趙冬冬，馬寶新，于秀燕，朱岳智，王寧，李躍榮

(濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，山東濱州256603)

糖尿病微血管病變是糖尿病患者的特異性并發(fā)癥，主要特征是毛細(xì)血管基底膜增厚及細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成，可累及全身各器官組織，以糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)、糖尿病腎臟疾病(DKD)、糖尿病心肌病(DCM)、糖尿病神經(jīng)病變?yōu)橹鱗1]，決定著糖尿病患者的預(yù)后。糖尿病微血管病變的發(fā)病機(jī)制尚未能確切闡明，目前普遍認(rèn)為其與多元醇通路激活、二酰甘油-蛋白激酶C途徑活化、非酶糖基化終末產(chǎn)物生成、炎癥反應(yīng)、抗氧化狀態(tài)異常等相關(guān)[2]。促紅細(xì)胞生成素(EPO)是一種主要由腎皮質(zhì)及外髓質(zhì)間質(zhì)成纖維細(xì)胞合成分泌的激素樣物質(zhì)，其本質(zhì)是一種糖蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量為34～39 kDa，在刺激骨髓干細(xì)胞和促進(jìn)紅細(xì)胞生成方面發(fā)揮重要作用[3]。除了傳統(tǒng)生物學(xué)作用外，近年來EPO在保護(hù)神經(jīng)元、減少缺血誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、促進(jìn)炎性細(xì)胞凋亡、抗氧化及促血管形成等方面的作用引起了廣泛的關(guān)注[4]。本文就EPO與糖尿病微血管病變關(guān)系方面的研究進(jìn)行綜述。

1 EPO與DR

DR是勞動(dòng)年齡人群出現(xiàn)不可逆視力喪失的主要原因之一，其主要特征是微血管病變、血-視網(wǎng)膜屏障破壞、神經(jīng)元退行性病變及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能的改變[5]。

EPO在DR發(fā)展的不同時(shí)期發(fā)揮著不同的作用。Hu等[6]通過給予糖尿病大鼠玻璃體腔內(nèi)單次注射EPO，發(fā)現(xiàn)與正常對(duì)照組及糖尿病對(duì)照組相比，EPO干預(yù)組糖尿病大鼠視網(wǎng)膜中膠質(zhì)纖維酸性蛋白及波形蛋白水平明顯降低，且睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)水平明顯增加。Becker等[7]對(duì)永生化大鼠Müller細(xì)胞株(rMC-1)體外培養(yǎng)，認(rèn)為EPO能通過腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)/酪氨酸蛋白激酶受體B(TrkB)通路保護(hù)Müller細(xì)胞，并通過磷脂酰肌醇-3-羥激酶(PI3K)/Akt和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/ERK1/2信號(hào)通路誘導(dǎo)表達(dá)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，進(jìn)而對(duì)早期DR具有保護(hù)作用。EPO能通過缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)通路負(fù)反饋下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的生成，也能誘導(dǎo)Müller細(xì)胞通過轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1下調(diào)DR中TNF-α和IL-1的表達(dá)，從而保護(hù)血-視網(wǎng)膜屏障的完整性及保證視網(wǎng)膜細(xì)胞的存活；此外，EPO還能降低視網(wǎng)膜中谷氨酸含量，以減少其對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)毒性作用。然而，Reid等[5]研究發(fā)現(xiàn)，增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(PDR)患者玻璃體中EPO的水平較對(duì)照組明顯上升，且水平遠(yuǎn)高于血清EPO水平，進(jìn)一步行多元Logistic回歸分析示，玻璃體中EPO水平上升與PDR具有顯著相關(guān)性。研究已證實(shí)，EPO是獨(dú)立于血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的一種促血管形成因子，在PDR新生血管生成方面發(fā)揮重要作用。早有研究通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，玻璃體腔內(nèi)注射EPO小干擾RNA能特異性阻斷EPO表達(dá)，進(jìn)而抑制PDR新生血管的生成。在DR后期，視網(wǎng)膜局部缺血缺氧狀態(tài)加重，產(chǎn)生HIF-1α并與細(xì)胞核內(nèi)HIF-1β及缺氧反應(yīng)元件相結(jié)合，啟動(dòng)EPO基因的轉(zhuǎn)錄，該過程伴隨EPOR的表達(dá)上調(diào)。PDR中EPOR+內(nèi)皮祖細(xì)胞水平增加，內(nèi)皮祖細(xì)胞對(duì)EPO反應(yīng)增強(qiáng)并且遷移，進(jìn)一步導(dǎo)致DR的進(jìn)展[8]。上述多項(xiàng)研究均證實(shí)，EPO對(duì)DR的預(yù)防及早期治療具有明確治療價(jià)值，但可加重PDR患者的病情進(jìn)展。

盡管高血糖與DR發(fā)病具有明確相關(guān)性，但并非所有血糖水平控制欠佳的糖尿病患者均會(huì)出現(xiàn)微血管病變；相反，有些血糖水平控制良好的糖尿病患者仍會(huì)進(jìn)展出現(xiàn)微血管病變。因此，糖尿病微血管病變患者不同的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)可能部分歸因于遺傳易感性。目前針對(duì)EPO基因多態(tài)性與DR發(fā)病相關(guān)性的病例對(duì)照研究結(jié)論存在差異。Fan等[9]檢測(cè)397例DR患者和796例2型糖尿病無視網(wǎng)膜病變患者的EPO單核苷酸多態(tài)性(SNP)，結(jié)果顯示中國(guó)漢族人群EPO SNP rs507392、rs1617640和rs551238與DR發(fā)病相關(guān)，且單體型GCC及rs1617640基因型GG、rs507392基因型CC、rs551238基因型CC均與DR發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加密切相關(guān)。Song等[10]對(duì)中國(guó)2型糖尿病人群進(jìn)行EPO基因多態(tài)性研究，但結(jié)果顯示EPO基因rs507392基因型CC和rs551238基因型CC是中國(guó)2型糖尿病人群DR和PDR的保護(hù)基因型。然而Yang等[11]進(jìn)行的病例對(duì)照研究卻非如此，EPO SNP rs1617640、rs507392、rs551238與中國(guó)2型糖尿病患者DR發(fā)病無明顯相關(guān)性。最新薈萃分析顯示，EPO SNP rs1617640和rs507392與DR發(fā)病無相關(guān)性，EPO SNP rs551238與DR發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加具有相關(guān)性[12]。近年來，對(duì)DR易感性的研究逐漸增多，但DR發(fā)病機(jī)制相對(duì)復(fù)雜，病例對(duì)照研究結(jié)論尚存在差異，有待進(jìn)一步更大規(guī)模的研究。

2 EPO與DKD

DKD是糖尿病最嚴(yán)重的慢性微血管并發(fā)癥之一，是終末期腎病的主要病因。DKD是多因素共同作用的結(jié)果，主要特征為腎臟肥大、腎小球基底膜增厚、系膜細(xì)胞增生及細(xì)胞外基質(zhì)堆積[13]。

有研究通過給予DKD小鼠2周EPO處理發(fā)現(xiàn)，EPO處理組DKD小鼠中腎臟肥大及腎小管細(xì)胞功能紊亂明顯改善，白蛋白/肌酐比值顯著降低[14]。在DKD早期，高血糖刺激能通過STAT3/GATA-1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上調(diào)EPO及EPOR的表達(dá)，從而對(duì)腎臟起保護(hù)作用。多項(xiàng)研究已報(bào)道，EPO在DKD發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮保護(hù)作用，其作用機(jī)制可能如下：①EPO能通過影響細(xì)胞周期蛋白激酶抑制因子和神經(jīng)纖毛蛋白1的表達(dá)，進(jìn)而抑制晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷；②EPO上調(diào)B細(xì)胞淋巴瘤因子(Bcl-2)和下調(diào)Bxl-2相關(guān)X蛋白(Bax)/Caspase-3的表達(dá)，抑制高血糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和腎小球系膜細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞凋亡；③EPO可通過抑制RhoA/Rho相關(guān)激酶(ROCK)信號(hào)通路，從而降低腎小球通透性、改善腎臟血流、抑制腎小球系膜細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)；④EPO能直接通過抑制TGF-β1/整合素連接激酶(ILK)信號(hào)通路，降低高糖誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化；⑤EPO也能通過減少炎性因子分泌來抑制炎癥發(fā)生，進(jìn)而對(duì)DKD患者的腎臟起保護(hù)作用[15,16]。

通過對(duì)DKD患者的家族聚集性和種族差異性的研究發(fā)現(xiàn)，遺傳因素在DKD的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用[13]。目前，EPO基因多態(tài)性與DKD的研究較少，且研究結(jié)果尚不一致。Alkayyali等[17]報(bào)道，EPO SNP rs1617640中T等位基因與英國(guó)和芬蘭1型糖尿病患者罹患終末期腎病合并PDR的風(fēng)險(xiǎn)具有相關(guān)性，基因型TT可上調(diào)糖尿病患者EPO的表達(dá)水平。Tziastoudi等[13]通過對(duì)猶他州2型糖尿病及GoKinD和波士頓1型糖尿病人群進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，EPO SNP rs1617640與1型及2型糖尿病患者發(fā)生糖尿病微血管病變具有明顯相關(guān)性，T等位基因是DKD發(fā)病的強(qiáng)致病基因。相反，Mooyaart等[18]薈萃分析提示，T等位基因?qū)KD具有保護(hù)作用。EPO基因多態(tài)性與DKD發(fā)病相關(guān)性研究差異較大，考慮可能與各研究人群來自不同種族、與遺傳背景差異有關(guān)，需進(jìn)一步行多中心、大樣本臨床研究。

3 EPO與DCM

DCM是糖尿病患者獨(dú)立于冠心病、高血壓等因素的心室功能障礙，是充血性心力衰竭重要的危險(xiǎn)因素。DCM發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，主要病理特征包括心肌細(xì)胞凋亡、心肌間質(zhì)纖維化等[19]。

Lu等[20]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及心肌細(xì)胞體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，EPO對(duì)DCM具有保護(hù)作用，其機(jī)制與抑制心肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、增加肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶2a蛋白的表達(dá)水平、減少心肌細(xì)胞凋亡、改善鈣平衡及心功能參數(shù)相關(guān)。此外，EPO可通過下調(diào)葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78及Caspase-12等凋亡蛋白的表達(dá)抑制心肌細(xì)胞凋亡。Lin等[21]研究發(fā)現(xiàn)，促紅細(xì)胞生成素衍生肽(HBSP)通過AMPK依賴通路介導(dǎo)的自噬可改善線粒體超微結(jié)構(gòu)、減輕心肌間質(zhì)纖維化、抑制心肌細(xì)胞凋亡，進(jìn)而改善DCM小鼠的心功能、減輕DCM病變。EPO能通過抗凋亡、抗炎、促進(jìn)新生血管生成、抗心肌肥厚、抑制心室重構(gòu)等作用對(duì)心臟起保護(hù)作用。

4 EPO與糖尿病神經(jīng)病變

糖尿病神經(jīng)病變是糖尿病患者常見的復(fù)雜并發(fā)癥之一，可廣泛累及中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)，以糖尿病周圍神經(jīng)病變(DPN)最為常見。周圍感覺神經(jīng)病變會(huì)導(dǎo)致自我保護(hù)的痛覺、觸覺和熱覺減弱；周圍運(yùn)動(dòng)神經(jīng)病變會(huì)導(dǎo)致足部肌肉萎縮、屈伸肌力量失衡，進(jìn)而導(dǎo)致足底壓力分布失調(diào)進(jìn)而形成足部潰瘍。85%～90%的糖尿病足潰瘍合并DPN，多個(gè)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)顯示DPN是引發(fā)糖尿病足潰瘍最主要的危險(xiǎn)因素[22]。

EPO是保護(hù)神經(jīng)的重要介質(zhì)，能促進(jìn)血管生成、改善局部缺血狀態(tài)、誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞增殖和分化、增加神經(jīng)元髓鞘堿性蛋白表達(dá)，起到減輕脫髓鞘病變、促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞的形成、修復(fù)受損神經(jīng)元并減少白質(zhì)損傷的作用[23]。Zhang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，高糖培養(yǎng)狀態(tài)下，Schwann細(xì)胞中活性氧水平上升、谷胱甘肽水平降低，且相比于正常對(duì)照組大鼠，糖尿病大鼠Schwann細(xì)胞表現(xiàn)出更高的EPO mRNA和EPOR mRNA水平，表明EPO能夠提高Schwann細(xì)胞中谷胱甘肽水平，降低活性氧水平，進(jìn)而減少Schwann細(xì)胞的氧化應(yīng)激、抑制凋亡，促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)Schwann細(xì)胞的保護(hù)作用，進(jìn)而對(duì)DPN發(fā)揮治療作用。Digicaylioglu等[25]研究進(jìn)一步表明，EPO與神經(jīng)元EPOR結(jié)合通過JAK2激酶磷酸化可激活PI3K-Akt、NF-κB信號(hào)通路，上調(diào)Bcl-xl、Bcl-2等抗凋亡基因表達(dá)；下調(diào)Caspase-9、GSK3β等促凋亡基因表達(dá)，并與提高Schwann細(xì)胞中谷胱甘肽水平、增加超氧化物歧化酶水平相關(guān)。EPO可以顯著提高內(nèi)皮屏障抗原表達(dá)水平，減少微血管周圍纖維蛋白原外滲，以及通過抗氧化、抗炎、促血管生成及對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)和促再生等作用機(jī)制，使血-腦屏障內(nèi)皮細(xì)胞連接更加緊密、牢固，從而對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用，EPO也可以通過減弱周圍神經(jīng)病變中炎癥、氧化反應(yīng)等對(duì)DPN起保護(hù)作用。

綜上所述，EPO對(duì)除PDR以外的糖尿病微血管病變具有預(yù)防及保護(hù)作用，而PDR患者應(yīng)避免EPO的使用。EPO基因多態(tài)性與糖尿病微血管病變相關(guān)性研究結(jié)論目前尚不一致，有待大樣本研究證實(shí)。