促红细胞生成素与心肌缺血再灌注损伤

【摘要】  近年来促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)的非造血生物作用逐渐引起关注。研究表明，EPO可以减轻缺血缺氧时心肌细胞的损伤，减少心肌细胞的调亡，从而使其可能成为预防和治疗心肌缺血再灌注损伤的一条途径。

   【关键词】  缺血再灌注损伤 促红细胞生成素

　　Erythropoietin and myocardial ischemia/reperfusion injury 

　　XU Xiaona,LI Guangping.

　　Department of Cardiology, The Second Affiliated Hospital of Tianjin Medical University, Tianjin 300211,China

　　Abstract：In recent years，the nonhematopoietic biological effects of erythropoietin (EPO) have drawn more attention. Some studies have demonstrated that EPO can mitigate cell damage and reduce myocardial tissue apoptosis under hypoxia／ischemia stress. EPO treatment can be a new pathway to protect the myocardial tissue from ischemia/reperfusion injury.

　　Key words：Ischemia/reperfusion injury；  Erythropoietin

　　随着溶栓疗法、经皮腔内冠状动脉成形术(percutaneous transluminal coronary angioplasty, PTCA)、冠状动脉旁路移植术、心脏移植术等技术的广泛开展，心肌缺血再灌注损伤(ischemiareperfusion injury，IRI)成为关注的热点之一。如何减少心肌IRI是人们一直以来十分关注的问题，临床上对于缺血再灌注损伤尚缺乏合适的心肌保护药物。近年研究证实，促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)具有多种与促红细胞生成作用无关的非造血生物作用，其对缺血心脏的保护作用更成为研究的热点。

　　1  概述

    EPO主要由成人肾小管旁细胞和胎儿肝细胞分泌，是由165个氨基酸组成的糖基化蛋白质激素。EPO的主要生物学作用是刺激幼红细胞前体的分化和增殖，刺激网织红细胞释放进入血液循环，并刺激细胞内蛋白质合成而起到调节红细胞生成的作用。新近认为,EPO是细胞生长因子超家族成员之一，广泛分布于人体内各个系统，具有潜在细胞保护作用，广泛地应用于神经系统和心血管系统的细胞保护[1,2]。在心肌缺血再灌注动物模型中，EPO预处理可以减小心肌梗死面积，提高心室功能[3]。这些研究表明，EPO是心肌缺血缺氧时的一个重要细胞保护剂，在抗细胞凋亡、抗炎、抗氧化，维持细胞线粒体膜电位以及促进新生血管生成的过程中发挥重要作用。

　　2  EPO在心肌缺血再灌注损伤中的作用

    心肌IRI有着众多和复杂的机制。大量研究表明，钙超载、氧自由基生成、心肌纤维能量代谢障碍、血管内皮细胞(vascular endothelial cell, VEC)激活、白细胞黏附与浸润和细胞凋亡等均可能参与心肌IRI的发生、发展。近期一些实验研究了EPO对心肌IRI的可能作用。Calvillo等[4]建立的心脏IRI动物模型，结果发现EPO的应用有助于维持心脏的功能，减少心肌细胞凋亡，抑制其肥厚性改变。Peter等[5]人利用离体大鼠心脏IRI模型，研究发现再灌注期间给予EPO，能使细胞损伤减少56%，细胞凋亡减少15%，左心室压和冠状动脉血流改善。Moon等[6]研究发现，仅一次性给予重组人红细胞生成素(rHuEPo)3000 U/kg，而不用重复给药即可产生心肌保护作用，研究结果发现应用EPO不仅使冠状动脉结扎后24 h时的心肌细胞凋亡率明显降低，而且使冠状动脉结扎8周后心肌的梗死面积减少15%～25%，反复的心脏超声心动图检查提示，EPO有助于维持心肌缺血期间的心脏功能，且左心室体积改变较小，表明EPO能抑制心肌梗死后心室重构。这一研究结果提示，EPO对心肌保护作用的时间较长，可持续至心肌缺血损伤后8周；同时也提示，EPO对损伤比较严重的心肌，如永久性心肌缺血等亦具有明显的保护作用。Parsa等[7] 研究发现，用EPO预处理可以激活促使在体心肌细胞和离体心肌成纤维细胞生存的信号转导途径，且EPO激活这些信号转导途径同样在心肌IRI动物模型中观察到，从而提示EPO可以通过促进心肌细胞和心肌成纤维细胞存活减轻缺血再灌注损伤与心室重构。Hirata等[8]在犬缺血再灌注动物模型上发现 EPO缩小缺血再灌注心肌梗死面积呈剂量依赖性。Lipsic等[9]通过结扎大鼠冠状动脉建立心肌IRI模型，观察不同时间点给予EPO对心肌保护作用的影响发现，于损伤前2h、开始缺血时和再灌注时从大鼠腹腔注射EPO 5000 U/kg，均能产生明显的心肌保护效应，表现为心肌梗死面积减少、左心室功能恢复改善以及心肌细胞凋亡率降低。Xu等[10] 提前24 h于腹腔注射EPO 3000 U/kg预处理大鼠，结扎冠状动脉左前降支建立心肌IRI模型，缺血30 min，再灌注2 h，观察损伤后心肌梗死面积发现，EPO预处理可明显减轻IRI后的心肌梗死.

　　3  EPO在心肌IRI中的作用机制

　　3.1  细胞内Ca2+超载在心肌IRI发病机制中的主导作用

    细胞内Ca2+ 平衡状态紊乱后引起Ca2+内流和Ca2+分隔机制的失调导致了缺血再灌注心肌细胞内Ca2+超载，高浓度的细胞内Ca2+ 很容易激活磷脂酶A2和钙敏感性蛋白酶。磷脂酶A2和蛋白激酶C的活化又可通过各种渠道加剧心肌IRI [11]。研究表明[12] EPO能提高再灌注后Na+K+ATP和Ca2+ATP酶的活性，从而使细胞膜对Ca2+的调节能力增强，减轻了钙超载对心肌的毒性作用。
　
　　3.2  清除氧自由基（ORF)作用

    在大鼠心肌IRI模型中[12]，发现EPO能提高心肌谷胱甘肽过氧物酶(GSHPX)、过氧化氢酶(CAT)的活性，提高了机体内源性抗氧化酶系统活性，从而增强了机体清除氧自由基的能力，减轻了脂质过氧化反应。值得注意的是，EPO对主要清除超氧自由基的超氧化物歧化酶(SOD)活力无明显影响，因为CAT主要催化H2O2还原为H2O，GSHPX主要清除脂类氢过氧化物，并在CAT活性低的组织中代替其清除H2O2 ，故此研究推测EPO主要诱导能清除H2O2 的抗氧化酶。

　　3.3  抑制心肌细胞的凋亡作用

    Scarabelli等[13] 通过动物模型研究发现，在心肌缺血再灌注的早期首先出现内皮细胞的凋亡，然后产生致凋亡介质引起周围心肌细胞的凋亡。尽管缺血可以启动凋亡，然而再灌注可以促使细胞凋亡得以加速和完成。EPO可以通过抑制内皮细胞的凋亡而保护心肌的血流灌注，这与EPO能够在再灌注期比缺血期发挥更大程度的细胞保护作用是一致的。进来研究表明, EPO抑制心肌细胞的凋亡可能涉及复杂的信号转导机制，可能与蛋白酪氨酸激酶2(JAK2)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)、磷脂酰肌醇(3)激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)等信号通路有关[14]。