紅細胞生成素在慢性腎病患者貧血治療中的作用論文
紅細胞生成素在慢性腎病患者貧血治療中的作用論文
紅細胞生成素（erythropoietin,EPO）是由胎肝和成人腎產生的 3.04×104的糖蛋白激素，受嚴格的低氧誘導方式調控分泌，發揮刺激造血和調節組織氧平衡的作用。EPO 受體在非造血組織的存在揭示了其是一種多效性細胞因子。在慢性腎病（chronickidney disease,CKD） 患者的貧血治療過程中發現，重組人紅細胞生成素 （recombinant human EPO,rhEPO）可以改善貧血帶來的不利影響，包括氧利用率減少、心輸出量增加、左心室肥厚（left ventricularhypertrophy,LVH）、認知能力和性慾下降、免疫應答減弱等。此外，EPO 可以透過減少缺血和氧化應激或增強抗凋亡過程，預防腎間質纖維化和腎小管上皮細胞的破壞。同時，它能直接透過對血管內皮細胞完整性的維持和促進血管修復等作用，延緩 CKD進展，降低 CKD 患者心血管疾病（cardiovasculardisease,CVD）發生率。
1 打破"心-腎-貧血綜合徵"的惡性迴圈
"心-腎-貧血綜合徵"這一概念首先由 Silver-berg 提出，可將其理解為：終末期 CKD 患者當腎小球濾過率（glomerular filtration rate,GFR）<25 ml/min時，常合併充血性心力衰竭（congestive heart failure,CHF），兩者可共同引起貧血；貧血可透過加快心率和增加搏出量引起心臟負荷增加，長期貧血引起左心室代償性肥厚擴張，加重 CHF;CHF 可導致腎灌注不足加速 CKD 進展，GFR 下降引起的體液瀦留進一步加重心臟負荷。CHF、貧血和 CKD 三者互為因果，其中任何一方均可引起或加重其他兩者，形成惡性迴圈。GFR 越低，貧血越嚴重，心衰分級越高。貧血是"心-腎-貧血綜合徵"得以維持的最關鍵一環。EPO 能顯著提高 CKD 患者的認知能力、運動耐力和生活質量，同時可減少輸血次數及輸血相關併發症。更重要的是，EPO 在改善貧血狀態的同時打破了"心-腎-貧血綜合徵"這一惡性迴圈，降低了患者住院風險和病死率，改善了遠期預後。一方面，EPO 透過糾正貧血，直接改善心肌氧供，降低心輸出量和心臟負荷；另一方面，EPO 可對抗炎症因子和氧化壓力對心肌細胞的損傷，提高心肌細胞存活率。此外，EPO 還可透過促進心肌血管再生和誘導內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide syn-thase,eNOS）合成，增加心肌血供[1].
在動物研究中，應用 EPO 可阻止心肌缺血模型大鼠心肌肥大、纖維化和壞死的進展。這些心肌保護作用主要源於 EPO 的抗炎、抗凋亡和血管源性保護特性。心力衰竭時心肌細胞 EPO 受體表達上調，應用 EPO 治療後，大鼠衰竭心臟中的炎症因子如IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor,TNF）-α 和轉化生長因子（transforming growth factor,TGF）-β 的高水平表達可降低到接近正常，倖存心肌的氧化損傷也大大減弱。在心肌梗死模型大鼠的梗死心肌邊界區單次大劑量注入 3000 U/kg EPO,24 h 後梗死區周圍心肌活性細胞週期蛋白 D1 和細胞分裂週期樣激酶 2 基因表達顯著增強，48 h 後梗死區周圍 Ki-67 陽性的心肌細胞表達增強 45%,7 d梗死區周圍心肌毛細血管密度提高 17%,6 周後左心室對多巴酚丁胺的敏感性顯著增強，且在心臟和遠處器官均未見血栓形成，無明顯全身副作用發生[2].
在 CKD 患者中，與高血壓和糖尿病發生率相比，貧血是 LVH 的最強危險因素。在 GFR<25 min="" ckd="">80%合併貧血，低血紅蛋白（hemoglobin,Hb） 水平與 LVH 發生率增加密切相關，平均 Hb 每下降 0.62 mmol/L,將直接表現為肌小節長度的增加和肌絲重疊的加重，進而左室肌厚度增加以抗衡其半徑增加。在對貧血改善不達標的維持性血液透析患者超聲心動圖結果的分析中發現，常有心肌代償性肥厚的左室擴張改變，EPO 能逆轉高輸出狀態所致的不良血流動力學變化。
Mukhopadhyay 等[3]研究發現，接受 rhEPO 治療的血液透析患者，在貧血糾正的同時，左室體積指數、室間隔厚度、左室舒張末直徑均有明顯下降，LVH 發生率明顯降低，提示伴有貧血的終末期 CKD 患者，在應用 rhEPO 治療改善貧血狀態的同時，能夠獲得明顯的心臟保護作用。此外，對伴有明確缺血性心臟病或 CHF 的透析人群使用 rhEPO 治療使紅細胞壓積升高的同時，顯著降低了其運動誘發的心肌缺血，患者的病死率顯著下降。Palazzuoli 等[4]
在一項旨在評估 CHF 患者中貧血的流行情況、嚴重程度，以及糾正貧血對心腎功能、住院率影響的研究中發現，給予心功能Ⅳ級的患者（7.2±5.5）個月 EPO 皮下注射聯合靜脈鐵劑治療，Hb 和心功能分級顯著改善的同時，利尿劑的用量和住院風險大幅降低，GFR下降速度放緩，患者的運動耐力增加，生活質量改善，且未發現明顯的血栓或高血壓事件，但終末期CKD 患者若已發展至嚴重 LVH 或左室擴張，EPO替代治療帶來的心臟保護作用可能有限。
2 延緩腎間質纖維化的進展
腎小管間質纖維化（tubulo interstitial fibrosis,TIF）是各種腎病終末期的共同病理過程。TIF 的主要病理改變為腎小管萎縮、肌成纖維細胞活化、細胞外基質過度堆積和炎性細胞浸潤，最終取代正常腎組織結構，造成腎功能不可逆受損。TIF 的程度是決定 CKD 預後的重要因素，因此阻斷 TIF 過程對CKD 的治療具有重要意義，EPO 可透過多種機制抑制TIF的發展，延緩CKD向終末期腎病發展的程序[5].
近年來，腎小管上皮細胞在 TGF-β、成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor,FGF）-2 等的誘導下向間充質細胞轉化（epithelial-mesenchymaltransition,EMT）被認為是 TIF 啟動和進展的核心機制。Park 等[6]分別透過體內外實驗探討了 EPO 對EMT 過程的影響，研究團隊透過在體外培養的狗腎細胞中加入刺激因素 TGF-β，誘導 EMT 的發生，EPO可以透過抑制細胞分泌 α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin,α-SMA） 和彈性蛋白延緩 TIF.
動物實驗在單側輸尿管梗阻致腎間質纖維化模型中同樣觀察到，接受 EPO 治療後受損腎組織中TGF-β 的表達明顯減少，α-SMA 下調，TIF 程度減輕。Wang 等[7]研究發現，給予鏈脲佐菌素（streptozo-tocin,STZ）誘導的糖尿病腎病大鼠 EPO 治療，可以顯著抑制腎組織中 TGF-β 的表達，降低骨橋蛋白和黏附分子的分泌，減少尿蛋白排洩和膠原沉積，減輕腎小球硬化和 TIF 程度，保護腎功能。Bahlmann等[8]利用 5/6 腎切除手術建立大鼠腎間質纖維化模型，造模後 1 周開始給予治療組達貝泊汀（darbe-poetin）0.1 μg/kg 每週 1 次，連續觀察 6 周，發現使用 EPO 治療的大鼠腎間質纖維化及內皮損傷程度、生存率和腎功能都較對照組有明顯改善，EPO 的長效腎保護機制可能與持續啟用 AKT 訊號轉導通路有關。
3 維持腎區域性毛細血管網結構及功能的完整性
腎小球自身特殊的毛細血管網結構及豐富的血管網分佈對於其功能的維持發揮著重要作用。
CKD 患者體內由於氧化應激、微炎症等因素持續存在，使得腎小球毛細血管內皮細胞結構損傷和功能缺失，毛細血管網結構和功能的完整性得不到有效維持，從而加速了腎小球硬化和腎間質纖維化的進展。因此維護腎區域性毛細血管網結構和功能的完整性對 CKD 患者腎組織修復和腎功能改善具有重要意義。
EPO 一方面可透過抑制內皮細胞凋亡維持血管內皮的結構完整性，並透過活化端粒末端轉移酶，維持端粒的長度間接延緩毛細血管內皮細胞的衰老和死亡[9];另一方面能促進血管內皮細胞生長因子的表達，誘導內皮祖細胞（endothelial progenitorcells,EPC）從骨髓向外遷移，透過促進血管內皮細胞有絲分裂和上調基質金屬蛋白酶-2 表達刺激其增殖分裂及黏附分化為血管內皮細胞形成血管，同時促進新生的毛細血管向無血管區伸展，維持和重建腎區域性血液供應，促進腎組織修復[10-11];EPO 還可以透過上調內皮細胞 eNOS mRNA 的表達，介導AKT 依賴的` eNOS 磷酸化，進一步增加 eNOS 活性，維持正常血管內皮的自身調節功能，在 CKD 進展期預防低氧造成的腎間質損傷進一步擴散。此外，EPO 還可在腎小球足細胞損傷時維持細胞間的緊密連線結構，防止濾過屏障通透性增加，減輕腎小球損傷[12].De Luisi 等[13]研究發現，EPO 可顯著增加維持毛細血管形態和促進血管生成的關鍵介質，如血管內皮生長因子、肝細胞生長因子和單核細胞趨化蛋白的表達，同時 EPO 還可以促進 EPC 從骨髓動員出來並遷移到損傷區，分化為血管內皮細胞，促進損傷區血管內皮的修復和血管的新生，從而在抑制內皮細胞凋亡，增加腎小球和腎小管間質的毛細血管網密度，改善腎組織缺血低氧狀況，保護殘餘腎單位等方面發揮重要作用。
4 保護腹膜功能
大量研究證實，長期接觸非生理性的低鈣腹膜透析液可引起腹膜間皮細胞（peritoneal mesothelialcells,PMC）損傷和腹膜組織形態改變，PMC 的凋亡是導致腹膜剝蝕和慢性纖維化的重要因素，抑制PMC 的凋亡是維護腹膜結構和功能完整，延緩腹膜慢性功能失調的重要途徑[14].Choi 等[15]在一項前瞻性隨機對照研究中比較了新型生物相容腹膜透析液與傳統腹膜透析液對腹膜功能的影響，研究發現，新型腹膜透析液中性 pH 值和低濃度葡萄糖降解產物的特性，使其在維持腹膜超濾功能和提高PMC 標誌分子 CA125 的表達水平等方面有顯著優勢，但在對兩組患者進行腹膜活檢時發現，均存在不同程度的 PMC 凋亡及數量減少。Vorobiov 等[16]將體外分離的小鼠 PMC 用 5000U/kg rhEPO 預孵育 1h,再暴露於 4.25%的腹膜透析液中，發現 EPO 可以透過誘導 JAK2、STAT5 和 ERK1/2 的活化，抑制P38 磷酸化，降低胱天蛋白酶（caspase）-3 的表達活性，減輕腹膜透析液誘導的 PMC 凋亡，發揮腹膜保護作用。
5 調節炎症-氧化應激水平
由於尿毒症毒素蓄積、營養不良、免疫功能低下、透析生物膜不相容性等因素的綜合作用，終末期 CKD 患者在沒有全身或區域性臨床感染症狀的情況下，體記憶體在一種以單核-巨噬細胞系統啟用為驅動，以炎性細胞因子釋放為特徵的緩慢發生和持續存在的微炎症反應。此外，透過分析內皮細胞在尿毒症血清和正常血清條件下的蛋白表達差異發現，在尿毒症血清刺激下，與氧化應激有關的蛋白表達明顯增加，內皮細胞活性氧釋放明顯增多，提示終末期 CKD 患者體記憶體在高水平的氧化應激反應[17].
炎症與氧化應激相互促進，形成惡性迴圈，與 CKD患者 CVD 的發生率密切相關。因此，積極調節炎症-氧化應激水平，對減少 CKD 患者 CVD 具有重要意義。EPO 可透過調控炎症反應的關鍵轉錄因子 NF-κB的活性，抑制致炎因子，上調抗炎因子，減輕炎性細胞的浸潤，發揮重要的抗炎作用，同時 EPO 透過上調抗氧化酶的表達及下調氧自由基的生成對終末期 CKD 患者的氧化應激水平同樣有明顯改善[18].
Honda 等[19]觀察 rhEPO 對體內炎症-氧化應激狀態的影響時發現，rhEPO 治療 3 個月後血中 Hb、紅細胞容積明顯上升，治療 6 個月後 Na+-K+-ATP 活性顯著升高，高敏 C 反應蛋白、丙二醛、晚期氧化蛋白產物含量顯著下降，提示 rhEPO 長期治療在改善維持性血液透析患者貧血狀態的同時，還可有效緩解體內炎症-氧化應激狀態。研究還發現，EPO 對炎症反應的調節作用表現為對 IL-2、IL-10、IL-12 等保護性炎症因子的表達上調，而對 TNF-α、IL-6 等損傷性炎症因子的表達下調。Kristal 等[20]研究發現，EPO 同樣可以抑制持續不臥床腹膜透析患者體內的炎症反應，表現為直接弱化多形核白細胞啟動，減少外周血中性粒細胞計數。Adelibieke 等[21]研究發現，EPO 可透過刺激內皮細胞持續低水平合成、釋放 NO,抑制白細胞與內皮細胞的黏附，進而抑制白細胞的啟用和氧自由基的釋放，降低血管通透性和炎性滲出。
6 改善營養不良-炎症-動脈粥樣硬化綜合徵
Stenvinkel 等在 1999 年首次提出了營養不良-炎症-動脈粥樣硬化綜合徵（malnutrition inflammationarteriosclerosis syndrome,MIAS）這一概念，認為微炎症可以促進動脈粥樣硬化的發生，使業已存在的營養不良更難糾正；營養不良導致肝反應性合成亢進，脂蛋白增加，出現高脂蛋白血癥，加重動脈粥樣硬化，同時導致自身免疫功能障礙，誘發感染，加重微炎症狀態，形成惡性迴圈，MIAS 以炎症反應為核心環節。動脈粥樣硬化的形成過程本質上是以炎症反應為基礎，以內皮持續損傷、脂質浸潤、黏附分子表達、趨化因子生成、單核巨噬細胞遷移、平滑肌細胞增生、冠狀動脈狹窄為病理生理學特徵，是終末期 CKD 患者最常見的心血管併發症[22-23].
EPO 長期療法可改善高密度脂蛋白相關血小板活化因子乙醯水解酶與總體血漿酶活性比值低而致動脈粥樣硬化的比率，表明 EPO 在抗動脈粥樣硬化中發揮重要作用。Tsouchnikas 等[24]對維持性血液透析患者進行了為期半年的隨機對照研究，發現EPO 治療組患者在 Hb、Hct 升高及全身狀況改善的同時，血清鐵、脂蛋白-α 明顯下降，表明 EPO 治療能有效改善維持性血液透析患者的脂質代謝水平，降低動脈粥樣硬化發生率，提高透析患者的生存質量，這與 EPO 改善了 MIAS 的核心環節炎症反應密切相關。
7 增強 CKD 患者的免疫功能
終末期 CKD 患者普遍存在免疫功能低下，由此引發的感染相關併發症嚴重威脅患者生存。越來越多的證據表明，EPO 可透過對體液免疫、細胞免疫及紅細胞免疫的調節，增強終末期 CKD 患者的自身免疫功能，避免感染的發生和降低感染死亡率。
7. 1 增強體液免疫
研究顯示，EPO 可以在脾細胞增殖反應亢進情況下誘導脂多糖含量升高，使體液中保持較高水平的內源性多克隆免疫球蛋白，進而發揮抗腫瘤作用。Katz 等[25]研究發現，應用 EPO 可以增加小鼠體內針對不同抗原的特異性抗體的產生，提示 EPO 對體液免疫具有增強作用。臨床試驗發現，EPO 治療 8周後 CKD 患者血液中的 IgA、IgG 水平顯著升高，在體外實驗中將 2 IU/m1 EPO 與外周血單個核細胞共孵育，在商陸絲裂原的刺激下，IgG、IgA、IgM 的產生分別增加了 19%、28%和 32%,提示 EPO 可以直接刺激 B 淋巴細胞產生免疫球蛋白，從而提高 CKD患者的體液免疫功能，使感染髮生率下降。
7. 2 增強細胞免疫
EPO 替代療法可以引起 CD8+T 淋巴細胞依賴性免疫功能的恢復，EPO 治療後 CD4+/CD8+T 細胞的比值顯著升高，Th1 類細胞因子 IL-2、IL-12 等明顯增高，細胞因子優勢型別向 Th1 類轉化，機體免疫力由此增強，這是 EPO 增強 CKD 患者細胞免疫功能的核心機制。Trzonkowski 等[26]研究發現，EPO治療後表達 CTLA-4 的 CD8+T 細胞降低，而表達CD28 的 CD8+T 細胞升高，CD4/CD8 的比值顯著升高，患者感染髮生率顯著降低，表明 rhEPO 對終末期 CKD 患者 T 淋巴細胞亞群的免疫功能紊亂有調節作用。Pereira 等[27]研究發現，血液透析患者 T 淋巴細胞對絲裂原的反應降低，多形核白細胞的趨化及吞噬功能下降，接受 rhEPO 治療 6 周後，T 淋巴細胞對植物血凝素、刀豆蛋白 A 及抗 CD3 的增殖反應增加，多形核白細胞的吞噬功能得到一定程度的改善，外周血白細胞及淋巴細胞計數明顯增加。
研究還發現，體外培養的尿毒症患者中性粒細胞殺念珠菌活性降低，去除尿毒症血清後，其活性可恢復到正常水平，體外加入 rhEPO 可明顯增強其活性。
7. 3 增強紅細胞免疫
存在於紅細胞膜表面的補體受體具有免疫黏附活性，與 C3b 形成免疫複合物，由肝網狀內皮系統清除，使紅細胞在清除機體免疫複合物、抗感染等方面發揮重要作用。氧自由基與細胞膜多元不飽和脂肪酸結合，產生多種脂質過氧化物，導致脂質過氧化損傷，改變了細胞膜的液體流動性和通透性，進而造成膜功能障礙，直接影響 C3b 受體的活性，最終導致紅細胞免疫功能下降。EPO 不僅可透過提高紅細胞數目增加紅細胞免疫黏附作用，且可透過改善紅細胞膜的理化特性，使 C3b 受體的功能得以正常發揮，維持紅細胞的免疫功能。
在 CKD 患者使用 rhFPO 治療前後 C3b 受體花環結合率 （red blood cell C3b receptor rate,RBC-C3bRR） 的變化及其與紅細胞超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD） 和血漿過氧化脂質（lipid peroxide,LPO） 濃度的相關性研究中發現，EPO 可明顯提高紅細胞 SOD,降低血漿 LPO,減輕脂質過氧化損傷。使用 rhEPO 規律治療 1 月後，治療組 Hb 水平及血肌酐水平較對照組明顯改善，Hb濃度與 RBC-C3bRR 呈正相關，血肌酐水平與 RBC-C3bRR 呈負相關。隨著貧血的改善，患者紅細胞膜流動性較治療前顯著提高，紅細胞膜表面的免疫抑制因子表達下降、免疫促進因子表達升高、C3b 受體活性升高、感染的發生率明顯下降。說明了 rhEPO可透過降低氧化壓力改善紅細胞膜流動性，間接提高 C3b 受體的活性及紅細胞的免疫黏附功能[28].也有研究發現，血液透析患者經 rhEPO 治療後 CD3、細胞因子、淋巴細胞刺激指數有顯著變化，並認為rhEPO 並不直接影響患者的免疫功能，而是透過增加紅細胞數，使紅細胞表面淋巴細胞功能相關抗原-3 與 CD2 受體結合，增加細胞因子的分泌，間接增強了 T 淋巴細胞的免疫功能[29].
8 結語
雖然國內外不少研究都已證實 EPO 對 CKD 患者具有多重保護作用，但大多研究還停留在實驗室水平，且部分動物及細胞實驗中的 EPO 給藥劑量已遠遠超過其糾正貧血的治療劑量，因此要把 EPO 真正全面地應用於 CKD 的預防和治療還面臨諸多問題。目前仍缺乏大規模臨床隨機對照試驗和薈萃分析評價 EPO 多效性治療的長期臨床效果及不良反應，確定起始給藥時機、最佳給藥方式、安全的目標血紅蛋白水平、最大劑量和療程等重大問題尚無統一標準。相信隨著臨床和基礎研究的不斷深入，以及 EPO 新型類似物的不斷出現，EPO 終將成為CKD 一體化治療中的重要一員。