1红细胞生成素研究进展

1997正 第3期 抚 州 师 专 学 报 Journal of Fuzhou Teachers coHege 1997年 9月 总第 54期 3] 红细胞生成素研究进展 陈小松 一 (抚州师专生物系．江西 临．Il 344430o) ，2 摘 要 红细胞生成素是一种由肾脏分泌的疆节红系祖细胞生长的细施四子．幸文详进 了红细胞 生成素基固调控、分子结构及生化特性 、产生部位与机理、临床应用等 关键词 型丝 ‘进展 糯 臼， 子舞干旬，勉鹃因子 红细胞生成素(E~'thwpoletin，Epo)是一种由肾脏分泌的糖蛋白，是调节红系祖细胞生长的 细胞因子．近年来，随着有关 Epo分子生物学研究，对 Epo分离技术的提高，尤其是大量重组 Epo的生产，使 Epo的化学特性、生理功能、临床应用等研究越来越深人 ．本文现就 Epo的发 现、结构与生化特性、Epo产生部位与机理以及临床运用等进行综述． 1 Epo的发现 1906年 Camot和 Deftandre通过把放血后引起贫血的兔血浆注射给正常家兔，发现后者的 外周血中的红细胞数增加，因而他们认为在贫血兔血浆中有一种体液因子，能刺激红细胞的生 成，称之为 Hemopoietin(生血素) 然而，由于缺乏有效的检测手段和其在正常人体中的含量极 少，几十年来对它的研究进展得较为缓慢 1948年采用 Er-y~wopoietin(红细胞生成素)这一名 称 1950年，Reissman用联体鼠试验观察到，给联体之一呼吸低氧空气，另一鼠呼吸正常空气， 结果两鼠均呈现同样程度的骨髓红细胞增生现象，这是由于红细胞生成素因子从低氧鼠进入 非低氧鼠而刺激红细胞增生．1953年，Erslew多次重复 Camot等的实验证明，接受贫血家兔血 清的正常家兔网织红细胞增加和红细胞容积持久升高，肯定丁 Epo的存在．1954年，Stohhnan 等在一例先天性动脉导管未闭的心脏病人(上半身为正常氧而下半身为低氧含量血液)身上发 现，这两部分血都能使骨髓红细胞增加，为 Bp0的存在提供了依据 ．1957年 ]acobsoa等用灌注 离体肾实验证明肾脏是 Epo产生的部位__J ． 2 Epo的结构与生化特性 Epo~-$1,唾液酸糖蛋白，耐热(8o~c条件下 5一l5分钟仍有活l生)，PH稳定范围宽 (PH3__9)，分 量为 34KD，等电点PI为4-5- 稿 1] ：I996一Io一 84 维普资讯 http://www.cqvip.com Epo基因是单拷贝基因(和已知的其它细胞生长因子基因无同源性)．人类 Etm基因定位 于 7号染色体长臂 21区，小鼠的定位于 5号染色体 D区．Epo基因由4个内含子和 5个外显子 组成．其中外显子编码的多肽由193个氨基酸残基组成，细胞在分泌谆多肽过程中，将多肽链 末端的前导肽裂解下来，形成由 l66个氮基酸残基组成的成熟多肽部分．成熟 Etm多肽分子量 为 I8398，蛋白质组分占60％．成熟 gpo由多肽和糖基两部分组成．Epo的糖基部分由三条分别 与 Elm分子 '4、38、83位点的天冬氨酸残基连接的糖链和一条与 l26位点的丝氨酸连接的寡糖 链组成 Epo上亲水的寡聚糖结构起维持疏水性蛋白结构的作用．实验已证实糖基的存在对 Etm合成后的分泌、Epo体内 的生物活性都具有重要意义 糖基连接部位有4处，包括 3个 N一糖基和一个 (卜 糖基，Epo的生理活性髓糖基化情况而异．唾液酸是糖基部分中最重要的 成份，占40％．它能够覆盖 N一糖基中的半乳糖残基并阻断后者与肝细胞表面半乳糖受体结 合 唾液酸的存在对于 Etm在体内发挥生物活性是必要的．但在体外由于去陈唾液鲮减少 Elm与受体之间的电荷阻力和立体结构阻力，反而增加 j-Epo与靶细胞受体结合的能力．增强 f Elm的生物活性 ．Epo在7位和6l位 ，29和33位氨基酸之间有两个链内二硫键 它的存在 也是 Etm在体内外正常发挥生物活性的必要条件． 3 Epo产生部位及机理 1957年，Jacobson等人首先发现，肾脏是控制血清 Em水平韵主要器官．1986年，Bondurant 等人应用 DNA杂交技术发现，动物技放血导致贫血时，肾脏中 Elmml~"4A1．5h后开始增加，4h 后 EixxntlNA上升至正常水平的 2o0倍，而此时动物的肝脏中只能检测到极微量的 EIx~mRNA， 动物的其它组织中均不能检测到．立用 Epo放免测定发现，肾脏组织及血清中Etm水平与肾脏 EpomRNA总水平呈正相关 J．以上表明，肾脏直接产生 Epo，可以控制血清 Etm水平 成人血清 中 Etm主要 由肾脏产生．胎儿和新生儿 Etm主要由肝脏产生 ，约 I30天后逐渐移至肾脏合成 ． Epo产生细胞的定位借助原位杂交方法通过定位 ElmnfltNA实现的 K0un、Imorobe等人认 为肾皮质 区肾小管周围的问质细胞是 产生 Epo的细胞 ．Koury等发现 ，随贫血状态加剧，具有 Elmmt'hNA的间质细胞数量呈指数形式增加，而且血清 Epo水平和肾组织 内ElmnfltNA总量也 以指数增加，约有2o％一3O％的肾皮质细胞、10％的间质细胞呈现出 EporaRNA的转录，说明问 质细胞是 Epo合成细胞，并提出缺氧诱导的肾脏 Etm合成增加是合成 Etm细胞数量的增加而 不是单个细胞 EIm台成增加 J． 关于 Epo分子水平的调节，研究认为 Ei：o基因表达的调控与非编码区有密切联系． a gawa等在 Etm基因非编码区发现 f促使 Elm基因表达的启动子和增效子．Semenza等发现在非 编码区有负向调节因子．Beru在产生 Etm细胞的胞核中提取一种更有意义的核糖蛋白，它能够 通过其 R A与 Epo基因寡聚脱氧核苷酸胞嘧啶丰富区结台，后者相当于 Etm基因上游 65— 45Kb的双链 DNA区域．用 Co~12刺激 Etm产生细胞时．结合到双链 DNA区域的棱糖蛋日的 liNk明显减少．Beru认为该种核糖桉蛋白是 Epo基因表达的负反馈调节因子 对 Epo表达的调 控 ，除 J 发现负调节序列外，还与氧的敏感性、组织特异性以及 RNA转录多启始点有关 机体缺氧是肾脏产生 Epo的始动因素，缺氧呵激活 EpomRNA的转录 从缺氧到产生 Epo 细胞激活的转换机制，目前认为在于前列腺素和 c32~IP多数学者认为，缺氧诱导 Elm产生的机 制可能如下①缺氧促使肾组织前列腺素的台成或释放．②前列腺素激活腺苷酸环化酶，后者增 加 cAMt'的合成．③细胞内cAMP浓度升高使 Etm基因得以表达，从而促使 Etm产生 ． 85 维普资讯 http://www.cqvip.com 4 Epo功 能 Epo的功能是多方面的 (¨ Epo具有分裂愿、分化原双重活性 ，作为分裂原使红系祖细胞 (cFU— E)池扩大．作为分化原使祖细胞向幼细胞乃至成熟红细胞方向分化和成熟 ．经体外 培养证实Epo主要作用于CFU—E分化阶段，如不加Epo时一般不能形成 cFU E．而且 cFu— E的形成与 Epo浓度密切相关【 ． 2)对红细胞膜具有某些作用．I988年 chakmboIty等撮召 Ep0 具有抗氧化稳定细胞膜的作用l 1调节红细胞膜脂质流动性和蛋白质构象．促进 Na 一 K ATP酶的活力，维持膜内外正常渗透压以及对多能造血干细胞、粒单系祖细胞、巨桉系祖细胞 (CFU—GEMM、CFU—CM、(：F__M喂)也有一定刺激作用【 目前有人证实 Ep0通过改善细胞 膜脂肪酸的流动性 及蛋白质三级构象而发挥保护 RBC膜的作用 ． 5 Epo的分离与制备 5．1 Epo的分离 1977年 Miyake用 t个步骤从再生 障碍性 贫血 病人尿 中制 得高纯 Epo．1982年 Tonia 【 ， rss等成功地得到 r El：x~的单克隆抗体 ．1983年 日本 Shinichi，yanagawa等用 Epo单 克隆抗 体 ( L jO柱从人尿中分离到比活 高达 81600,,~／mg的 Epo．j984年美国 syIv】ah— H1,'rag PBR322质粒为载体，使人尿中EpoCDNA在 E．c d]中进行 r克隆和表达．1985年 Kveu l n 等以寡聚核苷酸为探针分离到人 Epo基因．并在哺乳动物中得到表达 。．利用 PCIt技术、施水 良等【 ]从正常人胎肝染色体 DNA中克隆到除第一个内含子的 Epo基 固，克隆到的 Epo基固插 人载体 I)sv2一dhfT得到 pSV2 Epo表达载体 ，转染 COS一7细胞后获得高教表达 5．2 Epo的制备 5 2 l 从尿中制备 Epo Epo最初用浓缩动物血浆方法得到很粗的制品 I977年 Miyake 用七个步骤分离到很纯 的 Epo．随着单克隆抗体技术的应用，Epo的纯化进人 ，新阶段． 5 2．2 组织培养法制备 Epo 有人报道在动物体内繁殖能产生人体 Epo的人体淋巴母细胞样细胞，这种细胞常见于患 急性淋巴性白血病病人的血浆中．然后再从这些大量繁殖的细胞中提取制备人体 Epo 这样可 得大量人体 Epo，但这些方法朱推广．南京大学生物化学系从 1986年起便着手从意外死亡的胎 肾和胎肝细胞培养演 中提取 Ep0． 5．2．3 应用生物工程拄术制备 Epo 随着基因工程技术发展．现匕生产出大量用于临床的重组人红细胞生成素(Recombinanl Huma E~thropoietin，rhEp0)美国、日本、西欧等国用生物工 程技术生产的 Epo纯度 已达 1290011z／mg． 6 Epo的临床应用 Epo经临床应用对肾性贫m有肯定的疗效．1989年．美国 FDA批准 rhEtx,投放耵场用丁治 疗肾衰后引起的贫血 Epo现已成为当代生物调控疗法中唯一疗效确切、毒副作用小的细胞因 子．Epo在其它各类贫血的治疗与应用．曰前上E在广泛进行 86 维普资讯 http://www.cqvip.com 6．1 治疗肾性贫血 rhEpo治疗 cRF(慢性肾衰贫血)患者疗效确切，并存在剂量——效应关系 剂量大，疗效 陕，剂量小，疗效慢 ．停药后疗效消失，再次用药仍然有效 j． 6 2 治疗非肾性贫血(IMDS、A I：L4等) MDS和 AA都是干细胞疾病，rhEtx~是治疗 MDS和 AA的新尝试．Epo治疗 MDS(骨髓增生 异常综合症)贫血的总有效率为25—3O％．对治疗 AA(再生障碍性贫血)有效，日本首次使用 Epo治疗 ．对 RA(类风湿性关节炎)贫血的治疗病例尚少 ． 6．3 治疗化疗所致贫血 含有对骨髓和肾脏有毒性的联台化疗不仅可诱导癌症患者发生贫血．而且还加重肿瘤患 者原有的贫血．近年，临床试用 Epo防治化疗诱发贫血取得可喜疗效 ⋯． 6 4 术前自身贮血 Epo能有效地防止术前贮血所诱发的贫血，获得足量的自身血，同时又可刺激骨髓造血， 更有效地补偿术中的失血，减少术后辅血 Epo自身贮血的应用将在外科领域变得愈加重 要 I⋯． 6．5 Epo在治疗贫血的同时，还能增强吞噬细胞活力，从而影响细胞免疫和体液免疫功 能．慢性肾衰病人免疫球蛋白IgA、]gG低于健康人，经 Epo治疗后，IgG、 均有提高，Epo能够 提高机体的免疫功能⋯ ． 参 考 文 献 1 姜 ．脚 固安 红细胞生成求研究进展 蛔学杂志．1992，50(6j：6～10 2 背晓舂 红细胞，卜成索 生理科学进艟 1995，26(11：73～76 3 赵K安．李恩 虹胞q一成誊的研究进碰 中华血涟学杂志 I993，14(5)：270～271 4 何泽浦 组织学与胍腑学进 展 ．北京 ：人民卫 I】j版社 ．1987：34～35 5 牛佳 音 ! 系生成孽 崮外医学精血 l砭血液学丹册 1991．14(2)：84 6 邛小兵等 纽^红细胞_ 成求对红细胞脂膜蛋白构象的蟛响．中华血被学杂志，1993．14(5)：ZSO～25 7 bliyake．1 et al J Bid Chem 2520 L5 L．5558--5564．1977 8 用朋等．重组^ ￡细胞生成索x十慢性忏衰贫血的请疗观察 中华血液学杂志 1993，14【5)：249 9 墨水忐 ，重纽^红缅肫生成襄 的临 床直厢 中华血被学杂忐 1993．14(5)：272～274 Advance in the Research of Erythropoietin Chen Xiaosong (Dept of Biolog)，Fuzhou Teachers College．Jian~．i Linchuml 344000) Abstract Eo,thmpoietin(Epo)is a eytokine secreted by kidney which can adjust viability of eo'throid pmgenitol(、ells Epo’ gene regulation and contml、toolecular structure、bi~whemical pmpetlies、ptx~．1ucing location and mechanism and clinical application*3Fe elaborated in the papel Key EOthmpoietin：ad1’alnoo 维普资讯 http://www.cqvip.com