【摘要】  促红细胞生成素（Erythropoietin, EPO）主要作用于骨髓巨核前体细胞，刺激红系造血祖组织及早幼红细胞形成成熟的红细胞集落。近年来，大量的研究显示EPO和EPO受体在神经系统上有功能表达，在体外培养及动物试验中都显示了显著的神经保护功能。在眼科，青光眼、视网膜脱离、视网膜色素变性等疾病的共同病理机制是视网膜神经节细胞、光感受器细胞等神经元的凋亡，最终导致视力的丧失。因此，EPO的神经保护作用对治疗这些疾病有一定的实际意义。现总结了EPO的神经保护性质分子机制及信号传导途径，探讨EPO用于青光眼视神经保护治疗的基础和可能性。

   【关键词】  促红细胞生成素 神经保护 凋亡 信号转导 青光眼 视网膜神经节细胞

      1 EPO的生物功能

     促红细胞生成素（erythropoietin, EPO）是分子量约为30~39ku的糖蛋白，以前认为它主要是调节红细胞的生成的造血细胞因子，产生于胎儿的肝脏和成人的肾脏。EPO和它的受体（erythropoietin receptor, EPOR）主要存在于骨髓的造血干细胞并刺激它向红细胞分化。EPO的造血作用主要是抑制红系前体细胞的凋亡，促进它向红细胞的增殖和分化[1]。红细胞生成可以进一步改善组织的氧供，同时，组织氧供又作为一种关键的激素反馈机制，是EPO产生和造血功能的主要调节器。

     EPO在1985年从再生障碍性贫血患者的尿液中分离出来，并成功克隆[1]，在哺乳动物细胞中获得表达。不久，重组EPO获得成功，在晚期肾病患者中进行临床试验及评估。1989年美国食品与药品管理局（FDA）正式批准EPO在临床应用。现在它已经广泛应用于肾衰、癌症、早产、慢性炎症和HIV感染所致的贫血[1]。

     很多年来，EPO一直被认为只能作用于红系前体细胞，然而，许多研究显示EPO除了造血功能外，还有许多潜在作用，证据之一就是EPO和它的受体在不同组织中都有表达，包括神经系统[2-4]。EPO也并不只是只由胎儿肝脏和成人肾脏分泌产生，在神经系统内，不同的细胞形态（包括神经元、胶质细胞和内皮细胞）都产生和表达EPO和EPOR。Masuda等首先在鼠胚胎18d脑组织的体外培养中用 Southern杂交和免疫化学染色方法发现了神经细胞自身分泌的EPO，且与肾源性EPO结构相同，在脑组织中同样有EPO存在并对神经元有旁分泌作用。近10a来，大量的实验研究显示EPO不论在细胞培养和神经系统疾病的动物模型中都显示了显著的神经保护作用。

    2 EPO和EPOR在神经系统中的表达

     以前认为EPO只作用于造血系统，然而，目前的研究显示在许多人类和动物模型中器官组织细胞都有功能性EPOR的存在，这些非造血细胞包括内皮细胞[5,6]、肠上皮细胞[7,8]、肌肉[9-12]、胎盘组织，以及神经系统中神经元和非神经元细胞。由于EPO是通过活化特定的EPOR而发挥作用。弄清EPOR在中枢神经系统中的分布有助于我们了解EPO的生物功能。EPO和EPOR在啮齿类、灵长类及人类的神经系统中都有功能性表达，脑源性EPO和它的受体在结构、功能及调节与其他组织分泌EPO的差别已经明确[13]，脑源性EPO与血浆EPO相比，脑源性EPO更小更有活性，这种区别具体机制不清。

    2.1鉴定EPOR的方法  ①放射性碘化EPO进行结合试验[3]。②逆转录聚合酶链式反应分析（RT-PCR）。③细胞免疫染色[14]，EPOR受体在啮齿类、灵长类及人类的神经系统中已被鉴别出来，集中在原代神经元细胞系和胶质细胞上。此外，神经元和胶质细胞对EPO的免疫组化反应阳性[14]，提示在神经系统中这些细胞参与了EPO的合成和生产。

    2.2 EPOR在神经系统中的表达  在活体外试验中发现表达EPOR的神经元和胶质细胞有：大鼠海马和大脑皮质神经元[14]；大鼠海马神经元[15]； P12大鼠嗜铬细胞瘤细胞[16]；SN6间隔胆碱能细胞[17]；人类神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞的培养物[4]；大鼠的少突胶质细胞[18]；Wistar大鼠视网膜的外丛状层、光感受器内节、神经节细胞层、内丛状层[19]；大鼠视网膜的神经节细胞[20]。EPOR在原位的表达：成年小鼠的海马、内囊、皮质、中脑[3]；灵长类动物大脑海马、扁桃体、颞侧皮质[21]；人类大脑海马、扁桃体、小脑、颞侧皮质[21]；妊娠前6mo的脊髓组织[18]；人类胎儿[22]；大鼠视网膜神经节细胞胞体和树突、内核层、外核层[23]。

    3神经系统中EPO和EPOR表达的调节

     神经系统包括大脑，EPO基因表达主要受缺氧诱导因子1（HIF-1 调节EPO表达的转录因子）的调节，HIF受许多应激原而激活，包括缺氧[1]，在大脑和肾脏最明显，而在子宫EPOmRNA只有在雌激素存在下才能表达。因此，EPO是以组织特异性的方式表达，有证据表明星形胶质细胞EPO的表达在mRNA水平上主要受缺氧水平的调节，缺氧可以大大加速其表达[16]。在海马神经元培养中，缺氧可以诱导EPO和EPORmRNA的表达[24]。大鼠神经元培养中缺氧大大促进EPOmRNA的表达，而亚胺环已酮（一种蛋白合成抑制剂）可以完全阻断这种作用[25]。所以，类似于肝瘤细胞系和肾脏中已被鉴别出来的一种氧气传感系统，可能控制了星形胶质细胞和神经元表达EPOmRNA。在活体内缺氧也可诱导EPORmRNA的表达，缺氧条件下，大鼠海马区的EPOmRNA的表达也增加[26]，EPO增量调节的时间在脑和肾脏不同，在鼠的肾脏持续缺氧2h，EPOmRNA表达达高峰，8h后下降至最高值的30%。而相反，在脑内缺氧刺激4h EPOmRNA表达达顶峰，并持续24h[27]。薛文等[28]发现EPO在无损伤脊髓中即有少量表达，缺血再灌注损伤后8h表达显著上调。在缺氧预处理的条件下，大鼠视网膜EPO表达增加[29]。

    3.1其他影响神经系统中EPO和EPOR表达的因素  缺氧可能不是刺激大脑EPO产生的唯一因素，另外一些代谢紊乱，如低血糖或强烈的神经元去极化产生的线粒体活性氧簇，都可以通过HIF-1的活化增加脑内EPO的表达[27]。胰岛素和胰岛素样生长因子可以刺激培养的星形胶质细胞表达EPOmRNA并呈剂量依赖性。胰岛素和胰岛素样生长因子在中枢神经系统内大量表达，但它对脑内EPO产生的刺激作用的生理重要性并不清楚[2]。在活体外，在暴露炎症因子如白介素-1β、白介素6及肿瘤坏死因子（TNF-α）[4]后，星形胶质细胞EPO表达下降。在缺血性视网膜病变（如增殖型糖尿病性视网膜病变和视网膜分支静脉闭塞等）玻璃体腔内EPO的浓度大量增加[30]，研究者认为对缺血性视网膜病变来说，EPO可能是一种神经保护因素。

    3.2神经系统受损后EPO和EPOR表达的变化  缺氧可以诱导EPO和EPOR表达增加，提示EPO在中枢神经系统可能作为一种神经营养因子和神经保护因子，特别是在神经损伤的情况下例如缺氧、缺血或大脑出血等情况。有报道在局部缺血损伤下大脑组织EPOR基因表达增加，大脑中动脉闭塞后的缺血半影区EPOR表达增加[31]。在正常人的大脑，EPO/EPOR免疫反应主要在神经元[32]。在急性缺血损伤中，血管、神经元、星形胶质细胞EPOR表达上调；在陈旧性缺血性梗塞中，有活性的胶质细胞表达仍然增加（中风后>18d）；在新鲜的缺血性梗塞中，血管内皮细胞显示EPO免疫反应；在微血管和神经纤维上显示了EPOR免疫反应性。在人类缺血缺氧性脑损伤中EPO/EPOR大量增加，强调了他们是一种内源性的神经保护系统。另外一些应激原如癫痫发作，也可以刺激大脑微血管内EPOR表达大量增加[33]。

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