В Е Маркевич, А М Лобода, І В Пилипець - Роль еритропоетину та інших факторів у регуляції еритропоезу - страница 1

Страницы:
1  2 

УДК 616.155.194:616.155.1-007.1

Роль еритропоетину та інших факторів у регуляції еритропоезу

Маркевич В.Е., проф., д.м.н., Лобода А.М., лікар-інтерн, Пилипець І.В., клін. орд. Кафедра педіатрії №2 СумДУ

Гемопоез регулюється декількома глікопротеїновими гормонами і паракринними пептидами. Окрім еритропоетину (ЕРО) до них належать тромбопоетин, мієлоїдні колонієстимулювальні фактори (Г-КСФ, ГМ-КСФ, М-КСФ) та інтерлейкіни (IL), які не тільки активують лімфоїдну систему, а й модулюють швидкість проліферації еритроїдних та мієлоїдних попередників [1].

Стимулятором утворення еритроцитів як у доношених, так і у недоношених дітей є ЕРО. Його секреція регулюється рівнем постачання тканин киснем, який залежить від ряду факторів. Такими є вміст кисню в альвеолярному повітрі, функція легень, середній виштовх, загальна киснева ємність крові (загальний вміст гемоглобіну) та здатність гемоглобіну зв'язувати кисень [2,3].

ЕРО займає центральне місце в регуляції еритропоезу. Він є фізіологічним регулятором продукції еритроцитів, відіграє важливу роль в пристосуванні цієї продукції до метаболічних потреб організму в кисні. За своєю біологічною дією ЕРО відповідає гормонам. Він виробляється в нирках і стимулює кістковий мозок. При максимальній стимуляції еритроїдний кістковий мозок може підвищити швидкість продукції еритроцитів в 6-8 разів [4,5,6].

ЕРО має унікальні властивості: для нього не характерна подібність з іншими білками плазми, в крові циркулює тільки одна його форма, імунореактивний ЕРО ідентичний біологічно активному ЕРО, продукція ЕРО контролюється на рівні його гена і не залежить від концентрації гормону в плазмі, для ЕРО не існує преформованих місць депонування, плазмовий кліренс його не залежить від концентрації в плазмі і від клітинності кісткового мозку, на рівень ЕРО не впливають ні стать, ні вік [7]. Найменша концентрація ЕРО відмічається у вечірній час, а найбільш висока - вранці [8,9].

Рівень ЕРО в плазмі може слугувати маркером тканинної оксигенації. Продукція ЕРО регулюється у вузьких межах, і рівень його в плазмі складає від 4 до 30 мОД/мл до тих пір, поки концентрація гемоглобіну не падає нижче 105 г/л, а гематокриту нижче 32% [6,9, 10,11].

Дія ЕРО відбувається завдяки рецепторам, які на своїй поверхні мають всі еритропоетинзалежні клітини [12]. Зв'язування ЕРО з відповідними рецепторами запобігає апоптозу клітини [13 ].

В динаміці еритропоезу у плода працюють 3 види попередників: ранні еритроїдні бурстотвірні клітини (BFU-E), зрілі або пізні BFU-E і еритроїдні колонієтвірні клітини (GFU-Е) [14 ].

BFU-E-попередники з дуже високим проліферативним потенціалом утворюють колонії, що мало залежать від рівня ЕРО, але потребують присутності інших ростових факторів [15,16]. Для CFU-E властивий менший проліферативний потенціал і абсолютна залежність від ЕРО [16]. У міру дозрівання плода зменшується кількість BFU-E і збільшується - CFU-E. Так, в другому триместрі вагітності кількість BFU-E в 3 рази вища, чим при народженні [15]. На думку деяких авторів [15], зрушення синтезу гемоглобіну в сторону дорослого типу пов' язано з типом еритропоезу: BFU-E утворюють еритроцити з Hb F і GFU-E, чутливі до ЕПО - Hb A.

За даними одних авторів, вміст ЕРО в крові плода стабільний протягом усієї вагітності [15], інші констатують збільшення його концентрації безпосередньо перед пологами [1]. За іншими даними, концентрація ЕРО в плазмі збільшується у міру зростання терміну вагітності, а реакція на нього кісткового мозку залежить від кількості заліза, яке надійде з сироватки крові [17].

Достовірно не встановлено і місце утворення ЕРО у плода, зрозуміло лише, що він не проходить через плаценту [2]. Найбільш вірогідним місцем утворення його у плода є печінка [8,15,18], що пояснює низьку залежність його утворення від гіпоксії [18]. Однак пологовий стрес значно підвищує вміст ЕРО в пуповинній крові. Це підтверджується порівнянням даних про його концентрацію в пуповинній крові при фізіологічних пологах і пологах шляхом кесарева розтину [ 1 ].

В клінічній практиці ЕРО вже застосовується у хворих з недостатністю нирок, що знаходяться на гемодіалізі [19], онкологічних хворих [20,21], недоношених новонароджених [2,22]. Аналіз клінічної літератури [22,23] свідчить про зростаючий інтерес до клінічної ефективності рл-ЕРО, пошуки оптимальних доз, шляхів та термінів введення. Дослідження [2,22,24] з високою достовірністю свідчать, що ЕРО-терапія зменшує потребу в трансфузіях еритромаси в лікуванні анемій.

Через високу вартість рекомбінантного людського еритропоетину (рл-ЕРО) перспективним є використання гіпергликозильованих аналогів ЕРО ( Novel Erythropoiesis Stimulating Protein - NESP) і сполук негомологічних рлЕРО, які мають частину функціональних властивостей рлЕРО ( ЕРО - Mimetic Peptides) [25].

В останні роки з' явились повідомлення про взаємний вплив клітин еритрону і системи імунітету. Для клітин еритроїдного ряду і ЕРО властивий імуномодулюючий ефект. В свою чергу, цитокіни лімфоїдного і макрофагального походження впливають на гемопоез взагалі і його еритроцитарний паросток зокрема

[1,26].

Цитокіни гетерогенна група низькомолекулярних глікопротеїнів, що секретуються клітинами багатьох типів і мають імунорегуляторні функції. Але цим не обмежується їх вплив. Вони виявляють широкий спектр властивостей: формування реакцій запалення та лихоманки, регуляція метаболічних процесів, гемопоезу, забезпечення взаємозв' язку імунної системи з нервовою та ендокринною

[27].

Лікарські препарати на основі цитокінів знайшли застосування в лікуванні хворих злоякісними новоутвореннями, аплазією кровотворення, різними видами імунопатології [28].

Саме тому, імуноцитокіни знаходяться в центрі уваги не тільки сучасної клінічної імунології, а й інших наукових дисциплін.

Досить мало вивченим, особливо клінічно, є питання впливу цих медіаторів імунної системи на гемопоез та їх роль у розвитку анемії.

З літературних джерел відомо, що на проліферацію та напрямок диференціювання стовбурової кровотворної клітини впливають лімфоцити та їх продукти. При цьому IL-3, IL-11 виступають як позитивні, а IL-1, інтерферони (а, р, у) та фактор некрозу пухлин (TNF а і р) як негативні регулятори еритропоезу

[27,29,30 ].

IL-3 ( молекулярна маса 28 кД)—синтезується Т-хелперами. За своїми властивостями є поліпоетином. Він сприяє розвитку стовбурової клітини в напрямку різних кровотворних ростків ( гранулоцитарно - макрофагального, еритроїдного, мегакаріоцитарного). IL-3 діє синергічно з еритропоетином (ЕРО) та відповідними колонієстимулюючими факторами [27,28,29,31]. Оскільки час напіврозпаду IL-3 становить 2-4 хв., то, вірогідно, що він продукується Т-лімфоцитами безпосередньо в кістковому мозку, а не заноситься з лімфоїдних органів [30].

IL-11 був відкритий як чинник супернатанта стромальних клітин кровотворного мікрооточення, що залишається після видалення з середовища IL-6. In vivo IL-11 посилює тромбоцито-, мієло- та еритропоез [27]. IL-11 діє на стовбурові кровотворні клітини і ранні попередники, потенціюючи дію інших факторів [32].

Існують дані про зв' язок між підвищеною продукцією одного з основних макрофагальних цитокінів -- IL-1 з розвитком анемії [30]. IL-1 має дві фракції а і р по 17 кД кожна. Синтезується активованими Т1-хелперами, а також макрофагами,фібробластами, В-клітинами, кератиноцитами, дендритними клітинами [29]. Ген, відповідальний за синтез IL-1, розташований на 2 хромосомі [33]. В експериментах in vitro показаний стимулюючий вплив IL-1 на проліферацію бурстутворюючих одиниць ( BFU-Е), та негативний - на ріст колонієутворюючих одиниць ( CFU-E) [ 30] . IL-1 діє синергічно з ЕРО в плані стимуляції росту ранніх еритроїдних попередників в кістковому мозку та селезінці. Завершальні стадії еритропоезу під впливом IL-1 пригнічуються. Багаторазове введення рекомбінантного IL-1 викликає значне зниження вмісту CFU-E і супроводжується розвитком анемії [30,34]. Його вплив на еритропоез підтверджується і клінічними даними. Так, анемія при равматоїдному артриті обумовлена пригніченням пізніх еритроїдних попередників за рахунок підвищеної продукції IL-1 [30]. Введення ЕРО відміняє інгібіторний ефект IL-1 відносно росту CFU-E. В свою чергу індукована ЕРО проліферація еритроїдних попередників відміняється при додаванні IL-1 in vitro [34,35].

Максимум активності IL-1 спостерігається через 12-24 г. після стимуляції індукторами. До останніх належать: віруси, бактерії, дріжджі, спірохети, ендотоксини грамнегативних та пептидоглікани грампозитивних мікроорганізмів, комплекси АГ-АТ, С5а фракція комплементу, а також у-інтерферон, IL-2, IL-3, вітамін Д3 та індуктори системи цГМФ / цАМФ ( аскорбінова кислота, серотонін) [37]. Під впливом IL-1 Т-клітинна відповідь протікає по Т2-хелперному типу з утворенням IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13 [38,39], які можуть також прямо чи опосередковано впливати на еритропоез. IL-1 сприяє продукції ПГЕ2 та інтерферону. Пригнічують виділення IL-1 глюкокортикоїди за рахунок стабілізації клітинних мембран макрофагів, а також ПГЕ2 [37]. З цією властивістю останнього, а також його впливом на продукцію ЕРО, може бути пов' язаний позитивний вплив ПГЕ2   на еритропоез

[34].

Схожий спектр дії у відношенні еритропоезу має фактор некрозу пухлин (TNF). Він також викликає еритросупресію in vivo та in vitro [30]. TNF має а і р-фракції (молекулярна маса 17-50 кД), продукується моноцитами-макрофагами, Т-клітинами [29]. В присутності TNFa IL-1 викликає супресію еритропоезу. Додавання рекомбінантного людського IL-1a, IL-1p або TNFa на 24 години призводить до зниження рівня еритропоетинової м-РНК та пригнічення продукції ЕРО в культурі гепатоцитів [40]. TNF є інгібітором росту поліпотентних попередників, а також колонієутворюючих клітин еритроїдної природи. Показано, що TNF пригнічує ріст BFU-E, CFU-E [40]. Для TNF властивий інгібіторний вплив на еритроїдні клітини шляхом зниження чутливості клоногенних еритробластних попередників до ЕРО і редукції числа CFU-E [35]. Крім того, TNF здатен індукувати синтез IL-1, IL-6 [41], що також може негативно впливати на еритропоез. Результати досліджень in vitro показують, що IL-1 та TNF пригнічують експресію гена ЕРО в печінковій та нирковій тканинах [ 40] .

Утворення TNF регулюється геном, розташованим на 6 хромосомі. Для низки антигенів гістосумісності І і ІІ класів встановлений зв' язок з наростанням титру TNF. Зокрема, антиген В21 зумовлює схильність до частих респіраторних хвороб у дитинстві, В22—до гострої легеневої патології ( гострий бронхіт, гостра пневмонія) в перші два роки життя [42]. Тобто, високий рівень TNF, з одного боку, може безпосередньо негативно впливати на еритропоез, а з іншого викликати часті захворювання дихальних шляхів, що може сприяти розвитку анемії.

Встановлено, що в генезі анемій має значення зменшення чутливості еритроїдних попередників до ЕРО, обумовлене IL-1 та TNF. Перший стимулює синтез Т-лімфоцитами у-інтерферону, а другий - стромальні клітини кісткового мозку до синтезу р-інтерферону. Обидва інтерферони є потенційними супресорами ранніх еритроїдних попередників. Введення в середовище ЕРО відміняє інгібіторний вплив інтерферонів [43].

Нейтралізація активності TNF знижує продукцію інших цитокінів. Тому він виступає в якості потенційної мішені для терапевтичного впливу. Антагоністами TNF можуть бути моноклональні антитіла анти- TNF, розчинний рецептор TNF, антагоніст рецептора IL-1, а також IL-10 [44].

Продукцію TNF і IL-1 пригнічують в порядку зменшення активності: фіноптин, 15-20% полівінілпіролідон, метотрексат, румалон. Вироблення IL-1 пригнічується також артепароном, реафероном, гепарином, мукосатом, а синтез TNF -- діметилсульфоксидом. Є дані, що продукцію IL-1 інгібують також циклофосфамід, нестероїдні протизапальні препарати, D-пеніциламін та циклоспорин А [45]. За даними [46] на синтез TNFa негативно впливає ібупрофен. Таким чином, можливе застосування деяких антицитокінових препаратів з метою лікування анемії.

Відносно впливу на еритропоез IL-4, IL-6, IL-10 маємо суперечливі дані. Ці цитокіни синтезуються в підвищеній кількості, якщо Т-клітинна відповідь протікає по Т2-хелперному типу [39].

IL-4 - глікопротеїн з молекулярною масою 12-20 кД. Він модулює проліферацію та диференціювання різних гемопоетичних клітин, пригнічує секрецію інших цитокінів, вироблення інтерферону [27,28,41]. IL-4 пригнічує продукцію IL-1, IL-6, TNFa активованими макрофагами [47]. Як і IL-10, зменшує утворення IL-2, інтерферонів [48]. Можливо, за рахунок цього він позитивно впливає на еритропоез, але остаточні напрямок його дії не з' ясований.

IL-6 має молекулярну масу 20-30 кД. Синтезується тими ж клітинами, що і IL-1 і, багато в чому, схожий з ним за біологічними властивостями [28,41 ]. До того ж, останній сприяє утворенню IL-6. Він активує Т- і В-клітини, посилює синтез IL-2, IL-8 та TNFa [38,41]. За рахунок синергічної дії з IL-1 та TNFa, можливо, відіграє також негативну роль у еритропоезі. Деякі автори [34] вказують, що IL-6 стимулює еритропоез, впливаючи на ранні еритроїдні попередники. Механізм цього впливу є ЕРО -залежним.

В експериментах В.Єлкмана та співав. (1997рік) показано, що IL-6 інгібує продукцію ЕРО в нирках щурів, але підвищує експресію еритропоетинового гену в клітинах гепатоми [40].

IL-10 ( молекулярна маса 28-35 кД) - лімфокін, який є інгібітором більшості цитокінів, в тому числі IL-2, IL-3, TNFa, а також a-,y- інтерферону [27,41]. В зв'язку з цим, остаточний характер впливу на еритропоез не зовсім зрозумілий. Оскільки він є антагоністом TNFa [44], можливо, за рахунок цього, позитивно впливає на еритропоез.

Виходячи з вищевикладеного, вивчення взаємозв' язку ЕРО і цитокінів у вагітних з анемією та їх новонароджених може розкрити нові ланки патогенезу анемії та шляхи її корекції.

 

 

 

РЕЗЮМЕ

Стаття являє собою огляд сучасної літератури, присвяченої проблемі впливу еритропоетину та цитокінів на еритропоез. Висвітлено біологічні властивості ЕРО та його роль у регуляції еритропоезу. Вказано на перспективність лікування анемії гіпергликозильованими аналогами ЕРО та ЕРО- міметиками. Наведено характеристики цитокінів, що є позитивними (IL-3, IL-11) та негативними ( IL-1, TNF a і р , інтерферони ( a, р, у)) регуляторами еритропоезу. Описано механізми впливу на еритропоез IL-4, IL-6, IL-10. Особливу увагу приділено препаратам, які мають антицитокінові властивості. Відмічено роль цитокінів в патогенезі анемії та можливість її корекції шляхом застосування вищезгаданих препаратів.

Ключові слова: анемія, еритропоетин, негативні регулятори, інтерлейкіни.

РЕЗЮМЕ

Статья представляет собой обзор современной литературы, посвященной проблеме влияния эритропоэтина и цитокинов на эритропоэз. Освещены биологические свойства ЕРО и его роль в регуляции эритропоэза. Указано на перспективность лечения анемии гипергликозилироваными аналогами ЕРО и ЕРО -миметиками. Приведены характеристики цитокинов, которые являются положительными (IL-3, IL-11) и отрицательными ( IL-1, TNF a і р, інтерферони ( a, р , у)) регуляторами эритропоэза. Описаны механизмы влияния на эритропоэз IL-4, IL-6, IL-10. Особенное внимание уделено препаратам, имеющим антицитокиновое действие. Отмечена роль цитокинов в патогенезе анемии и возможность ее коррекции путем использования вышеупомянутых препаратов.

Ключевые слова: анемия, эритропоэтин, негативные регуляторы, интерлейкины.

 

SUMMARY

The article presents a review of modern literature, denoted problem of influence of erythropoietin and cytokines on erythropoiesis. Refreshed biological characteristics ЕРО and its role in regulation of erythropoiesis. Specified on perspective treatments of anemia by Novel Erythropoiesis Stimulating Protein - NESP and ЕРО - Mimetic Peptides. Brought features of cytokines, which are positive (IL-3, IL-11) and negative (IL-1, TNF a і p, interferon's (a, р, у)) regulators of erythropoiesis. Described mechanisms of influence on erythropoiesis IL-4, IL-6, IL-10. Especial attention spared to preparations, having anticytokinic action. Noted role a cytokines in pathogenesis of anemia and possibility to its correction by using the abovementioned preparations.

Key words: anemia, erythropoietin, negative regulators, and interleukines.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.      Павлов А.Д, Морщакова Е.Ф. Клиническое применение эритропоэтина //Педиатрия. - 1997. - 4. - С. 83-86.

2.      Морщакова Е.Д., Дмитриев Е.А., Борисова И.П. Анемия недоношенных и эритропоэтин // Педиатрия. - 1997. - 4. - С. 49-53.

3.      Noerr B. Pointers in practical pharmacology; Recombinunt human еrythropoietin (1996) // Neonat. Network. - Vol. 15. - P. 51-54.

4.      Spivak J.L Serum immunoreactive erythropoeietin in health and disease // J. Perinat. Med. - 1995. - Vol . 23. - Р. 13-17.

5.      Фишер Дж. Эритропоэтин: механизмы гипоксической регуляции // Гематология и трансфузиология. - 1997. - Т.1. - 1. - С.12-22.

6.      Adamson J.W. Erythropoietin: In vitro and in vivo studies of regulation of erythropoiesis // Schweiz. med. Wscher. -1988.- Vol. 118. - 42. - P. 1501-1506.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

В Е Маркевич, А М Лобода, І В Пилипець - Роль еритропоетину та інших факторів у регуляції еритропоезу