Proteína que estimula la producción de glóbulos rojos.
Eritropoyetina ( ; [1] [2] [3] La EPO ), también conocida como eritropoyetina , hematopoyetina o hematopoyetina , es una citoquina glicoproteica secretada principalmente por los riñones en respuesta a la hipoxia celular ; estimula la producción de glóbulos rojos ( eritropoyesis ) en la médula ósea . Se secretan constantemente niveles bajos de EPO (alrededor de 10 mU /ml) en cantidades suficientes para compensar el recambio normal de glóbulos rojos. Las causas comunes de hipoxia celular que resultan en niveles elevados de EPO (hasta 10 000 mU/mL) incluyen anemia e hipoxemia debida a enfermedades pulmonares y bucales crónicas.
La eritropoyetina es producida por fibroblastos intersticiales en el riñón en estrecha asociación con el capilar peritubular y el túbulo contorneado proximal . También se produce en las células perisinusoidales del hígado . La producción hepática predomina en el período fetal y perinatal; La producción renal predomina en la edad adulta. Es homólogo de la trombopoyetina .
La eritropoyetina exógena , la eritropoyetina humana recombinante (rhEPO), se produce mediante tecnología de ADN recombinante en cultivos celulares y se denominan colectivamente agentes estimulantes de la eritropoyesis (AEE): dos ejemplos son la epoetina alfa y la epoetina beta . Los AEE se utilizan en el tratamiento de la anemia en la enfermedad renal crónica , la anemia en la mielodisplasia y la anemia por quimioterapia contra el cáncer . Los riesgos del tratamiento incluyen muerte, infarto de miocardio , accidente cerebrovascular , tromboembolismo venoso y recurrencia del tumor. El riesgo aumenta cuando el tratamiento con EPO eleva los niveles de hemoglobina por encima de 11 g/dL a 12 g/dL: esto debe evitarse.
rhEPO se ha utilizado ilícitamente como droga para mejorar el rendimiento . [4] A menudo se puede detectar en la sangre, debido a ligeras diferencias con la proteína endógena; por ejemplo, en características de modificación postraduccional .
Farmacología
La EPO está altamente glicosilada (40% del peso molecular total), con una vida media en sangre de alrededor de 5 h. La vida media de la EPO puede variar entre las versiones endógena y recombinante. La glicosilación adicional u otras alteraciones de la EPO mediante tecnología recombinante han llevado al aumento de la estabilidad de la EPO en la sangre (por lo que requieren inyecciones menos frecuentes).
Función
Producción de glóbulos rojos
La eritropoyetina es una hormona esencial para la producción de glóbulos rojos. Sin él no se produce la eritropoyesis definitiva. En condiciones hipóxicas , el riñón producirá y secretará eritropoyetina para aumentar la producción de glóbulos rojos al apuntar a los subconjuntos de CFU-E , proeritroblastos y eritroblastos basófilos en la diferenciación. La eritropoyetina tiene su efecto principal sobre los progenitores y precursores de los glóbulos rojos (que se encuentran en la médula ósea de los humanos) al promover su supervivencia al proteger estas células de la apoptosis o muerte celular.
La eritropoyetina es el principal factor eritropoyético que coopera con otros factores de crecimiento (p. ej., IL-3 , IL-6 , glucocorticoides y SCF ) implicados en el desarrollo del linaje eritroide a partir de progenitores multipotentes . Las células eritroides formadoras de ráfagas (BFU-E) inician la expresión del receptor de eritropoyetina y son sensibles a la eritropoyetina. La etapa posterior, la unidad formadora de colonias eritroide ( UFC-E ), expresa la densidad máxima del receptor de eritropoyetina y depende completamente de la eritropoyetina para una mayor diferenciación. Los precursores de los glóbulos rojos, los proeritroblastos y los eritroblastos basófilos, también expresan el receptor de eritropoyetina y, por tanto, se ven afectados por él.
Funciones no hematopoyéticas
Se informó que la eritropoyetina tiene una variedad de acciones más allá de la estimulación de la eritropoyesis, incluida la hipertensión dependiente de vasoconstricción , la estimulación de la angiogénesis y la promoción de la supervivencia celular mediante la activación de los receptores de EPO, lo que produce efectos antiapoptóticos en los tejidos isquémicos. Sin embargo, esta propuesta es controvertida y numerosos estudios no muestran ningún efecto. [5] También es inconsistente con los bajos niveles de receptores de EPO en esas células. Los ensayos clínicos en humanos con corazón isquémico, tejidos neurales y renales no han demostrado los mismos beneficios observados en animales. Además, algunos estudios de investigación han demostrado su efecto neuroprotector sobre la neuropatía diabética; sin embargo, estos datos no fueron confirmados en ensayos clínicos que se llevaron a cabo en los nervios peroneo profundo, peroneo superficial, tibial y sural. [6]
Mecanismo de acción
Se ha demostrado que la eritropoyetina ejerce sus efectos uniéndose al receptor de eritropoyetina (EpoR). [7] [8] La EPO se une al receptor de eritropoyetina en la superficie progenitora de los glóbulos rojos y activa una cascada de señalización JAK2 . Esto inicia las vías STAT5 , PIK3 y Ras MAPK . Esto da como resultado la diferenciación, supervivencia y proliferación de la célula eritroide. [9] También se expresan SOCS1, SOCS3 y CIS, que actúan como reguladores negativos de la señal de citoquinas. [10]
La expresión del receptor de eritropoyetina de alto nivel se localiza en las células progenitoras eritroides. Si bien hay informes de que los receptores de EPO se encuentran en varios otros tejidos, como el corazón, los músculos, los riñones y el tejido nervioso central/periférico, esos resultados se ven confusos por la falta de especificidad de reactivos como los anticuerpos anti-EpoR. [11] En experimentos controlados, no se detecta un receptor de EPO funcional en esos tejidos. [12] En el torrente sanguíneo, los glóbulos rojos por sí mismos no expresan el receptor de eritropoyetina, por lo que no pueden responder a la EPO. Sin embargo, se ha informado que la longevidad de los glóbulos rojos en la sangre depende indirectamente de los niveles de eritropoyetina en plasma, un proceso denominado neocitólisis. [13] Además, existe evidencia concluyente de que la expresión del receptor de EPO está regulada positivamente en la lesión cerebral. [14]
Síntesis y regulación
Los niveles de eritropoyetina en sangre son bastante bajos en ausencia de anemia, alrededor de 10 mU/ml. Sin embargo, en estrés hipóxico, la producción de EPO puede aumentar hasta 1.000 veces, alcanzando 10.000 mU/ml de sangre. En los adultos, la EPO se sintetiza principalmente en las células intersticiales del lecho capilar peritubular de la corteza renal , y se producen cantidades adicionales en el hígado [15] [16] [17] y los pericitos en el cerebro . [18] Se cree que la regulación se basa en un mecanismo de retroalimentación que mide la oxigenación de la sangre y la disponibilidad de hierro. [19] Los factores de transcripción sintetizados constitutivamente para la EPO, conocidos como factores inducibles por hipoxia , se hidroxilan y se digieren proteosomalmente en presencia de oxígeno y hierro. Durante la normoxia , GATA2 inhibe la región promotora de EPO. Los niveles de GATA2 disminuyen durante la hipoxia y permiten promover la producción de EPO. [20]
La producción de eritropoyetina puede ser inducida tanto por HIF-2α como por PGC-1α . [21] La eritropoyetina también activa estos factores, lo que resulta en un circuito de retroalimentación positiva . [21]
Uso medico
Las eritropoyetinas disponibles para su uso como agentes terapéuticos se producen mediante tecnología de ADN recombinante en cultivo celular e incluyen Epogen/Procrit ( epoetina alfa ) y Aranesp ( darbepoetina alfa ); se utilizan en el tratamiento de la anemia resultante de la enfermedad renal crónica , [22] anemia inducida por quimioterapia en pacientes con cáncer, enfermedad inflamatoria intestinal ( enfermedad de Crohn y colitis ulcerosa ) [23] y mielodisplasia derivada del tratamiento del cáncer ( quimioterapia y radiación ). Los prospectos incluyen advertencias en recuadros sobre un mayor riesgo de muerte, infarto de miocardio , accidente cerebrovascular , tromboembolismo venoso y recurrencia de tumores, particularmente cuando se usan para aumentar los niveles de hemoglobina a más de 11 g/dL a 12 g/dL. [24]
Historia
En 1905, Paul Carnot propuso la idea de que una hormona regula la producción de glóbulos rojos. Después de realizar experimentos en conejos sometidos a sangría , Carnot y su estudiante de posgrado Clotilde-Camille Deflandre [25] atribuyeron un aumento en los glóbulos rojos en conejos a un factor hemotrópico llamado hematopoyetina. Eva Bonsdorff y Eeva Jalavisto llamaron a la sustancia hematopoyética "eritropoyetina". KR Reissman y Allan J. Erslev demostraron que cierta sustancia, que circula en la sangre, es capaz de estimular la producción de glóbulos rojos y aumentar el hematocrito . Esta sustancia fue purificada y confirmada como eritropoyetina. [19] [26]
En 1977, Goldwasser y Kung purificaron la EPO. [27] La EPO pura permitió identificar parcialmente la secuencia de aminoácidos y aislar el gen. [19] La EPO sintética se utilizó con éxito por primera vez para corregir la anemia en 1987. [28] En 1985, Lin et al aislaron el gen de la eritropoyetina humana de una biblioteca de fagos genómicos y lo utilizaron para producir EPO. [29] En 1989, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) aprobó la hormona Epogen para su uso en ciertas anemias. [30] [31]
Gregg L. Semenza y Peter J. Ratcliffe estudiaron el gen EPO y su regulación dependiente de oxígeno. Junto con William Kaelin Jr. , recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2019 por su descubrimiento del factor inducible por hipoxia (HIF), que regula el gen EPO, así como otros genes, en respuesta a la hipoxia. [32]
Biosimilares
En diciembre de 2007, se aprobó el uso de Retacrit y Silapo (ambos epoetina zeta ) en la Unión Europea. [33] [34]
Uso como producto dopante
Como droga para mejorar el rendimiento , la EPO ha estado prohibida desde principios de la década de 1990, pero no estuvo disponible una primera prueba hasta los Juegos Olímpicos de Verano de 2000 . [35] Antes de que esta prueba estuviera disponible, algunos atletas fueron sancionados después de confesar haber usado EPO, por ejemplo en el asunto Festina , cuando se encontró un automóvil con productos dopantes para el equipo ciclista Festina.
La primera prueba de dopaje en ciclismo se utilizó en La Flèche Wallonne de 2001 . El primer corredor que dio positivo en aquella carrera fue Bo Hamburger , aunque posteriormente fue absuelto porque su muestra B no fue concluyente. [36]
El equipo ciclista profesional del Servicio Postal de EE. UU. , bajo el liderazgo de Lance Armstrong y Johan Bruyneel , llevó a cabo un sofisticado programa de dopaje que duró muchos años, a finales de los años 1990 y principios de los 2000. La eritropoyetina era una sustancia común utilizada por los ciclistas. [37]
Un estudio de 2007 demostró que la EPO tiene un efecto significativo sobre el rendimiento del ejercicio. [ aclarar ] [38] Un estudio de 2017 mostró que con un esfuerzo submáximo los efectos de la EPO no se distinguían de los de un placebo. Afirmando "[En] [esfuerzo] submáximo... [potencia media] no difirió entre grupos". Sin embargo, en "el nivel máximo [la producción de potencia de esfuerzo fue] mayor en el grupo de rHuEPO en comparación con el grupo de placebo". Entonces, aunque no hubo diferencias en niveles más bajos de esfuerzo en el esfuerzo máximo , el grupo de EPO aún tuvo un mejor desempeño que el grupo de placebo. [39]
En marzo de 2019, el artista estadounidense de artes marciales mixtas y ex campeón de peso gallo de UFC T.J. Dillashaw dio positivo por EPO en una prueba de drogas administrada por USADA , y fue despojado del título de peso gallo de UFC y suspendido por 2 años. [40] En septiembre de 2023, la dos veces campeona de tenis principal, Simona Halep, recibió una suspensión de 4 años por parte de la Agencia Internacional de Integridad del Tenis por dos infracciones distintas, una relacionada con el nivel de EPO en una muestra de sangre recolectada en agosto de 2022; Halep mantuvo su inocencia e indicó que apelaría la prohibición. [41]
La EPO se ha utilizado como agente para mejorar el rendimiento en las carreras de caballos desde al menos 2019. [42]
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enlaces externos
- "Eritropoyetina". Portal de información sobre medicamentos . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P01588 (Eritropoyetina) en el PDBe-KB .