Erythropoetin

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 18. November 2016
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Erythropoetin, kurz auch EPO genannt, ist ein Hormon aus der Gruppe der Glykoproteine. Es fungiert als Wachstumsfaktor bei der Produktion der roten Blutkörperchen (Erythrozyten).

Inhaltsverzeichnis

Was ist Erythropoetin?

EPO ist ein Hormon, das in den Zellen der Nieren gebildet wird. Es besteht insgesamt aus 165 Aminosäuren. Die Molekülmasse liegt bei 34 kDa. Vier α-Helices bilden die Sekundärstruktur. 40 Prozent der Molekülmasse werden aus Kohlenhydraten gebildet. Der Kohlenhydratanteil von EPO setzt sich aus drei N-glykosidisch und einer O-glykosidisch gebundenen Seitenkette zusammen.

Da das Hormon die Bildung roter Blutkörperchen anregt, zählt EPO zu den Erythropoeiesis Stimulating Agents (ESA). ESA spielen bei der Blutbildung (Hämatopoese) eine wichtige Rolle. Erythropoetin kann auch synthetisch hergestellt werden. Das biotechnologisch hergestellte Hormon wird zur Behandlung von Dialysepatienten eingesetzt. Bei diesen ist die Blutbildung nach Nierenversagen oft gestört. Durch diverse Dopingfälle im Sport, insbesondere im Radsport, erlangte Erythropoetin in der Bevölkerung eine große Bekanntheit.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Erythropoetin wird in den Nieren gebildet und ins Blut abgegeben. Über das Blut gelangt es ins Knochenmark, wo es sich an spezielle Erythropoetinrezeptoren auf der Zelloberfläche von Erythroblasten bindet. Erythroblasten sind die Vorläuferzellen der roten Blutkörperchen. Die Erythropoese im Knochenmark läuft immer in sieben Schritten ab.

Zunächst entstehen sogenannte Proerythroblasten aus den multipotenten myeloischen Stammzellen im Knochenmark. Durch Teilung entstehen aus den Proerythroblasten Makroblasten. Die Makroblasten teilen sich wiederum zu basophilen Erythroblasten. Diese werden auch als Normoblasten bezeichnet. Die basophilen Erythroblasten besitzen Erythropoetin-Rezeptoren. Wenn sich EPO an diese Rezeptoren bindet, werden die Erythroblasten zur Teilung angeregt. Dadurch differenzieren sie sich zu polychromatischen Erythroblasten. Nach diesem Stadium verlieren die Zellen ihre Teilungsfähigkeit.

Im Knochenmark erfolgt dann eine weitere Reifeentwicklung zu orthochromatischen Erythroblasten. Durch Verlust der Zellkerne formen sich die Retikulozyten. Die Retikulozyten sind junge Erythrozyten, die vom Knochenmark ins Blut abgegeben werden. Erst im Blut erfolgt die endgültige Reifung zu den kern- und organellenlosen roten Blutkörperchen.

Doch die Funktion von EPO beschränkt sich nicht allein auf die Anregung der Hämatopoese. Untersuchungen konnten zeigen, dass das Hormon auch in Herzmuskelzellen und in diversen Zellen des Nervensystems zu finden ist. Hier scheint es Einfluss auf Zellteilungsvorgänge, die Bildung neuer Blutgefäße (Angiogenese), die Apoptosehemmung und auf die Aktivierung des intrazellulären Kalziums zu nehmen.

EPO konnte auch im Hippocampus nachgewiesen werden. Der Hippocampus ist eine Hirnregion, die durch Sauerstoffmangel in kurzer Zeit schwer geschädigt werden kann. In Tierversuchen konnte gezeigt werden, dass durch die gezielte Verabreichung von EPO die Tätigkeit der Nerven im Hippocampus gesteigert wird. Zudem konnte ein schützender Effekt des Hormons bei Hirninfarkt und Sauerstoffmangel im Gehirn nachgewiesen werden.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Zu 85 bis 90 Prozent wird Erythropoetin von den Nieren produziert. 10 bis 15 Prozent des Hormons werden von den Hepatozyten der Leber gebildet. Eine geringe Synthese findet auch im Gehirn, in den Hoden, in der Milz, in der Gebärmutter und in den Haarfollikeln statt.

Die Biosynthese von EPO wird bei einem verminderten Sauerstoffgehalt im Blut in Gang gesetzt. Die dafür benötigten Transkriptionsfaktoren liegen beim Menschen auf dem Chromosom 7 auf der Position 7q21-7q22. Bei einem Sauerstoffmangel verlagert sich eine Untereinheit des sogenannten Hypoxie-induzierten Faktors (HIF) von der Zellflüssigkeit in den Zellkern von EPO-produzierenden Zellen. Dort bindet sich HIF an eine passende Untereinheit. Dadurch entsteht das Heterodimer HIF-1. Dieses bindet sich seinerseits an das cAMP response element-bindung protein und einen speziellen Transkriptionsfaktor. Schlussendlich resultiert ein Proteinkomplex, der aus drei Elementen besteht.

Dieser bindet sich an ein Ende des Erythropoetingens und leitet dort die Transkription ein. Das fertige Hormon wird dann von den produzierenden Zellen direkt ins Blut abgegeben und gelangt über den Blutweg ins Knochenmark. Beim gesunden Menschen liegt die Serumkonzentration von EPO im Blut zwischen 6 und 32 mU/ ml. Die Plasmahalbwertzeit des Hormons liegt zwischen 2 und 13 Stunden.

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Krankheiten & Störungen

Durch einen Funktionsverlust der Niere kann ein Erythropoetinmangel entstehen. Dadurch werden zu wenige rote Blutkörperchen gebildet und es kommt zu einer renalen Anämie. Fast alle Patienten, die unter einer chronischen Nierenerkrankung leiden und einen Serumkreatininwert von mehr als 4 mg/dl haben, entwickeln eine solche renale Anämie.

Chronisches Nierenversagen wird meistens durch Erkrankungen wie Diabetes mellitus, Hypertonie, Glomerulopathien, Nierenentzündungen (durch Schmerzmittelabusus), Zystennieren und Autoimmunerkrankungen wie beispielsweise Vaskulitiden verursacht.

Das Ausmaß der renalen Anämie ist in der Regel abhängig von der Ausprägung der zugrunde liegenden Erkrankung. Die Betroffenen haben eine reduzierte Leistungsfähigkeit und leiden unter Konzentrationsstörungen und Infektanfälligkeit. Zusätzlich kommt es zu Allgemeinsymptomen wie Müdigkeit, Schwindel oder blasser Haut. Auch Bluthochdruck, Magen-Darm-Beschwerden, Juckreiz, Zyklusstörungen oder Impotenz können im Rahmen der Anämie auftreten. Insgesamt ist die Lebensqualität der betroffenen Patienten deutlich erniedrigt. Die EPO-Bildung wird aber auch durch Entzündungsmediatoren wie Interleukin-1 und TNF-alpha gehemmt.

Auf diesem Weg entsteht bei chronischen Erkrankungen häufig eine Anämie. Die Anämie tritt bei länger bestehenden Entzündungsreaktionen auf. Eine Anämie bei einer chronischen Erkrankung ist normozytär und hypochrom. Das bedeutet, dass die roten Blutkörperchen zwar normal groß sind, aber zu wenig Eisen tragen. Die Symptome dieser Anämieform ähneln den Symptomen einer Eisenmangelanämie. Die Patienten leiden unter Blässe, Müdigkeit, Konzentrationsstörungen, Infektanfälligkeit und Kurzatmigkeit.

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