Erytropoëtine

Wat is erytropoëtine?

Erytropoëtine – vaak afgekort tot EPO – is een hormoon dat in de nieren wordt aangemaakt. Het zorgt ervoor dat de aanmaak van rode bloedcellen in het beenmerg wordt gestimuleerd. De aanmaak van rode bloedcellen (erytrocyten) in het beenmerg wordt erytropoëse genoemd.

Voor erytropoëse is ook voldoende ijzer nodig. IJzer is namelijk een belangrijk bestanddeel van hemoglobine. Hemoglobine is een stofje dat in rode bloedcellen zuurstof moleculen kan binden.

Chemische structuur

Erytropoëtine is een eiwit. Het bestaat uit 165 aminozuren. Aan het eiwitmolecuul zitten verschillende suikers vast. Deze zorgen ervoor dat erytropoëtine in het bloed niet wordt afgebroken. Dat is belangrijk omdat erytropoëtine via het bloed vanuit de nier naar het beenmerg stroomt.

Op de afbeelding hieronder een afbeelding van het erytropoëtine molecuul. De paarse en roze onderdelen zijn suikers.

erytropoëtine - geglycosyleerd eiwitmolecuul
Bron: Glycam.org

Productie in de nieren

Als bloed door de longen stroomt wordt zuurstof opgenomen in de rode bloedcellen. Deze transporteren het zuurstof vervolgens via het bloed naar de organen en weefsels. Als de hoeveelheid zuurstof in het bloed afneemt, bijvoorbeeld vanwege een tekort aan rode bloedcellen, wordt dat door de nieren waargenomen. Als reactie op het zuurstoftekort gaan de nieren erytropoëtine aanmaken. Het erytropoëtine komt via het bloed in het beenmerg terecht. Daar stimuleert het de aanmaak van rode bloedcellen uit stamcellen.

erytropoëtine - ontwikkeling van bloedstamcellen tot rode bloedcellen
ontwikkeling van bloedstamcellen tot rode bloedcellen

Erytropoëtine is dus onderdeel van een systeem dat de hoeveelheid rode bloedcellen in het bloed regelt. Een tekort aan rode bloedcellen wordt geregistreerd door de nier. Door erytropoëtine uit te scheiden zorgt de nier er vervolgens voor dat het aantal rode bloedcellen in het bloed weer toeneemt.

Bij het ongeboren kind wordt erytropoëtine ook in de lever aangemaakt. Na de geboorte neemt de productie in de lever snel af. Ook in de hersenen worden zeer kleine hoeveelheden erytropoëtine aangemaakt.

Hoe werkt erytropoëtine?

In het beenmerg bindt erytropoëtine aan voorlopercellen van rode bloedcellen. Dit gaat via zogenaamde erytropoëtine-receptoren. Deze zitten op de celmembraan van de stamcellen. Door aan deze stamcellen te binden zorgt erytropoëtine ervoor dat ze (1) langer overleven, en (2) zich sneller zullen ontwikkelen tot rode bloedcellen.

Hieronder een schematische afbeelding van de werking van erytropoëtine-receptoren. De receptor (rood) steekt door de celmembraan van de stamcellen in het beenmerg. In de niet-actieve vorm bestaat de receptor uit twee delen. Door binding van erytropoëtine zullen de twee onderdelen een binding met elkaar aangaan. Hierdoor wordt de receptor geactiveerd. Het gevolg is dat in de cel bepaalde processen op gang komen. Dit leidt ertoe dat de cellen langer overleven en zich gaan ontwikkelen tot rode bloedcellen.

erytropoëtine-receptoren

Behalve op voorlopercellen van rode bloedcellen zitten erytropoëtine-receptoren ook op sommige andere cellen in het lichaam. Daarom wordt aangenomen dat erytropoëtine ook nog andere functies in het lichaam heeft. Uit dierproeven is bekend dat het beschermt tegen afsterven van cellen door ischemie. Dit is bij mensen ook onderzocht, maar nooit gevonden.

Wat kan er mis gaan?

Mensen met slecht werkende nieren hebben vaak een tekort aan erytropoëtine. Dat kan leiden tot bloedarmoede (anemie). Door het tekort aan erytropoëtine zal het beenmerg namelijk onvoldoende worden gestimuleerd om rode bloedcellen aan te maken. Gelukkig kan dit tekort tegenwoordig eenvoudig worden aangevuld. Erytropoëtine kan namelijk ook worden gemaakt in farmaceutische fabrieken. Het is dus ook als geneesmiddel beschikbaar.

Erytropoëtine als medicijn

Erytropoëtine is een eiwit. Het kan worden nagemaakt met biotechnologie. Een stukje DNA dat verantwoordelijk is voor het maken van menselijk erytropoëtine wordt dan ingebracht in bepaalde bacteriën of dierlijke cellen. Deze cellen gaan vervolgens menselijk erytropoëtine aanmaken. Dit wordt recombinant humaan erytropoëtine genoemd (rhEPO).

Er zijn verschillende rhEPO-producten beschikbaar. De belangrijkste zijn epoëtine alfa en epoëtine beta. Ze verschillen van elkaar in de mate waarin de eiwitten suikerketens bevatten. Het binden van suikerketens aan het eiwit wordt glycosylering genoemd.

epoëtine alfa - product met recombinant humaan erytropoëtine
epoëtine alfa injectievloeistof

In principe geldt hoe meer suikerketens het molecuul bevat, des te beter het wordt beschermd tegen afbraak in het bloed. Om die reden zijn er tegenwoordig producten op de markt die veel suikerketens bevatten. Deze producten worden daardoor langzamer afgebroken. Voor de patiënt betekent dat dat ze minder vaak injecties met erytropoëtine nodig hebben.

Producten die de erytropoëse bevorderen worden erytropoëse-stimulerende middelen, of in het engels erythropoiesis-stimulating agents (ESA), genoemd. Ze worden gebruikt voor de behandeling van bloedarmoede door chronische nierziekten. Bij mensen met chronische nierziekten werken de nieren niet goed. Dit wordt nierfalen genoemd. Omdat erytropoëtine in de nieren wordt gemaakt zullen mensen met nierfalen hiervan minder kunnen aanmaken. Dat kan soms tot ernstige bloedarmoede (anemie) leiden. Door erytropoëtine als medicijn toe te dienen zullen mensen met nierfalen weer rode bloedcellen kunnen aanmaken. Daarmee kan de bloedarmoede worden bestreden.

Behalve bij nierfalen wordt erytropoëtine ook gebruik bij andere oorzaken voor een verminderde aanmaak van rode bloedcellen, bijvoorbeeld door myelodysplastisch syndroom of door gebruik van antikankermiddelen (chemotherapie).

Een belangrijk risico van het gebruik van erytropoëse-stimulerende middelen is een teveel aan rode bloedcellen. Dit leidt tot een verhoogde viscositeit (stroperigheid) van het bloed. Het gevaar bestaat dat de bloeddoorstroming van belangrijke organen, zoals hart of hersenen, afneemt.

Erytropoëtine als doping

Omdat rhEPO het aantal rode bloedcellen verhoogt wordt de zuurstofvoorziening in organen en weefsels beter. Dat geldt ook voor spierweefsel. Daarom wordt rhEPO ook gebruikt als dopingmiddel. Het wordt dan meestal kortweg EPO genoemd. Het wordt vooral gebruikt door duursporters (wielrenners, lange afstandlopers, langlaufers). Gebruik van EPO is een vorm van bloeddoping.

Door gebruik van EPO zal het aantal rode bloedcellen in het bloed stijgen. Dit kan worden gemeten door het hematocriet (Ht) te bepalen. Een verhoging van de hematocriet-waarde in het bloed kan dus duiden op gebruik van EPO. Er zijn echter nog andere oorzaken voor een verhoging van het hematocriet. Verhoging van deze waarde is dus geen bewijs voor het gebruik van EPO.

Tegenwoordig is het mogelijk om met bloedonderzoek te bepalen of iemand EPO heeft gebruikt. EPO dat als doping wordt toegediend vertoont namelijk kleine verschillen ten opzichte van het lichaamseigen erytropoëtine. In gespecialiseerde laboratoria kunnen die verschillen worden gemeten.

Historie

Ontdekking erytropoëtine

In 1905 deden de franse onderzoekers Cotilde Deflandre en Paul Carnot een experiment met konijnen. Ze namen twee groepen konijnen. Bij de ene groep werd bloed afgetapt. Zo kregen de konijnen uit deze groep bloedarmoede (anemie). Bloedserum van de konijnen met bloedarmoede werd vervolgens ingespoten bij konijnen zonder bloedarmoede. Het aantal rode bloedcellen in het bloed van de ingespoten konijnen bleek hierdoor toe te nemen. Kennelijk bevatte het bloed van een konijn met bloedarmoede dus een stofje dat de aanmaak van rode bloedcellen stimuleert. Ze noemden dit stofje hematopoëtine. Later werd de hematopoëtine door de onderzoeksters Eva Bonsdorff en Eeva Jalavisto veranderd in erytropoëtine.

erytropoëtine - ontdekker professor Paul Carnot
Professor Paul Carnot (1869-1957)

In 1957 werd ontdekt dat het betreffende stofje in de nieren wordt aangemaakt. Vervolgens werd geprobeerd om het stofje uit de nieren te halen. In 1977 werd voor het eerst zuiver erytropoëtine verkregen. Daardoor werd het mogelijk om de molecuulstructuur van erytropoëtine te bepalen.

Ontdekking EPO-gen

In 1985 werd het gen dat verantwoordelijk is voor de aanmaak van erytropoëtine ontdekt. Dit gen wordt het EPO-gen genoemd. Het EPO-gen zit op chromosoom 7.

Met de ontdekking van het EPO-gen werd het ook mogelijk om via biotechnologie erytropoëtine in het laboratorium en de fabriek te maken. Dit werd ontdekt door onderzoekers van Columbia University in New York. Zij verkregen een octrooi op de productie van het stofje.

Productie op industriële schaal

Het gebruik van dit octrooi werd door Columbia University aan het farmaceutische bedrijf Amgen verkocht. Amgen is daarmee op grote schaal erytropoëtine als medicijn gaan produceren. Sinds 1989 is het toegelaten als geneesmiddel.

Engelse vertaling

erythropoietin

Synoniemen voor erytropoëtine zijn EPO, erythropoietine en erytropoietine


Gepubliceerd door: Simpto.nl
Datum van publicatie: 3 februari 2017
Auteur: Erwin Douwes
Laatst bijgewerkt op: 3 februari 2017

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *