促红细胞生成素在蛛网膜下腔出血后的作用

作者：黄新,综述,史继新,审校

作者单位：（中国人民解放军南京军区南京总医院神经外科，江苏南京210002）

  【摘要】  促红细胞生成素是一种多功能细胞因子，中枢神经系统已被证实可产生促红细胞生成素及其受体，实验证明促红细胞生成素具有多种神经保护作用。本文阐述了促红细胞生成素在中枢神经系统的表达与信号转导途径，及其通过血脑屏障的机制，并重点就蛛网膜下腔出血后的神经保护作用和缓解脑血管痉挛的作用及机制进行综述。

【关键词】  红细胞生成素；　蛛网膜下腔出血；　血管痉挛，颅内

   1EPO及其受体在中枢神经系统的表达及信号转导途径

   EPO是一种调节红细胞生成的糖蛋白激素。传统观点认为：EPO在胚胎早期由肝脏生成，出生后逐渐向肾脏转移，由肾小管间质细胞分泌入循环；EPO及其受体主要存在于骨髓造血干细胞。1994年，在体外培养的鼠胚胎脑细胞中发现了细胞自身分泌的EPO，与循环中的EPO相比，其含唾液酸较少，分子更小，但作用却更强。Bernaudin等[1]的研究表明：除神经元外，在缺血条件下内皮细胞、小胶质细胞和活化的星形细胞也可表达EPO，并可见EPO受体表达。

   EPO的生物活性是通过相应靶细胞膜表面受体介导的，一分子的EPO可与细胞表面两分子的受体相结合，使受体形成二聚体，激活与之相连的细胞内酪氨酸蛋白激酶型受体，如JAK2，使之发生自磷酸化反应和受体活化，JAK2的激活导致下游的信号转导途径被激活，包括小G蛋白Ras激活的分裂原激活蛋白激酶通路（Ras－MAPK）、磷脂酰肌醇－3激酶（PI－3K）以及信号转导子和转录激活子通路（STAT）。MAPK家族的靶蛋白包括多种转录因子，如c－Jun、ATF2、Elk、NF－κB等。活化的PI－3K可催化细胞膜中的脂类生成磷脂酰肌醇，进而激活AKt、蛋白激酶（PKC）及P70S6k等。STAT磷酸化激活后迅速转移到细胞核内，与相应DNA序列结合，调节基因表达[2，3]。上述信号转导途径参与多种细胞的应激反应、增殖分化以及凋亡等生理、病理过程。

   2EPO通过血脑屏障的机制

   目前对于EPO经外周给药能否通过血脑屏障尚存在争论，但根据文献报道，不论全身给药或是鞘内给药，EPO均表现出神经保护作用。Grasso等[4]的实验结果显示：经腹腔注射重组人红细胞生成素（rHuEPO）的动物脑脊液中EPO浓度均有明显升高，且SAH动物模型注射rHuEPO后脑脊液中EPO浓度升高较无SAH者更显著；该实验说明不论血脑屏障是否完整，EPO均可通过。Brines等[5]报道，在神经损伤条件下给小鼠腹腔注射5000U/kg生物素标记的rHuEPO，5h后去脑进行免疫组化检查，发现生物素标记的rHuEPO在脑组织中出现并主要分布在血管周围。有研究发现：血脑屏障上存在几种大分子转运通道，循环中的EPO可能与毛细血管壁上的特异受体结合，启动胞饮作用，从而通过血脑屏障。

   3EPO在SAH后的保护作用

   3.1EPO对SAH的神经保护作用SAH后脑血管痉挛、颅内压升高、脑水肿等因素可引起脑灌注压（CPP）下降，脑血流（CBF）供应减少，造成缺血性脑损害。此外，红细胞分解产物、过量的一氧化氮以及炎症因子等因素参与的细胞毒性作用、氧化作用及炎症反应，在SAH后也具有神经损伤作用。在体内或体外的多种动物实验模型（包括缺血模型、压迫和挫伤模型、红藻氨酸诱发的癫■模型、多发性硬化模型及高血糖模型等）中均证实EPO具有神经保护作用。2000年，Buemi等[6]首次报道EPO在实验性SAH模型中具脑保护作用，该研究发现：在新西兰兔小脑延髓池注血模型后即，使用rHuEPO能有效降低实验动物的病死率并提高康复程度，SAH后72h对照组动物病死率为42.9%，而rHuEPO治疗组动物全部存活。后续实验发现：SAH后24hrHuEPO治疗组较对照组动物皮质神经元坏死明显减少，且动物处死前的脑脊液EPO浓度测定显示，rHuEPO全身给药后脑脊液内浓度显著提高；作者认为早期全身使用EPO治疗对SAH后的急性脑缺氧具保护作用[7]。Grasso等[4，8]重复上述实验并延长各项指标的观察时间，证实EPO在SAH后72h仍有明显的神经保护作用。

3.2EPO对SAH后脑血管痉挛的缓解作用及可能机制在EPO对SAH的神经保护作用研究中，有作者发现EPO能缓解SAH后的脑血管痉挛。Grasso等[4，8]采用兔自体血注入小脑延髓池制作SAH模型，自体血注射5min后腹腔注射rHuEPO1000U/kg，以后每8h重复给药1次。结果显示：注血后24hSAH组基底动脉横截面积平均降低73.8%，而EPO治疗组平均仅降低30%；SAH后72hSAH对照组基底动脉横截面积平均降低80.0%以上，而EPO治疗组平均仅降低21.9%。另外，在大鼠SAH后，一次性皮下注射EPO400IU/kg能防止SAH后自主神经调节损害所致的脑血流量降低[9]。

   SAH后内皮型一氧化氮合酶活性（eNOS）降低，导致内皮源性血管舒张因子减少，这可能加重脑血管痉挛。而EPO能增强内皮细胞内的eNOS活性[10]，刺激血管内皮细胞释放一氧化氮（NO），缓解脑血管痉挛。Santhanam等[11]采用兔SAH模型，将编码人类EPO基因的腺病毒（AdEpo）注入小脑延髓池，发现经AdEpo转导后脑脊液和血浆中EPO浓度均显著提高，基底动脉组织中蛋白激酶B（PKB，又称Akt）和eNOS磷酸化水平及cGMP含量提高；脑血管造影示与对照组相比，AdEpo组基底动脉直径增大。故认为EPO通过促进Akt和eNOS磷酸化，释放NO，提高痉挛动脉cGMP水平，从而缓解血管痉挛。

   自从在SAH死亡病人的痉挛血管上发现存在血管内皮凋亡后，血管内皮细胞功能障碍已成为脑血管痉挛发病机制研究中的一个热点。Iuliano等[12]对猴SAH后脑血管痉挛模型内皮依赖性舒张功能的变化进行研究，证明血管内皮功能障碍对脑血管痉挛的发生和持续起关键作用。已有的实验结果显示：EPO可通过多种途径防止血管内皮凋亡[13~16]，由此推测，保护血管内皮功能可能是EPO缓解血管痉挛的机制之一。EPO还可能直接作用于血管内皮细胞，防止血管痉挛。Yamaji等[17]在脑血管内皮细胞上检测到EPO受体mRNA，有力地支持了这一假设。进一步的研究表明：EPO可能直接作用于脑血管内皮细胞上的受体，对脑血管张力发挥竞争性调节作用[18]。

   EPO尚有抗炎、抗氧化等作用，而这些作用均参与SAH后脑血管痉挛的发生和发展。由此可见，EPO缓解脑血管痉挛机制相当复杂。现有的实验结果证实：EPO全身给药对SAH有明确的神经保护和缓解脑血管痉挛作用。这些实验均有较好的代表性和可重复性。但是EPO在SAH后缓解脑血管痉挛的作用机制尚不明确，动物模型也仅见于兔和鼠，这些动物SAH模型与人类SAH后的脑血管痉挛存在一定差异。因此，EPO在SAH后缓解脑血管痉挛作用的动物实验研究仍需加强，尤其是大型动物、灵长类动物的实验。

   4临床应用前景

   目前，EPO的神经保护作用已得到各研究机构的广泛肯定，在SAH模型的动物实验中也证实了SAH后24h、72h均有明显的神经保护和缓解脑血管痉挛作用；且全身给药后脑脊液中EPO含量显著提高，提示EPO能通过血脑屏障，这是许多其他神经营养因子不具备的优势。

   近年已有将EPO应用于临床治疗缺血性卒中取得较好效果的报道[19]。虽然长期使用EPO有增加血容量及导致高血压的副作用[20]，但鉴于EPO多年来在动物实验和临床上治疗贫血表现出的安全性，随着特异性针对神经保护的EPO制剂的研发[21]，相信不论作为神经保护剂或是用于缓解血管痉挛，EPO均将成为临床上预防及治疗SAH后脑缺血一种安全、有效的药物。

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