Körpereigene produktion von erythropoietin (EPO)

Erythropoietin (EPO) hemmt die Apoptose der Erythrozytenvorläufer im Knochenmark, und es beschleunigt deren Proliferation und Differenzierung. Dieser Artikel beschreibt die physiologisch-chemischen Mechanismen der Regelung der Erythropoiese durch EPO. Hauptproduzenten des Hormons sind Fibroblasten in der Nierenrinde. Der Transkriptionsfaktor GATA-2 bremst den EPO-Promotor unter normoxischen Bedingungen. Noch wichtiger sind die heterodimeren (∝/β), sog. Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktoren (HIF). HIF-∝ Proteine werden in Anwesenheit von O2 (Normoxie) eliminiert, während sie unter hypoxischen Bedingungen im Komplex mit HIF-1β den EPO-Enhancer antreiben. Für die normoxische Elimination sind spezifische HIF-∝ Hydroxylasen verantwortlich: Drei Prolyl-Hydroxylasen (PHD-1, -2 und -3) induzieren den proteasomalen Abbau von HIF-∝ und eine Asparaginyl-Hydroxylase senkt das Transaktivierungspotential. Die HIF-∝ Hydroxylasen enthalten Fe2+ und benutzen ∝-Ketoglutarat als Kofaktoren. Eisenchelatoren sowie ∝-Ketoglutarat-Kompetitoren (sog. „HIFStabilisatoren“) hemmen die HIF-∝ Hydroxylasen und steigern die HIF-abhängige EPO-Expression. Die HIF-Stabilisatoren sind strukturell einfach aufgebaut und oral wirksam. Die Hypoxie induzierte EPO-Expression ist dynamisch, d.h. die Produktion von EPO steigt bei O2-Mangel zunächst stark an und sinkt dann trotz fortgesetzter Hypoxie. Möglicherweise wird die EPO-Synthese in den Nieren durch O2-Sensoren im Gehirn beeinflusst. Körperliche Belastung (Sport) beeinflusst die EPO-Produktion nicht wesentlich. Die Rolle humoraler Botenstoffe ist insgesamt unbedeutend, am wirksamsten sind Schilddrüsenhormone (T3/T4). EPO und Angiotensin II kooperieren bei der Aufrechterhaltung des Blutvolumens. EPO Überproduktion führt zur Erythrozytose und EPO-Mangel zur Anämie (z.B. bei chronischen Nierenerkrankungen). Rekombinantes EPO ist ein wichtiges antianämisches Medikament, aber als Dopingmittel gesundheitsgefährdend.