Eritropoetin
Eritropoietin (/ɪˌrɪθroʊˈpɔɪ. ɪtɪn, -rə-, -pɔɪˈɛtɪn, -ˈiːtɪn/; EPO), eritropoetin, hematopoietin veya hemopoietin olarak da bilinir, hücresel hipoksiye yanıt olarak esas olarak böbrekler tarafından salgılanan bir glikoprotein sitokindir; Kemik iliğinde kırmızı kan hücresi üretimini (eritropoez) uyarır. Düşük seviyelerde EPO (yaklaşık 10 mU/mL), normal kırmızı kan hücresi döngüsünü telafi etmek için sürekli olarak yeterli miktarlarda salgılanır. Yüksek EPO seviyelerine (10 000 mU/mL'ye kadar) yol açan hücresel hipoksinin yaygın nedenleri arasında herhangi bir anemi ve kronik akciğer hastalığına bağlı hipoksemi yer alır. ⓘ
Eritropoietin, peritübüler kapiller ve proksimal kıvrımlı tübül ile yakın ilişki içinde böbrekte interstisyel fibroblastlar tarafından üretilir. Ayrıca karaciğerdeki perisinüzoidal hücrelerde de üretilir. Fetal ve perinatal dönemde karaciğer üretimi baskındır; yetişkinlikte renal üretim baskındır. Trombopoietin ile homologdur. ⓘ
Eksojen eritropoietin, rekombinant insan eritropoietini (rhEPO), hücre kültüründe rekombinant DNA teknolojisi ile üretilir ve topluca eritropoez uyarıcı ajanlar (ESA) olarak adlandırılır: iki örnek epoetin alfa ve epoetin betadır. ESA'lar kronik böbrek hastalığındaki anemi, miyelodisplazideki anemi ve kanser kemoterapisinden kaynaklanan aneminin tedavisinde kullanılır. Tedavinin riskleri arasında ölüm, miyokard enfarktüsü, inme, venöz tromboembolizm ve tümör nüksü bulunmaktadır. EPO tedavisi hemoglobin seviyelerini 11 g/dL'den 12 g/dL'ye yükselttiğinde risk artar: bundan kaçınılmalıdır. ⓘ
rhEPO, performans artırıcı bir ilaç olarak yasadışı bir şekilde kullanılmıştır. Endojen proteinden küçük farklılıklar nedeniyle genellikle kanda tespit edilebilir; örneğin, posttranslasyonel modifikasyon özellikleri. ⓘ
Eritropoetin (ya da EPO) eritrositler (alyuvar) için sitokin görevi gören bir glikoprotein hormondur. Hematopoetin ya da hemopoetin olarak da adlandırılır. Böbreklerde, renal kortekste tübülüsler arasındaki dar interstisyel aralıkta yer alan fibroblast benzeri hücrelerce üretilir ve eritrosit üretiminin kontrolünden sorumludur. ⓘ
Farmakoloji
EPO yüksek oranda glikozillenmiştir (toplam moleküler ağırlığın %40'ı) ve kandaki yarı ömrü yaklaşık 5 saattir. EPO'nun yarı ömrü endojen ve çeşitli rekombinant versiyonlar arasında değişebilir. Rekombinant teknoloji yoluyla EPO'nun ek glikozilasyonu veya diğer değişiklikleri, EPO'nun kandaki stabilitesinin artmasına yol açmıştır (böylece daha az sıklıkta enjeksiyon gerektirir). ⓘ
Fonksiyon
Kırmızı kan hücresi üretimi
Eritropoietin, kırmızı kan hücresi üretimi için gerekli bir hormondur. Bu hormon olmadan kesin eritropoez gerçekleşmez. Hipoksik koşullar altında böbrek, farklılaşmada CFU-E, proeritroblast ve bazofilik eritroblast alt kümelerini hedefleyerek kırmızı kan hücrelerinin üretimini artırmak için eritropoietin üretecek ve salgılayacaktır. Eritropoietinin birincil etkisi, kırmızı kan hücresi progenitörleri ve öncüleri (insanlarda kemik iliğinde bulunur) üzerinde, bu hücreleri apoptozdan veya hücre ölümünden koruyarak hayatta kalmalarını teşvik etmektir. ⓘ
Eritropoietin, multipotent progenitörlerden eritroid soyunun gelişiminde rol oynayan çeşitli diğer büyüme faktörleriyle (örn. IL-3, IL-6, glukokortikoidler ve SCF) işbirliği yapan birincil eritropoietik faktördür. Patlama oluşturan birim-eritroid (BFU-E) hücreleri eritropoietin reseptör ekspresyonuna başlar ve eritropoietine duyarlıdır. Sonraki aşama olan koloni oluşturan ünite-eritroid (CFU-E), maksimum eritropoietin reseptör yoğunluğunu ifade eder ve daha fazla farklılaşma için tamamen eritropoietine bağımlıdır. Kırmızı hücrelerin öncüleri olan proeritroblastlar ve bazofilik eritroblastlar da eritropoietin reseptörünü ifade eder ve bu nedenle eritropoietinden etkilenir. ⓘ
Hematopoetik olmayan roller
Eritropoietinin, vazokonstriksiyona bağlı hipertansiyon, anjiyogenezin uyarılması ve EPO reseptörlerinin aktivasyonu yoluyla hücre sağkalımının teşvik edilmesi dahil olmak üzere eritropoezin uyarılmasının ötesinde, iskemik dokular üzerinde anti-apoptotik etkilere neden olan bir dizi etkiye sahip olduğu bildirilmiştir. Ancak bu öneri, hiçbir etkisi olmadığını gösteren çok sayıda çalışma ile tartışmalıdır. Ayrıca bu hücrelerdeki düşük EPO reseptör seviyeleri ile de tutarsızdır. İskemik kalp, nöral ve renal dokulara sahip insanlarda yapılan klinik çalışmalar, hayvanlarda görülen faydaların aynısını göstermemiştir. Ayrıca bazı araştırmalar diyabetik nöropati üzerindeki nöroprotektif etkisini göstermiştir, ancak bu veriler derin peroneal, yüzeysel peroneal, tibial ve sural sinirler üzerinde yapılan klinik çalışmalarda doğrulanmamıştır. ⓘ
Etki mekanizması
Eritropoietinin etkilerini eritropoietin reseptörüne (EpoR) bağlanarak gösterdiği gösterilmiştir. EPO, kırmızı hücre progenitör yüzeyindeki eritropoietin reseptörüne bağlanır ve bir JAK2 sinyal kaskadını aktive eder. Bu da STAT5, PIK3 ve Ras MAPK yolaklarını başlatır. Bu da eritroid hücrenin farklılaşması, hayatta kalması ve çoğalması ile sonuçlanır. Sitokin sinyalinin negatif düzenleyicileri olarak hareket eden SOCS1, SOCS3 ve CIS de ifade edilir. ⓘ
Yüksek düzeyde eritropoietin reseptör ekspresyonu eritroid progenitör hücrelere lokalize olur. EPO reseptörlerinin kalp, kas, böbrek ve periferik/merkezi sinir dokusu gibi bir dizi başka dokuda da bulunduğuna dair raporlar olsa da, bu sonuçlar anti-EpoR antikorları gibi reaktiflerin spesifik olmaması nedeniyle karışmaktadır. Kontrollü deneylerde, bu dokularda işlevsel bir EPO reseptörü tespit edilmemiştir. Kan dolaşımında, kırmızı hücrelerin kendileri eritropoietin reseptörü ifade etmez, bu nedenle EPO'ya yanıt veremez. Bununla birlikte, kandaki kırmızı hücre ömrünün plazma eritropoietin seviyelerine dolaylı bağımlılığı bildirilmiştir, bu süreç neositoliz olarak adlandırılır. Buna ek olarak, beyin hasarında EPO reseptör ekspresyonunun arttığına dair kesin kanıtlar vardır. ⓘ
Sentez ve düzenleme
Kandaki eritropoietin seviyeleri anemi yokluğunda oldukça düşüktür, yaklaşık 10 mU/mL'dir. Ancak hipoksik streste EPO üretimi 1000 kata kadar artarak 10 000 mU/mL kana ulaşabilir. Yetişkinlerde EPO esas olarak renal korteksin peritübüler kapiller yatağındaki interstisyel hücreler tarafından sentezlenir, ek miktarlar karaciğerde ve beyindeki perisitlerde üretilir. Düzenlemenin, kan oksijenasyonu ve demir mevcudiyetini ölçen bir geri bildirim mekanizmasına dayandığına inanılmaktadır. Hipoksi ile indüklenebilir faktörler olarak bilinen EPO için konstitütif olarak sentezlenen transkripsiyon faktörleri, oksijen ve demir varlığında hidroksillenir ve proteozomal olarak sindirilir. Normoksi sırasında GATA2, EPO için promotör bölgesini inhibe eder. Hipoksi sırasında GATA2 seviyeleri düşer ve EPO üretiminin teşvik edilmesine izin verir. ⓘ
Eritropoietin üretimi HIF-2α'nın yanı sıra PGC-1α tarafından da indüklenebilir. Eritropoietin de bu faktörleri aktive ederek ⓘ
Terapötik ajan olarak kullanılabilen eritropoietinler, hücre kültüründe rekombinant DNA teknolojisi ile üretilir ve Epogen/Procrit (epoetin alfa) ve Aranesp'i (darbepoetin alfa) içerir; kronik böbrek hastalığından kaynaklanan anemi, kanserli hastalarda kemoterapiye bağlı anemi, inflamatuar bağırsak hastalığı (Crohn hastalığı ve ülseratif kolit) ve kanser tedavisinden (kemoterapi ve radyasyon) kaynaklanan miyelodisplazi tedavisinde kullanılırlar. Ambalaj prospektüslerinde, özellikle hemoglobin düzeylerini 11 g/dL ila 12 g/dL'nin üzerine çıkarmak için kullanıldığında ölüm, miyokard enfarktüsü, inme, venöz tromboembolizm ve tümör nüksü riskinin arttığına dair kutulu uyarılar yer almaktadır. ⓘ
Tarihçe
1905 yılında Paul Carnot, bir hormonun kırmızı kan hücrelerinin üretimini düzenlediği fikrini ortaya attı. Carnot ve yüksek lisans öğrencisi Clotilde-Camille Deflandre, kan alma işlemine tabi tutulan tavşanlar üzerinde deneyler yaptıktan sonra, tavşan deneklerdeki kırmızı kan hücrelerindeki artışı hemopoietin adı verilen hemotropik bir faktöre bağladı. Eva Bonsdorff ve Eeva Jalavisto bu hemopoietik maddeye 'eritropoietin' adını verdi. K.R. Reissman ve Allan J. Erslev, kanda dolaşan belirli bir maddenin kırmızı kan hücresi üretimini uyarabildiğini ve hematokriti artırabildiğini göstermiştir. Bu madde saflaştırıldı ve eritropoietin olduğu doğrulandı. ⓘ
1977 yılında Goldwasser ve Kung EPO'yu saflaştırdı. Saf EPO, amino asit dizisinin kısmen tanımlanmasını ve genin izole edilmesini sağladı. Sentetik EPO ilk kez 1987 yılında anemiyi düzeltmek için başarıyla kullanılmıştır. 1985 yılında Lin ve arkadaşları insan eritropoietin genini bir genomik faj kütüphanesinden izole etmiş ve EPO üretmek için kullanmışlardır. 1989 yılında ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) Epogen hormonunu belirli anemilerde kullanılmak üzere onayladı. ⓘ
Gregg L. Semenza ve Peter J. Ratcliffe EPO geni ve oksijene bağlı regülasyonu üzerinde çalıştı. William Kaelin Jr. ile birlikte, hipoksiye yanıt olarak EPO geninin yanı sıra diğer genleri de düzenleyen hipoksiye indüklenebilir faktörü (HIF) keşfettikleri için 2019 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görüldüler. ⓘ
Biyobenzerler
Aralık 2007'de Retacrit ve Silapo Avrupa Birliği'nde kullanım için onaylanmıştır. ⓘ
Doping ürünü olarak kullanım
Performans artırıcı bir ilaç olarak EPO 1990'ların başından beri yasaklanmıştır, ancak 2000 Yaz Olimpiyatlarına kadar ilk test yapılamamıştır. Bu test mevcut olmadan önce, Festina bisiklet takımı için doping ürünleri taşıyan bir arabanın bulunduğu Festina olayında olduğu gibi, bazı sporcular EPO kullandıklarını itiraf ettikten sonra yaptırıma uğramışlardır. ⓘ
Bisiklette ilk doping testi 2001 La Flèche Wallonne'da kullanılmıştır. Bu yarışta testi pozitif çıkan ilk bisikletçi Bo Hamburger olmuş, ancak daha sonra B numunesi kesin olmadığı için beraat etmiştir. ⓘ
Lance Armstrong ve Johan Bruyneel liderliğindeki U.S. Postal Service Pro Cycling Team, 1990'ların sonu ve 2000'lerin başında uzun yıllar süren sofistike bir doping programı yürütmüştür. Eritropoietin bisikletçiler tarafından kullanılan yaygın bir maddeydi. ⓘ
2007 yılında yapılan bir çalışma EPO'nun egzersiz performansı üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermiştir, ancak 2017 yılında yapılan bir çalışma amatör bisikletçilere uygulanan EPO'nun etkilerinin plasebodan ayırt edilemediğini göstermiştir. ⓘ
Mart 2019'da, Amerikalı karma dövüş sanatçısı ve eski UFC Bantamweight Şampiyonu T.J. Dillashaw, USADA tarafından uygulanan bir uyuşturucu testinde EPO için pozitif test yaptı ve UFC bantamweight unvanı elinden alındı ve 2 yıl boyunca askıya alındı. ⓘ
EPO, en az 2019 yılından bu yana at yarışlarında performans artırıcı bir madde olarak kullanılmaktadır. ⓘ