Ерітропоетин
Еритропоетин, також відомий як EPO, є глікопротеїновим гормоном, який контролює еритропоез або вироблення червоних кров'яних тілець. Він є цитокін (сигнальна молекула білка) для попередників еритроцитів (червоних кров'яних тілець) в кістковому мозку. EPO людина має молекулярну масу, що дорівнює 34 кДа. Його також називають гематопоетином чи гемопоетином; він виробляється інтерстиціальними фібропластами у нирках у тісному зв'язку з перитубулярними капілярами та проксимальними звивистими канальцями. Він також виробляється у перисинусоїдальних клітинах печінки. У той час як вироблення печінкою переважає у плода та в перинатальний період, вироблення нирками є домінуючим у дорослому віці. На додаток до еітропоезу, еритропоетин також виконує інші відомі біологічні функції. Наприклад, він відіграє важливу роль реакції головного мозку на пошкодження нейронів 1) . EPO також бере участь у процесі загоєння ран 2). Екзогенний еритроетин виробляється за допомогою технології рекомбінантної ДНК у клітинній культурі. Доступно кілька різних фармацевтичних препаратів з різними конфігураціями глікозилювання, все це називається засобами, що стимулюють еритропоез (ESA). Конкретні деталі для використання різняться залежно від інструкції з медичного застосування препарату, проте ESA також використовувалися для лікування анемії при хронічному захворюванні нирок, анемії у разі мієлодисплазії, а також при анемії, викликаної хіміотерапією ракових захворювань. Попередження на інструкції включають ризик смерті, інфаркт міокарда, інсульт, венозну тромбоемболію та рецидиви пухлини 3) . Екзогенний еритропоетин незаконно використовується як препарат для підвищення працездатності; він часто може виявлятися вкрові за рахунок невеликих відмінностей з ендогенними білками, наприклад, при посттрансляційній модифікації.
Вироблення червоних кров'яних клітин
Основна роль еритропоетину полягає в тому, що він є незамінним гормоном для вироблення червоних кров'яних клітин. Без його участі остаточний еритропоез не відбудеться. В умовах гіпоксії, нирки будуть виробляти та секретувати еритропоетин для збільшення вироблення червоних кров'яних клітин шляхом охоплення CFU-E, проеритробластів та базофільних еритробластів субодиниць диференціації. Еритропоетин надає первинний ефект на попередників і прекурсорів червоних кров'яних клітин за рахунок сприяння їхній виживаності через захист цих клітин від апоптозу. Еритропоетин являє собою основний еритропоетичний фактор, який взаємодіє з різними іншими факторами росту (наприклад, ІЛ-3, ІЛ-6, глюкокортикоїдами та SCF), залученими до розвитку еритроїдної лінії від поліпотентних попередників. Сплеск формування еритроїдної одиниці клітини (BFU-E) починається з експресії рецептора еритропоетину, є чутливими до еритропоетину. Після завершення цієї стадії, еритроїдна колонієутворювальна одиниця (CFU-E) експресує максимальну щільність рецепторів еритропоетину, повністю залежить від еритропоетину щодо подальшої диференціації. Попередники еритроцитів, а саме проеритробласти і базофільні еритробласти, також експресують рецептор еритропоетину, і, отже, вони уражаються ним.
Негематопоетичні ролі
Еритропоетин виявляє низку дій, включаючи гіпертензію, залежну від звуження судин, стимулювання ангіогенезу, включаючи проліферацію гладком'язових волокон. Це може збільшити всмоктування заліза, пригнічуючи гепсидин гормон 4) . Були виявлені рівні EPO, що перевищують100 разів базовий рівень у тканинах головного мозку як природна реакція на гіпоксичне пошкодження. У щурів попередня обробка еритропоетином була пов'язана з нейронним захистом під час індукованої церебральної гіпоксії 5). Випробування на людях не проводили. Численні дослідження показали, що EPO покращує пам'ять. Цей ефект залежить від його впливу рівень гематокрита 6) . Швидше за все, це пов'язано зі збільшенням реакції гіпокампу та впливу на синаптичні зв'язки, нейронну пластичність та пов'язані з пам'яттю нейронні мережі. EPO може впливати на настрій 7).
Механізм дії
Еритропоетин, як з'ясувалося, виявляє свої ефекти шляхом зв'язування з рецептором еритропоетину (EpoR) 8) . EPO може глікозилуватися (40% загальної молекулярної маси) з періодом напіврозпаду в крові близько п'яти годин. Період напіврозпаду EPO може відрізнятися між ендогенними та різними рекомбінантними версіями. Додаткове глікозилювання або інші зміни EPO за рахунок рекомбінантної технології призвели до підвищеної стійкості EPO у крові (що потребує менш частих ін'єкцій). EPO зв'язується з рецептором еритропоетину на поверхні попередників червоних кров'яних клітин, активуючи при цьому сигнальний каскад JAK2. Експресія рецепторів еритропоетину відбувається у ряді тканин, таких як кістковий мозок та периферична/центральна нервова тканина. У кровотоку червоні кров'яні клітини не експресують рецептор еритропоетину, тому вони не можуть реагувати на EPO. Тим не менш, непряма залежність тривалості існування червоних кров'яних клітин та рівнів еритропоетину в плазмі, як повідомляється, була названа неоцитолізом.
Синтез та регуляція
Рівні еритропоетину в крові досить низькі у разі відсутностіанемії, становлячи близько 10 мед на мл. Тим не менш, в умовах гіпоксії, вироблення EPO може збільшуватися в 1000 разів, досягаючи 10000 мед на мл в крові. EPO виробляється в основному за допомогою інтерстиціальних клітин перитубулярних капілярних руслах 9) ниркової кори головного мозку. Він синтезується у ниркових перитубулярних клітинах у дорослих; його мала частина виробляється у печінці 10) . Регуляція, як вважається, покладається на механізм зворотного зв'язку для вимірювання оксигенації крові 11). Постійно синтезовані транскрипційні фактори EPO, відомі як викликані гіпоксією фактори, гідроксилуються та протеосомно перетравлюються у присутності кисню.
Медичне застосування
Доступні для використання з терапевтичними цілями еритропоетину виробляються за допомогою технології рекомбінантної ДНК у культурі клітин, включаючи Епоген/Прокріт (епоетин альфа) та Аранесп (дарбепоетин альфа); вони використовуються для лікування анемії, спричиненої хронічними захворюваннями нирок, запальними захворюваннями кишечника (хвороба Крона та виразковий коліт) 12), а також мієлодисплазією, спричиненої в ході лікування ракових захворювань (хіміотерапія та радіація). Інструкції щодо застосування медичних препаратів включають попередження щодо ризику смерті, інфаркту міокарда, інсульту, венозної тромбоемболії та рецидиву пухлини, зокрема, при використанні з метою збільшення рівнів гемоглобіну, що перевищують 11-12 г на дл.
Доступні форми
Рекомбінантний еритропоетин має різноманітні конфігурації глікозилювання, які призводять до форм альфа, бета, дельта та омега. Дарбепоетин альфа, який у початковій літературі в ході його дослідження часто визначався як новий стимулюючий еритропоез білок (NESP), є формою, створеною за допомогою п'ятипідмін (Asn-57, Thr-59, Val-114, Asn-115 і Thr-117), які створюють два нові локалізації N-глікозилювання 13) . Цей глікопротеїн має більший період напіврозпаду, що означає, що його можна вводити рідше.