促红细胞生成素的研究
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人促红细胞生成素在CHO细胞上的表达随着生物技术的不断发展,基因工程在医药领域的应用越来越广泛。
人促红细胞生成素(Erythropoietin,简称EPO)作为一种生长因子,在治疗贫血方面发挥着重要的作用。
本文将探讨人促红细胞生成素在CHO细胞上的表达情况。
一、背景介绍1. EPO的功能和应用人促红细胞生成素是一种由肾脏分泌的蛋白质激素,对红细胞的生成起着重要的调节作用。
它可以刺激骨髓中的前红细胞(erythroblast)增殖和分化,促进红细胞的生成。
因此,EPO在临床上广泛应用于贫血的治疗,特别是在肾衰竭等引起贫血的疾病中。
2. CHO细胞的特点和应用CHO细胞是一种常用的哺乳动物细胞,广泛应用于蛋白质的表达和研究领域。
CHO细胞具有较高的产物稳定性和较低的免疫原性,是表达重组蛋白的理想宿主细胞之一。
因此,将EPO在CHO细胞上进行表达研究,具有重要的理论和实践价值。
二、EPO基因的克隆和构建1. EPO基因的克隆通过PCR扩增技术,从人体肝脏组织中获得EPO基因的DNA序列,然后进行DNA片段的纯化和测序,以确保所获得的DNA序列的准确性。
2. EPO基因的构建基于CHO细胞中常用的表达载体系统,将EPO基因与相应的表达载体连接,构建成重组表达质粒。
通过酶切和连接等分子生物学技术,确保EPO基因正确地插入到质粒中,并经过测序确认。
三、CHO细胞中的EPO表达1. 细胞转染将构建好的重组表达质粒转染到CHO细胞中,可以使用电穿孔法、化学法或病毒介导的转染等方法。
2. 表达培养在适当的培养基和条件下,对转染后的CHO细胞进行培养和筛选,选择出稳定的表达细胞株。
在培养的过程中,可以通过ELISA等技术手段检测培养上清液中的EPO表达情况。
3. 表达产物的纯化和鉴定通过亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤等技术手段,对CHO细胞培养上清液中的EPO进行纯化。
然后可以利用质谱等分析方法,对纯化后的产物进行鉴定和定量。
文章编号:1007-8738(2002)04-408-04免疫亲和层析法纯化重组人促红细胞生成素的实验研究邓瑞春1,张明伟2,白云秀2,汪劲松2,毛 宁2,章金刚3,周 勇4(1军事医学科学院毒物药物研究所生化药理室,北京100850;2北京瑞得生物技术研究所;3军事医学科学院野战输血研究所;4北京中医药大学中西医结合研究所)收稿日期:2002-03-15; 修回日期:2002-04-15作者简介:邓瑞春(1960-),女,河北遵化市人,助理研究员,博士.北京市海淀区太平路27号,T el.(010)6821171关键词:重组人红细胞生成素;单克隆抗体;免疫亲和层析;酶联免疫吸附试验中图分类号:R392.12 文献标识码:B摘 要:目的 以免疫亲和层析方法纯化重组人促红细胞生成素(rhEPO )。
方法 以rhEPO 作为抗原,免疫Balb/C 小鼠,制备抗rhEPO 单克隆抗体(mAb )。
以纯化的抗rhEPOmAb 2F12与预活化的Sepharose 4B 偶联,制成抗体亲和层析柱,纯化rhEPO 。
结果 经筛选共获得4株可分泌抗rhEPOmAb 的杂交瘤细胞株,分别为:1A8、2F12、3D4和3F10。
亲和层析纯化的rhEPO 经S DS 2PAGE 显示单一条带;2g 凝胶制备的层析柱一次层析可获得1.5mg 高纯度的rhEP O 。
利用纯化的m Ab 建立的E LIS A 法,用于检测rhEP O 的蛋白含量可达ng 水平。
结论 免疫亲和层析法纯化rhEP O 的效率高、纯度好,用纯化的mAb 建立的E LIS A 法具有灵敏度高、重复性和稳定性好等优点。
Study on purification of rhEPO by the im 2munoaffinity chromatographyDENG Rui 2chun 1,ZH ANG Ming 2wei 2,BAI Yun 2xiu 2,WANG Jin 2song 2,MAO Ning 2,ZH ANG Jin 2gang 3,ZHOU Yong41Institute of T oxicology and Pharmacology ,Academy of M ilitary Medi 2cal Sciences ;2Read &F our 2Ring Institute of Biotechn ology ;3Institute of T rans fusion Medicine ,Academy of Military Medical Sciences ,Beijing 100850;4Institute of C ombination of Chinese T raditional and Western Medicine ,Beijing University of T raditional Chinese Medicine ,Beijing 100029,ChinaK eyw ords :recombinant human erythropoietin ;m onoclonal anti 2body ;immunoaffinity chromatography ;E LIS AAbstract :Aim T o purify recombinant human erythropoietin (rhEP 2O )by immunoaffinity chromatograghy.Methods rhEPO was used as antigen to immunize Balb/c mice for preparing mAbs against rhE 2PO.Purified mAb 2F12was coupled with activited sepharose 4B to prepare the immunoaffinity chromatography columu for purification of rhEPO.R esults F our hybridoma cell lines secreting mAbs against rhEPO were obtained ,namely ,1A8、2F12、3D4and 3F10.A sin 2gle band be exhibited on S DS 2PAGE gel with a yield of 90%.By using sandwich E LIS A established with these mAbs for detection of rhEPO ,Sensitivity of the E LIS A reached ng level.Conclution rhEPO purified by immunoaffinity chromatograghy have high 2efficien g ood purify and the E LIS A are sensitiveand and stabile. 重组人促红细胞生成素(rhEPO )为一种糖蛋白,相对分子质量(M r )约为30000~39000,其主要生理作用是调节红系前体细胞分化为成熟的红细胞,进而维持外周血红细胞的水平,临床上主要用于治疗肾衰后引起的贫血。
重组人促红细胞生成素治疗胃肠道恶性肿瘤化疗相关性贫血的疗效观察【摘要】摘要:本研究旨在观察重组人促红细胞生成素治疗胃肠道恶性肿瘤化疗相关性贫血的疗效。
通过收集患者特点、治疗方案、疗效观察结果以及副作用分析等数据,进行实验设计并分析其效果。
研究结果显示,重组人促红细胞生成素在提高患者血红蛋白水平、改善贫血症状方面具有显著作用,并且副作用较小。
结论认为,重组人促红细胞生成素在治疗胃肠道恶性肿瘤化疗相关性贫血中具有明显效果,未来在临床应用中有良好的应用前景。
【关键词】重组人促红细胞生成素、胃肠道恶性肿瘤、化疗、贫血、疗效观察、副作用、实验设计、临床应用、作用、前景展望1. 引言1.1 背景介绍胃肠道恶性肿瘤是常见的恶性肿瘤之一,治疗过程中化疗是常用的治疗手段之一。
化疗可能会导致患者出现贫血的情况,对患者的生活质量和治疗效果产生负面影响。
贫血是由于体内红细胞数量或质量不足而造成的一种血液疾病。
在胃肠道恶性肿瘤患者中,化疗会破坏骨髓造血功能,导致红细胞生成不足,从而引起贫血的发生。
贫血会使患者感到疲惫、无力,对患者的生活质量造成严重影响。
重组人促红细胞生成素是一种有效治疗贫血的药物,能够促进红细胞的生成和释放。
在治疗胃肠道恶性肿瘤化疗相关性贫血的过程中,重组人促红细胞生成素的应用成为一种重要的治疗策略。
关于重组人促红细胞生成素在治疗胃肠道恶性肿瘤化疗相关性贫血中的疗效和安全性仍有待进一步研究。
本研究旨在观察重组人促红细胞生成素在治疗胃肠道恶性肿瘤化疗相关性贫血中的疗效,为临床实践提供依据,并探讨其在临床应用中的前景。
1.2 研究目的本研究旨在通过对一定数量的胃肠道恶性肿瘤患者进行重组人促红细胞生成素治疗观察,评估其在改善贫血情况,提高血红蛋白水平的效果,分析其对患者生活质量和治疗效果的影响。
还将对其可能出现的副作用进行监测和分析,为临床提供更可靠的治疗依据。
希望通过本研究的开展,进一步探讨重组人促红细胞生成素在治疗胃肠道恶性肿瘤化疗相关性贫血中的作用,为临床应用提供更准确的指导。
新型促红细胞生成素研究现状【摘要】促红细胞生成素(EPO) 是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素,用基因工程方法生产的重组人红细胞生成素在治疗肾性贫血及其他类型的贫血等方面有很好的疗效。
本文综述了近年来各种新型促红细胞生成素的研究现状及市场前景。
【关键词】促红细胞生成素促红细胞生成素(Erythropoietin ,EPO) 是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素,它主要来源于肾脏(少量来源于肝脏) ,由皮质管周围的间质细胞合成。
在基因重组技术诞生之前, EPO 主要从贫血患者的尿和绵羊血中提取,得率非常低,且极不稳定,理化和生物学性质难以测定,亦无法大规模应用。
1985 年Lin 等首先从人类基因库中分离EPO 基因,测定其核苷酸序列,并在哺乳动物细胞中获得表达。
1989年美国Amgen 公司在国际上首次研制成功重组人红细胞生成素( rhEPO) ,用于治疗肾性贫血,取得了令人瞩目的疗效[1 ] 。
EPO 在癌症相关性贫血(CRA)[2 ] 、自身免疫性疾病伴发性贫血[3 ] 、骨髓增生异常综合症(MDS) 、再生障碍性贫血(AA) 、单纯红细胞再生障碍性贫血( PRCA) 、慢性髓系白血病(CML) 、特发性骨髓纤维化( IMF) 、溶血性贫血、造血干细胞移植、艾滋病引起的贫血和化疗引起的贫血及用于择期手术的自身输血血液储备等方面也有一定疗效。
应用EPO 可减少输血及提高病人生活质量,但因应用其治疗需大剂量频繁给药,给病人经济上及生活上带来诸多不便。
目前已有不同策略用于提高EPO 的产量和内源活性以及研制其他促红细胞生成素。
如EPO 融合蛋白( EPO fusion protein) 、新红细胞生成刺激蛋白( novel erythropoiesis stimulatingprotein ,NESP) 、造血细胞磷酸酶( haematopoiesis cellphosphatase ,HCP) 抑制物、EPO 模拟肽( EPO2mimeticpeptide) 、EPO 基因治疗等。
【关键词】促红细胞生成素潜在性细胞保护作用1.EPO对神经细胞的保护作用近年来的研究发现EPO及其受体(erythropoietin receptor,Epo-R)除主要分布于循环血液中调节红细胞生成外,在人和啮齿类动物的大脑中也广泛存在,主要分布于海马及大脑皮层中的神经元和神经胶质细胞中;其中EPO及Epo R在神经元和星形细胞中均有表达,而小胶质细胞仅有Epo R的表达,少突胶质细胞EPO及Epo R均无表达[4]。
目前大量体外实验及体内各种脑损伤缺血缺氧模型实验进一步证实EPO具有神经营养作用及神经保护作用:Spandou等[5]研究发现,于损伤前24小时开始每天给予大剂量的EPO (20000~30000 U/kg)能有效地减轻大鼠实验性新生儿缺氧缺血性脑病诱导的脑损伤,促进短期功能恢复。
Kaptanoglu等[6]研究发现,EPO能抑制大鼠脊髓损伤引起的运动神经元凋亡,且能改善运动功能,减轻脂质超氧化反应。
Hoke等[7]发现轴突受到损伤时与周围神经病变模型中,其周围的雪旺细胞分泌EPO,与轴突上的Epo R结合,从而保护轴突避免神经元退行性病变。
Yatsiv等[8]研究发现,EPO能改善鼠闭合性脑外伤引起的运动及认知功能障碍,减轻炎症反应、轴突变性及细胞凋亡。
EPO发挥细胞保护作用的可能作用机制是在许多不同的体内外细胞损伤模型中,EPO均具有抗凋亡,抑制炎性反应,抗氧化应激等神经保护作用。
Kumral等[9]研究发现,EPO可通过下调促凋亡基因Bax,DP5的表达,上调抗凋亡基因Bcl2的表达,抑制新生儿缺氧缺血性脑损伤引起的细胞凋亡。
孟宪栋等[10]整理短暂性全脑缺血模型,研究EPO对大鼠脑缺血后学习记忆能力的保护机制。
结果EPO组大鼠学习记忆能力[(19.13±2.53)次,(5.88±1.25)次]明显高于生理盐水组[(26.88±2.85)次,(3.63±1.30)次](P<0.01),其海马区CytC分布较生理盐水组明显增强(P<0.01)。
促红细胞生成素治疗肿瘤相关性慢性贫血患者的疗效促红细胞生成素(erythropoiesis-stimulating agents, ESA)是一类能够促进红细胞生成和提高血红蛋白水平的药物。
在临床上,ESA被广泛应用于治疗肿瘤相关性慢性贫血(tumor-related chronic anemia)患者,以改善患者的贫血症状和生活质量。
肿瘤相关性慢性贫血是指由于肿瘤本身和抗肿瘤治疗(如化疗、放疗等)引起的慢性贫血。
患者常表现为乏力、气短、心悸等贫血症状,严重影响了患者的生活质量。
促红细胞生成素能够通过刺激骨髓内的红细胞前体细胞增殖和分化,增加红细胞生成,达到纠正贫血的目的。
多项研究显示,促红细胞生成素治疗对于肿瘤相关性慢性贫血患者具有疗效。
一项回顾性研究纳入了442例肿瘤相关性慢性贫血患者,结果显示,治疗后的平均血红蛋白水平明显提高,贫血症状也得到了显著改善。
另外一项前瞻性研究纳入了191例癌症患者,发现使用促红细胞生成素治疗后,患者的贫血症状显著减轻,生活质量也得到了明显改善。
尽管促红细胞生成素治疗对于肿瘤相关性慢性贫血患者的疗效已经得到了确认,但是其使用时仍需要注意一些限制和风险。
由于促红细胞生成素能够直接刺激骨髓细胞增生,因此存在着导致肿瘤细胞增殖和转移的潜在风险。
部分患者可能对促红细胞生成素产生耐药性,导致治疗效果不佳。
促红细胞生成素治疗还可能引发一些副作用,如高血压、心血管事件等。
在实际应用中,医生应根据患者的具体情况权衡利弊,选择合适的治疗方案。
需要注意的是,促红细胞生成素治疗应在严密监测下进行,并且应遵循临床指南和相关规范。
促红细胞生成素治疗对于肿瘤相关性慢性贫血患者的疗效是积极的,能够显著改善患者的贫血症状和生活质量。
在使用过程中仍需要慎重考虑潜在风险和副作用,以便做出更加科学合理的治疗决策。
促红细胞生成素临床应用研究进展艾维;杨云华;赵连玉【摘要】促红细胞生成素( erythropoietin,EPO)在临床上被广泛用于各种原因贫血的治疗,如肾性贫血及肿瘤相关性贫血。
EPO不仅可改善血红蛋白水平和贫血症状,还可强烈刺激骨髓红系祖细胞,使红细胞的分化和增殖加速;EPO治疗肿瘤相关性贫血能够使输血需求下降,改善患者的生活质量。
研究发现,促红细胞生成素是一种重要的细胞保护因子,不仅参与造血的调控,在肾小管、脑、心脏、肝脏等多种器官与组织中发挥着重要的细胞保护作用,且对神经系统也具有直接保护作用。
另外,EPO能促进成骨细胞的分化和功能。
因其细胞保护作用的研究进展以及抗炎作用的发现,目前EPO可以在临床多领域应用。
【期刊名称】《中国医院用药评价与分析》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P844-845,846)【关键词】促红细胞生成素;肾性贫血;肿瘤相关性贫血;内皮细胞;成骨细胞;综述【作者】艾维;杨云华;赵连玉【作者单位】天津市第四中心医院肾内科,天津 300140;天津市第四中心医院肾内科,天津 300140;天津市第四中心医院肾内科,天津 300140【正文语种】中文【中图分类】R973促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)是由肾脏分泌的一种活性糖蛋白,作用于骨髓中红系造血祖细胞,能促进其增殖、分化。
本品能经由后期母红细胞祖细胞引导出明显的刺激集落的生成效果;在高浓度下,本品亦可刺激早期母红细胞祖细胞而引导出集落的形成,在临床上被广泛用于各种原因贫血的治疗。
目前,大量研究证实,EPO 除了促红细胞生成外,还可以通过促进有丝分裂、抗氧化应激、抑制细胞凋亡等,对机体非造血细胞发挥非常重要的作用[1]。
另外,有研究表明,EPO 能增加内皮祖细胞的动员、增殖和存活,促进受损内皮细胞的修复,从而恢复内皮细胞正常的生理功能,并可进一步促进新血管的形成。
随着研究的不断深入,EPO 的应用越来越广泛,本文对EPO 在临床中的各种应用进行综述。
促红细胞生成素作用促红细胞生成素是一种生物活性物质,它对于人体的生长发育、免疫调节、贫血治疗等方面都有着重要的作用。
本文将从以下几个方面详细介绍促红细胞生成素的作用。
一、促进红细胞生成促红细胞生成素最主要的作用是促进红细胞的生成。
在人体内,肾脏是主要产生促红细胞生成素的器官。
当身体缺氧时,肾脏会释放出大量的促红细胞生成素,刺激骨髓中干细胞向成熟的红细胞分化。
因此,当人体缺氧时,通过增加促红细胞生成素水平可以有效地提高血液中红细胞数量,从而改善贫血等相关问题。
二、调节免疫系统除了促进红细胞生成外,促红细胞生成素还能够调节人体免疫系统。
在免疫系统中,白血球起到了重要的作用。
而白血球可以通过产生一些化学物质来调节其他白血球的活动,从而起到免疫调节的作用。
研究表明,促红细胞生成素可以刺激白血球产生这些化学物质,从而增强免疫系统的功能。
三、促进骨骼生长除了对红细胞和免疫系统的作用外,促红细胞生成素还能够促进骨骼生长。
在人体内,骨髓是产生造血干细胞的主要部位。
而这些干细胞可以分化为多种不同类型的细胞,包括红细胞、白细胞和血小板等。
研究发现,促红细胞生成素可以刺激骨髓中干细胞向成熟的骨细胞分化,从而促进骨骼生长和修复。
四、改善贫血由于促红细胞生成素能够促进红细胞的生成,因此它也被广泛应用于贫血治疗中。
在临床上,医生通常会给患者注射一定剂量的人工合成促红细胞生成素来提高血液中红细胞的数量,从而改善贫血症状。
此外,促红细胞生成素还可以用于治疗肾衰竭等疾病引起的贫血。
五、其他作用除了上述几个方面的作用外,促红细胞生成素还有一些其他的作用。
例如,它可以促进神经系统发育和生长,并对心脏和肺部功能有一定的调节作用。
此外,在某些情况下,促红细胞生成素还可以促进造血干细胞向成熟的白细胞分化。
总结:促红细胞生成素是一种重要的生物活性物质,它对人体的生长发育、免疫调节、贫血治疗等方面都有着重要的作用。
通过刺激骨髓中干细胞向成熟的红细胞分化,它可以有效地提高血液中红细胞数量,从而改善贫血等相关问题。
重组人促红细胞生成素对大鼠急性脊髓损伤后炎症因子表达及运动功能的影响引言脊髓损伤是一种严重的神经系统疾病,常常导致肢体功能障碍。
在急性脊髓损伤后,炎症因子的表达和神经变性等因素对神经再生和损伤修复起着重要作用。
研究新的治疗方法,包括生长因子和细胞因子的应用,已成为当前脊髓损伤研究的热点之一。
重组人促红细胞生成素(rHuEPO)是一种重要的生长因子,已被证实对神经再生和损伤后修复有着一定的作用。
本研究旨在探讨rHuEPO对大鼠急性脊髓损伤后炎症因子表达及运动功能的影响。
材料与方法实验动物:选取实验室条件下的健康雄性SD大鼠,体重250-300g。
建立脊髓损伤模型:利用闭合性脊髓损伤装置,在大鼠T10椎体处建立急性脊髓挤压伤模型。
实验组设计:将实验动物随机分为对照组和实验组,对照组接受生理盐水处理,实验组接受rHuEPO处理。
rHuEPO处理:在脊髓损伤后24小时,实验组大鼠腹腔注射rHuEPO溶液(3000u/kg),每天持续处理7天。
行为学评分:采用Basso-Beattie-Bresnahan(BBB)评分系统评估大鼠脊髓损伤后的运动功能恢复情况。
免疫组化分析:采集大鼠脊髓组织,使用免疫组化法检测炎症因子(TNF-α、IL-1β和IL-6)的表达情况。
统计分析:使用SPSS 20.0软件进行数据统计分析,结果以均值±标准差表示,采用t 检验进行组间比较。
结果rHuEPO处理组大鼠BBB评分明显高于对照组(P<0.05),表明脊髓损伤后运动功能得到了显著改善。
免疫组化结果显示,rHuEPO处理组大鼠脊髓组织中TNF-α、IL-1β和IL-6的表达水平均显著低于对照组(P<0.05)。
讨论本实验结果表明,rHuEPO处理对大鼠急性脊髓损伤后的运动功能和炎症因子表达均有明显影响。
rHuEPO处理可促进脊髓损伤后运动功能的恢复,并且抑制炎症因子的表达。
这一结果与前期研究相吻合,进一步验证了rHuEPO对脊髓损伤的修复具有潜在的临床应用前景。
促红细胞生成素(EPO)在肝缺血再灌注损伤(HIRI)中的作用周志东徐国海南昌大学第二附属医院良好的血液循环是组织细胞获得充足的氧和营养物质供应并排除代谢产物基本保证。
各种原因引起组织器官血液灌注量减少时常发生缺血性损伤,而缺血的组织、器官经恢复血流灌注后不但不能使其功能和结构恢复,反而加重其功能障碍和结构损伤的现象称为缺血-再灌注损伤(ischemi-a-reperfusion injury)。
肝缺血再灌注损伤(Hepatic ischemia reperfusion injury HIRI)是肝脏外科手术期间非常重要的并发症,一些长时间的肝脏大手术尤其是肝脏移植手术往往会存在肝脏缺血的过程[1],同时肝缺血再灌注损伤还可以影响肝切除后肝脏的再生及肝功能的恢复,因此,如何进行围术期的肝脏保护研究,合理用药,防治肝脏缺血再灌注损伤将具有重要的临床意义。
肝缺血再灌注损伤主要产生机制主要为(1)氧自由基生成:(2)钙超载的损伤作用;(3)细胞凋亡;(4)炎性介质的释放;(4)kupffer细胞激活及中性粒细胞的聚集、黏附并活化,增强与内皮细胞黏附[2];(5)内皮素(ET)和一氧化氮(NO)浓度的失衡;(6)血小板激活因子的作用;(7)微循环功能障碍等。
HIRI是由于各种机制相互影响,综合作用的结果。
促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)是一种刺激骨髓造血的糖蛋白类激素,是一种含唾液酸的酸性蛋白。
人类EPO基因位于7号染色体长臂22区,相对分子量为34,000,有4个糖基化位点。
自从1989年美国Amgen公司[3]在国际上首次研制成功重组人红细胞生成素(recombinant human erythropoietin, rHuEPO), 其理化性质和生物学活性与天然内源性红细胞生成素相同。
EPO 通过与靶细胞上特异性的EPO 受体(erythropoietin receptor,EPO-R)结合发挥生物效应。
促红细胞生成素的研究进展XXX(X班 X学院 XX大学 XX 000000)摘要:促红细胞生成素是由肾脏分泌产生的一种特异性糖蛋白,由于其糖蛋白分子结构中特异性的糖链结构能与骨髓红细胞表面的特异性的糖链识别受体结合,促进骨髓红细胞的增殖与成熟。
其最早用来治疗遗传、癌症、慢性肾衰以及其他一些炎症引起的的贫血症,随着促红细胞生成素产生机制与信号转导机制的研究,促红细胞生成素在神经系统以及血管壁修复、心肌疾病等方面的研究有了新的应用并广泛应用于临床实践。
关键词:促红细胞生成素(EPO);促红细胞受体(EPOR);生物学活性;信号转导;临床应用The research progress of ErythropoietinXxxAbstract:Erythropoietin is produced by the kidneys secrete a specific glycoprotein because of their sugar specificity of the molecular structure of protein, sugar chain structure of the surface of red blood cells with bone marrow-specific sugar chain recognition receptor binding to promote the bone marrow of red blood cells proliferation and maturity。
It used to treat some disease that caursed by genetic, cancer, chronic renal failure and other inflammation caused by anemia. with the mechanism of erythropoietin signal transduction mechanism study of erythropoietin in the nervous system and blood vessel wall repair,so it widely used in many aspect especially in clinical practice.Key words: erythropoietin (EPO); erythropoietin receptor (EPOR); biological activity; signal transduction; clinical application促红细胞生成素(EPO)是调节红细胞产生的必需的细胞因子,在胎儿期主要由肝脏产生,成年肌体主要来源于肾脏,由肾小管及管旁毛细血管内皮细胞与间质细胞合成分泌[1]。
由于EPO是一种糖蛋白,其特异性的糖链结构能被EPO 识别,因此作用于特定的靶细胞,促进细胞增殖成熟。
EPO最早用于治疗再生障碍性贫血,后期发现其在AIDS引起的贫血、恶性肿瘤性贫血以及自身免疫性贫血等疾病贫血症中得以广泛应用,近期EPO的生产多用采用基因工程技术,促红细胞生成素已经广泛应用于临床实践。
1. EPO的结构与功能1.1 EPO的结构EPO是肾脏分泌的一种活性糖蛋白。
血浆中存在的EPO其肽链是由165个氨基酸组成,在其24、38、83号为点分别为天冬氨酸,糖链以及N糖肽键与天冬酰胺相连-GlcNAC-Asn-X-Thr/Ser,在其肽键165位点的氨基酸以O糖肽链相连,为-GalNAC-O-Thr/Ser-。
糖链占其糖蛋白相对分子质量的40%左右,其N肽糖链主要由10-15个单糖单位构成,有一共同核心五糖区域,其余糖链主要以四天线复杂型为主,有部分三天线型与二天线型。
不同的糖链构型使其糖蛋白具有不同的生物活性,四天线复杂性的活性最高,后来发现四天线复杂型与肾脏过滤减少与EPO的归巢有关。
其糖链末端唾液酸残基能被唾液酸酶(又称神经氨酸酶)水解,进而使暴露的半乳糖残基与肝脏内的半乳糖特异性识别受体结合被水解。
根据碳水化合物含量不同,天然存在的EPO分成两种类型:α型与β型。
α型碳水化合物含量占34%,β型碳水化合物含有26%类。
两种类别在生物学特性、抗原性以及临床效果上均相同。
控制人体EPO产生的基因位于7号染色体长臂22区,EPO基因的定位使得EPO的大量生产成为可能[2]。
1.2 EPO的产生EPO是由肾脏产生的,其产生受到氧气、多种体液与一些免疫调节的细胞因子等因素影响,其中以机体供氧状况研究最多,但二者作用机制却不清楚。
最近的研究在这方面有了新的进展。
当体液中供氧不足造成机体氧气分压下降,相应的肾小管间质细胞周围的氧气分压下降造成胞浆中氧化还原状态改变,最终造成EPO合成增加。
Franrey等用肝细胞癌HepG2进行体外实验时发现:缺氧环境或在培养基中加入氯化钴(CoCl2)去铁胺(DSF)及其他还原性物质如NADPH时,胞浆内H2O2的含量随之下降并造成EPO表达增多【3】。
在培养基中直接加入外源性H2O2,则使EPO 的生成减少,以上研究表现出H2O2与EPO的生成有重要影响。
H2O2含量过高时,可能会直接抑制EPO的生成。
因此,体内缺少过氧化氢酶或者过氧化物酶的患者往往会发现其体内的EPO相应的减少。
EPO的合成亦受到多种体液因素的影响,如:甲状腺素、ACTH、肾上腺皮质激素、催乳素等的影响均会增加机体氧内养的利用进而促使EPO的合成。
当机体相应的甲状腺功能低下时,造成EPO的生成减少,机体代谢过慢,神经系统兴奋性降低,消化吸收功能减弱。
另外还发现一些血管收缩药物,如血管紧张素II(AngII)可通过作用于血管紧张素I型受体(AT1R)增加EPO的产生。
1.3 EPO的生物学功能EPO是肾脏产生的糖蛋白,主要作用于红系祖细胞,促进其增殖与成熟。
在红细胞生成的过程中EPO主要与其它生长因子,如肝细胞生长因子(SCF)、胰岛素生长因子(CIGF-1)共同协同作用于未成熟的红系祖细胞。
EPO主要作用于红系祖细胞的增殖期与分化期,通过刺激其有丝分裂、激活红细胞特异基因,进而使红细胞大量增殖与分化,EPO还能特性型阻断红系祖细胞从红细胞集落形成单位细胞(CFU-E)到早幼红细胞阶段的正常细胞凋亡,促使红系祖细胞的生长与繁殖。
EPO主要用于肾功能衰竭有关的贫血、肾小球间质细胞功能下降造成的骨髓造血干细胞功能减弱。
EPO及其受体激动剂常用于伴有骨髓抑制的慢性肾炎或癌症患者以及危重病人提高血红蛋白水平和避免输血,但同时也潜在增加了深静脉血栓的风险。
EPO对巨核细胞的生长也具有一定的作用,实验中单独或与血小板生成素(TPO)一起均可以刺激巨核细胞集落成单位细胞以及胞质裂解形成血小板。
2. EPO及EPO受体信号的转导2.1 EPO受体人EPOR的基因位于19号染色体上,裸肽分子质量为55KDa,糖基化后为66KDa,由508个氨基酸残基组成(包括24个氨基酸残基的是失导序列)。
人的EPO受体位于红系祖细胞的细胞膜表面,由膜外区跨膜区与胞内区组成。
胞质部分缺少酪氨酸激酶的特征排列顺序,所以不具备酪氨酸激酶活性。
在靠近跨膜区有BOX1和BOX2两个同源盒,BOX1是EPOR与酪氨酸激酶相联系的部位,跨膜区区域由24个疏水氨基酸构成,细胞外部分由4个保守型半胱氨酸基组成的结构区和WSXWS(Trp-Ser-X-Trp-Ser)构型,与某些细胞白细胞介素同属一个受体家族,在转导机制上有一定的共性。
目前已知能表达EPO受体的细胞主要为:红系干细胞、巨核细胞干细胞。
另外已经发现EPO还可作用于中枢神经细胞上的EPOR。
近年来,已在非红系血细胞和非造血干细胞中发现了EPO的功能性受体,如髓系心肌细胞、平滑肌细胞等。
由于EPO能特异性的作用于EPOR从而发挥一定的生理活性,可见EPO 在一些功能性疾病的治疗中有很大的作用。
2.2 EPO受体的信号转导机制EPO作用于EPO受体后,EPOR在其胞外部分一个20个氨基酸组成的片段引导下发生同源二聚体反应【4】。
JAK激酶家族是一组非受体型酪氨酸激酶,主要与EPO受体胞质部分靠近细胞膜的区域相连,家族主要包括JAK1、JAK2、JAK3、TYK2,其中JAK2对EPOR的活化有直接作用,当EPO与EPOR结合时,JAK2自身发生磷酸化反应而被活化。
活化的JAK2首先将EPOR的酪氨酸残基磷酸化,继而使之具有SH2区域。
JAK被激活后主要作用于受体的胞浆部分,使羧基末端两个酪氨酸残基磷酸化而改变其构型,并且暴露出剪切酶作用位点,进入细胞核,识别位于靶基因启动区的特定碱基序列并启动转录【5】。
目前已知的EPO受体介导激活的STAT为STAT-5,靶基因为CIS。
除JA2/STAT5途径外,已经正式的信号转导途径还包括:1,EPOR-JAK2-PBK (磷脂酰肌醇-3-激酶)途径;2,EPOR-JAK2-ERKs(胞外信号调节激酶-1,2)途径;3,EPOR-JAK2-NF-KappaB(核因子KappaB)途径;4,EPOR-JAK2-Ras(Rasd 蛋白)-MAPK(有丝分裂原活化蛋白)途径等。
3. EPO的临床应用3.1 在肾性贫血中的应用典型的肾性贫血是正细胞正色素性贫血,通常在GFE<20ml/min时发生。
肾性贫血的原因包括:1.红细胞寿命缩短,与氮质血症、红细胞本身对渗透压氧化损伤机制刺激的抵抗力下降、以及脾功能亢进有关。
2.血液丢失:包括透析失血、取血化验、隐性胃肠道失血等。
3.红细胞生成受抑制:EPO相对缺乏是肾性贫血最主要的原因[6]。
临床上人重组EPO(r-HuEPO)的补充添加治疗主要用于肾性贫血、慢性肾性贫血、正常正色素贫乏而造成的贫血。
肾性贫血常为晚期肾功能不全(尿毒症)的并发症,约占透析治疗病人的50%。
使用透析机只能改善血液和尿液中尿素和一些离子电介质的电渗水平,并不能根本上治疗肾间质细胞的功能性疾病。
r-HuEPO的应用可以使得晚期肾性贫血得到部分校正,使患者的死亡率和住院率下降,也可以从根本上改善尿毒症患者的贫血症状和红细胞免疫指标,提高尿毒症患者的体液和细胞免疫功能,降低患者的感染率。
EPO长期疗法可以改善高密度脂蛋白相关血小板活化因子乙酰水解酶与总体血浆酶活性的比值低而致动脉粥样硬化的比率[7]。
EPO也可用于非肾性贫血的治疗。
其对肿瘤相关性贫血、人类免疫缺陷病毒(HIV)相关贫血、骨髓移植相关贫血等方面也有良好的疗效。
3.2 在神经系统中的作用EPO作为一种多效细胞因子,实验已证明中枢神经系统可产生EPO及EPO 受体,并具有多种神经保护作用,Santhanamy用脑脊液和带编码rHuEpo基因的噬菌体载体混合液注射到新西兰白兔头壮骨池中,二天培养观察EPO含量几乎为对照组EPO含量的10倍。