗劑KF17837抑制NECA介導(dǎo)的EPO的產(chǎn)生。Fisher等〔13〕發(fā)現(xiàn)即使在常氧條件下培養(yǎng)，腺苷A2a選擇性的激動(dòng)劑CGS-21580，也能顯著增加Hep3B細(xì)胞的EPO mRNA的表達(dá)水平。即使將細(xì)胞暴露在缺氧條件下，腺苷A2a的選擇性拮抗劑SCH-58261能顯著抑制EPO的表達(dá)。Bakris等〔14〕報(bào)道茶堿是一類腺苷非選擇性的拮抗劑，能降低紅細(xì)胞增多癥患者的血漿EPO水平。Batmunkh等〔15〕報(bào)道IL-1通過(guò)激活NF-kappaB能抑制HepG2細(xì)胞的EPO的產(chǎn)生，給細(xì)胞培養(yǎng)液中加入cAMP能抑制NF-kappaB的激活進(jìn)而增加其EPO的產(chǎn)生。而Gleiter等〔16〕報(bào)道腺苷A1受體阻滯劑DPCPX和 KW-3902，腺苷 A1、A2 受體激動(dòng)劑 CHA、CGS 21680，腺苷再攝取抑制劑EHNA都不能改變暴露在一氧化氮(NO)條件下小鼠血清的EPO的水平。有作者報(bào)道前列腺素E1能增加EPO的水平。Gross等〔17〕發(fā)現(xiàn)PGE2能增加游離的狗的腎灌注液中的EPO水平。Fink等〔18〕發(fā)現(xiàn)β2腎上腺受體激動(dòng)劑能增加紅細(xì)胞增多癥小鼠的EPO水平。Radtke等〔19〕報(bào)道在觀察游離的狗的腎臟發(fā)現(xiàn)沙丁胺醇能增加EPO及前列腺素的釋放，這與Fink和Fisher的報(bào)道一致，并提示沙丁胺醇增加EPO的釋放可能是通過(guò)激活β2腎上腺受體。Nelson等〔20〕研究表明PGI2及其代謝產(chǎn)物能顯著增加紅細(xì)胞增多癥小鼠血清EPO的水平。Fisher等〔13〕闡述了腺苷和類花生四烯酸增加EPO水平的可能原因。Jelkmann等〔21〕報(bào)道在肝細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中致裂原下調(diào)蛋白激酶C的同工酶，進(jìn)而EPO水平表達(dá)下降。Fandrey等〔22〕在培養(yǎng)HepG2時(shí)研究發(fā)現(xiàn)白介素-1(IL-1)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)能抑制EPO的表達(dá)。后也有學(xué)者證實(shí)了IL-1、脂多糖能抑制EPO的表達(dá)。由此看出EPO的表達(dá)水平受多種因素的影響，且因素之間相互作用，共同決定實(shí)驗(yàn)對(duì)象的EPO的水平。

3 EPO與干細(xì)胞

干細(xì)胞是一類具有自我更新和多向分化能力的原始未分化細(xì)胞，根據(jù)干細(xì)胞來(lái)源的不同可分胚胎干細(xì)胞，成體干細(xì)胞和羊水干細(xì)胞三大類。在機(jī)體受損害時(shí)，這些干細(xì)胞便受多種因素的影響發(fā)生增殖、遷移、分化，進(jìn)而盡可能的恢復(fù)機(jī)體的功能。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)EPO與其他多種因素共同調(diào)節(jié)各類干細(xì)胞的功能，保護(hù)組織，使損傷減輕并促進(jìn)組織功能的恢復(fù)。

3.1 EPO與神經(jīng)干細(xì)胞 神經(jīng)細(xì)胞是終末分化細(xì)胞，神經(jīng)的損傷只能由膠質(zhì)細(xì)胞再生修復(fù)，嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量。因此神經(jīng)干細(xì)胞的移植治療成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。目前對(duì)影響神經(jīng)干細(xì)胞研究較多的因子有:成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子，表皮生長(zhǎng)因子，膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)源性生長(zhǎng)因子，睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，胰島素樣生長(zhǎng)因子-1等。EPO是近年研究較多的又一因素。研究發(fā)現(xiàn)，EPOR在成年腦及發(fā)育胎腦中均有表達(dá)。也有作者發(fā)現(xiàn)將EPO注入側(cè)腦室，嗅區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)增多。Sadamoto等〔23〕用自發(fā)性高血壓大鼠制成永久性大腦中動(dòng)脈梗塞模型，將EPO注射入腦室后，減輕了皮質(zhì)梗死的程度，并促進(jìn)丘腦部神經(jīng)元的細(xì)胞的存活。趙舒武等〔24〕研究發(fā)現(xiàn)，促紅細(xì)胞生成素能促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化，對(duì)抗其凋亡。

他們發(fā)現(xiàn)EPO用量等于或大于5 U/ml時(shí)，神經(jīng)干細(xì)胞的集落明顯多于對(duì)照組，將神經(jīng)干細(xì)胞誘導(dǎo)向神經(jīng)元細(xì)胞分化的效率明顯高于對(duì)照組，但使用劑量在5，50，500 U/ml之間差別沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。目前研究已經(jīng)證實(shí)EPO對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞有保護(hù)及促分化為神經(jīng)元的作用，但單一應(yīng)用誘導(dǎo)效率還是低。羅海龍等〔25〕發(fā)現(xiàn)胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)和EPO誘導(dǎo)大鼠海馬源性神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元細(xì)胞分化有協(xié)同作用，使得誘導(dǎo)分化效率更高，但該作用有劑量相關(guān)性。他們發(fā)現(xiàn)IGF-1和EPO(100 U/ml)的誘導(dǎo)效率最高，而IGF-1與10 U/ml的EPO誘導(dǎo)效率差別沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。腦出血，腦梗死，顱內(nèi)高壓等顱腦損失疾病均會(huì)影響腦細(xì)胞的氧供，使細(xì)胞缺氧。趙保明等〔26〕研究表明神經(jīng)干細(xì)胞在體外缺氧培養(yǎng)條件下能夠促進(jìn)其向神經(jīng)元細(xì)胞分化，而EPO與缺氧具有協(xié)同作用。但也有研究表明，缺氧有時(shí)間的限制，在短時(shí)間可以促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖，長(zhǎng)時(shí)間影響其生長(zhǎng)。Kang等〔27〕研究發(fā)現(xiàn)EPO與胰島素樣生長(zhǎng)因子聯(lián)合應(yīng)用能對(duì)抗免疫缺陷病毒對(duì)大腦的侵犯，改善其引起的神經(jīng)衰弱，癡呆等癥狀。Cao等〔28〕發(fā)現(xiàn)EPO的作用并不總是有益的。他們的研究表明EPO能促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)，高表達(dá)EPOR是神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞得以維持的重要因素。神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞表達(dá)的EPOR是非干細(xì)胞類的幾倍。如果用阻斷劑阻斷EPO與其受體的相互作用，腫瘤生長(zhǎng)明顯減慢，變小。Wang等〔29〕發(fā)現(xiàn)EPO也能改變脊髓原神經(jīng)干細(xì)胞的增殖周期，但有趣的是與細(xì)胞增殖周期有關(guān)的酶在EPO處理組和對(duì)照組并沒(méi)有明顯區(qū)別，由此可推測(cè)，EPO及受體在關(guān)于神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化起生理性的作用。Fu等〔30〕指出EPO不僅對(duì)神經(jīng)細(xì)胞有保護(hù)作用，而且能調(diào)節(jié)其免疫抗原性。氨甲酰促紅細(xì)胞生成素能加強(qiáng)增殖的及分化的神經(jīng)干細(xì)胞的MHC-I的抗原性，而減弱了MHC-II的抗原性。

3.2 EPO與間充質(zhì)干細(xì)胞 間充質(zhì)干細(xì)胞是來(lái)源于骨髓的具有多種風(fēng)化潛能的干細(xì)胞，取材方便，免疫原性低，近年來(lái)對(duì)其誘導(dǎo)分化為各種終末細(xì)胞的研究較多，為進(jìn)一步的臨床應(yīng)用打下基礎(chǔ)。間充質(zhì)干細(xì)胞是有別于骨髓中造血干細(xì)胞的一類細(xì)胞。其表面標(biāo)志CD44，CD29陽(yáng)性，而CD34，CD45為陰性。間充質(zhì)干細(xì)胞，原代培養(yǎng)時(shí)生長(zhǎng)較慢，有文獻(xiàn)報(bào)道，約14 d才能長(zhǎng)滿培養(yǎng)皿的80%。張定國(guó)等〔31〕研究發(fā)現(xiàn)促紅細(xì)胞生成素能促進(jìn)MSC增殖，效率呈劑量依賴性。正常組的MSC的G0/G1期比例較高，為90.2%，S期和G2/M期的比例相對(duì)較低，分別為6.5%，3%，經(jīng)10 U/ml的EPO誘導(dǎo)后G0/G1期的比例下降(約73%)，S期和 G2/M期的比例相對(duì)增加(分別為約15%，12%)。王文益等〔32〕在體外構(gòu)建 EPO的真核表達(dá)質(zhì)粒 pEGFP-N1/EPO，然后將質(zhì)粒轉(zhuǎn)染骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，轉(zhuǎn)染后EPO成功在間充質(zhì)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，將轉(zhuǎn)染后的間充質(zhì)干細(xì)胞移植到動(dòng)物模型的腦缺血梗死區(qū)，MSC部分風(fēng)化為了神經(jīng)元細(xì)胞，減輕腦的功能損失，改善大腦的學(xué)習(xí)記憶功能。間充質(zhì)干細(xì)胞在缺氧的條件下能對(duì)氧耐受較好，進(jìn)一步研究表明缺氧后間充質(zhì)干細(xì)胞的EPO受體表達(dá)增加。因此，EPO可能通過(guò)抗凋亡的作用增加間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)缺氧的耐受能力。楊超等〔33〕通過(guò)慢病毒將EPO基因轉(zhuǎn)入間充質(zhì)干細(xì)胞中，結(jié)果顯示EPO能穩(wěn)定表達(dá)，并誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)轭惻咛ジ杉?xì)胞，這種誘導(dǎo)的胚胎干細(xì)胞通過(guò)懸浮條件培養(yǎng)分化為造血系細(xì)胞。Danielyan等〔34〕提出EPO能保護(hù)間充質(zhì)干細(xì)胞在不利其生長(zhǎng)環(huán)境(比如缺氧、過(guò)量谷氨酸、β淀粉樣變性)，存活、神經(jīng)細(xì)胞樣分化的功能。他們發(fā)現(xiàn)EPO能提高間充質(zhì)干細(xì)胞的膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶及mAchR，使其分化為類膽堿能神經(jīng)細(xì)胞。EPO通過(guò)激活Wnt3a保護(hù)間充質(zhì)干細(xì)胞抵抗缺氧、高谷氨酸等，保護(hù)其功能。陳龍等〔35〕發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)EPOR受體，EPO能促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的遷移，且在一定范圍能劑量依賴性。Yokoo等〔36〕用人的間充質(zhì)干細(xì)胞培育出了能分泌EPO的器官，而且其分泌的EPO能改善貧血。Zwezdaryk等〔37〕也發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)EPOR，EPO能促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞向缺血區(qū)趨化，進(jìn)而形成血管。EPO增加間充質(zhì)干細(xì)胞的趨藥性、遷移性，激活基質(zhì)金屬蛋白酶，有助于局部血管的形成。

3.3 EPO與造血干細(xì)胞 EPO作為造血調(diào)控因子已早有研究，它促進(jìn)紅系祖細(xì)胞增殖，分化成熟。當(dāng)造血干細(xì)胞異常時(shí)，如發(fā)生了骨髓增生異常綜合征時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)外周學(xué)中的促紅細(xì)胞生成素顯著增加。正常人EPO主要在腎合成，它的釋放主要受EPO基因轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)控。而EPO基因受HIF-2的調(diào)控。Shiozawa等〔38〕提出一個(gè)新的觀點(diǎn):造血干細(xì)胞并不只是參與血液細(xì)胞的生成，它還與成骨密切相關(guān)。他們發(fā)現(xiàn)從動(dòng)物分離來(lái)的造血干細(xì)胞經(jīng)急性失血模式的調(diào)節(jié)后轉(zhuǎn)變成了成骨樣細(xì)胞。Li等〔39〕發(fā)現(xiàn)低氧環(huán)境和EPO協(xié)同作用使骨髓和脾的巨核紅系祖細(xì)胞增多，而巨核、粒系祖細(xì)胞減少。Perrotta等〔40〕發(fā)現(xiàn)造血干細(xì)胞EPOR發(fā)生突變，即第1251位的堿基由G突變?yōu)門(mén)之后，EPO的作用大大增加，使造血干細(xì)胞的增殖和分化為紅系細(xì)胞的能力大大提高，引來(lái)遺傳性紅細(xì)胞增多癥，并觀察到使循環(huán)中的內(nèi)皮祖細(xì)胞提高了20倍。但Westenbrink等〔41〕發(fā)現(xiàn)在心衰病人，即使促紅細(xì)胞生成素正常，骨髓中造血干細(xì)胞分化形成的各系細(xì)胞都明顯低于正常對(duì)照組，由此說(shuō)明在特定條件下，造血除與EPO有關(guān)外，還受很多其他因素的影響。Bullock等〔42〕發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)鐵的缺乏，會(huì)導(dǎo)致造血干細(xì)胞對(duì)EPO的反應(yīng)減弱。Aguirre等〔43〕發(fā)現(xiàn)EPOR與骨髓造血密切相關(guān)，尤其機(jī)體受到某些影響骨髓造血功能的藥物影響時(shí)，EPOR的恢復(fù)是造血功能恢復(fù)的前提保障。Zakharov等〔44〕發(fā)現(xiàn)EPO促進(jìn)造血干細(xì)胞增殖的強(qiáng)度與造血干細(xì)胞本身的分化成熟程度有關(guān)，他們發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)有核紅細(xì)胞第一個(gè)24 h血島的增殖能力明顯強(qiáng)于晚期形成的血島。Huang等〔45〕發(fā)現(xiàn)EPOR敲除的小鼠的骨髓中紅系細(xì)胞、血小板都明顯減少，將一有功能的堿基序列變短的EPOR轉(zhuǎn)基因替代EPOR基因，能使小鼠骨髓紅系集落明顯增加。Klopsch等〔46〕的實(shí)驗(yàn)表明給發(fā)生心肌梗死的小鼠心內(nèi)直接注射EPO能募集CD34+、c-kit+干細(xì)胞到梗死區(qū)，減少梗死面積，增加梗死區(qū)的毛細(xì)血管密度，提高左心室的功能，降低右心室壁的壓力。Kapur等〔47〕發(fā)現(xiàn)紅系祖細(xì)胞表達(dá)EPOR，并且與c-kit相互作用。他們構(gòu)建了GATA-1缺失的模型，發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞因子刺激c-kit，使得EPOR及Stat5表達(dá)引起bcx-1的表達(dá)上調(diào)，維持紅系祖細(xì)胞的存活，促進(jìn)紅細(xì)胞分化、成熟。

3.4 EPO與胚胎干細(xì)胞 胚胎干細(xì)胞是一類來(lái)自囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的具有多向分化潛能的全能干細(xì)胞。在一定條件下，胚胎干細(xì)胞可以分化為神經(jīng)細(xì)胞，血管內(nèi)皮細(xì)胞，心肌細(xì)胞等，是細(xì)胞移植工程的重要“種子”細(xì)胞。有研究表明，胚胎干細(xì)胞能自分化為心肌樣細(xì)胞，但效率低下。王治等〔48〕研究表明rhEPO能誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞表達(dá)心肌細(xì)胞早期轉(zhuǎn)錄因子Nkx 2.5，GATA-4，1.0 U/ml的rhEPO組在誘導(dǎo)的第8天心肌細(xì)胞的分化率較自發(fā)分化組顯著增加。Glazova等〔49〕提出胚胎干細(xì)胞對(duì)脊髓損傷的修復(fù)在初期并不是依賴于EPO，他們將胚胎干細(xì)胞直接注入受傷小鼠的脊髓發(fā)現(xiàn)胚胎干細(xì)胞在向神經(jīng)細(xì)胞分化的階段EPO的表達(dá)下降，而對(duì)照組的EPO表達(dá)上調(diào)。Boroujeni等〔50〕研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)EPO干預(yù)過(guò)的胚胎干細(xì)胞不影響其歸巢能力，而且能增加其在造血器官的血細(xì)胞系集落的形成。他們將胚胎干細(xì)胞經(jīng)尾靜脈注入小鼠體內(nèi)，在其腎臟檢測(cè)到經(jīng)EPO處理的造血系細(xì)胞集落約17.33，而對(duì)照組約6.1。Robey等〔51〕發(fā)現(xiàn)氨甲酰促紅細(xì)胞生成素能提高胚胎干細(xì)胞在心肌梗死模型的移植存活率，促進(jìn)心臟功能的恢復(fù)。

3.5 EPO與內(nèi)皮祖細(xì)胞 內(nèi)皮祖細(xì)胞是一類骨髓來(lái)源的具有分化為成熟內(nèi)皮細(xì)胞潛能的祖細(xì)胞。它主要參與血管的形成及血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的修復(fù)。EPO能提高內(nèi)皮細(xì)胞的增殖能力，并呈劑量依賴性。Ferri等〔52〕用rhEPO成功治愈了一例系統(tǒng)性硬化癥伴有皮膚潰瘍者，該患者經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)骨髓內(nèi)皮祖細(xì)胞明顯減少，并且增殖分化功能不足。經(jīng)過(guò)6個(gè)月的rhEPO治療后，患者內(nèi)皮祖細(xì)胞明顯增加，并且功能明顯恢復(fù)。Sautina等〔53〕發(fā)現(xiàn)EPO促進(jìn)心肌細(xì)胞分泌血管生長(zhǎng)因子，該生長(zhǎng)因子促進(jìn)心肌組織的內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖并形成血管，增加心肌血供，改善心肌功能。他們研究發(fā)現(xiàn)EPO上調(diào)心肌細(xì)胞的血管生長(zhǎng)因子mRNA(VEGF mRNA)的表達(dá)，提高了心肌梗死區(qū)的血管密度達(dá)37%。若處理組加入VEGF的特異抑制物EPO改善心功能的作用則大大減弱。EPO能增加內(nèi)皮祖胞的數(shù)量及功能，且這一功能是通過(guò)EPO與其細(xì)胞膜上的受體betaC-R結(jié)合，誘導(dǎo)NO的產(chǎn)生來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4 EPO作用的主要機(jī)制

4.1 EPO抗凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖及促進(jìn)紅細(xì)胞成熟的機(jī)制EPO具有保護(hù)多種細(xì)胞抗凋亡的作用。EPO與EPO-R結(jié)合后可減少自由基的釋放，抑制鈣超載，抑制炎癥細(xì)胞的激活，發(fā)揮抗凋亡的作用。其還可通過(guò)激活JAK2，而后JAK2使EPO-R及STAT5激活PI3K，PI3K使AKT激活，活化的AKT使死亡相關(guān)蛋白(Bad)磷酸化，通過(guò)上調(diào)抗凋亡基因bcl-2，使bcl-2/bax的比值增大，caspase 3蛋白減少，減少細(xì)胞的程序性死亡。EPO調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，使D1、D2期的細(xì)胞增加，抑制G2期，而且這一過(guò)程也通過(guò)EPO與EPOR結(jié)合后，激活JAK2，再激活STAT5信號(hào)通路完成。另外EPO可通過(guò)促進(jìn)NOS的表達(dá)，間接調(diào)控細(xì)胞周期。EPO可通過(guò)如下途徑調(diào)節(jié)紅細(xì)胞的生成:它能與紅系祖細(xì)胞上的受體結(jié)合后刺激使其絲分裂，減緩CFU-E DNA的降解速率，激活紅系特異基因。同時(shí)EPO與造血干細(xì)胞上的相應(yīng)受體結(jié)合后，使STAT5、STAT1磷酸化，激活A(yù)KT，MAPK，與GFI1B協(xié)同激活bcl，促進(jìn)造血干細(xì)胞向紅系分化并促進(jìn)其成熟，抑制成熟紅細(xì)胞的凋亡。在造血過(guò)程中，EPO受S3G/Spi2a及TRIB3調(diào)節(jié)。EPO也能通過(guò)激活JAK2后，NF-κB抑制因子(IκB)磷酸化，使其與 NF-κB 解離，從而 NF-κB 轉(zhuǎn)入核內(nèi)調(diào)節(jié)下游基因的轉(zhuǎn)錄，上調(diào)凋亡抑制蛋白XIAP和c-CIAP2，阻斷caspase的合成發(fā)揮抗凋亡的作用。EPO與相應(yīng)受體結(jié)合后可上調(diào)STAT1及EKLF轉(zhuǎn)錄子，進(jìn)而上調(diào)抗凋亡蛋白，發(fā)揮抗凋亡作用。

4.2 EPO的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制 EPO限制活性氧家族和興奮性氨基酸的產(chǎn)生，誘導(dǎo)血管生成，保護(hù)細(xì)胞免受凋亡等機(jī)制，也是EPO發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)的重要的機(jī)制。除上述的機(jī)制外EPO還能調(diào)節(jié)突觸間傳遞信息的神經(jīng)遞質(zhì)。EPO通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的鈣離子流，膜的去極化，神經(jīng)遞質(zhì)的合成等使神經(jīng)干細(xì)胞在缺血缺氧的情況下對(duì)抗凋亡，有利于神經(jīng)干細(xì)胞增殖并分化為神經(jīng)元細(xì)胞以修復(fù)局部損傷。EPO可調(diào)節(jié)突觸的可塑性，激活鈣離子通道刺激多巴胺的釋放。EPO還可誘導(dǎo)NO的合成，而NO能促進(jìn)興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。也有研究報(bào)道是通過(guò)激活細(xì)胞膜上的T型Ca2+通道，使Ca2+內(nèi)流增加，細(xì)胞內(nèi)鈣的增加促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。Sims等〔54〕研究發(fā)現(xiàn)EPO發(fā)揮神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)作用時(shí)通過(guò)上調(diào)細(xì)胞谷胱甘肽的產(chǎn)生，進(jìn)而發(fā)揮抗氧化損傷。

4.3 抗氧化的機(jī)制 EPO能抑制NO介導(dǎo)的氧化氧自由基的產(chǎn)生。EPO還能降低脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，增強(qiáng)谷胱甘肽過(guò)氧化酶的活性。

4.4 促瘤生長(zhǎng)的機(jī)制 雖然EPO促進(jìn)腫瘤如神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)的機(jī)制還不是很清楚，但有研究表明rhEPO與其受體相互作用后激活轉(zhuǎn)錄因子STAT3后腫瘤干細(xì)胞維持自我更新及不斷的增殖與分化。有研究發(fā)現(xiàn)，STAT3的激活能促進(jìn)血管生長(zhǎng)因子的釋放，促進(jìn)血管的形成，也為腫瘤的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。

4.5 EPO促進(jìn)成骨機(jī)制 EPO與造血干細(xì)胞上的EPOR結(jié)合后，激活JAK-SATA信號(hào)通路，使其表達(dá)BMP，促進(jìn)成骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)變。EPO也能直接刺激間充質(zhì)細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞。在成骨過(guò)程中，EPO可以直接先激活破骨細(xì)胞，然后再通過(guò)直接或間接刺激造血干細(xì)胞或是間充質(zhì)細(xì)胞表達(dá)BMP，促進(jìn)成骨。

5 總結(jié)和展望

目前的研究表明EPO不僅促進(jìn)紅細(xì)胞的分化成熟，而且它作用于多種組織細(xì)胞，發(fā)揮促進(jìn)其增殖，抗凋亡、抗氧化、抗炎的作用，以保持組織器官的結(jié)構(gòu)和功能的完整性。除此EPO還調(diào)節(jié)干細(xì)胞，促進(jìn)干細(xì)胞的增殖、分化，促進(jìn)其向受損傷部位遷徙，在局部修復(fù)損傷組織。盡管目前EPO在臨床大量應(yīng)用仍有導(dǎo)致血栓、高血壓等風(fēng)險(xiǎn)，但干細(xì)胞移植仍是心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)損傷等修復(fù)最根本的治療，而目前干細(xì)胞在局部的移植組織處的存活及分化仍是研究的熱點(diǎn)。鑒于上述EPO的作用及將EPO氨甲?；?、小劑量應(yīng)用，心血管系統(tǒng)的并發(fā)癥發(fā)生率低，EPO有望成為與干細(xì)胞協(xié)同治療損傷組織器官。但EPO與干細(xì)胞相互作用的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究，以及還需大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)。EPO在疾病治療方面將有廣闊的應(yīng)用前景。

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