作者：清镇市第一人民医院神经外科（李东阳）；贵州省医科大学附属兴义市人民医院神经外科（王忠安，刘金辉，唐先勇）；贵州医科大学附属第一人民医院神经外科（杨华）

创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI)是全球高死亡率及致残率的主要原因，目前仍缺乏有效药物干预。TBI 急性期由外部机械冲击力引发原发性损伤，数小时内演变为继发性损伤，其特征为氧化应激、神经炎症及神经血管功能障碍的级联反应，最终导致神经退行性变。因此，开发一种针对颅脑损伤后继发性损伤的策略至关重要。促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)是一种具有多效性保护作用的细胞因子，其神经保护特性在中枢神经系统(central nervous system，CNS) 疾病治疗中日益受到关注。EPO 具有良好的抗氧化特性，有助于抑制中枢神经系统中神经细胞的凋亡。

研究表明，EPO 可以穿过血脑屏障(blood⁃brain barrier，BBB)，靶向作用于紧密联接蛋白ZO⁃1，减轻BBB 功能障碍和增加通透性，发挥神经保护作用。另外，外源性EPO 通过抑制M0 型静息态小胶质细胞向M1型促炎型小胶质细胞的转变，显著改善小胶质细胞的极化问题，降低TBI 引起的氧化应激和炎症水平的变化。本文系统综述外源性EPO 在TBI 中促进神经功能恢复的作用机制，为临床转化提供理论依据。

1. EPO 在中枢神经系统中的分布与受体介导的神经保护

EPO 在CNS 中具有重要的旁分泌/ 自分泌功能。星形胶质细胞、少突胶质细胞、神经元和内皮细胞能够通过旁分泌或自分泌的方式产生EPO，其表达受缺氧诱导因子(hypoxia⁃inducible factor，HIF)及其下游通路精密调控。除了缺氧外，机械损伤、剧烈运动和缺血性刺激等也会提高EPO 的分泌。研究还表明，血清EPO 含量与TBI 的严重程度呈正相关，提示内源性EPO 参与神经损伤的代偿性保护，且中枢神经系统中EPO 水平可能与TBI 的预后密切相关。

EPO 通过与EPO 受体(EPOR)结合，调控下游信号通路，进而调控细胞存活、增殖、分化及凋亡，最终发挥神经保护作用。EPOR 属于Ⅰ类细胞因子受体超家族，包括225 个氨基酸的胞外结构域、23 个氨基酸的单跨膜结构域和235个氨基酸的胞质结构域。EPOR 包括四种亚型，包括EPOR/ EPOR(EPOR)、EPOR/ β⁃共同受体(βcR)、EphrinB4 受体(EphB 4)和细胞因子受体样因子3(cytokine receptor like factor 3，CRLF 3)。EPOR 是一种经典的EPO 受体，是一个重66 KDa 的同源二聚体分子。EPOR 在红系祖细胞上表达最高水平，促进成熟红细胞中的细胞增殖、分化和存活。

研究表明，在多种疾病的动物模型中，包括缺血性卒中，在损伤后非造血组织中诱导EPOR 表达与EPO 治疗的组织保护作用相关。EPOR/ βcR 是一种非典型受体，在心脏、视网膜、胰腺、肾脏和大脑等非造血组织中表达。在中枢神经系统中，许多类型的细胞，包括神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞和内皮细胞，表达EPOR/ βcR。研究表明，使用βcR 缺陷小鼠后，EPO 通过EPOR/ βcR 介导神经保护。EphB 4 是受体酪氨酸激酶最大亚家族的一员，通常通过与膜结合的Ephrin配体相互作用介导接触依赖性细胞间通讯。

在心肌梗死后，Ephrin 配体之间的相互作用可以减少心肌梗死区域和炎症，并显著提高心肌细胞的存活率。CRLF3 能够介导对损伤和各种生理挑战的多效性细胞反应，在多种组织中表达，并作为EPO 的细胞保护性受体发挥作用 。值得注意的是，EPO 通过不同受体亚型(如EPOR/ βcR)介导的多样化信号通路，为其多靶点神经保护作用提供了分子基础，并且EPOR 的不同种型能够在不同类型的神经细胞中表达，并发挥不同的功能。但EPOR 在EPO 介导的缺血性神经保护中的作用仍需进一步研究，因此开发新的异构体选择性药物可能有助于推动针对创伤性脑损伤中EPOR 的特异性治疗方案的发展。

2. EPO 通过抑制氧化应激反应促进TBI 后的神经功能恢复

TBI 后脑组织高耗氧特性及富含不饱和脂肪酸的结构，使其易受活性氧(reactive oxygen species，ROS)攻击，因此，氧化应激是导致TBI 继发性损伤的关键因素之一。氧化应激是多种细胞过程协调产生的结果，包括过氧化酶、一氧化氮以及脂质过氧化的活化。这一过程通常是由于氧源性自由基的生成和抗氧化系统清除之间的平衡被破坏而引起的，大量ROS 会导致花生四烯酸(AA)的氧化、线粒体泄漏、儿茶酚胺氧化以及氧化应激诱导酶的产生，而在氧化应激诱导酶中，NADPH 氧化酶(NOX)起主要作用。NOX 是一种多组分酶，由胞质亚基组成，包括p47phox、p67phox、p40phox 和Rac 2，NOX2 的过度活化可导致缺血性、创伤性和神经退行性疾病中的氧化损伤。此外，ROS 作为线粒体和其他细胞酶细胞氧化代谢的产物，可以与脂质、核酸和蛋白质反应，导致下游蛋白质失活，由此可见，氧化应激引发的一系列级联反应是导致TBI 继发性损伤的重要因素之一。

因此，如何平衡氧源性自由基的产生可能成为临床治疗TBI 的新思路。有研究通过动物实验证实，外源性EPO 治疗可显著缩小缺血性卒中后的脑梗死区域，预防脑水肿的发生并改善神经元活性，对CNS 疾病具有显著的保护作用。由于TBI导致的脑组织局部缺血坏死，大量氧源性自由基的产生同时抑制了抗氧化清除系统的功能。这些自由基反过来与脂质、核酸和蛋白质发生反应，导致下游蛋白质失活，这些失活的蛋白质包括酶、受体和离子通道。通过外源给予TBI 小鼠EPO 治疗可显著降低ROS 的产生，减少损伤后的氧化应激和脑水肿的发生。

此外，EPO 治疗可降低超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD) 和8⁃羟基⁃2′⁃脱氧鸟苷(8⁃hydroxy⁃2′⁃deoxyguanosine，8⁃OHdG)水平，提高大脑中动脉闭塞小鼠脑组织中还原性谷胱甘肽(glutathione，GSH)水平和总抗氧化能力(total antioxidant capacity，T⁃AOC)，以及HIF⁃1的表达量。增加的HIF⁃1 在损伤条件下调节多个靶基因，且在TBI 后显著改变血管功能和脑内稳态。此外，TBI 引起的局部组织缺氧可激活HIF⁃1，降低氧源性自由基水平、炎症反应和细胞凋亡，从而发挥神经保护作用。

综上所述，氧化应激是导致TBI 后神经功能损伤的重要因素之一。EPO 作为一种脑内氧源性自由基清除剂，能够在多个层面降低氧化应激的产生，有效减少TBI 引起的继发性损伤。

3. EPO 改善TBI 后神经心理学症状的机制

据报道，TBI 常与创伤后应激障碍(post⁃traumatic stress disorder，PTSD)同时发生。TBI/ PTSD 发作后主要症状包括对恐惧感知的增强，以及无法区分威胁和安全环境导致的适应性改变。然而，导致这种恐惧感知的神经机制尚未得到充分解释，且缺乏有效的治疗方法。根据先前研究，这种恐惧感知主要由海马体(hippocampus，HPC)背侧部位介导。海马体的主要功能是支持学习和远程情景记忆的存储，而背侧海马特别涉及认知功能，包括空间学习能力。

情境恐惧的感知需要海马体和杏仁核(amygdala，AMG)之间的协调活动，从海马体到基底杏仁核(basal AMG，BA)和中央杏仁核(central AMG，CeA)的投射在情境恐惧的联想学习中扮演关键角色。海马体中诱导情境恐惧记忆强化主要通过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen⁃activated protein kinase，MAPK)通路的激活实现，这是激活cAMP 应答元件结合蛋白(cAMP responsive element⁃binding protein，CREB)等重要转录因子之一。CREB 作为激活参与记忆巩固的不同基因的转录因子，其激活与恐惧相关记忆的处理以及情境恐惧的关联密不可分。Celorrio 等的研究结果显示，持续的EPO 治疗显著改善了控制性皮质撞击(controlled cortical impact，CCI)小鼠在旷场测试期间的活动过度情况。

同时，通过影响杏仁核中神经元的MAPK/ CREB 信号激活，显著改善了TBI 后伴随迟发性低氧血症的短期恐惧记忆增强和线索恐惧记忆反应。这些结果表明，EPO 治疗对于TBI/ PTSD 引起的恐惧感知和神经行为学变化具有显著疗效，并为通过MAPK/ CREB 信号通路介导的恐惧记忆感知提供了支持，可能成为TBI/ PTSD 的潜在治疗方法。因此，EPO 在改善TBI/ PTSD 引起的恐惧感知和神经行为学变化方面在TBI 小鼠模型中具有保护作用，可能开辟了TBI 治疗的新研究方向。然而，目前仍缺乏充分的证据，未来需要更多实验结果来加以支持。

4. EPO 通过保护BBB 与抑制神经炎症改善TBI 预后

4.1 EPO 通过保护BBB 减轻继发性损伤 

TBI 后急性期死亡患者和存活一年以上患者的大脑中显示出血清蛋白质、纤维蛋白原(fibrinogen，FBG)和免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)的渗漏，这些是BBB 破坏的标志。近期研究指出，BBB 功能障碍主要表现为紧密连接(tight junction，TJ)蛋白的丢失，导致通常受限制的分子通过。闭锁带⁃1(zonaoccludens⁃1，ZO⁃1)作为TJ 的关键组成部分，在TBI 的损伤区域也由于脑内皮细胞中自噬溶酶体的激活而降解，导致创伤后表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)显著增加。

另外，水通道蛋白⁃4(aquaporin⁃4，AQP4)作为CNS 中水稳态的主要调节蛋白，主要分布在星形胶质细胞中并富集于BBB。Blixt 及其团队发现，早期给予EPO 可显著增加CNS 中AQP4 含量，维持BBB 的结构和功能，从而减轻血管源性水肿。

4.2 EPO 通过抑制神经炎症改善神经功能 

TBI 后，脑水肿可能导致CNS 中的兴奋性毒性、钙稳态改变、氧化应激和炎症，在这一过程中线粒体似乎有着放大这些细胞死亡信号并导致细胞凋亡或坏死的关键作用。根据以往研究，损伤发生后随着线粒体形态的改变和功能异常，导致线粒体内氧化呼吸急剧下降，通过有氧途径和无氧途径产生的ATP 显著降低。同时由于创伤后谷氨酸积累激活N⁃甲基⁃D⁃天冬氨酸(N⁃methyl⁃D⁃aspartate，NMDA)受体，能够促进病理性的钙沉积，导致大量的钙离子积聚在线粒体基质中。

当高浓度钙离子超过线粒体的缓冲能力时，将会导致线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)的打开。mPTP 作为钙敏感的线粒体内膜通道，小胶质细胞中它的开放或渗透性转换现象导致线粒体去极化、ATP 产生失败，同时将M0 型小胶质细胞激活为M1 促炎型。M1 型小胶质细胞能够分泌多种炎性因子，同时激活NOD 样家族pyrin 结构域包含蛋白3(NOD⁃like family pyrin domain containing 3，NLRP3)与含有CARD 的凋亡相关斑点样蛋白(associated speck⁃like protein containing a CARD，ASC)和胱天蛋白酶原⁃1 形成NLRP3⁃ASC⁃胱天蛋白酶⁃1 蛋白复合物，即NLRP 3 炎症体。

NLRP3 炎症体的活化特征包括由活化的caspase⁃1 介导的Gasdermin D(GSDMD)膜孔的形成、细胞肿胀，以及促炎细胞因子的释放。Cao 等研究发现，EPO 能够通过激活EPOR/ JAK2/ STAT3 信号通路，抑制NLRP3 炎性体的激活，减少IL⁃1β 等促炎因子释放。除此之外，Millet 等研究发现，EPO 的治疗能够显著抑制TBI 后脑组织中Ca2 + 流入，维持CNS 中Ca2 + 稳态。同时，靶向mPTP 抑制mPTP 的开放，维持线粒体稳态维持ATP 的产生，逆转了TBI 引起的神经细胞损伤。上述研究表明，EPO 对于Ca2 + 稳态的强调节作用，不仅阻断线粒体内mPTP 的开放，维持线粒体形态，还同时抑制NLRP3 炎性体的激活，抑制神经炎症的产生，有助于降低TBI引起的脑水肿对于神经元细胞造成的损伤。

5. 展 望

EPO 作为多靶点神经保护剂，在TBI 动物模型中展现出抑制继发性损伤的显著潜力，但其临床转化仍面临三重挑战。首先，疗效不确定性亟待突破，EPO⁃TBI Ⅲ期临床试验中亚组分析提示年龄<35 岁且GCS 4 ~8 分的中重度TBI 患者6 个月死亡率显著降低(12.4% vs 24. 1%，P =0. 04)，功能改善趋势更明显， 但是因其未达到主要终点(6 个月GOS⁃E 评分)，因此未来可能需要通过分子检测如生物标志物(GFAP、UCH⁃L1 等)精准筛选获益人群。其次，安全性风险需严格管控，EPO 的促红细胞生成作用可能导致血栓事件风险增加(尤其在高剂量方案中)，而长期神经保护需求与短期造血副作用之间的矛盾，驱动着非促红衍生物的开发，如pHBSP 和ARA290 在动物模型中保留神经保护活性且规避造血效应。

最后，递送效率瓶颈有待破解：外源性EPO 的BBB 穿透率不足，纳米载体可提高rhEPO 10 倍的神经保护作用，鼻腔给药绕过BBB 可提升血药浓度2 ~5 倍，通过混合月桂酰脯氨酸，甚至可达12.1 倍，均为有前景的解决方案。为提升EPO 的临床转化价值，未来研究应聚焦于以下方面：(1)机制深度挖掘：明确EPOR 异构体(特别是EPOR/βcR)在神经炎症与修复中的时空特异性作用，为受体靶向药物设计提供依据；(2)联合治疗策略：探索EPO 与间充质干细胞的协同效应，前者改善微环境，后者促进神经再生，已在脊髓损伤模型中显示增效作用；(3)长效安全性评估：开展注册登记研究监测长期用药者的肿瘤与心血管事件风险，建立风险获益评估模型。通过跨学科合作整合分子探针、纳米技术和生物工程方法，有望将EPO 从“实验室明星”转化为真正的临床神经保护药物，为TBI 患者提供更有效的治疗选择。

来源：李东阳，王忠安，杨华，等.促红细胞生成素改善创伤性脑损伤后继发性神经损伤的作用机制研究进展[J].临床神经外科杂志，2025，22(05)：583-587.