Биология и механизмы действия ЭРП

26.01.2018
Трансформация мультипотентных стволовых клеток в зрелые эритроциты морфологически осуществляется стадийно и частично под контролем ЭРП.

На ранней стадии кроветворения небольшие мононуклеарные клетки, экспрессирующие на поверхности гликофосфопротеин CD34, функционально подразделяются на мультипотентные стволовые клетки, способные к самообновлению, и унипотентные клетки, дающие начало различным клеточным линиям, причем процесс разделения происходит в значительной степени случайно, а начальный этап дифференциации протекает с участием неспецифических цитокинов — фактора стволовых клеток, интерлейкина-3, инсулиноподобного фактора роста и т. д.

Эритроидные предшественники, теряющие способность к самообновлению, приобретают эритропоэтиновые рецепторы, а начальная клетка эритроидного каскада имеет рецепторы как к неспецифическим цитокинам, так и к ЭРП, и при оптимальной концентрации факторов роста взрывообразно (burst) образует колонии, содержащие тысячи ядерных предшественников эритроцитов.

По мере созревания ранние бурст-формирующие единицы (БОЕэ) в возрастающей степени зависят от ЭРП, а терминальные прогениторные клетки — колониеобразующие единицы (КОЕэ) — превращаются в предшественники эритроцитов только в присутствии ЭРП. В противном случае они подвергаются апоптозу. In vitro при нормальной концентрации ЭРП (8—18 мед/мл) из каждой БОЕэ формируется от 4 до 6 КОЕэ.

Начальные этапы дифференцировки стволовых клеток в эритроидные предшественники также не требуют участия ЭРП. Так, у плодов мышей с отсутствием генов ЭРП или ЭРП-рецепторов в печени образуются БОЕэ и КОЕэ, хотя эритропоэз практически отсутствует.

Выжившие КОЕэ на определенной стадии созревания активируются и трансформируются в эритробласты, способные синтезировать гемоглобин. Дальнейшие этапы образования эритроцитов уже не зависят от ЭРП или других факторов и протекают с фиксированной скоростью в присутствии достаточного количества витамина B12 и фолиевой кислоты.

На клеточном уровне ЭРП наряду с пролиферацией обеспечивает программу дифференцировки и выживания клеток. При нормальном эритропоэзе выживает меньшинство ЭРП-зависимых прогениторных клеток, а в условиях тканевой гипоксии различного генеза большинство в норме обреченных предшественников под влиянием продуцируемого в большом количестве ЭРП выживает, превращаясь в ретикулоциты, а в последующем в эритроциты. При дефиците эндогенного ЭРП, что характерно для большинства больных с ХПН, выживающие в норме предшественники погибают и развивается анемия.

Взаимодействие ЭРП с клеткой-мишенью зависит от присутствия на ее поверхности ЭРП-рецептора.

Эритропоэтиновый рецептор представляет собой трансмембранный протеин с молекулярной массой 55 ООО Да, принадлежащий к суперсемейству цитокиновых рецепторов. Связывание ЭРП с внеклеточным доменом рецептора инициирует фосфорилирование внутриклеточных белков с высвобождением вторичных месенджеров, необходимых для пролиферации прогениторных клеток.

Пять эксонов гена ЭРП кодируют 166 аминокислот (одна теряется при транскрипции), из которых состоит ЭРП. мРНК, транслирующая последовательность аминокислот в ЭРП-полипептиде, обнаружена в почечных интерстициальных кортикальных клетках, расположенных возле проксимальных канальцев.

Эти клетки являются трансформированными макрофагами, экспрессирующими ген ЭРП по закону «все или никто» и скорость продукции ЭРП определяется числом клеток, содержащих мРНК.

Образованный в интерстиции ЭРП, не накапливаясь в почечных клетках, быстро секретируется в кровь, возвращаясь в почки с притекающей кровью. Обладая сравнительно небольшой молекулярной массой (30 500), ЭРП фильтруется в клубочках и частично подвергается деградации в почечной ткани. Обнаружение ЭРП в клубочках является следствием именно этого процесса, а высказывавшаяся гипотеза о синтезе ЭРП в клубочках не нашла подтверждения.

He отличающийся по строению и биологической активности ЭРП, помимо почек, продуцируется также гепатоцитами, интерстициальными клетками печени (Ito-клетки), напоминающими соответствующие клетки почек, макрофагами и, по-видимому, эритробластами, однако суммарная доля этих внепочечных источников ЭРП не превышает 10—15 % общей продукции.

Агонистами продукции ЭРП служат андрогены, инсулиноподобный фактор роста, кобальт.

Противоположное влияние оказывают цитокины — фактор некроза опухоли, интерферон-у, интерлейкин-1, трансформирующий фактор роста.

Еен, кодирующий ЭРП, локализован на 7-й хромосоме и содержит 5 эксонов и 4 интрона. Промотер гена непосредственно не реагирует на гипоксию, однако с противоположной стороны к гену примыкает кислородочувствительный усилитель (enhancer), который, связываясь с фактором, индуцируемым гипоксией (hypoxia inducible factor, HIF-1), вызывает транскрипцию гена ЭРП.

Остается не окончательно решенным вопрос о локализации сенсора O2 и механизмах, с помощью которых снижение напряжения O2 в крови реализуется в адаптивные изменения, развивающиеся в организме.

Локализация в почках продуцирующих ЭРП-клеток в непосредственной близости к проксимальным канальцам позволяет предположить, что дефицит O2 первично улавливается канальцевыми клетками, потребляющими большое количество энергии, и затем транслируется на менее нуждающиеся в O2 интерстициальные клетки.

По современным данным, О2-сенсор представляет собой специфический белок тема, обратимо взаимодействующий с молекулярным кислородом.

В условиях острой тяжелой гипоксии на долю печени приходится 40 % дополнительного увеличения экспрессии мРНК ЭРП, в то время как она гораздо слабее экспрессирует мРНК в ответ на умеренную гипоксию. Таким образом, почки и печень различно реагируют на гипок-сические стимулы. Усиление печеночной продукции ЭРП является перспективным методом коррекции анемии при ХПН.

В норме ЭРП, синтезированный в почках или экстраренально, поступает в циркуляцию, частично утилизируется клетками-мишенями и частично инактивируется. Период полувыведения как эндогенного, так и рчЭРП из плазмы колеблется у человека от 2,5 до 11 ч. Удаление из крови ЭРП, как и других гликопротеинов, происходит главным образом в печени, где он в лизосомах подвергается ферментативному расщеплению, причем первым этапом этого процесса является десиализация. Частично деградацию ЭРП наблюдают и в почечной ткани.

В циркуляции полной десиализации подвергаются в первую очередь «старые» гликопротеины, которые, лишившись углеводного компонента, быстро захватываются печенью и подвергаются деградации. Тем самым регулируется уровень ЭРП в крови.

Во время острого вирусного гепатита на фоне дисфункции печеночных клеток процесс десиализации нарушается, что сопровождается повышением концентрации в крови эндогенного ЭРП и соответствующим увеличением гемоглобина и гематокрита.

Другими описанными причинами повышения гемоглобина и гематокрита у больных на гемодиализе, не страдающих наследственным или приобретенным поликистозом, являются констриктивный перикардит, скорее всего вследствие сгущения крови, и перегрузка кобальтом, влияющим, как упоминалось, на транскрипцию гена ЭРП.