促红细胞生成素在神经保护方面的研究进展



·综述与讲座·

促红细胞生成素在神经保护方面的研究进展

徐晓琳马重阳王国力翟昌明王雪茜程发峰△王庆国

北京中医药大学基础医学院北京100029

【关键词】促红细胞生成素；神经保护；机制

促红细胞生成素(erythropoietin，EPO) 是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素，主要来源于肾脏(少量来源于肝脏)，由皮质管周围的间质细胞合成。保证红细胞连续和充足的供应，促进原红细胞的分裂增殖并维持其活力。过去临床上主要用于治疗各种原因导致的贫血症，近年来随着研究的不断深入，人们发现EPO还具有除了造血功能外诸多生物学特性，在大量动物实验研究的基础上，逐渐开始用于临床试验研究，以期扩展新的适应证。本文以疾病为线索着重介绍EPO在神经保护方面的研究进展。

1抑郁症

抑郁症又称抑郁障碍，以显著而持久的心境低落为主要临床特征，是心境障碍的主要类型。临床上药物是治疗中度以上抑郁的主要途径，但是疗效并不显著，而EPO可作为新型抗抑郁药，能改善认知功能障碍[1]，并具有广阔的发展前景。osborn等[2]直接给抑郁小鼠注射EPO，并进行了一系列抑郁模型的疗效评价实验(强迫游泳实验、开野实验、高架十字迷宫实验等)，结果发现，EPO具有明显的抗焦虑和抗抑郁的作用。Miskowiak等[3]分别进行了动物实验和临床试验的研究，证实了EPO能增强海马的记忆功能，并具有抗抑郁的作用。Miskowiak等[4]研究EPO对抑郁症患者面部表情的影响，与对照组相比，单剂量EPO可明显减弱海马、杏仁核、上颞叶及枕顶部皮层对恐惧表情的反应和对负性表情的过度警觉，并且能明显改善记忆。EPO治疗抑郁症可能涉及到的机制有以下几点。

1.1调节神经营养因子近年来主要研究与抑郁症相关的海马神经元改变，抗抑郁治疗能促进正常动物海马的神经再生。Kamilla等[5]认为海马神经的研究和成人大脑的可塑性研究对抑郁症的治疗产生了极大的影响。EPO通过调节可塑性，突触连接和海马的作用来改善认知功能，高剂量的EPO穿过有效浓度的血-脑屏障，在大脑损伤和神经变性方面发挥着神经保护和神经营养的作用。

1.2经典单胺假说长期研究证实[6]，5-羟色胺(5-HT)可调控情绪变化，现代单胺理论认为，5-HT 及其单胺自身受体(5-HT1A等)的适应性和可塑性调节与抑郁症治疗密切相关。Miyeon Choi等[7]利用慢性刺激应激制备了抑郁症的动物模型，结果表明，5-HT可以增加小鼠海马EPO的表达。在抑郁症患者中，5-HT在大脑中的水平降低，尤其是在海马中。促红细胞生成素的表达随着5-HT治疗细胞的表达也显著增加，并且从先前的研究中推测可能在促红细胞生成素和大脑5-HT之间有联系，5-HT效果可能由EPO产生。

1.3内分泌改变何舒等[8]认为，抑郁症患者下丘脑-垂体-肾上腺轴( HPA) 功能亢进，甲状腺激素水平较正常对照组偏低，甲状腺功能减退症可引起抑郁状态。Paolo Lissoni等[9]研究了促红细胞生成素在癌症患者内分泌方面的影响，发现FSH，LH和TSH的平均血清水平并没有显著变化。而生长激素(GH)和促生长因子-C的血清水平(IGF-1) 则显著降低。此研究并不能明确显示抑郁症与促红细胞生成素在内分泌方面的关系，有待进一步研究。

1.4抑制炎症反应临床中抑郁的产生主要与炎症激活的增加相关[10]， 健康人急性炎症反应的发生也可能会导致抑郁样行为和症状的出现[11]。Wenker等[12]认为，在神经系统中促红细胞生成素有潜在的抗炎效果，并研究了其对激活小胶质细胞的神经保护作用。结果表明，尽管Epo没有对小神经胶质细胞产生直接的抗炎效果但是能增加神经元对后续损害的阻力，促红细胞生成素通过促炎环境对神经元存活具有间接的影响。

2视网膜神经受损

视网膜神经受损是多种眼病的发病机制之一，EPO在视网膜中广泛表达，对损伤的视网膜神经节细胞有保护作用，在一系列的动物实验和临床试验中得到了验证。郭燕等[13]通过急性高眼压动物模型的建立，探讨了rhEPO预处理对损伤视网膜的作用，实验结果表明，急性高眼压主要对视网膜神经节细胞层、内网层、内核层造成损伤、腹腔注射rhEPO可抑制视网膜内层萎缩，减少和延缓凋亡细胞的生成。Busch等[14]制备了PKD大鼠视网膜模型，进行神经血管形态、胶质细胞活性和pAkt蛋白定位的分析，研究发现EPO具有神经保护功能，在中央光感受器范围内能增加视网膜厚度，降低小胶质细胞活性。王坤等[15]通过检测高度近视合并糖尿病患者玻璃体中血管内皮生长因子和促红细胞生成素的浓度，结果表明高度近视对糖尿病患者玻璃体中VEGF 和EPO 的表达具有抑制作用，VEGF 和EPO 低表达可能在高度近视阻滞糖尿病视网膜病变的发生发展中发挥作用。EPO治疗视网膜神经受损可能涉及到的机制有以下几点。

2.1抑制谷氨酸的兴奋毒性谷氨酸是中枢神经系统兴奋性神经递质， 可以引起兴奋性谷氨酸受体过度激活导致神经元死亡。许多视网膜疾病， 如青光眼、糖尿病视网膜病变和视网膜色素变性等， 都可以引起视网膜释放高浓度的谷氨酸， 从而进一步引起更多视网膜神经细胞的凋亡， 形成一种级联反应和恶性循环，而EPO能对抗谷氨酸兴奋毒性引起的视网膜神经细胞损伤[16]。

2.2上调NF-κB途径核因子κB( nuclear factor-kappa B，NF-κB)是一种具有多向性转录调节作用的序列特异性DNA 结合蛋白，NF-κB对细胞凋亡的调控具有双向性，它既可以促进凋亡的发生，也可以抑制凋亡。李明等[17]研究中发现，随着EPO 浓度的增加，视网膜神经细胞的凋亡明显减少，NF-κB 蛋白的表达明显上升，可以推论，在视网膜神经细胞中，EPO发挥抗凋亡作用是通过上调NF-κB 途径来实现的。

2.3激活PI3K/Akt信号传导通路，上调p-Akt通过急性高眼压动物模型的建立，腹腔注射rhEPO可抑制视网膜内层萎缩、减少和延缓凋亡细胞的生成，其发生的机制可能是通过激活PI3K/Akt信号转导通路，上调p-Akt抑制凋亡的发生，从而发挥视网膜的保护作用[13]。

3缺血性脑病

缺血性脑病是脑血管病的常见病、多发病，指由于低血压、心脏骤停、失血、低血糖、窒息等原因引起的脑损伤。近年来各种动物实验和临床试验都验证了EPO对脑损伤有神经保护作用。在动物实验方面，Dang等[18]通过制备局灶性脑缺血模型，局部注射人重组促红细胞生成素( rhEPO)，观察脑保护作用，研究发现，其可以改善神经功能，缩小梗死体积，减轻脑水肿和细胞损害。在临床试验方面，Zhang等[19]在患者脑卒中后用EPO治疗，能促进梗死灶周围白质和室管膜下区少突胶质细胞祖细胞的增殖，出现髓鞘化少突胶质细胞和梗死灶周围白质中的髓鞘轴突大量增加。陈桃英等[20]应用亚低温联合促红细胞生成素治疗中重度新生儿缺氧缺血性脑病，结果表明两者联合应用均能减轻脑损伤，改善神经系统预后，且两者联合治疗效果更显著。

EPO治疗缺血性脑病可能涉及到的机制：(1)抑制细胞凋亡，在缺血缺氧应激时，EPO能提高细胞的生存能力，避免细胞的过度凋亡和调节细胞增殖、分化、存活的基因表达。(2)促进血管生成，脑缺血时EPO能促进血管生成，在脑缺血周围改善组织氧供，也能防止缺氧诱导的血管内皮损伤。(3)抗炎作用，EPO的抗炎作用可能是通过减少神经元的死亡而减少炎症细胞，也可能是增强血脑屏障的稳定性，减轻多种原因所致的血脑屏障破坏。(4)神经营养作用，EPO促进神经营养因子的合成，而且对脑缺血和其它形式脑损伤产生的神经营养作用是长期作用。(5)拮抗兴奋性氨基酸作用，EpoR激活能减少小脑神经元颗粒细胞和海马神经元释放的谷氨酸，减轻海马神经细胞缺血性损伤。

4帕金森病

帕金森病是一种慢性神经元变性疾病，以黑质多巴胺能神经元的特异性减少和运动功能受损为主， 促红细胞生成素对帕金森病具有神经保护作用。罗常月等[21]研究显示，在6-OHDA诱导的PD 大鼠模型中，经rhEPO 预处理的大鼠血清TNF-α含量较6-OHDA 损害的大鼠显著降低， 黑质TNF-α mRNA 表达也较之显著降低。表明EPO 能够抑制小胶质细胞的激活及TNF-α的释放，从而对DA 能神经元产生保护作用。卢欣等[22]通过观察促红细胞生成素对体外帕金森病模型细胞凋亡及Bax蛋白表达的影响，表明EPO一定程度上能抑制细胞凋亡，减少Bax蛋白表达，从而保护多巴胺能神经元细胞。另外在6-OHDA诱导的PD大鼠模型中，提前24 h纹状体注射rhEPO， 采用免疫组化法检测， 发现rhEPO能够抑制黑质小胶质细胞激活，推测EPO可能通过抗炎作用对多巴胺能神经元产生保护作用[23]。

EPO治疗帕金森病可能涉及到的机制：抗氧化、抗凋亡、抗炎、减轻多巴胺能神经元凋亡、减少左旋多巴神经系统毒性、促进神经再生，提高细胞移植成功率，但其在PD患者身上的神经保护机制仍未完全阐明，还有待更多的试验证明，值得更深入的研究。

5脊髓损伤

脊髓损伤引起神经元损伤及神经纤维的中断，从而阻碍神经冲动的传导， 导致神经功能不良引起截瘫， 其治疗至今尚无有效的治疗方法。因此如何有效的救治脊髓损伤患者， 保护脊髓损伤后神经元， 促进脊髓损伤后的功能恢复，具有极其重要的医疗价值和社会意义。 洪正华等[24]建立了脊髓损伤的模型，实验结果表明，EPO对脊髓损伤后的病理改变有明显的改善作用，并且能减轻损伤部位片状出血、囊腔，水肿等，机制为抑制炎症反应和凋亡相关蛋白caspase-3的表达， 阻止损伤处脊髓细胞凋亡早期的启动与执行， 从而起到保护损伤处脊髓的作用。叶蓓等[25]也制备了脊髓损伤的模型，研究促红细胞生成素对大鼠脊髓损伤后运动功能恢复的影响，结果表明EPO能促进大鼠脊髓损伤后运动功能的恢复， 减轻和延缓伤后早期的病理损害。Kaptanoglu等[26]研究表明，EPO能减少大鼠脊髓损伤后脂质过氧化，减小脊髓损伤程度。

EPO治疗脊髓损伤可能涉及到的机制：(1)调节神经干细胞的增殖与分化，促进神经再生。(2)抑制神经细胞的凋亡。(3)减轻兴奋性氨基酸介导的细胞毒性。(4)调制继发性神经炎症反应。(5)抑制氧化反应。(6)促进新血管生成。(7)促进微循环，增加缺血区血流量[27]。

此外EPO对癫痫、脑出血、蛛网膜下腔出血、脑外伤等神经系统疾病也有治疗作用，在动物实验和临床试验均得到验证。其作用机制与上述神经系统疾病作用机制大致相同。综上所述， EPO具有明显的神经保护作用，保护中枢神经系统在不同病理状态下—缺血、缺氧、创伤和神经系统变性疾病的神经元损伤，是一种新的神经保护剂，因此有必要对EPO的神经保护机制进行更深入的研究。

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(收稿2015-06-15)

【中图分类号】R743

【文献标识码】D

【文章编号】1673-5110(2016)05-0139-03

通讯作者：△程发峰，E-mail：fafengcheng@gmail.com

基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2011CB505100)，项目名称：基于“肝藏血主疏泄”的脏象理论研究