紅細(xì)胞生成素研究發(fā)展

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1、紅細(xì)胞生成素郝海陽河北農(nóng)業(yè)大學(xué)制藥工程1001班，河北保定071001摘要：紅細(xì)胞生成素(Epo)是一種調(diào)節(jié)紅系祖細(xì)胞生長的細(xì)胞因子。近年來，尤其是大量重組Epo的生產(chǎn)，使Epo的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究進(jìn)入嶄新時代。本文詳述了Epo基因結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及生化特性，產(chǎn)生Epo的器官及其細(xì)胞定位的研究進(jìn)展，體內(nèi)Epo含量的細(xì)胞及分子水平調(diào)控的可能機(jī)制，Epo受體的種類、分子結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)以及Epo與受體結(jié)合后信號傳遞的可能途徑。關(guān)鍵詞：紅細(xì)胞生成素;紅細(xì)胞生成素受體;基因調(diào)控紅細(xì)胞生成素(ErythropoietinEpo)是一種由腎臟分泌的調(diào)節(jié)紅系祖細(xì)胞生長的細(xì)胞

2、因子。最近研究表明:它既可作為分裂原使紅系祖細(xì)胞池?cái)U(kuò)大，又可作為分化原使祖細(xì)胞向幼紅細(xì)胞乃至成熟紅細(xì)胞方向分化和成熟。此外，它還具有抗氧化穩(wěn)定紅細(xì)胞膜,調(diào)節(jié)紅細(xì)胞膜脂質(zhì)流動性和蛋白質(zhì)構(gòu)象，維持膜內(nèi)外正常滲透壓的作用。本文根據(jù)目前對Epo研究的進(jìn)展，就Epo的生化特性與結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生部位及調(diào)節(jié)、受體及其結(jié)構(gòu)等作一一概述。1.Epo的生化特性及結(jié)構(gòu)Epo是一種酸性糖蛋白，分子量為34kD，等電點(diǎn)PI為4.5。成熟Epo分子內(nèi)含4個N一糖昔化位點(diǎn)和4個半朧氨酸(通過兩個二硫鍵結(jié)合)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二硫鍵缺少會導(dǎo)致生物活性降低;硫氫基的烷基化會使其生物活性不可逆性的喪失。L

3、in用脯氨酸代替第33位半朧氨酸使生物活性明顯降低。Epo的糖基部分是由三條分別與膚鏈中24、38、83位點(diǎn)的天冬氨酸殘基連結(jié)的和一條與126位點(diǎn)的絲氨酸連結(jié)的寡糖鏈共同構(gòu)成。糖基的存在對于Epo合成后的分泌、Epo體內(nèi)生物活性都具有重要意義。2.Epo產(chǎn)生的部位1986年Bondurant應(yīng)用雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)動物貧血時，腎臟中EpomRNA1.5h后開始增加，4h后Epo上升至正常的200倍，而此時動物的肝臟中只能檢測少量EpomRNA，其它組織如脾、肌肉組織及血清中Epo水平和腎臟EpomRNA的總水平呈正相關(guān)。上述事實(shí)證實(shí):腎臟不僅僅是控制血清Epo的含

4、量的器官，而且是直接產(chǎn)生Epo的器官。Koury等發(fā)現(xiàn)，隨著貧血狀態(tài)加劇，具有EpomRNA的間質(zhì)細(xì)胞數(shù)目呈指數(shù)形式增加，而且血清Epo水平和腎組織內(nèi)EpomRNA總量也以指數(shù)增加。據(jù)估算20%一30%的腎皮質(zhì)細(xì)胞、10%的外髓質(zhì)的間質(zhì)細(xì)胞都表現(xiàn)出EpomRNA的轉(zhuǎn)錄活性，這說明間質(zhì)細(xì)胞即是Epo合成細(xì)胞，也提示缺氧誘導(dǎo)的腎Epo合成增加是合成Epo細(xì)胞數(shù)量的增加，而不是單個細(xì)胞Epo合成增加。肝臟作為產(chǎn)生Epo的祖器官仍然保持著很大潛力，當(dāng)機(jī)體嚴(yán)重缺氧時，相當(dāng)數(shù)量枯否氏細(xì)胞仍參與Epo合成。3.Epo的體內(nèi)調(diào)節(jié)機(jī)體缺氧是腎臟產(chǎn)生Epo的始動因素。缺氧可激

5、活EpomRNA的轉(zhuǎn)錄。從缺氧到產(chǎn)生Epo細(xì)胞激活的轉(zhuǎn)換機(jī)制目前認(rèn)為在于前列腺素和cAMP。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)推測可能是缺氧促進(jìn)腎組織合成和釋放前列腺素，后者促進(jìn)腎cAMP合成，使其在細(xì)胞內(nèi)濃度提高，進(jìn)而促進(jìn)Epo合成。關(guān)于Epo分子水平的調(diào)節(jié)，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為Epo表達(dá)的調(diào)控和非編碼區(qū)有極密切的聯(lián)系，且非編碼區(qū)在不同種屬間有較強(qiáng)的保守性。Imagawa等在Epo基因非編碼區(qū)發(fā)現(xiàn)了促使Epo基因表達(dá)的啟動子和增效子。同樣，Semenza等發(fā)現(xiàn)在非編碼區(qū)有負(fù)向調(diào)節(jié)因子。對Epo表達(dá)的調(diào)控，除了發(fā)現(xiàn)負(fù)調(diào)節(jié)序列外，還與氧的敏感性、組織特異性以及RNA轉(zhuǎn)錄多啟始點(diǎn)有關(guān)。4.

6、Epo受體Epo的生物作用是通過相應(yīng)靶細(xì)胞膜表面受體介導(dǎo)的，以下就Epo受體(EpoR)作簡述。4.1EpoR數(shù)目及種類應(yīng)用I標(biāo)記Epo的試驗(yàn)表明，多數(shù)細(xì)胞如人CFU一E、FVA細(xì)胞及對Epo依賴的大多數(shù)紅系祖細(xì)胞都有高親和力和低親和力兩種受體，且受體的數(shù)目隨細(xì)胞來源不同而變化。人的CFU一E有大約1000個EpoR，其中高、低親和力受體分別為200個(Kd：0.Inmof/L)和800個(Kd:0.57nmof/L)。但有的細(xì)胞只有一種受體，但它們的生物效應(yīng)并不受到影響。如紅細(xì)胞增多癥病人的CFU一E只有低親和力受體，鼠的CFU一E只有高親和力受體。Ep

7、o受體的存在數(shù)目與該細(xì)胞對Epo的依賴性大小有關(guān)。當(dāng)紅系細(xì)胞逐漸成熟，對Epo的依賴性下降，受體逐漸丟失。當(dāng)Epo與受體結(jié)合后發(fā)生下調(diào)效應(yīng)，Epo與受體的復(fù)合物快速內(nèi)飲化，進(jìn)而與溶酶體融合。受體的維持和更新需要新的蛋白質(zhì)合成，而不是循環(huán)使用。4.2受體的蛋白結(jié)構(gòu)和生化特性通過Epo與其受體交聯(lián)的方法研究，Epo受體是單鏈糖蛋白，但通常I一rEpo與造血細(xì)胞膜交聯(lián)出現(xiàn)兩個交替帶，可能是Epo糖基化不同所致。最近編碼成功的人EpoRcDNA核酸序列分析表明，人與小鼠的EpoR在氨基酸組成上有82%同源性。而且EpoR與其它幾種造血增殖因子受體也有很大的同源性，

8、同屬于“造血因子受體超家族”。它們均屬I型膜糖蛋白，有一單個疏水性