Эритропоэтин: физиологическая роль и клиническое применение (укр)

С. М. Гайдукова, д. м. н., професор; С. В. Видиборець, к. м. н.; кафедра гематології та трансфузіології КМАПО ім. П. Л. Шупика, м. Київ

Гемопоез контролюється особливими глікопротеїновими гормонами й паракринними пептидами. Окрім еритропоетину (ЕП) до них належать тромбопоетин, різноманітні мієлоїдні колонієстимулюючі фактори (ГМ-КСФ, Г-КСФ та М-КСФ) гранулоцитарно-моноцитарної лінії та інтерлейкіни, які не тільки активізують лімфоцитарну систему, а й модулюють швидкість проліферації мієлоїдних попередників. Одним з досягнень останнього часу було виділення та клонування деяких людських генів, що кодують гемопоетичні фактори росту. Отримані рекомбінантні білки є придатними для вивчення їхньої структури та функції, а також для застосування з терапевтичною метою. Перші клінічні випробовування показали, що рекомбінантний людський ЕП (рЕП) має сприятливу фармакологічну дію на еритропоез, насамперед при анемії унаслідок хронічних захворювань нирок, а також при інших видах анемій, що супроводжуються зменшенням продукції ендогенного ЕП. З огляду на накопичені відомості в науковій літературі щодо досягнень у вивченні процесів гуморальної регуляції гемопоезу, структури, фізіологічних та патофізіологічних ефектів при змінах продукції ЕП, фундаментальне значення його в регуляції еритропоезу, а також успішне клінічне застосування, ми вирішили узагальнити та систематизувати останні дані щодо клінічного застосування ЕП.

ЕП — це глікопротеїн, що секретується в плазму крові нирками і печінкою. Ген, що відповідає за синтез людського ЕП, міститься на 7 хромосомі в ділянці 11g-22g і кодує продукцію молекули білка, що складається з 193 амінокислот. Надалі шляхом послідовного відщеплення гідрофобної послідовності із 27 амінокислот і термінального аргініну формується основна частина ЕП. Відщеплення аргініну є останньою посттрансляційною модифікацією перед секрецією ЕП. Активний ЕП складається з одного поліпептидного ланцюжка (165 амінокислот) і має молекулярну масу 18000 D; здатен приєднувати вуглеводи. Глікозильована молекула ЕП має масу до 30 400 D і містить до 39-40% вуглеводів. Наявність останніх у складі ЕП визначається здатністю до глікозилювання в чотирьох активних ділянках. Просторова структура молекули ЕП підтримується внутрішніми дисульфідними зв’язками, які визначають її функціонально активний стан. ЕП існує у вигляді цис- і трансформ, що відрізняються різним вмістом вуглеводів, але володіють практично однаковою біологічною активністю. Вуглеводні компоненти молекул обох форм ЕП містять галактозу, манозу, N-ацетилгалактозамін та N-ацетилсаліцилову кислоту. Процес глікозилювання молекули ЕП забезпечує його активність in vivo. Біохімічно рЕП і людський уринарний ЕП є ідентичними. Вуглеводні залишки в ЕП не визначають ні біологічну активність, ні його специфічність щодо клітин-мішеней, але їх наявність запобігає передчасному видаленню ЕП із циркуляторного русла. Якщо з молекули ЕП вилучити нейрамінову кислоту, залишок галактози залишається незахищеним і ЕП швидко видаляється із плазми з подальшою інактивацією гепатоцитами шляхом зв’язування з їхніми галактозиловими рецепторами. ЕП є стійкою молекулою, що витримує кип’ятіння, дію лугів, здатний абсорбуватися на скляних поверхнях за відсутності детергенту або білка-носія. Цю властивість ЕП слід враховувати при проведенні досліджень для уникнення адсорбтивних втрат. Тому сучасні препарати рЕП, як правило, містять у розчині людський альбумін.

Із застосуванням комплементарної ДНК встановлено, що мРНК для ЕП експресується тільки у двох органах — нирках та печінці. За звичайних умов нормальний титр ЕП становить 10-15 мОД/мл плазми. Очевидно, що такий рівень ЕП є необхідним для підтримання концентрації гемоглобіну в межах норми, що в свою чергу забезпечує задовільну перфузію оксигенованою кров’ю нирок для адекватного синтезу ЕП. Такий механізм зворотного зв’язку між кістковим мозком і нирками забезпечує певну швидкість продукції еритроцитів. Серед гемопоетичних факторів у ЕП самий обмежений діапазон активності щодо клітин-мішеней. Головною його функцією є підтримання проліферативного пула еритроїдних комітованих попередників та сприяння їхній диференціації. Другою важливою функцією є запобігання програмованій загибелі (апоптозу) клітин — попередниць еритроїдного ряду, що перебувають на пізніх стадіях диференціації. Зрілі еритроцити не мають рецепторів до ЕП і, як наслідок, останній не може модулювати їхні функції.

Гіпоксична регуляція експресії гена ЕП є суттєвим механізмом зворотного зв’язку, що контролює продукцію еритроцитів. Анемія або гіпоксія призводить до швидкого накопичення мРНК ЕП і до підвищення синтезу всіх класів РНК у нирках. Цікаво, що фармакологічні дози кобальту володіють подібним ефектом. Гіпоксія і кобальт значно посилюють експресію мРНК ЕП, а також біологічно активного ЕП в кортикальних інтерстиціальних клітинах. Оскільки підвищена продукція ЕП може бути інгібірована СО, існує думка, що до О₂-сенсорного механізму залучається гемовий білок. Можливо, що в ролі О₂-сенсора виступає цитохром типу b, за аналогією індукування фенобарбіталом цитохрому Р450 з подальшим посиленням синтезу ЕП. Гіпотетичний гемовий білок, відповідальний за О₂-сенсорний механізм стимуляції синтезу ЕП, має бути чутливим тільки до гіпоксії. Гадають, що таким гемовим білком є NAD(P)H-оксидаза, яка локалізується в клітинній мембрані й кількість якої залежить від Р_О₂.

Функції ЕП трансдукуються через специфічні поверхневі рЕП. Ген рЕП кодує білок, що складається із 507 амінокислот і містить одну зв’язану з мембраною ділянку. рЕП належить до великого сімейства гемопоетичних рецепторів (ІЛ-2, ІЛ-7, ІЛ-9, Г-КСФ, ГМ-КСФ), яке характеризується відсутністю тирозин-кіназної активності в цитоплазматичному домені й наявністю в позаклітинному домені 4 цистеїнів, а в основній частині — субстанції WSXWS, що забезпечує зв’язування з лігандом, інтерналізацію і сигнальну трансдукцію. У структурі рЕП виявлено дві ділянки із протилежними функціями: проксимальну щодо мембрани, що складається із 100 амінокислот і є достатньою для трансдукції проліферативних сигналів, і дистальну, яка негативно модулює дані сигнали. Наведена просторова структура рЕП є гіпотетичною.

Зменшення продукції ЕП спостерігають при гіпопластичних анеміях, що пов’язані з хронічними захворюваннями нирок, ендокринопатіями, хронічними запальними захворюваннями, новоутвореннями при вірусному чи бактеріальному інфікуванні, а також у недоношених новонароджених. Є переконливі дані стосовно впливу на гемопоез вірусів гепатиту, цитомегаловірусу тощо, які здатні пригнічувати його шляхом впливу на клітинні компоненти кістковомозкової строми. Важлива роль у пригніченні гемопоезу належить і цитокінам, зокрема фактору некрозу пухлин, інтерлейкіну-1, інтерлейкіну-6, інтерферонам, що виробляються макрофагами й лімфоцитами внаслідок активації системи імунітету.

На сьогодні розроблено чутливі й специфічні імунологічні методи визначення ендогенного ЕП в біосубстратах, що дозволяє діагностувати різноманітні ЕП-дефіцитні стани, за яких призначення екзогенного еритропоетину є патогенетично обгрунтованим.

Актуальність проблеми лікування анемій для установ практичної ланки системи охорони здоров’я не потребує коментарів. Як зазначено вище, одним з альтернативних, а у разі патології нирок — патогенетичним засобом для лікування анемії є рЕП. Клінічний досвід застосування цього препарату показав його високу ефективність у різних категорій пацієнтів. рЕП визнано невід’ємною складовою тривалої замісної терапії пацієнтів із хронічною нирковою недостатністю, особливо у таких, що перебувають на програмному гемодіалізі. Чисельність хворих із цією патологією у світі становить 200 на 1 млн. населення і щорічно збільшується. Відзначається зростання кількості центрів гемодіалізу і трансплантації нирок, що неминуче супроводжуватиметься розширенням контингенту пацієнтів. У 95-98% осіб з хронічною нирковою недостатністю (ХНН) є показання до призначення препаратів рЕП (концентрація гемоглобіну менше ніж 80 г/л). Схеми їхнього застосування відпрацьовані й постійно вдосконалюються.

Продемонстровано ефективність комбінації ЕП із препаратами заліза, вітамінами, кальцитріолом. Через тиждень від початку терапії кількість ретикулоцитів у крові значно збільшується, а через 3 тижні спостерігається явне підвищення концентрації гемоглобіну. Резистентність до лікування рЕП виникає при недіагностованих геморагіях, гемолітичних процесах, дефіциті заліза, вітаміну В₁₂, фоліє-вої кислоти, гіперпаратиреоїдизмі, інфекційних захворюваннях, злоякісних пухлинах, аутоімунних процесах (вироблення антитіл проти ЕП) тощо.

В останні десятиліття у зв’язку з розширенням знань про гемотрансмісивні захворювання та алоімунізацію під час проведення трансфузійної терапії у хірургічній практиці все ширше застосовують препаратне лікування та аутогемотрансфузії. Зокрема, у плановій хірургії рЕП використовують під час заготівлі аутологічних гемокомпонентів. Проведення аутогемотрансфузії в поєднанні із введенням рЕП у 95% випадків дозволяє уникнути переливань алогенної крові при реконструктивних ортопедичних операціях. Для забезпечення трансфузії двох доз аутокрові перед ортопедичними втручаннями або операціями на судинах оптимальним вважають підшкірне введення рЕП у дозі 250 ОД/кг двічі на тиждень протягом трьох тижнів. Введення рЕП 300 ОД/кг двічі на тиждень протягом двох тижнів передопераційного періоду суттєво зменшує потребу в гемотрансфузіях під час протезування кульшового суглоба.

Введення рЕП не впливає на перебіг ревматоїдного артриту, але за необхідності протезування суглобів у пацієнтів із ревматоїдним артритом, який ускладнився анемією, призначають 400-800 ОД/кг підшкірно 1 раз на тиждень. Аутокров заготовляють після підвищення концентрації гемоглобіну порівняно з початковими значеннями понад 5%.

Особливе клінічне значення має застосування препаратів рЕП при аутодонаціях перед операціями на серці й печінці, коли необхідно заготовити 4-6 доз крові. У пацієнтів з анемією перед кардіохірургічним втручанням рекомендовано рЕП вводити в дозі 600-700 ОД/кг на тиждень протягом 2-12 тижнів. У 90% випадків спостерігається підвищення концентрації гемоглобіну до 110-145 г/л, що дозволяє заготовити 400-1200 мл аутокрові й ліквідувати потребу в алогенних трансфузіях.

Застосування рЕП дозволяє удосконалити програму передопераційної підготовки в клініці торакальної хірургії. При доброякісних новоутвореннях перед пневмон-, лоб- і сегментектоміями одноразово вилучають 1200-1600 мл крові з наступним внутрішньовенним введенням рЕП у дозі 3000 ОД/кг. Трансфузії алогенної крові при цьому вдається уникнути у 85% випадків.

Після алогенної трансплантації кісткового мозку рекомендується щоденне внутрішньовенне введення рЕП у дозі 150 ОД/кг до досягнення показника гематокриту понад 35%. При цьому спостерігають швидке відновлення еритропоезу, а необхідність у трансфузіях еритроцитарної маси зникає, у середньому, на 17-ту добу (на 7 днів раніше, ніж без застосування рЕП). Важливо, що застосування рЕП дозволяє уникнути посттрансфузійної імуносупресії при відстроченому імунному гемолізі у реципієнтів алогенного кісткового мозку з АВ0-несумісністю.

Доведено, що застосування рЕП на 40% зменшує потребу в гемотрансфузіях у недоношених дітей, а також стимулює еритропоез. Для профілактики анемії в недоношених немовлят препарат вводять підшкірно в дозі 250 МО/кг тричі на тиждень. Клінічні дослід-ження показали, що чим менше вік недоношеного, тим більш високі дози еритропоетину необхідно застосовувати.

Клінічне вивчення ефективності рЕП при анеміях різного генезу (травматичній хворобі, хронічних запальних процесах, онкологічних захворюваннях, мієлодиспластичному синдромі, гіпопластичних анеміях, множинній мієломі, системних захворюваннях сполучної тканини тощо) триває. Нині встановлено, що застосування рЕП при анеміях на фоні онкопатології є ефективним. Позитивний ефект (60-80%) спостерігають і в разі анемій, що виникають при проведенні хіміотерапії в пацієнтів з онкологічними та онкогематологічними захворюваннями. Тривалість життя еритроцитів при злоякісних новоутвореннях значно менша, ніж у здорових — 60-90 днів, а також скорочується життєздатність і перелитих донорських еритроцитів. Такий ефект пояснюють ушкодженням мембран еритроцитів фактором некрозу пухлин та інтерлейкіном-1. У хворих з онкологічними й онкогематологічними захворюваннями зменшення тривалості життя еритроцитів корелює із рівнем інтерлейкіну-1. Фактор некрозу пухлин спричинює явища дизеритропоезу, призводить до скорочення тривалості життя еритроцитів, а також зменшення рівня феритину в сироватці крові. Інтерлейкін-1 посилює синтез феритину, насичення якого залізом у хворих на онкологічні й онкогематологічні захворювання в 1,5-2,5 разу вище, ніж у здорових. Таким чином, значна частина заліза «захоплена» феритином, що значно зменшує його доступність для фізіологічних потреб, зокрема еритропоезу. В експериментах доведено, що фактор некрозу пухлин, інтерферон, інтерлейкін-1, інтерлейкін-6 пригнічують клітини-попередниці еритроцитів у кістковому мозку, а фактор некрозу пухлин і інтерлейкін-1, окрім того, пригнічують синтез еритропоетину. При онкологічних і онкогематологічних захворюваннях продукція і рівень ЕП зменшується, а тому призначення рЕП у таких випадках є виправданим. Частота і глибина проявів анемії при різних онкологічних захворюваннях різні. При меланомі, пухлинах мозку, саркомах м’яких тканин анемія є рідкісною знахідкою, тоді як у хворих на рак передміхурової залози, яєчників і легень її виявляють у 40-65%, а при онкогематологічних захворюваннях — до 80% випадків. Анемію при різних варіантах мієлодиспластичного синдрому виявляють у 70-80% випадків, у 78% хворих неходжкінськими лімфомами і хронічним лімфолейкозом, у 80% хворих на множинну мієлому. За даними багаторічних спостережень регіонального ракового центру Канади, анемію важкого ступеня спостерігали в 78% хворих на лейкози, у 57% — на пухлини жіночих статевих органів, у 50% — на рак легень, у 45% — на рак передміхурової залози і лімфоми, у 23% — на рак сечового міхура, у 13% — на рак молочної залози і в 9% хворих із пухлинами голови й шиї. Анемія виникає у 38% хворих із солідними пухлинами, яким не призначено хіміотерапію, і в 49-69% хворих, що пройшли курс хіміотерапії.

Застосування ЕП з метою корекції анемії та зменшення потреби в гемотрансфузіях в онкологічних хворих розпочалось одразу після появи його рекомбінантних препаратів. Уже перший досвід їх застосування показав високу ефективність. Відомо, що частота позитивного ефекту препаратів ЕП залежить від дози і тривалості їхнього застосування.

Особливий інтерес представляє можливість корекції анемії за допомогою еритропоетину у хворих на онкогематологічні захворювання. За даними G. Birgegard (1996), застосування ЕП було ефективним у 65% хворих на множинну мієлому і в 55% хворих на неходжкінську лімфому. У цьому випадку ефективність препаратів ЕП прямо залежала від дози і тривалості застосування. Протягом перших двох тижнів ефект від призначення ЕП був відсутнім і не залежав від дози. Позитивні результати отримували після 6 тижнів безперервного лікування ЕП. Препарат рекомендують призначати по 5000 МО на добу, а в разі недостатнього ефекту дозу поступово підвищують до 10000 МО на добу. За даними H. Ludwig, A. Osterborg (2002), які застосовували рекомбінантний ЕП для корекції анемії у хворих на множинну мієлому, позитивний ефект виникає у 85% випадків у разі призначення препарату в дозі 150-300 ОД/кг. Таким чином, застосування фармакологічних препаратів рЕП в хірургічній, травматологічній, акушерсько-гінекологічній, неонатологічній практиці є потужним фактором підвищення імунологічної та інфекційної безпеки гемокомпонентної терапії. Рекомбінантні препарати ЕП є перспективними при організації аутодонорства під час планових оперативних втручань. Висока їх ефективність у нефрологічній, неонатологічній, терапевтичній, гематологічній, онкологічній практиці свідчить про те, що їх призначення в ряді випадків є високоефективним альтернативним методом лікування анемій.