Erytropoetin - Erythropoietin

EPO
Dostupné struktury
PDB Hledání ortologů : PDBe RCSB
Identifikátory
Přezdívky EPO , EP, MVCD2, erytropoetin, erytropoetin, ECYT5, DBAL
Externí ID OMIM : 133170 MGI : 95407 HomoloGene : 624 genových karet : EPO
Ortology
Druh Člověk Myš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_000799

NM_007942
NM_001312875

RefSeq (protein)

NP_000790

NP_001299804
NP_031968

Umístění (UCSC) Chr 7: 100,72 - 100,72 Mb Chr 5: 137,48 - 137,53 Mb
Hledání PubMed
Wikidata
Zobrazit/upravit člověka Zobrazit/upravit myš

Erytropoetin ( / ɪ ˌ r ɪ t Vstup r str ɔɪ . t ɪ n , - r ə -, - p ɔɪ ɛ t ɪ n , - t ɪ n / , EPO ), také známý jako erythropoetin , haematopoietin nebo hemopoietin je glykoproteinový cytokin vylučovaný hlavně ledvinami v reakci na buněčnou hypoxii ; stimuluje produkci červených krvinek ( erytropoézu ) v kostní dřeni. Nízké hladiny EPO (kolem 10  mU /ml) jsou neustále vylučovány dostatečně, aby kompenzovaly normální obrat červených krvinek. Mezi běžné příčiny buněčné hypoxie vedoucí ke zvýšeným hladinám EPO (až 10 000 mU/ml) patří jakákoli anémie a hypoxémie způsobená chronickým plicním onemocněním.

Erytropoetin je produkován intersticiálními fibroblasty v ledvinách v těsném spojení s peritubulární kapilárou a proximálním stočeným tubulem . Je také produkován v perisinusoidálních buňkách v játrech . Produkce jater převažuje ve fetálním a perinatálním období; v dospělosti převažuje produkce ledvin. Je homologní s trombopoietinem .

Exogenní erytropoetin, rekombinantní lidský erytropoetin (rhEPO), se vyrábí technologií rekombinantní DNA v buněčné kultuře a souhrnně se nazývá činidla stimulující erytropoézu (ESA): dva příklady jsou epoetin alfa a epoetin beta . ESA se používají při léčbě anémie u chronických onemocnění ledvin , anémie u myelodysplasie a při anémii z chemoterapie rakoviny . Rizika terapie zahrnují smrt, infarkt myokardu , mrtvici , žilní tromboembolismus a recidivu tumoru. Riziko se zvyšuje, když léčba EPO zvyšuje hladiny hemoglobinu nad 11 g/dl až 12 g/dl: tomu je třeba se vyhnout.

rhEPO byl nelegálně používán jako droga zvyšující výkonnost . Může být často detekován v krvi, kvůli malým rozdílům od endogenního proteinu; například ve funkcích posttranslační modifikace .

Farmakologie

EPO je vysoce glykosylovaný (40% celkové molekulové hmotnosti), s poločasem v krvi kolem 5 hodin. Poločas rozpadu EPO se může lišit mezi endogenními a různými rekombinantními verzemi. Dodatečná glykosylace nebo jiné změny EPO pomocí rekombinantní technologie vedly ke zvýšení stability EPO v krvi (což vyžaduje méně časté injekce).

Funkce

Produkce červených krvinek

Erytropoetin je nezbytný hormon pro tvorbu červených krvinek. Bez ní se definitivní erytropoéza nekoná. Za hypoxických podmínek ledviny budou produkovat a vylučovat erytropoetin, aby se zvýšila produkce červených krvinek zaměřením na diferenciaci CFU-E , pro erytroblast a bazofilní erytroblastové podskupiny. Erythropoietin má svůj primární účinek na předky a prekurzory červených krvinek (které se u lidí nacházejí v kostní dřeni) podporou jejich přežití ochranou těchto buněk před apoptózou nebo buněčnou smrtí.

Erytropoetin je primární erytropoetický faktor, který spolupracuje s různými dalšími růstovými faktory (např. IL-3 , IL-6 , glukokortikoidy a SCF ) zapojenými do vývoje erytroidní linie z multipotentních progenitorů . Buňky vytvářející jednotky erytroidní jednotky ( BFU-E ) začínají expresi receptoru erytropoetinu a jsou citlivé na erytropoetin. Následná fáze, kolonie tvořící jednotka-erytroid ( CFU-E ), exprimuje maximální denzitu erytropoetinového receptoru a je zcela závislá na erytropoietinu pro další diferenciaci. Prekurzory červených krvinek, proerythroblasty a bazofilní erytroblasty také exprimují erytropoetinový receptor, a proto jsou jím ovlivněny.

Nehematopoetické role

Bylo hlášeno, že erytropoetin má řadu účinků nad rámec stimulace erytropoézy, včetně hypertenze závislé na vazokonstrikci , stimulace angiogeneze a podpory přežití buněk aktivací receptorů EPO, což má za následek antiapoptotické účinky na ischemické tkáně. Tento návrh je však kontroverzní, řada studií neprokázala žádný účinek. Je také v rozporu s nízkými hladinami receptorů EPO v těchto buňkách. Klinické studie na lidech s ischemickou tkání srdce, nervových a ledvinových tkání neprokázaly stejné výhody jako u zvířat. Některé výzkumné studie navíc prokázaly jeho neuroprotektivní účinek na diabetickou neuropatii, tyto údaje však nebyly potvrzeny v klinických studiích, které byly prováděny na hlubokých peroneálních, povrchových peroneálních, tibiálních a surálních nervech.

Mechanismus účinku

Bylo prokázáno, že erythropoietin uplatňuje své účinky vazbou na receptor erytropoetinu (EpoR). EPO se váže na erytropoetinový receptor na povrchu progenitoru červených krvinek a aktivuje signální kaskádu JAK2 . To iniciuje STAT5 , PIK3 a Ras MAPK drah. To má za následek diferenciaci, přežití a proliferaci erytroidní buňky. Jsou také exprimovány SOCS1, SOCS3 a CIS, které působí jako negativní regulátory cytokinového signálu.

Exprese receptoru erytropoetinu na vysoké úrovni je lokalizována do progenitorových buněk erytroidů. Ačkoli existují zprávy, že receptory EPO se nacházejí v řadě dalších tkání, jako jsou srdce, svaly, ledviny a periferní/centrální nervová tkáň, tyto výsledky jsou zmateny nespecifičností činidel, jako jsou protilátky proti EpoR. V kontrolovaných experimentech není funkční EPO receptor v těchto tkáních detekován. V krevním oběhu samotné červené krvinky neexprimují erytropoetinový receptor, takže nemohou reagovat na EPO. Byla však popsána nepřímá závislost dlouhověkosti červených krvinek v krvi na plazmatických hladinách erytropoetinu, což je proces nazývaný neocytolýza. Kromě toho existuje přesvědčivý důkaz, že exprese receptoru EPO je při poranění mozku zvýšena.

Syntéza a regulace

Hladiny erytropoetinu v krvi jsou při absenci anémie poměrně nízké, přibližně 10 mU/ml. Při hypoxickém stresu se však produkce EPO může zvýšit až 1000krát a dosáhnout 10 000 mU/ml krve. U dospělých je EPO syntetizován hlavně intersticiálními buňkami v peritubulárním kapilárním loži renální kůry , přičemž další množství se produkuje v játrech a pericyty v mozku . Předpokládá se, že regulace závisí na mechanismu zpětné vazby, který měří okysličení krve a dostupnost železa. Konstitučně syntetizované transkripční faktory pro EPO, známé jako faktory indukovatelné hypoxií , jsou hydroxylovány a proteosomálně štěpeny v přítomnosti kyslíku a železa. Během normoxia GATA2 inhibuje promotorové oblasti pro EPO. Úrovně GATA2 se během hypoxie snižují a umožňují podporu produkce EPO.

Lékařské využití

Erytropoetiny dostupné pro použití jako terapeutická činidla jsou vyráběny technologií rekombinantní DNA v buněčné kultuře a zahrnují Epogen/Procrit ( epoetin alfa ) a Aranesp ( darbepoetin alfa ); používají se při léčbě anémie způsobené chronickým onemocněním ledvin , anémií vyvolané chemoterapií u pacientů s rakovinou, zánětlivým onemocněním střev ( Crohnova choroba a ulcerózní kolitida ) a myelodysplázií při léčbě rakoviny ( chemoterapie a ozařování ). V příbalové letáky zahrnují krabicové varování o zvýšené riziko úmrtí, infarkt myokardu , mrtvice , tromboembolické nemoci a recidivy nádoru, a to zejména, když se používá pro zvýšení hladin hemoglobinu na více než 11 g / l až 12 g / dl.

Dějiny

V roce 1905 Paul Carnot navrhl myšlenku, že hormon reguluje produkci červených krvinek. Poté , co Carnot a jeho postgraduální student Clotilde-Camille Deflandre provedli experimenty na králících podrobených krveprolití , přisuzovali zvýšení počtu červených krvinek u králíků hemotropnímu faktoru zvanému hemopoietin. Eva Bonsdorff a Eeva Jalavisto nazývali hemopoetickou látku „erytropoetin“. KR Reissman a Allan J. Erslev prokázali, že určitá látka cirkulující v krvi je schopná stimulovat produkci červených krvinek a zvýšit hematokrit . Tato látka byla čištěna a potvrzena jako erytropoetin.

V roce 1977 Goldwasser a Kung vyčistili EPO. Čistý EPO umožnil částečně identifikovat sekvenci aminokyselin a izolovat gen. Syntetický EPO byl poprvé úspěšně použit ke korekci anémie v roce 1987. V roce 1985 Lin et al izolovali gen lidského erytropoetinu z genomové fágové knihovny a použili jej k produkci EPO. V roce 1989 schválil americký úřad pro kontrolu potravin a léčiv hormon Epogen pro použití při určitých anémiích.

Gregg L. Semenza a Peter J. Ratcliffe studovali gen EPO a jeho regulaci závislou na kyslíku. Spolu s Williamem Kaelinem mladším získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu za rok 2019 za objev hypoxií indukovatelného faktoru (HIF), který reguluje gen EPO a další geny v reakci na hypoxii.

Biologicky podobné

V prosinci 2007 byly Retacrit a Silapo schváleny pro použití v Evropské unii.

Použití jako dopingový produkt

Jako droga zvyšující výkonnost byl EPO zakázán od začátku 90. let, ale první test byl k dispozici až na Letních olympijských hrách 2000 . Než byl tento test k dispozici, byli někteří sportovci sankcionováni poté, co se přiznali k používání EPO, například v aféře Festina , kdy bylo nalezeno auto s dopingovými produkty pro cyklistický tým Festina.

První dopingový test na kole byl použit v La Flèche Wallonne v roce 2001 . Prvním jezdcem, který měl v tomto závodě pozitivní test, byl Bo Hamburger , ačkoli byl později osvobozen, protože jeho B-vzorek nebyl přesvědčivý.

Tým US Postal Service Pro Cycling , pod vedením Lance Armstronga a Johana Bruyneela , provozoval důmyslný dopingový program, který na konci devadesátých a na počátku dvacátých let minulého století trval mnoho let. Erytropoetin byl běžnou látkou používanou cyklisty.

Studie z roku 2007 ukázala, že EPO má významný vliv na cvičební výkon, ale studie z roku 2017 ukázala, že účinky EPO podávaného amatérským cyklistům nelze odlišit od placeba.

V březnu 2019 americký smíšený bojový umělec a bývalý šampion UFC v bantamové váze T.J. Dillashaw měl pozitivní test na EPO v testu na drogy podávaném USADA a byl zbaven titulu bantamové váhy UFC a suspendován na 2 roky.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy

  • "Erytropoetin" . Informační portál o drogách . Americká národní lékařská knihovna.
  • Přehled všech strukturálních informací dostupných v PDB pro UniProt : P01588 (Erythropoietin) na PDBe-KB .