第二节 EPO与临床

•影响EPO生成的因素•EPO的作用•EPO受体•EPO与临床第二节促红细胞生成素（EPO)与临床促红细胞生成素（EPO）是一种耐热的糖蛋白，分子量为34kD，由166个氨基酸组成。胚胎期肝脏是合成EPO主要的场所，出生后主要由肾脏肾皮质层间质细胞产生，约占85~90%，此时肝脏仍分泌少量EPO，约占10~15%。在缺氧条件下，肺、脾、睾丸等组织也可检测到低水平的EPOmRNA。一、影响EPO生成的因素EPO是机体内调节红细胞生成的主要体液性生长因子，红细胞的氧运能力受红细胞生成水平与血红蛋白氧亲和力改变的影响，而血红蛋白氧亲和力主要受pH和2,3二磷酸甘油酸(2,3-DPG)的影响，调节红细胞对氧的结合与释放能力。EPO产生的关键因素是缺氧。Bondurant等(1986)应用DNA杂交技术研究发现，在没有缺氧刺激的动物肾脏中EPOmRNA的量很少，采用动物放血而导致贫血，1.5小时后肾脏EPOmRNA的量开始增加，4小时后增加到正常水平的400倍，而此时动物肝脏能检测出微量的EPOmRNA，肾脏组织及血清中EPO水平和肾脏EPOmRNA的总水平呈正相关。研究证实低氧处置的小鼠，血清EPO水平升高之前，首先出现的是肾内EPO水平的升高。这是由于在肾内合成了新的EPOmRNA及其蛋白，同时低氧引起的肾内EPO水平的高低与缺氧严重程度呈正比，缺氧时EPO生成速率取决于EPOmRNA增加的水平，而EPOmRNA随组织氧合程度不同而改变。EPO生成不仅取决于肾内氧分压，也受肾外氧敏感机制调控，如下丘脑-垂体系统可通过多种激素介导EPO生成，这些激素在调控细胞代谢和氧耗速率中起重要作用。性激素对EPO合成释放也有一定作用，研究证实注射睾酮可使低氧动物EPO反应增强，低氧可引起睾丸EPOmRNA表达加强，表明睾丸本身可能存在氧感受机制，睾丸EPOmRNA的存在可能是红细胞生成在性别方面差异的原因之一。关于缺氧能诱导EPO产生的机制，多数学者认为：①可能与缺氧促使肾组织前列腺素的合成和释放有关。②前列腺素激活腺苷酸环化酶增加环磷酸腺苷(cAMP)的合成。③细胞内cAMP浓度增高可使EPO基因得以表达，从而促使EPO产生。有关低氧促进EPO基因表达机制新近有了突破，现已发现EPO基因的3/端存在低氧诱导增强子，5/端旁侧序列上含有多个转录因子的结合位点。在低氧情况下，这些顺式调节元件和细胞核内反式作用因子特异性结合，从而增强EPO基因表达。二、EPO的作用EPO基因剔除(EPO-／-)小鼠严重贫血，死于胚胎阶段，由此可见EPO是一个生命必需的造血因子。EPO主要的作用是促进红系祖细胞(CFU-E)的增殖、分化及幼红细胞的成熟、加速网织红细胞的释放及提高红细胞膜的抗氧化酶的功能。动物实验与临床资料表明，CFU-E的生长主要受EPO的调控，如给正常人重组人EPO(rhEPO)可使骨髓的红系前体细胞与未成熟的网织红细胞增多，并且网织红细胞进入血循环也增加，说明EPO确有促进红系祖细胞扩增的作用，并加速增殖与成熟过程。EPO受体(EPOR)主要表达于CFU-E阶段，并随着红细胞的成熟而递减，网织红细胞和成熟红细胞表面缺乏EPOR。EPO与EPOR作用后：①可诱导腺苷环化酶活化，使cAMP含量增高。②可引起磷脂酶A2活化及磷脂酶C活化并产生甘油二酯及花生四烯酸。甘油二酯是第二信使可激活蛋白激酶C使细胞增殖。EPOR除了存在红细胞表面外，在非红系的细胞上也有，国内外研究已证明。采用同位素标记EPO，可以看到EPO通过EPOR的转运，EPO是通过EPOR调节红系的增殖。研究发现重组人红细胞生成素(rhEPO)可特异性的与睾丸间质细胞上EPOR结合，并对睾丸酮分泌有刺激作用，若加入抗rhEPO血清可以完全阻断刺激睾丸酮的作用。三、EPO受体当受体结构发生变化或由于受体与配基结合不正常，都会出现由于受体变化而导致的疾病。有人将小鼠EPOR基因进行点突变，部分缺失，结果发现由于EPOR结构变化，而造成造血系统发生改变。又如真性红细胞增多症患者，血内EPOR低于正常或正常，红系祖细胞对EPO非常敏感，估计这类病人与EPOR的变化亦有关。四、EPO与临床EPO是一种能促进红系造血增殖、分化及成熟的重要造血因子。1983年分离并克隆出人EPO基因，随后应用工程技术，获得了基因重组人红细胞生成素(rhEPO)与天然的EPO基本相同。1985年将rhEPO应用于临床治疗慢性肾功能衰竭的贫血获得成功。1989年后rhEPO大量的应用于临床，治疗肾性贫血取得突破性进展，随着临床应用的不断深入与治疗贫血的范围扩大，对其他各种贫血如恶性肿瘤贫血、慢性炎症或感染性贫血及再生障碍性贫血等均取得一定疗效。肾性贫血的原因主要是肾组织破坏造成EPO生成减少，其次与溶血、慢性失血及造血物质缺乏等有关。临床观察报道80％～90％接受rhEPO治疗可以纠正贫血，减少甚至可避免输血。剂量为15～500U／kg，每周3次，可从小剂量开始，也可100U／kg，每周3次，需维持治疗，维持量每周150U／kg。(一)肾性贫血但有部分患者未能达到应有的疗效，可能与伴有影响EPO疗效因素的存在有关：①铁缺乏：铁缺乏是临床上出现EPO治疗拮抗的最常见的因素，大多数慢性肾功能不全患者，在应用EPO治疗前多存在不同程度的铁缺乏，由于饮食量减少、消化道症状所致的吸收障碍，以及各种原因所引起的慢性失血等均可导致缺铁。因此主张应用EPO治疗前或同时加口服铁剂，可使EPO发挥最大效应。②血清铝离子浓度过高，可影响EPO疗效，高浓度的铝可以与转铁蛋白结合，阻止铁的利用干扰血红素的合成。因此主张应用碳酸钙作为治疗尿毒症性高磷血症的一线药物。③感染因素：研究表明，慢性炎症或感染可能有阻断贫血对EPO分泌的反馈作用，因此控制各种炎症和感染是EPO治疗过程中不可忽视的重要因素。再生障碍性贫血(简称再障)是由多种病因导致的骨髓造血功能衰竭，临床以全血细胞减少为主要表现的一组综合征。再障的发病机制较复杂，是多种因素共同参与的结果。近年有人研究再障与EPO的关系，发现再障患者血清及尿中EPO浓度均增高，这可能是骨髓正反馈的结果。骨髓造血功能衰竭时，EPO虽然高于正常水平，但对于亟待恢复的造血功能的实际需要来讲，仍处于相对不足的状态，这也正是临床应用时给再障患者免疫抑制剂治疗的同时或之后加用EPO或其他造血细胞因子的理由。(二)再生障碍性贫血Imamura等(1995年)用EPO与粒细胞集落刺激因子(G-CSF)联合治疗27例再障患者，其中14例为中度，13例为重度。结果显示，64.3％中度再障患者和23％重度再障患者治疗效果良好，提示G-CSF能够协同EPO引起红细胞增殖。李蓉生等于1993年报道再障患者6例，用EPO治疗，剂量为20000U／次，皮下注射，每周3次，疗程3个月，不输血，并用雄激素及肾上腺皮质激素治疗，结果血红蛋白由治疗前(61.8±10.3)g／L上升为(91±13.1)g/L。贫血在恶性肿瘤患者中普遍存在，引起的贫血原因与多种因素有关，同一患者可有几种原因所致如缺铁、出血、溶血、营养缺乏，骨髓浸润及EPO产生减少和反应性降低。EPO的不足可能是由于炎性细胞因子的作用或化疗药物对肾脏的毒性。而恶性血液病贫血患者，血清中EPO水平增高较明显，多数学者认为，可能是骨髓内有大量的白血病细胞增殖，造成骨髓内正常红系被排挤或受抑制，或由于化疗对骨髓造血功能的抑制，使体内EPO活性反馈和EPO利用能力降低致EPO水平增高，因此认为，即使血清EPO水平正常或增高亦可试用EPO治疗。(三)恶性肿瘤贫血系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎为结缔组织病中最常见的一种贫血。发病机制与铁代谢紊乱，特别是单核-巨噬细胞系统对铁的释放受到影响，以及骨髓造血功能受抑制。炎症贫血患者的血和尿中EPO低于血红蛋白水平相同的其他贫血，此类患者有抑制红系造血因子存在，如IL-l、TNFα、TGFβ等，采用较大剂量EPO有可能纠正IL-1等因子对CFU-E的抑制而纠正贫血。有人报道应用EPO治疗4例系统性红斑狼疮合并贫血的患者，剂量为2000U／次，皮下注射，每周3次，疗程3个月，结果血红蛋白由(83.5±6.9)g／L，上升为(121.3±16.1)g／L，治疗类风湿性关节炎贫血，剂量为100～150U／kg，皮下注射，每周3次，并加服铁剂治疗3～5个月，红细胞比积增加，血红蛋白亦有改善。(四)其他贫血EPO是治疗各类贫血较为安全的生物制剂，治疗耐受性好，不良反应小，少数患者用药后可出现血压升高，偶可出现深部静脉血栓形成，癫痫，血液凝固性增高等，停药后经对症处理，均可改善。EPO治疗各类贫血的疗效，通常以红细胞比积或血红蛋白水平来评价，经2～3个月治疗后，能使患者的红细胞比积达到32％～38％，即为治疗的有效剂量。用法：皮下或静脉注射。临床应用皮下注射较静脉注射更有效，这可能是由于皮下注射可延长rhEPO半衰期。皮下注射后血浆的峰浓度较低而消失的半衰期为19～22小时，静脉注射则为4～5小时。(五)EPO的副作用及用法EPO治疗肾性贫血已为大家公认，但对其他各类贫血，尤其是恶性肿瘤的贫血，临床研究尚属初期，仍存在许多问题有待解决，如疗效与肿瘤类型、病期、应用最佳时期及与内源性EPO的关系等，通过进一步研究，预计EPO对各类贫血将有可能成为最重要的及最安全的有效的治疗药物之一，为各类贫血患者展示美好的治疗前景。(六)EPO应用存在的问题及展望20世纪90年代以来基因治疗研究进展迅速，从人单基因遗传病扩展到肿瘤、病毒感染及机体各系统疾病，充分显示了该研究领域进展之迅速和强大的生命力。既然单基因遗传病的基因治疗收到了可观的疗效，因此后天EPO缺乏必然能通过EPO基因转移得以纠正，肾性贫血应为EPO基因治疗的首选适应证，现已有人将EPO基因治疗用于地中海贫血的动物实验治疗，取得了一定的疗效。但从动物实验到人体需要谨慎，要求载体安全、高效、易操作，这是基因治疗的共同要求，因此要开发理想的载体，优化移植方案，保证外源性EPO基因在体内的高效，持续稳定的表达及调控，EPO基因治疗将成为可能，预测EPO基因治疗不久将会应用于临床。