Odkryto nowy sposób regulacji produkcji czerwonych krwinek

Zdjęcie: https://pixabay.com/illustrations/red-blood-cells-microbiology-biology-3188223/

Czerwone krwinki są najliczniejszymi komórkami w organizmie. Od dawna wiadomo, że gdy dochodzi do rozpadu czerwonych krwinek lub niedokrwistości z powodu krwawienia, poziom hormonu erytropoetyny (EPO) wzrasta, prowadząc do namnażania niedojrzałych komórek (erytroblastów), które ostatecznie stają się czerwonymi krwinkami, przywracając w ten sposób liczbę czerwonych krwinek. Jednak to, w jaki sposób bardziej prymitywne „hematopoetyczne komórki macierzyste” reagują na ciężką niedokrwistość, pozostaje w dużej mierze niejasne. Hematopoetyczne komórki macierzyste mają zdolność do wytwarzania wszystkich rodzajów komórek krwi, ale brakuje im receptorów dla erytropoetyny, co sugeruje, że niezidentyfikowany mechanizm musi wspomagać regenerację czerwonych krwinek.

Aby to zbadać, zespół badawczy wywołał ostrą niedokrwistość u mysz za pomocą leku (fenylohydrazyny), który niszczy czerwone krwinki, lub poprzez pobranie krwi (flebotomię), a następnie przeanalizował zmiany w hematopoetycznych komórkach macierzystych w szpiku kostnym i zbadał, w jaki sposób zmiany te zostały wywołane.

Odkryto, że po wywołaniu ostrej niedokrwistości, hematopoetyczne komórki macierzyste natychmiast zaczęły się namnażać. Co więcej, hematopoetyczne komórki macierzyste myszy z anemią produkowały więcej czerwonych krwinek w porównaniu do innych komórek krwi, reakcja, której nie zaobserwowano u normalnych myszy. Jako że, hematopoetyczne komórki macierzyste nie reagują na erytropoetynę, naukowcy przeprowadzili analizę genetyczną, aby zidentyfikować, co wywołuje zmiany w tych komórkach. Stwierdzono, że geny związane z metabolizmem lipidów zostały aktywowane niewiele po wystąpieniu niedokrwistości, w szczególności zwiększając funkcję receptora lipoprotein o bardzo niskiej gęstości (receptor VLDL, VLDLR).

W badaniu wyróżniono również dwa rodzaje hematopoetycznych komórek macierzystych: te z wysoką ekspresją VLDLR (hematopoetyczne komórki macierzyste VLDLRhigh) i te z niską ekspresją VLDLR (hematopoetyczne komórki macierzyste VLDLRlow). Hematopoetyczne komórki macierzyste VLDLRhigh częściej wytwarzały czerwone krwinki. Analiza lipidów oraz powiązanych białek w szpiku kostnym mysz z niedokrwistością wykazała, że chociaż poziom VLDL spadł, apolipoproteina E (ApoE) – składnik VLDL – szybko wzrosła. U genetycznie zmodyfikowanych myszy pozbawionych ApoE, hematopoetyczne komórki macierzyste nie wykazywały zwiększonej produkcji czerwonych krwinek w odpowiedzi na niedokrwistość.

Dalsza genetyczna analiza funkcjonalna ujawniła, że gdy ApoE działał na hematopoetyczne komórki macierzyste VLDLRhugh, aktywność genu Erg, który pomaga utrzymać zdolność komórek macierzystych i zapobiega ich różnicowaniu w inne komórki, była osłabiona. Co ciekawe, podawanie syntetycznego ApoE czy tłumienie aktywności Erg sprawiało, że hematopoetyczne komórki macierzyste u zdrowych mysz były bardziej podatne na wytwarzanie czerwonych krwinek. Te odkrycia sugerują, że w odpowiedzi na ostrą niedokrwistość, ApoE jest uwalniany z VLDL i specyficznie celuje w hematopoetyczne komórki macierzyste VLDLRhigh, promując ich zdolność do wytwarzania większej liczby czerwonych krwinek.

Biorąc pod uwagę konsekwencje tych wyników, mogą one prowadzić do innowacyjnych sposobów leczenia niedokrwistości. Chociaż erytropoetyna jest już stosowana jako lek w leczeniu niedokrwistości, niektórzy pacjenci wykazują niską wrażliwość na nią. Ponadto obecne metody leczenia niedokrwistości, w tym suplementy żelaza i transfuzje krwi, mogą prowadzić do odkładania się żelaza w organizmie, potencjalnie powodując inne problemy zdrowotne. Wyniki tego badania ujawniają nowy mechanizm produkcji czerwonych krwinek, który różni się od wcześniej znanego szlaku oraz może utorować drogę do opracowania nowych metod leczenia pacjentów z ciężką niedokrwistością, którzy nie reagują odpowiednio na konwencjonalne terapie.