促紅細胞生成素與糖尿病視網(wǎng)膜病變

張永紅（廣西壯族自治區(qū)柳州市人民醫(yī)院　眼科，廣西柳州545006）

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促紅細胞生成素與糖尿病視網(wǎng)膜病變

張永紅
（廣西壯族自治區(qū)柳州市人民醫(yī)院眼科，廣西柳州545006）

〔摘要〕目的：糖尿病性視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常見和最嚴重的并發(fā)癥之一。有研究指出：25%的糖尿病患者具有不同程度的糖尿病視網(wǎng)膜病變；90%糖尿病患者在一生中某個時間將會出現(xiàn)糖尿病視網(wǎng)膜病變。糖尿病視網(wǎng)膜病變一般分非增殖性和增殖性兩種類型。糖尿病視網(wǎng)膜病變的治療效果取決于治療是否及時。早期治療效果較好，一旦視力明顯下降，甚至出現(xiàn)增殖性視網(wǎng)膜病變，就可能導(dǎo)致眼內(nèi)出血，視網(wǎng)膜脫離等，此時治療難度也會增加。因此，DR的早期診斷和治療也成為當(dāng)前研究的熱點。本文研究促紅細胞生成素與糖尿病視網(wǎng)膜病變的關(guān)系，及其治療前景分析。

〔關(guān)鍵詞〕糖尿病視網(wǎng)膜病變；EPO臨床應(yīng)用

糖尿病性視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常見和最嚴重的并發(fā)癥之一。有研究指出：25%的糖尿病患者具有不同程度的糖尿病視網(wǎng)膜病變；90%糖尿病患者在一生中某個時間將會出現(xiàn)糖尿病視網(wǎng)膜病變。糖尿病視網(wǎng)膜病變一般分非增殖性和增殖性兩種類型。糖尿病視網(wǎng)膜病變的治療效果取決于治療是否及時。早期治療效果較好，一旦視力明顯下降，甚至出現(xiàn)增殖性視網(wǎng)膜病變，就可能導(dǎo)致眼內(nèi)出血，視網(wǎng)膜脫離等，此時治療難度也會增加。因此，DR的早期診斷和治療也成為當(dāng)前研究的熱點。糖尿病視網(wǎng)膜病變的特征改變是視網(wǎng)膜微循環(huán)障礙。早期DR的病理改變?yōu)槊氀軆?nèi)皮細胞的基底膜增厚，周細胞喪失，血一視網(wǎng)膜屏障破壞，微血管瘤形成，毛細血管閉塞。晚期由于廣泛的視網(wǎng)膜缺血、缺氧，引起視網(wǎng)膜水腫，新生血管形成和纖維組織增生。糖尿病最終如何導(dǎo)致DR的發(fā)病的機制十分復(fù)雜，目前認為多種因素相互作用引起視網(wǎng)膜新生血管形成和血一視網(wǎng)膜屏障(blood-retinal barrier，BRB)破壞在DR的發(fā)生和發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。長期的高血糖導(dǎo)致氧化酶損傷，微血栓形成，細胞黏附分子活化、白細胞郁積和細胞因子活化，繼之，缺氧調(diào)節(jié)的生長因子的表達增加和細胞因子的產(chǎn)生。在這個機制中起主要作用的因子為VEGF、IGF-l、TNF-a、IL-1B、FGF等。多種因子相互作用引起視網(wǎng)膜新生血管形成和BRB破壞[1]。以往研究中，DR和其他缺血性視網(wǎng)膜疾病中VEGF已被認為是引起B(yǎng)RB破壞的主要原因。而其它一些血管滲透性因子通過VEGF間接起作用[2，3]。但最新有研究表明EPO和VEGF和增殖性DR(PDR)的聯(lián)系是各自獨立的，且EPO與PDR的聯(lián)系性比VEGF更強[4]。

1　促紅細胞生成素紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)

促紅細胞生成素紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)是一種糖蛋白激素，分子量約34kDa。人類EPO基因位于7號染色體長臂22區(qū)。1985年其cDNA被成功克隆，并利用基因重組技術(shù)開始大批量生產(chǎn)重組人促紅細胞生成素(recombinant human erythropoietin，rHuEPO)，廣泛用于臨床。EPO合成的調(diào)節(jié)：缺氧是腎臟分泌EPO的主要刺激因素。離體灌注腎臟中EPOmRNA表達和EPO分泌受到灌注液中氧濃度調(diào)控[5]，故機體主要通過腎內(nèi)細胞感知血氧的變化來系統(tǒng)調(diào)控EPO的合成。EPO的合成通過低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-in-ducible factor，HIF)調(diào)控。目前的研究表明，EPO通過與促紅細胞生成素受體（EPOR）相結(jié)合，形成同源二聚體，然后通過某些信號傳遞系統(tǒng)起作用。

傳統(tǒng)認識中，EPO是一種作用于骨髓造血細胞，促進紅系祖細胞增生、分化，最終成熟的內(nèi)分泌激素。對機體供氧狀況發(fā)揮重要的調(diào)控作用。在胚胎早期，EPO由肝生成，然后逐漸向腎轉(zhuǎn)移，出生后主要由腎小管間質(zhì)細胞分泌。過去EPO主要用于治療貧血。但近年來研究表明，EPO也是一種參與中樞神經(jīng)包括視網(wǎng)膜損傷反應(yīng)的重要介質(zhì)，參與機體多種功能的調(diào)節(jié)。這些功能主要有：對紅細胞容量的精細調(diào)節(jié)，在腦缺血時的神經(jīng)元保護作用，神經(jīng)元增生作用，促進神經(jīng)系發(fā)育，保護紅細胞膜，促進腸黏膜發(fā)育，增強放療敏感性，增加促性腺激素、改善性功能以及對女性生殖系統(tǒng)的作用等[6]。

2　EPO在眼內(nèi)的表達

García-Ramírez等[7]的研究表明：在非糖尿病組中Epo 和EpoR mRNAs在視網(wǎng)膜色素卜皮層(RPE)的表達要顯著高于在視網(wǎng)膜神經(jīng)細胞層的表達。在糖尿病組的視網(wǎng)膜中EPO呈現(xiàn)高表達(視網(wǎng)膜色素上皮層和視網(wǎng)膜神經(jīng)細胞層均有高表達)。EpoR的表達也呈現(xiàn)類似的結(jié)果。玻璃體內(nèi)的EPO和EPO-R在糖尿病組中的表達要高于非糖尿病組。

3　促紅細胞生成素(EPO)與糖尿病視網(wǎng)膜病變

促紅細胞生成素(EPO)與視網(wǎng)膜的發(fā)育形成及病變有著密切的關(guān)系[8]。Patel等[9]的研究表明：EPO對胎兒視網(wǎng)膜的發(fā)育和形成起重要的作用。隨著妊娠期的增加，胎兒玻璃體和血清中的EPO蛋白也隨之增加。并且，相同的妊娠期的胎兒EPO mRNA和蛋白在玻璃體中的表達要比血清中的表達高很多。EPO/EPO-R系統(tǒng)與糖尿病視網(wǎng)膜病變相關(guān)。有研究表明在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病(PDR)患者的眼玻璃體中的EPO濃度較普通人有顯著的提高[10]。且EPO/ EPO-R系統(tǒng)與不同階段的糖尿病視網(wǎng)膜病變均有著密切的聯(lián)系。有研究顯示[11]：早期糖尿病大鼠的視網(wǎng)膜中可見EPO-R呈大量強陽性表達。凋亡是早期DR視網(wǎng)膜神經(jīng)元細胞死亡的主要方式。而視網(wǎng)膜中EPO-R的大量表達也許是對視網(wǎng)膜細胞和組織在糖尿病應(yīng)激時的一種補償反應(yīng)。

EPO/EPO-R系統(tǒng)就像一個視網(wǎng)膜神經(jīng)細胞在對早期糖尿病的刺激時的保護和存活系統(tǒng)。Watanabe等[4]的研究表明：EPO是PDR的一個潛在的血管源性因子，而且EPO和VEGF和PDR的聯(lián)系是各自獨立的，且EPO與PDR的聯(lián)系性比VEGF更強。另外，Jonas等[12]的研究顯示：EPO在糖尿病黃斑水腫的眼內(nèi)的表達要比年齡相關(guān)性黃斑變性及普通正常眼內(nèi)的表達有顯著的提高。Hernández等[13]的試驗結(jié)果給出了相似的提示。

4　EPO治療糖尿病視網(wǎng)膜病變的研究現(xiàn)狀及臨床應(yīng)用前景

EPO在糖尿病視網(wǎng)膜病變治療中的研究尚處于起步階段，郭燕等[14]發(fā)現(xiàn)腹腔內(nèi)注射促紅細胞生成素對急性高眼壓大鼠視網(wǎng)膜有保護作用。還有動物試驗顯示[15]：外生性EPO在早期糖尿病大鼠的玻璃體內(nèi)注射可防止視網(wǎng)膜細胞的死亡和保護RBR的功能，這可能是對早期DR治療的一種新的方法。以上動物試驗研究結(jié)果均有力地證明了EPO對于糖尿病視網(wǎng)膜病的可能防治作用，但目前EPO的副作用限制了其臨床應(yīng)用。長期大量使用EPO可能產(chǎn)生一些副作用，如血管反應(yīng)性下降、血壓升高、血粘度增加、血栓形成等，情況嚴重的還會造成腦部供血不足，甚至引發(fā)腦缺血。長期EPO治療的患者約30%出現(xiàn)高血壓或高血壓加重，需要增加降壓藥的用量來控制血壓。而EPO帶來的紅細胞比積的增加，則成為EPO在糖尿病相關(guān)并發(fā)癥治療應(yīng)用中的最大障礙。長期EPO治療的糖尿病大鼠紅細胞比積可以增加45%。EPO提高血紅蛋白濃度，增加血液粘滯性，促進血小板聚集，使糖尿病患者更易于形成血栓，增加心血管事件的發(fā)生率。近來發(fā)現(xiàn)EPO的神經(jīng)保護作用及促紅細胞生成作用具有不同的作用機制和特點，兩種作用所需EPO的刺激時間不同，參與作用的受體也不同。研究表明，促紅細胞生成需要持續(xù)不斷的EPO刺激，而神經(jīng)保護作用僅需要短暫的EPO刺激[16]。因此，可以通過縮短EPO的作用時間，將這兩種作用分離。Erbayraktar等[17]將EPO分子中唾液酸基團全部去除生成asialoEPO，其與EPO受體的親和力不變，但半衰期較普通EPO明顯縮短。試驗證明，asialo EPO同樣具有完全的神經(jīng)保護作用而不刺激紅細胞的生成[18，19]。asialoEPO雖然半衰期很短，但其與EPO受體的親和力與普通EPO無區(qū)別，仍然不能完全排除刺激骨髓紅祖細胞的可能性。根據(jù)以往的研究，骨髓中EPO的受體主要是(EPOR)2，屬于I類細胞岡子家族，參與EPO促紅細胞生成的作用。而介導(dǎo)神經(jīng)保護作用的受體無論在分子量、受體親和力或蛋白結(jié)構(gòu)上都不同于(EPOR)2[20]。在對EPO構(gòu)效關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，EPO分子中與兩種受體結(jié)合的位點分別位于不同的區(qū)域[21]。Leist等[22]將EPO分子中所有賴氨酸通過氨基甲酰化作用轉(zhuǎn)化為瓜氨酸，產(chǎn)生CEPO。體外試驗表明CEPO即使在持續(xù)高濃度存在的情況下也完全不能與造血細胞上的(EPOR)2結(jié)合，且無促紅細胞生成的活性，但抑制神經(jīng)細胞凋亡的活性不變。此外，近來還有研究將EPO與胰島素樣生長因子(IGF-1)聯(lián)合應(yīng)用，可以產(chǎn)生協(xié)同抗凋亡作用，減少給藥劑量，減少副作用[23]。另外，在眼局部使用EPO能否降低全身使用EPO所產(chǎn)生的副作用，有待進一步研究證實。

5　總結(jié)

總之，EPO對神經(jīng)系統(tǒng)的營養(yǎng)和神經(jīng)保護作用已有明確的結(jié)論[24]。同時也有研究表明EPO在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的視網(wǎng)膜新生血管的形成中起著重要的作用。阻斷EPO可以抑制玻璃體的新生血管的形成。EPO在糖尿病視網(wǎng)膜病變治療中的研究尚處于起步階段，動物試驗表明外源性EPO在早期糖尿病大鼠的玻璃體內(nèi)注射可防止視網(wǎng)膜細胞的死亡和保護BRB的功能，這可能是對早期DR治療的一種新的方法。但對晚期的糖尿病視網(wǎng)膜病變的治療是否可能引起視網(wǎng)膜新生血管的產(chǎn)生，有待進一步的研究。另外，長期大量使用EPO可能產(chǎn)生一些副作用，這也有待進一步的解決。

［參考文獻］

［1］ 張小玲，邱曙東，陳絕炯，等．糖尿病性視網(wǎng)膜病變發(fā)病機制研究進展[J]．國際眼科雜志，2005；5(6)：1239-1241．

［2］ Adamis AP，Miller JW，Bemal MT，et a1．Increased vascular endothelial growth factor levels in the vitreous of eyes with proliferative diabetic retinopathy[J]．Am J Ophthalmol,1994,1 18：445-450．

［3］ Saishin Y，Takahashi K，Melia M，et al.Inhibition of Protein Kinase C Decreases ProstagIandin—Induced Break down of the Blood—Rrtinal barrier[J]．J Cell Physiol，2003，195(2)：210-219．

［4］ Watanabe D．Erythropoietin as a retinal angiogenic factor in proliferative diabetic retinopathy[J]．Nippon Ganka Gakkai Zasshi，2007，111(11)：892-898.

［5］ Ratcliffe PJ，Jones RW，Phillips RE．et a1．Oxygen-dependent modulation of erythropoietin mRNA levels in isolated rat kidneys studied by RNase protection[J]．J Exp Med，1990，172：657-660．

［6］ 戴毅．紅細胞生成素[J]．國外臨床生化與檢驗分冊，2002，23(3)：128-132.

［7］ Gareía—Ramírez M，Hernández C，Simó R．Expression of erythropoietin and its receptor in the human retina：a comparative study of diabetic and nondiabetic subjects[J]．Diabetes Care，2008，31(6)：1189-1194.

［8］ 劉鵬飛，惠延年，謝小萍．促紅細胞生成素受體抑制小鼠視網(wǎng)膜新生血管形成[J]．國際眼科雜志，2008，8(3)：507-509.

［9］ Patel S，Rowe MJ，Winters SA，et al.Elevated erythropoietin mRNA and protein concentrations in the developing human eye[J]．Pediatr Res，2008，63(4)：394-397.

［10］ Asensio-Sánchez VM，Gómez—Ramírez V，Morales-Gómez I．Erythropoietin concentrations in the vitreous body from patients with proliferative diabetic retinopathy[J]．Arch Soc Esp Oftalmol，2008，83(3)：169-172.

［11］ 朱弼珺，王衛(wèi)峻，許訊，等．rhEPO對早期糖尿病大鼠視網(wǎng)膜超微結(jié)構(gòu)和EPO-R表達的信號的影響．眼科新進展，2007，27(8)：581-584.

［12］ Jonas JB．Neumaier M．Erythropoietin levels in aqueous humour in eyes with exudative age-related macular degeneration and diabetic retinopathy[J]．Clin Experiment Ophthalmol，2007，35(2)：186-187.

［13］ Hernández C，F(xiàn)onollosa A，García-Ramírez M，et al．Erythropoietin is expressed in the human retina and it is highly elevated in the vitreous fluid of patients with diabetic macular edema[J]．Diabetes Care，2006，29(9)：2028-2033.

［14］ 郭燕，王萬輝．促紅細胞生成素對急性高眼壓大鼠視網(wǎng)膜的保護作用．國際眼科雜志，2007，7(3)：688-691.

［15］ Zhang J，wu Y，Jin Y，et al.Intravitreal injection of erythropoietin protects both retinal vascular and neuronal cells in early diabetes[J]．Invest Ophthalmol Vis Sci，2008，49(2)：732-742.

［16］ Morishita E，Masuda S，Nagao M，et a1．Erythropoietin receptor is expressed in rat hippocampal and cerebral cortical neurons，and erythropoietin prevents in vitro glutamate-induced neuronal death[J]．Neuroscience，1997，76(1)：105-116.

［17］ Erbayraktar S，Grasso G，Sfacteria A，et al．Asialo erythropoietin is a nonery thropoietic cytokine with broad neuroprotective activity in vivo[J]．Proc Natl Acad Sci USA，2003，100(11)：6741-6746.

［18］ Liu XZ，Xu XM，Hu R，et al．Neuronal and glial apotosis after traumatic spinal cord injury[J]．J Neurosci，1997，17(14)：5395-5406.

［19］ Bethea JR，Castro M，Keane RW，et al．Traumaticspinal cord injury induces nuclear factor-kappaB activation[J]．J Neurosci，1998，18(9)：3251-3260.

［20］ Musuda S，Nagao M，Takahata K，et al．Functional erythropoietin receptor of the cells with neural characteristics[J]．J Biol Chem，1993，268(15)：11208-11216.

［21］ Campana WM，Misasi R，O Brien JS，et a1．Identification of a neurotrophic sequence in erythropoietin[J]．Int J Mol Med，1998，1(1)：235-241.

［22］ Leist M，Chezzi P，Grasso G，et a1．Derivatives of erythropoietin that are tissue protective but not erythropoietic[J]．Science，2004，305(9)：239-242.

［23］ Diglcaylioglu M，Garden GA，Timber bhke S，et al．Acute neuroprotective synergy of erythropoietin and insulin·like groweh factor I[J]．ProeNatl Acad Sci，2004，101(26)：9855-9860.

［24］ 李丹，段宣初．促紅細胞生成素對視神經(jīng)視網(wǎng)膜的保護作用[J]．國際眼科雜志，2006，6(4)：860-864.

收稿日期：2015-05-10

基金項目：廣西自然科學(xué)基金項目

〔中圖分類號〕R587.2

〔文獻標識碼〕B

〔文章編號〕1002-2376（2015）10-0185-03

合同號：2010GXNSFB013090