ERYTHROPOIETIN (EPO): MGA KATANGIAN, PAGGAWA, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang erythropoietin, haemopoietin o EPO ay isang glycoprotein hormone function (cytokine) na responsable para sa kontrol ng paglaganap, pagkita ng pagkakalambing at kaligtasan ng mga cell ng progenitor ng erythrocytes o pulang selula ng dugo sa utak ng buto, ie erythropoiesis.

Ang protina na ito ay isa sa iba't ibang mga kadahilanan ng paglago na kinokontrol ang mga proseso ng hematopoietic na kung saan, mula sa isang maliit na pangkat ng mga selulang pluripotent na stem, ang mga cell na natagpuan sa dugo ay nabuo: erythrocytes, mga puting selula ng dugo at lymphocytes. Iyon ay, ang mga cell ng myeloid at lymphoid na linya.

Diagram na kumakatawan sa Hemopoiesis, na kinabibilangan ng proseso ng pagbuo ng erythrocyte o Erythropoiesis, kung saan kumikilos ang erythropoietin (Source: OpenStax College sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang kahalagahan nito ay nakasalalay sa pagganap na kahalagahan ng mga cell na tumutulong upang dumami, magkakaiba at matanda, dahil ang mga erythrocytes ay may pananagutan sa transportasyon ng oxygen mula sa baga hanggang sa iba't ibang mga tisyu ng katawan.

Ang Erythropoietin ay ang unang kadahilanan ng paglago na mai-clon (noong 1985), at ang pangangasiwa nito para sa matagumpay na paggamot ng anemia na sanhi ng pagkabigo sa bato ay kasalukuyang inaprubahan ng American Food and Drug Administration (FDA).

Ang paniwala na ang erythropoiesis ay kinokontrol ng isang humoral factor (natutunaw na kadahilanan na naroroon sa sirkulasyon) ay iminungkahi higit sa 100 taon na ang nakakaraan nina Carnot at Deflandre kapag pinag-aaralan ang mga positibong epekto sa pagtaas ng porsyento ng mga pulang selula sa mga rabbits na ginagamot ng suwero. ng mga anemikong hayop.

Gayunpaman, hindi hanggang 1948 na ipinakilala nina Bonsdorff at Jalavisto ang salitang "erythropoietin" upang ilarawan ang kadahilanan ng humoral na may isang tiyak na implikasyon sa paggawa ng mga erythrocytes.

katangian

Ang Erythropoietin ay isang protina mula sa pamilya glycoprotein. Ito ay matatag sa acidic pHs at may isang molekular na bigat ng humigit-kumulang 34 kDa.

Mayroon itong tungkol sa 193 amino acids, kabilang ang isang 27-nalalabi na hydrophobic N-terminal na rehiyon, na tinanggal sa pamamagitan ng pagpoproseso ng co-translational; at isang arginine nalalabi sa posisyon 166 na nawala din, kaya ang nagpapalipat-lipat na protina ay may 165 amino acid.

Sa istraktura nito, ang pagbuo ng dalawang tulay ng disulfide sa pagitan ng mga residue ng cysteine ​​na naroroon sa mga posisyon 7-161 at 29-33, na kung saan ay naiugnay sa pagpapatakbo nito. Ito ay binubuo ng higit pa o mas mababa sa 50% alpha helice, na tila lumahok sa pagbuo ng isang globular na rehiyon o bahagi.

Mayroon itong 40% na karbohidrat, na kinakatawan ng tatlong oligosaccharide chain N-naka-link sa iba't ibang mga aspartic acid residues (Asp), at isang O-chain na naka-link sa isang natitirang serine (Ser). Ang mga oligosaccharides ay pangunahing binubuo ng fucose, mannose, N-acetyl glucosamine, galactose, at N-acetyl neuraminic acid.

Ang karbohidrat na rehiyon ng EPO ay nagtutupad ng maraming mga tungkulin:

- Mahalaga ito para sa biological na aktibidad nito.

- Pinoprotektahan ito mula sa marawal na kalagayan o pinsala na dulot ng mga free radical na oxygen.

- Ang mga oligosaccharide chain ay kinakailangan para sa pagtatago ng mature protein.

Sa mga tao, ang gene na ang mga code para sa protina na ito ay matatagpuan sa gitna ng mahabang braso ng chromosome 7, sa rehiyon q11-q22; matatagpuan ito sa isang solong kopya sa isang rehiyon ng 5.4kb at may limang mga exon at apat na mga intron. Ang mga pag-aaral sa homology ay nagpapahiwatig na ang pagkakasunud-sunod nito ay nagbabahagi ng 92% na pagkakakilanlan sa iba pang mga primata at 80% sa ilan sa mga rodents.

Produksyon

Sa pangsanggol

Sa panahon ng pag-unlad ng pangsanggol, ang erythropoietin ay higit sa lahat na ginawa sa atay, ngunit natukoy na, sa parehong yugto na ito, ang gene na ang mga code para sa hormon na ito ay sagana ding ipinahayag sa gitnang rehiyon ng mga nephrons sa bato.

Sa matanda

Pagkatapos ng kapanganakan, sa kung ano ang maaaring isaalang-alang ang lahat ng mga yugto ng postnatal, ang hormon ay ginawa ng mahalagang sa mga bato. Partikular, sa pamamagitan ng mga selula ng cortex at sa ibabaw ng mga bato ng katawan.

Ang atay ay nakikilahok din sa paggawa ng erythropoietin sa mga yugto ng postnatal, kung saan higit pa o mas mababa sa 20% ng kabuuang nagpapalibot na nilalaman ng EPO ay pinalabas.

Ang iba pang mga "extrarenal" na organo kung saan nakita ang produksiyon ng erythropoietin ay kasama ang peripheral endothelial cells, vascular makinis na mga cell ng kalamnan, at mga cell na gumagawa ng insulin.

Ang ilang mga sentro ng EPO na pagtatago ay kilala rin na umiiral sa gitnang sistema ng nerbiyos, kabilang ang hippocampus, cortex, mga endothelial cells ng utak, at mga astrocytes.

Ang regulasyon ng produksyon ng erythropoietin

Ang paggawa ng erythropoietin ay hindi direktang kinokontrol ng bilang ng mga pulang selula ng dugo sa dugo, ngunit sa pamamagitan ng pagbibigay ng oxygen sa mga tisyu. Ang isang kakulangan ng oxygen sa mga tisyu ay pinasisigla ang paggawa ng EPO at ang mga receptor nito sa atay at bato.

Ang hypoxia-mediated activation ng expression ng gene ay ang produkto ng pag-activate ng landas ng isang pamilya ng mga salik ng transkripsyon na kilala bilang hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1).

Kung gayon, ang hypoxia, ay nagpapahiwatig ng pagbuo ng maraming mga kumplikadong protina na nagagampan ng iba't ibang mga pag-andar sa pag-activate ng pagpapahayag ng erythropoietin, at na nagbubuklod nang direkta o hindi direkta sa mga kadahilanan na isinalin ang signal ng pag-activate sa tagataguyod ng gene EPO, na pinasisigla ang transkripsyon nito. .

Ang iba pang mga stressors tulad ng hypoglycemia (mababang asukal sa dugo), ay nagdaragdag sa intracellular calcium, o pagkakaroon ng reaktibo na species ng oxygen, nag-trigger din ng landas ng HIF-1.

Mekanismo ng pagkilos

Ang mekanismo ng pagkilos ng erythropoietin ay lubos na kumplikado at depende sa pangunahin sa kakayahan nito upang pasiglahin ang iba't ibang mga karatula sa pagsenyas na kasangkot sa paglaganap ng cell, na kung saan, ay nauugnay sa pag-activate ng iba pang mga kadahilanan at mga hormone.

Sa katawan ng tao ng isang malusog na may sapat na gulang ay may isang balanse sa pagitan ng paggawa at pagkasira ng mga pulang selula ng dugo o erythrocytes, at ang EPO ay nakikilahok sa pagpapanatili ng balanse na ito sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga nawawala na mga erythrocytes.

Kapag ang dami ng oxygen na magagamit sa mga tisyu ay napakababa, ang expression ng pag-cod ng gene para sa erythropoietin ay nagdaragdag sa mga bato at atay. Ang pampasigla ay maaari ring ibigay ng mataas na taas, hemolysis, mga kondisyon ng matinding anemia, pagdurugo o matagal na pagkakalantad sa carbon monoxide.

Ang mga kondisyong ito ay bumubuo ng isang estado ng hypoxia, na nagiging sanhi ng pagtaas ng pagtatago ng EPO, upang makabuo ng isang mas malaking bilang ng mga pulang selula at ang bahagi ng mga reticulocytes sa sirkulasyon, na kung saan ay isa sa mga cell ng progenitor ng mga erythrocytes, din tumaas.

Sino ang kumikilos ng EPO?

Sa erythropoiesis, ang EPO ay pangunahing kasangkot sa paglaganap at pagkita ng mga selula ng progenitor na kasangkot sa linya ng pulang selula ng dugo (erythrocytic progenitors), ngunit binubuo din nito ang mitosis sa proerythroblasts at basophilic erythroblasts, at pinabilis din ang pagpapalabas ng ang mga reticulocytes ng buto ng buto.

Ang unang antas kung saan gumagana ang protina ay sa pag-iwas sa na-program na pagkamatay ng cell (apoptosis) ng mga selula ng precursor na nabuo sa utak ng buto, na nakamit ito sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa pagbagsak sa mga kadahilanan na kasangkot sa prosesong ito.

Paano ito gumagana?

Ang mga cell na tumugon sa erythropoietin ay may isang tukoy na receptor para sa erythropoietin na kilala bilang erythropoietin receptor o EpoR. Kapag ang protina ay bumubuo ng isang kumplikado kasama ang receptor nito, ang signal ay inilipat sa cell: patungo sa nucleus.

Ang unang hakbang para sa paglilipat ng senyas ay isang pagbabagong pagsasaayos na nangyayari pagkatapos magbubuklod ang protina sa receptor nito, na, sa parehong oras, nakagapos sa iba pang mga molekula ng receptor na isinaaktibo. Kabilang sa mga ito ay si Janus-tyrosine kinase 2 (Jack-2).

Kabilang sa ilan sa mga landas na naisaaktibo sa ibaba ng agos, pagkatapos ng pag-mediate ng Jack-2 ng phosphorylation ng tyrosine residues ng receptor ng EpoR, ay ang MAP kinase at protina kinase C pathway, na nag-activate ng mga salik sa transkripsyon na tumataas ang pagpapahayag ng mga tiyak na gen.

Mga Tampok

Tulad ng maraming mga kadahilanan ng hormonal sa mga organismo, ang erythropoietin ay hindi pinaghihigpitan sa isang pag-andar. Naipalabas ito sa maraming pagsisiyasat.

Bilang karagdagan sa pagkilos bilang isang paglaganap at kadahilanan ng pagkita ng kaiba sa erythrocytes, na mahalaga para sa transportasyon ng mga gas sa pamamagitan ng daloy ng dugo, lumilitaw ang erythropoietin upang matupad ang ilang mga karagdagang pag-andar, hindi kinakailangang nauugnay sa pag-activate ng paglaganap ng cell at pagkita ng kaibahan.

Sa pag-iwas sa pinsala

Iminungkahi ng mga pag-aaral na pinipigilan ng EPO ang pinsala sa cell at, kahit na ang mga mekanismo ng pagkilos na ito ay hindi eksakto na kilala, pinaniniwalaan na maiiwasan nito ang mga apoptikong proseso na ginawa ng nabawasan o wala sa oxygen na pag-igting, gumanyak ng lason, at pagkakalantad sa mga libreng radikal.

Sa apoptosis

Ang pakikilahok nito sa pag-iwas sa apoptosis ay napag-aralan sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa pagtukoy ng mga kadahilanan sa mga karatula sa pagbibigay ng senyas: Janus-tyrosine kinase 2 (Jak2), caspase 9, caspase 1 at caspase 3, glycogen synthase kinase-3β, factor ng pag-activate ng ang apoptotic na mga protease 1 (Apaf-1) at iba pa.

Mga function sa iba pang mga system

Nakikilahok ito sa pagsugpo ng pamamaga ng cellular sa pamamagitan ng pagpigil sa ilang mga pro-namumula na mga cytokine tulad ng interleukin 6 (IL-6), tumor nekrosis factor alpha (TNF-α) at ​​monocyte chemo-attractant protein 1.

Sa vascular system, ipinakita na ito ay nakikipagtulungan sa pagpapanatili ng integridad nito at sa pagbuo ng mga bagong capillary mula sa umiiral na mga vessel sa mga lugar na walang vasculature (angiogenesis). Bilang karagdagan, pinipigilan nito ang pagkamatagusin ng hadlang sa utak ng dugo sa panahon ng mga pinsala.

Ito ay pinaniniwalaan na pukawin ang postnatal neovascularization sa pamamagitan ng pagtaas ng pagpapakilos ng mga cell ng progenitor mula sa utak ng buto hanggang sa natitirang bahagi ng katawan.

Ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-unlad ng mga cell ng neural progenitor sa pamamagitan ng pag-activate ng nuclear factor KB, na nagtataguyod ng paggawa ng mga cell ng nerve stem.

Kumikilos kasama ang iba pang mga cytokine, ang EPO ay may papel na "modulator" sa pagkontrol ng paglaganap at mga landas ng pagkita ng mga megakaryocytes at granulocyte-monocytes.

Mga Sanggunian

1. Despopoulos, A., & Silbernagl, S. (2003). Kulay Atlas ng Physiology (Ika-5 ed.). New York: Thieme.
2. Jelkmann, W. (1992). Erythropoietin: Istraktura, Kontrol ng Produksyon, at Pag-andar. Mga Review sa Physiological, 72 (2), 449–489.
3. Jelkmann, W. (2004). Molekular na Biology ng Erythropoietin. Panloob na Medisina, 43 (8), 649–659.
4. Jelkmann, W. (2011). Ang regulasyon ng produksyon ng erythropoietin. J. Physiol. , 6, 1251-1258.
5. Lacombe, C., & Mayeux, P. (1998). Biology ng Erythropoietin. Haematologica, 83, 724-7732.
6. Maiese, K., Li, F., & Zhong, Z. (2005). Bagong Avenues ng Pagsaliksik para sa Erythropoietin. JAMA, 293 (1), 1–6.