促红细胞生成素预处理对缺血-再灌注心脏保护作用的研究进展

研究进展

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．继续教育

促红细胞生成素预处理对缺血一再灌注心脏保护作用的研究进展

刘晓明徐建国

促红细胞生成素（Ⅱ℃）原本是机体缺氧状态下分泌的刺激骨髓造血细胞，促进红系祖细胞增生分化的糖蛋白激素。近年来的研究表明，ⅡＤ尚具有多种非血液系统生理效应，是一种多功能的组织保护因子，其中包括对心脑等重要脏器缺血一再灌注损伤的保护作用。本文就ⅡＤ及其受体的结构，对缺血一再灌注心肌的保护作用及可能的机制等作一综述。

概

述

既】ｏ的生物学结构和生理作用既Ｄ是一种主要调节红细胞生成的糖蛋白激素。人类的ＥＰＯ基因位于第７号染色体长臂２２区，编码着包含１９３个氨基酸（ａａ）的蛋白前体，在切割去２７个ａａ序列、糖基化作用以及移除ｃ末端的精氨酸后，最终形成了血循环中存在的ＥＰＯ。血浆中存在的ＥＰＯ于１９４８年由Ｂｏｎｓｄｏｒ与Ｊａｌｖｉｓｔｏ首先发现，分子量约３０．４ｋＤ，由１６５个ａａ组成，糖基化程度很高，糖基成分主要是唾液酸。既】Ｏ包含４条糖基化链，分别为三条含Ｎ基和一条含０基的酸性寡糖侧链，其糖基化链对于ⅡＤ的生物学活性和Ⅱ】０蛋白免受氧自由基损伤有着必不可少的作用，决定Ⅱ）０在体内有更长的半衰期和与受体结合的更强亲和力［１］。传统认识中，ＥＰＯ是一种作用于骨髓造血细胞，促进红系祖细胞增生分化和成熟的内分泌激素，胚胎早期由肝生成，然后逐渐向肾转移，出生后约９０％的Ⅱ】（）由肾小管间质细胞分泌。其他一些组织如骨髓巨噬细胞、脑星形胶质细胞以及大鼠和人的心

肌细胞也能表达产生口。引。ＥＰＯ的产生受组织氧合状态

调节，组织氧的降低可刺激肾脏和肝脏中ⅡＤ的产生并使其受体表达增高。重组人促红细胞生成素（ｒ１１日Ｐ０）是利用基因

工程人工合成的外源性日Ｏ，与人体的内源性ＥＰＯ有着相同

的ａａ序列和生物特性。

职）与Ⅱ）Ｏ受体（ＥＰ（）Ｒ）的相互作用Ⅱ）０属于Ｉ型细

胞因子家族，其受体基因位于第１９号染色体，长约６ｋｂｐ。ＥＰ（）Ｒ属细胞因子受体超家族一员，分子量约为５５ｋＤ，由胞浆区、跨膜区和胞外结合区三部分组成，共有５０８个ａａ残基，分别为２３６个ａａ的胞浆区、２２个ａａ的跨膜部分、２４个越的信号肽和２２６个ａａ的末端部分。胞浆区含有两个高度保守序列ｂｏｘｌ和ｂｏｘ２，是促成有丝分裂和诱导酪氨酸磷酸化配基偶联必需的。跨膜区部分为与酪氨酸激酶家族的Ｊａｎｕｓ激酶２（ＪＡＫ－２）结合所必须。胞外区含有在细胞表达正确折叠和表达所需的高度保守的ＷＳＸＷＳ氨基酸序列的两对半胱氨酸残

作者单位：２０００９２上海交通大学医学院附属新华医院麻醉科（刘晓明）；南京军区总医院麻醉科（徐建国）

万方数据

基［１］。近年来，人们发现ＥＨ）Ｒ在多种细胞中均有表达，包括

神经元细胞、星形胶质细胞、脑内皮细胞、血管内皮细胞、血管平滑肌细胞以及心肌细胞等［２］。ＥＰＯ与其受体结合，引起受体的二聚化作用，从而启动和激活一系列细胞内信号转导通路。Ｊａｎｕｓ激酶２（ＪＡＫ－２）活性的激活是细胞内信号转导的首要一步，使两个ＪＡＫ－２和一个酪氨酸激酶与Ｅ＝Ｐ（）Ｒ的胞浆区

靠近，而后导致嗍的自身磷酸化。胞浆区的８个酪氨酸

残基都有可能被磷酸化，再吸引一些继发的细胞内信号传导蛋白［如磷脂酰肌醇－３激酶（Ｐ１３Ｋ）和丝裂原活化蛋白激酶

（ＭＡＰＫ）－］去结合ＥＰＯＲ［ｈ３｜。

ＥＰＯ对缺血一再灌注心脏的保护作用

１９８６年Ｍｕｒｒｙ等［４］在犬实验模型中发现，多次短暂的

阻断冠脉可以减少其后长达４０ｍｉｎ的缺血所致的心肌梗死面积，首次提出了心肌缺血预处理的概念：单次或多次短暂的缺血，可以对继之发生的较长时间的心肌缺血一再灌注起到保护作用，表现为梗死面积减少，心肌钝抑减轻，心律失常发生率降低等。近期，研究者惊喜地发现，ＥＰＯ／ｒｈＥＰ０对动物模型的缺血性心肌损伤也有类似的保护作用，主要体现在以下一些方面。

改善心室功能采用Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆｆ装置灌注的离体动物心脏研究发现，给予ｒｈＥＰＯ１５ｒｎｉｎ后（离体心灌注给予）［５］或２４ｈ后（在体腹腔给药方式），左心室的功能都能获得显著改善。在缺血前１２ｈ或者３０ｒｎｉｎ缺血开始时给兔子静脉单次注射ｒｈＥＰｏ均能在其后的再灌注期间保护左心室功能，左室峰压和舒张末压得到显著改善［６］。

抗凋亡作用

ｒｈＥＰＯ的抗凋亡效应的发现始于其对缺

血性脑损伤的保护作用［３］。在体外培养的内皮细胞培养液中加入ｒｈＥＰ０，发现细胞对缺氧刺激的耐受性提高，缺氧所致的细胞凋亡明显减少［７３。当心脏遭受缺血一再灌注损伤时，内皮细胞的凋亡发生在心肌细胞凋亡之前。研究者们观察到ｒｈＥＰ０显著降低了大鼠缺血损伤后心脏中的未端脱氧核苷酸转移酶缺口标记法（ＴＵＮＥＬ）阳性细胞数量和ｃａｓｐａｓｅ－３的激活。

降低心肌梗死面积在体兔模型于缺血前１２ｈ、缺血开始时或者再灌注开始时静脉给予ｒｈＥＰＯ，在为期３ｄ的再灌注结束时用氯化三苯四唑染色法检测心肌梗死的情况，给药组的白色梗死区域明显小于对照组［引。

减轻心肌梗死后心室重构

心肌梗死后期常因梗死区

膨出和心室重构引起心室扩张，近期的一篇研究发现，单次注射ｒｈＥＰＯ能明显消除缺血一再灌注刺激后大鼠该现象的

研究进展

９１４

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发生，提示ｒｈＥＰＯ很可能对心肌梗死后心脏肥厚发生有一定的预防作用ｏ８｜。

ＥＰＯ心肌保护作用相关的组件及机制通路

ＥＰＯ和受体结合后，激活了多个互补交联的复杂网络，增强了某些保护基因的表达和传导通路的激活。尽管所涉及的确切机制仍不完全明了，但其中一些关键步点已被确认。

钾通道ＡＴＰ依赖性钾离子通道（ＫＡＴＰ）于１９８３年在豚鼠心室肌细胞上发现，随后证实，骨骼肌细胞、平滑肌细胞、胰腺Ｂ细胞、大脑神经元的细胞膜上都存在该通道。１９９１年又在大鼠肝细胞线粒体内膜上发现Ｋｍｅ，故将ＫＡａｖ分为特点各异的质膜ＫＡａｖ（ＳａｒｃＫＡｔｅ）和线粒体ＫＡａｖ（ＭｉｔｏＫＡｗ）。ＫＡｔｅ包括两种亚单位：内向整流的钾离子通道亚单位和磺脲类受体亚单位。ｓｈｉ等∞ｊ发现采用Ｓａｒｃ

ＫＡＴＰ

阻滞剂ＨＭＲｌ０９８和ＭｉｔｏＫＡ仰阻滞剂５一羟葵酸都能一定程度的消除ｒｈ研）０的心肌保护作用，提示该作用需要由

Ｓａｒｃ

ＫＡｗ和ＭｉｔｏＫＡＴＰ来介导。另一种位于线粒体内膜的钾

通道称为钙激活型钾离子通道近期也被证实介导了ｒｈＥＰ０的心肌保护作用，加用该通道阻断剂ｐａｘｉｌｌｉｎｅ能完全的废除ｒｈＥＰ（）对离体兔心的左室功能恢复效应［５］。

蛋白激酶Ｃ（ＰＫｃ）ＰＫＣ是细胞内信息传递过程中的一种重要物质，是结构和功能上不同的一组蛋白质，目前至少发现有１０种亚型。研究证实ＰＫＣ对ｒｈＥＰＯ的心肌保护效应起着蕈要的作用，给药后能发现显著的心肌ＰＫｃ￡磷酸化和转位的发生，而加用ＰＫＣ抑制剂ｃｈｅｌｅｒｙｔｈｒｉｎｅ则大大消除了ｒｈＥＰＯ的保护作用【５Ｊ。

ＪＡＫ一信号转导和转录激活因子（盯ＡＴ）途径ＥＩ）（）Ｒ

的活化能引起ＪＡＫ＿ＳＴＡＴ传导通路的活化，磷酸化的ＥＰ（）Ｒ吸引ＳＴＡＴ和受体结合，并被ＪＡＫ＿２磷酸化。（ｓＴＡＴ）磷酸化后从受体分离并通过磷酸化酪氨酸的交互作用形成二聚体，ｓｒＡＴ二聚体移位至细胞核，激活下游靶基因［引。Ｐａｒｓａ等［６］给予外源性的ｒｈＥＰＯ，发现１２ｈ后心肌成纤维细胞中ＪＡＫ一２与其下游的ｓＴＡＴ－３和Ｓ１Ｈ＂Ｉ＂－５被大大激活，且与ｒｈＥＰ（）的抗凋亡作用有密切关系。

Ｐ１３Ｋ一蛋白激酶Ｂ（ＰＫＢ）途径ｒｈ砑】０减轻缺血一再灌注所致的心肌细胞凋亡和ｃａｓａｐｅｓｅ－３活化程度的作用是Ｐ１３Ｋ通路依赖性的，Ｐ］３Ｋ抑制剂渥曼青霉素（ｗｏｒｔｍａｎｎｉｎ）能完全

阻止心）对离体大鼠心脏所有的保护效应。姗）能使

ＰＫＢ磷酸化，激活的ＰＫＢ被证实能直接磷酸化和抑制包括ｃａｓｐａｓｅ＿９在内的多种前凋亡蛋白，而后抑制下游的ｃａｓｐａｓｅ－３活性，阻断核酸内切酶对ＤＮＡ的降解山］。ＥＰＯ还能通过Ｐ１３Ｋ－Ａｋｔ通路维持线粒体的跨膜电压来阻止细胞凋亡，阻止细胞内细胞色素ｃ的释放，下调ｃａｓｐａｓｅ酶的活性［引。

丝裂原活化蛋白激酶（ＭＡＰＫ）

ＭＡＰＫ是一组广泛分

布于细胞浆具有丝氨酸和苏氨酸双重磷酸化能力的蛋白激酶，与细胞增殖、分化和凋亡调控密切相关。哺乳动物中ＭＡＰＫ家族有四个成员，分别是细胞外信号调节蛋白激酶，ｃ－Ｊｕｎ氨基末端激酶，ｐ３８丝裂原活化蛋白激酶（ｐ３８ＭＡＰＫ）

万方数据

和大丝裂原活化蛋白激酶１。这些亚族由不同细胞外刺激调节，且具有不同底物作用特异性。研究发现，ｒｈＥＰＯ的心肌保护作用涉及到ＭＡＰＫ途径的激活，所有的ＭＡＰＫ途径

都是经由ＥＰＯＲ胞浆区内的酪氨酸磷酸化后和有关的效应物相结合而启动的［３］。给予ｒｈＥＰＯ

５

ｍｉｎ后能观察到心脏

中ｐ３８ＭＡＰＫ的显著磷酸化，而当给离体兔心灌注ｐ３８ＭＡＰＫ抑制剂ＳＢ２０３５８０，ｒｈＥＰＯ的保护作用被消除［５］。

在ＥＰＯ的心血管相关保护机制里，还有一点需要提及的是，ⅡＤ在保护血管方面起双重作用，一是保护能保护血管内皮的完整性，二是能促进新的毛细血管向无血管区伸展，即所谓的血管发生。ＥＰ（）在脑损伤时能维持细胞间连接结构，防止血脑屏障通透性增加。ⅡＤ能促进有丝分裂，又有趋化效

应，使得金属基质蛋白酶２表达增加，这对于内皮细胞迁移、

增殖及成排的血管内皮细胞形成血管是必要的。ＥＰＯ能增加内皮细胞祖细胞从骨髓向外迁移，从而刺激其新血管形成［１１１。ＥＰＯ可能在缺血后增加血流，增加缺血细胞能量和氧的储存，降低细胞损伤，从而间接起到细胞保护作用。

长期以来，ｒ㈣一直用于治疗各种原因造成的贫血，且

显示了良好的安全性。但使用时也会出现严重的并发症。长期使用ⅡＵ的患者可能在体内产生抗ＥＰＯ抗体，导致红细胞发育不良。过高浓度ｒｈＥＰＯ的使用会影响到血小板的产生，激活内皮细胞增强血小板的凝集反应，增加发生微梗死和大梗死的可能。另一方面，很多肿瘤本身也表达ＥＲ柬，一些大型临床试验明确发现肿瘤患者使用Ⅱ】【）后的不良反应［１２］。

结语与展望

近来的研究证实了ＥＰＯ／ｒｈＥＰＯ是一种多功能的组织保护因子，在大量的动物实验中显示了令人惊喜的心肌保护作用，可能为临床防治心脏缺血一再灌注损伤提供新的策略，为有心脏风险患者的围手术期处理提供更好的方案。

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ｉｎ

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ｔｅｒｃｏｒｏｎａｒｙａｒｔｅｒｙ

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Ｂｒｅａｓｔ

ｃａｎｃｅｒ

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２００３。１００：１１６１２—１１６１７．（收稿日期：２００８—０３—０５）

．病例报道

全麻药误注皮下致术后呼吸心跳骤停一例

韩红吕平牛建录

患者，女，４５岁，体重６０ｋｇ。因“子宫肌瘤”人院，拟行腹腔镜子宫全切术。术前心电图、胸片未见异常，Ｆｉｂ

７．１

１３２

吸机控制呼吸、扩容、降糖、补钾等综合措施，ＨＲ维持在１００次／分左右。ＢＰ７０～６０／４０～５０１ＴＲＴＩＨｇ时，采用多巴胺８旭 ｋｇ－１ ｍｉｎＪｌ维持ＢＰ１０５／６０

ＩＴｆｆｎ

ｇ／Ｌ，血糖

ｍｍｏｌ／Ｌ，Ｋ＋３．６ｎｎｍｌ／Ｌ，丙肝抗体阳性，谷丙转氨酶５８

Ｈｇ，ＦＩＲ

Ｈｇ左右，约２ｈ自主呼吸恢

Ｕ／Ｌ。入室后ＢＰ１１８／７５ｍｎ

８４次／分，ＳｐＱ９７％。右复，３ｈ意识恢复，５ｈ意识完全清醒，呼吸有力，拔除气管导管后，面罩吸氧ＳｐＱ维持在９７％以上，此后数日继续支持补液少量输血等治疗，ＢＰ偏低，需多巴胺维持，４ｄ后逐渐减少多巴胺用量，患者一般状况良好，术后１０ｄ康复出院，无后遗症。

讨论该患者术后发生呼吸心跳骤停的原因，分析与以下因素有关：（１）全麻药残余：术后体内残留的非去极化肌松药及其代谢产物诱发的残余肌松效应，可引起患者呼吸抑制。残余肌松作用引起并发症的发生率较高，与麻醉有关的术后死亡患者中，由残余肌松作用导致的比例高达１９％。此患者术毕尽管自主呼吸恢复，呼唤睁眼，但由于第１次诱导药物误注皮下，药物在皮下组织吸收缓慢，代谢时间延长，再加上术毕没有进行肌松药拮抗治疗，药物残余作用使呼吸逐渐减慢以致骤停。（２）血容量不足：该患者禁食禁水时间长达２０ｈ，此时间段未给予补液治疗，加上术前晚清洁灌肠，患者术前已处于低血容量状态，而术中仅输甲硝唑２５０ＴＴｌｌ、复方乳酸钠５００ｍｌ，有效循环血量严重不足，加上缺氧二氧化碳蓄积，最终导致心跳骤停。（３）钾是维持心肌细胞极化状态的关键离子，急性低钾血症的临床表现主要取决于血清钾低的速度而不是程度。血清钾在短期内发生剧变虽然一个并非很低的水平却有可能成为心跳骤停的诱因。（４）患者术前检查为丙型肝炎，转氨酶轻度升高，肝脏对全麻药物的代谢功能降低。

（收稿日期：２００９—０５—２１）

颈外静脉穿刺置入留置针输入复方乳酸钠，面罩吸氧，依次静脉注射咪唑安定３ｍｇ、维库溴铵６ｍｇ、芬太尼０。１５ｍｇ、丙泊酚７０

ｍｇ，３

ｍｉｎ后患者仍意识清楚，呼吸正常，检查发现患者右颈部

肿胀，留置针回抽无回血，证明所注药液误注入皮下，立即右上肢静脉穿刺，成功后重新注入咪唑安定３ｍｇ、维库溴铵６ｍｇ、丙泊酚７０ｍｇ、芬太尼ｏ．１５ｍｇ，气管插管接呼吸机控制呼吸，术中持续吸入１％～２％异氟醚，间断静注维库溴铵、芬太尼维持麻醉，术中生命体征平稳，术毕前８ｎ／ｎ停吸异氟醚。手术历时７５ｒｒｆｉｎ，术中出血约ｌｏｏｍｌ，输液７５０ｍｌ，术中全麻用药量（包括第一次误注皮下药物）：丙泊酚１４０ｎａｇ、维库溴铵１６ｍｇ、芬太尼

ｏ．４

ｍｇ、咪唑安定６ｍｇ。术毕１０ｒｒ／ｎ自主呼吸恢复，呼唤睁眼，

ｒｒｇｕ，

咳嗽吞咽反射恢复，充分吸痰后遂拔出气管导管，观察１０

ＢＰ正常，取Ｘ

９５％以上，即送回病房。回病房后测ＢＰ１２２／８０

ｍＨｇ，ＨＲ９７次／分，ＲＲ１８次／分，Ｓｐ０２９７％，患者处于浅睡状

态，给予鼻导管吸氧。约３５ｍｉｎ患者ＨＲ达１４２次／分，ＲＲ减慢１２次／分，却Ｑ进行性下降达７４％～３８％，意识消失，随之呼吸、心跳骤停，立即胸外心脏按压，面罩吸氧，静注肾上腺素１ｍｇ，同时气管插管呼吸机控制呼吸，３

ｍ后心跳恢复，印

ｍｌ、

１８０／１２０ｍｍＨｇ，Ｅ０３示窦性心动过速、室早、短阵室速，初步复

苏后即开始冰帽降温，同时静脉分次给予５％碳酸氢钠１５０呋塞米１０ｎ黾、地塞米松４０

ＩＴＩＴＩ

Ｈｇ，嘲４４．５啪№，ＢＥ

ｍｇ，此时查血气分析蹦五５５．４

７．３

ｒｒｒｍｌ／Ｌ，ＰＨ７．４６，Ｋ－２．７

ｒｒｃｎｏｌ／Ｌ，血糖１９．７１ｒｒｒｍｌ／Ｌ，Ｈｂ８９∥Ｌ，Ｈｃｔ２９．６％。继续呼

作者单位：７３４０００甘肃省张掖市人民医院麻醉科

万方数据

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