Тромбопоэтин (Обзорная лекция для практических врачей).

Д.В. Бойко, клинический интерн гематологического отделения
Челябинской областной больницы
Е.Б. Ликунов, студент 6 курса Мордовского госуниверситета им.
Н.П.Огарева
Тромбопоэтин.
Обзорная лекция для практических врачей.
Тромбопоэтин (далее – ТРО) – гликопротеидный гормон, регулирующий
деление, дифференцировку мегакариоцитов, созревание и выход тромбоцитов в
периферический кровоток [1].
В литературе могут встречаться синонимы термина «тромбопоэтин» - Mplлиганд, thrombopoietin, фактор роста и развития мегакариоцитов, мегапоэтин.
История изучения.
Термин «тромбопоэтин» впервые был использован Kelemen в 1958 году для
описания
гуморального
медиатора,
ответственного
за
увеличение
продукции
тромбоцитов при тромбоцитопении [2,3]. Длительное время ученым не удавалось
идентифицировать молекулу ТРО из-за отсутствия генно-инженерных методик. ТРО
был клонирован пятью независимыми группами ученых только в 1994 году. Как
выяснилось, это гликопротеин, состоящий из 353 аминокислот с молекулярной массой
36 килодальтон. Ген TPO был клонирован Foster и коллегами в 1994 году, независимо
от него Sohma и коллегами в этом же году, Gurney и коллегами в 1995 году [4].
Биохимия, генетика и физиология ТРО.
ТРО состоит из 3 регионов: сигнального, эритропоэтиноподобного и богатого
углеводами. Сигнальный
пептид
состоит из
21 аминокислоты;
первые 153
аминокислоты эритропоэтиноподобного региона на 23% гомологичны эритропоэтину,
в этом же регионе содержится 2 цистеиновых и 2 аргининовых основания [5].
Ген, кодирующий синтез ТРО, располагается на хромосоме 3q27 [6]. Рецептор к
ТРО кодируется геном c-mpl, являющимся нормальным гомологом онкогена v-mpl.
Человеческий рецептор к ТРО был клонирован в 1992 году [7]. Он является членом
суперсемейства цитокиновых рецепторов. Рецептор к ТРО не имеет внутренней
тирозинкиназной активности.
ТРО синтезируется в печени (основное его количество), в значительно меньших
количествах – в почках, головном мозге, селезенке, сердце, гладкой и поперечнополосатой мускулатуре, в фибробластах и эндотелиальных клетках, яичниках у
женщин и яичках у мужчин [8]. В организме он не депонируется, а сразу
высвобождается и поступает в кровоток после синтеза. ТРО стимулирует образование
клеток-предшественниц мегакариоцитов, созревание мегакариоцитов, их плоидность,
образование тромбоцитов и их агрегацию. Хотя ТРО и является универсальным
стимулятором мегакариоцитопоэза, однако на ранних этапах, на уровне стволовой
клетки-предшественницы
мегакариоцитопоэза,
выраженным
стимулирующим
эффектом обладает ИЛ-3 [9].
В настоящее время принято считать, что роль ТРО в регуляции тромбоцитопоэза
возрастает по мере созревания клеток. На уровне ранних этапов развития (СК – КОЕГЭММ (Т) – клетка-предшественница миелопоэза – КОЕ-Мег-Э – КОЕ-Мег)
проявляется выраженный стимулирующий эффект цитокинов ИЛ-3, фактора стволовых
клеток, фактора, индуцирующего лейкоцитоз. На этих этапах развития ТРО играет
стимулирующую роль, но менее значимую по сравнению с другими гемопоэтическими
цитокинами.
На
последующих
стадиях
тромбоцитопоэза
(мегакариобласт
–
промегакариоцит – мегакариоцит) стимулирующая роль наряду с ТРО принадлежит
также ИЛ-6, 11 и фактору, индуцирующему лейкоцитоз [10]. Заключительный этап
тромбоцитопоэза (мегакариоцит – тромбоцит) стимулируется исключительно ТРО.
За счет выработки цитокинов: фактора роста стволовых клеток, ГМ-КСФ,
эритропоэтина, интерлейкинов 3,6,11, а также интерферонов in vivo, TPO повышает
уровень клеток предшественников миелодных, эритроидных, мегакариоцитарных
ростков, что было показано Muraoka и коллегами в 1997 году. Это, так называемая,
быстрая стимуляция, в то время как созревание и дифференцировка тромбоцитов и
повышение
адгезии клеток
мегакариоцитов
к
фибриногену и
фибронектину
осуществляется только в присутствии TPO [11].
Регуляция тромбоцитопоэза осуществляется путем изменения уровня ТРО по
принципу обратной связи в крови. Содержание ТРО в крови регулируется самими
тромбоцитами, которые связывают его своими рецепторами. ТРО выделяется в кровь с
постоянной скоростью, однако при тромбоцитопении клиренс ТРО резко снижается,
уровень его в крови возрастает, мегакариоцитопоэз в косном мозге и продукция
тромбоцитов увеличиваются. При повышении количества тромбоцитов в крови клиренс
ТРО увеличивается, его концентрация в крови снижается, что ведет к уменьшению
интенсивности мегакариоцитопоэза и снижению количества тромбоцитов в крови.
Фармакология ТРО.
Известны 2 формы препаратов ТРО: одна из них, называемая человеческим
рекомбинантным ТРО (rhТРО), представляет собой полноценный полипептид. Другая,
представляющая собой разделенный на части полипептид, содержит только лишь
рецептор-связывающий регион, который химически модифицирован с помощью
полиэтиленгликоля (ПЭГ), и она называется ПЭГ-конъюгированным рекомбинантным
человеческим фактором роста мегакариоцитов (PEG-rHuMGDF). Такой полипептид
имеет 163 аминокислоты, и он связан N-концом с ПЭГ. Биологическая активность двух
таких препаратов идентична [12]. Из всех человеческих ростовых факторов ТРО имеет
наибольший период полужизни – 30 часов. Присоединение к ТРО полиэтиленгликоля
ведет к увеличению периода полужизни в 10 раз. При систематическом применении
ТРО количество тромбоцитов начинает расти после 3-5 дней приема. Это связано с тем,
что ТРО стимулирует образование и созревание мегакариоцитов. Назначение
рекомбинантного ТРО в течение 10 дней у пациентов с опухолевыми заболеваниями
без химиотерапии приводило к дозозависимому увеличению числа тромбоцитов крови
в 5-10 раз. Этот эффект сохранялся в течение 10-14 дней после отмены препарата.
Наиболее частыми побочными эффектами применения ТРО являются диспептические
расстройства и артралгии. В терапевтических дозах ТРО не нарушает функцию
тромбоцитов.
Клиническое использование препаратов ТРО.
Клиническое
применение
ТРО
началось
относительно
недавно.
Тромбоцитопения и связанные с ней геморрагические осложнения часто осложняют
проведение химиотерапии [13]. Геморрагические осложнения, особенно при наличии
сопутствующей инфекции, представляют большую опасность. Попытки клинического
применения различных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-11, ГМ-КСФ, ИЛ-3), а также их
комбинаций для стимулирования мегакариоцитов и их предшественников были мало
успешными. После того, как был синтезирован рекомбинантный человеческий ТРО, он
стал применяться в клинической практике, и показал неплохие результаты. Можно
выделить несколько направлений применения ТРО [14]:
1. Химиотерапия злокачественных опухолей: во всех клинических испытаниях при
назначении как PEG-rHuMGDF, так и rhTPO эти препараты показали себя безопасными
и эффективно повышающими количество тромбоцитов до начала химиотерапии. Эти
данные были освещены в трех клинических исследованиях [15]. Количество
тромбоцитов вернулось к норме значительно быстрее. В двух из трех исследований
минимальное количество тромбоцитов было выше у больных, получавших ТРО, чем в
группе плацебо или у больных в течение первого курса химиотерапии. Первые
контролируемые
клинические
исследования
у
больных
с
прогностически
неблагоприятными вариантами неходжкинских лимфом показали, что применение
тромбопоэтина после 3 курсов ифосфамида, карбоплатина и этопозида снижает
выраженность тромбоцитопении [16]. В другом контролируемом исследовании у
больных, получавших интенсивную химиотерапию карбоплатином и паклитакселом в
связи с распостраненным немелкоклеточным раком легкого, тромбопоэтин снизил
потребность в трансфузии тромбоконцентрата с 64 до 17% [17]. Следует отметить, что
из 30 пациентов, получавших тромбопоэтин, у 2 образовались нейтрализующие
антитела к данному цитокину [18].
2. Трансплантация костного мозга: у больных раком молочной железы, подвергшихся
аутологичной трансплантации стволовых клеток костного мозга, назначение PEGrHuMGDF ускорило повышение количества тромбоцитов на 5-6 день до 20 тыс/мм³. На
48% уменьшилась потребность в трансфузиях тромбоконцентрата по сравнению с
группой плацебо [19]. Однако при трансплантации периферических стволовых клеток
крови препарат не дал ожидаемого эффекта. Около 10-20% больных, перенесших
трансплантацию костного мозга, длительное время имеют низкое число тромбоцитов в
периферической крови и остаются зависимыми от трансфузий тромбоконцентрата.
Исследования rhTPO не показали различий в опытной группе и группе плацебо.
3. Острый лейкоз: поскольку тромбоцитопения очень часто сопровождает индукцию
ремиссии, особенно при остром миелобластном лейкозе, назначение ТРО может быть
эффективным. Однако было показано, что экспрессия рецепторов к ТРО на лейкозных
клетках ассоциируется с плохим прогнозом и слабым ответом на химиотерапию [20].
Последние исследования in vitro показали, что хотя бласты при ОМЛ экспрессируют
рецепторы к ТРО, не существует корреляции между экспрессией рецепторов и
функциональным ответом на ТРО. Необходимы дальнейшие изучения в этой области.
4. Трансфузиология: в рандомизированном контролируемом исследовании ТРО
назначался здоровым субъектам подкожно в дозе 3 мкг/кг массы тела однократно. В
результате количество тромбоцитов у этих лиц было в 2-3 раза выше, чем в группе
плацебо. Таким образом, можно увеличить концентрацию тромбоцитов у здоровых
доноров при заготовке тромбоконцентрата [21].
Побочные эффекты терапии ТРО.
Клинические исследования показали, что ТРО обычно хорошо переносится
больными. Симптомы интоксикации, например, гриппоподобные симптомы, тошнота,
рвота или токсический миокардит, нефрит, которые встречаются при использовании
других цитокинов, при применении ТРО не наблюдались [22]. ТРО может
индуцировать развитие следующих побочных эффектов:
1. Тромбоцитоз.
2. Периферические тромбозы.
3.Фиброз костного мозга (возможно, вследствие избыточного повышения числа
мегакариоцитов и фибробластов).
4.Появление очагов экстрамедуллярного гемопоэза, о чем свидетельствуют наблюдения
Inagaki и соавторов.
5 Веноокклюзионная болезнь: ТРО способен изменять функцию эндотелия и, таким
образом, приводить к повышенной агрегации тромбоцитов и окклюзии вен.
6.Взаимодействие с другими ростовыми факторами: ТРО может уменьшать активность
других ростовых факторов, например, ГМ - или Г-КСФ.
Перспективы дальнейшего изучения и внедрения ТРО в клинику.
ТРО эффективно может использоваться в следующих ситуациях:
1.Химиотерапия солидных опухолей: как rhTPO, так и PEG-rHuMGDF эффективны для
уменьшения степени и длительности тромбоцитопении.
2.Трансплантация костного мозга: накопление и сбор периферических стволовых
клеток крови (перед их пересадкой).
3.Химиотерапия при острых лейкозах: тяжелая тромбоцитопения и геморрагические
осложнения часто осложняют проведение химиотерапии.
4.Лучевая терапия.
5.Апластическая анемия и другие депрессии костномозгового кроветворения.
6.ИТП и тромбоцитопения при ВИЧ-инфекции.
7.Тромбоцитаферез.
8.Тромбоцитопении при ВИЧ-инфекции.
9.Заболевания печени, протекающие с тромбоцитопенией.
Литература:
1. Blood, 15 November 2002, Vol. 100, No. 10, pp. 3457-3469
2.Ф.Д.Шиффман «Патофизиология крови», М, «Издательство БИНОМ», 2000, стр. 152.
3. M. Ballmaier, M. Gtrmeshausen, S. Krukemeier, and K. Welte
Thrombopoietin Is
Essential for the Maintenance of Normal Hematopoiesis in Humans: Development of Aplastic
Anemia in Patients with Congenital Amegakaryocytic Thrombocytopenia Ann. N.Y. Acad.
Sci., May 1, 2003; 996(1): 17 - 25.
4 D. J. Kuter and C. G. Begley Recombinant human thrombopoietin: basic biology and
evaluation of clinical studies Blood, November 15, 2002; 100(10): 3457 - 3469.
5. H. L. Bradley, C. Couldrey, and K. D. Bunting Hematopoietic-repopulating defects from
STAT5-deficient bone marrow are not fully accounted for by loss of thrombopoietin
responsiveness Blood, April 15, 2004; 103(8): 2965 - 2972.
6. D. J. Kuter and C. G. Begley Recombinant human thrombopoietin: basic biology and
evaluation of clinical studies Blood, November 15, 2002; 100(10): 3457 - 3469.
7. Solar, G.P., et al., Role of c-mpl in early hematopoiesis. Blood, 1998. 92(1): p. 4- 10.
8. Linden, H.M. and K. Kaushansky, The glycan domain of thrombopoietin enhances its
secretion. Biochemistry, 2000. 39(11): p. 3044-51.
9. Muto, T., et al., Functional analysis of the C-terminal region of recombinant human
thrombopoietin. C-terminal region of thrombopoietin is a "shuttle"peptide to help secretion. J
Biol Chem, 2000. 275(16): p. 12090-4
10. М.А.Волкова «Клиническая онкогематология», М, Медицина, 2001, стр. 59.
11. М.А.Волкова «Клиническая онкогематология», М, Медицина, 2001, стр. 68.
12. Kaushansky K. Thrombopoietin. N Engl J Med 1998; 339: 746-54.
13. Kaushansky, K., Thrombopoietin. N Engl J Med, 1998. 339(11): p. 746-54. Vadhan-Raj,
S., et al., Recombinant human thrombopoietin attenuates carboplatin-induced severe
hrombocytopenia and the need for platelet transfusions in patients with gynecologic cancer.
Ann Intern Med, 2000. 132(5): p. 364-8.
14. Basser, R.L., et al., Enhancement of platelet recovery after myelosuppressive
chemotherapy by recombinant human megakaryocyte growth and development factor in
patients with advanced cancer. J Clin Oncol, 2000. 18(15): p. 2852-61.
15. Somlo, G., et al., Recombinant human thrombopoietin in combination with granulocyte
colony- stimulating factor enhances mobilization of peripheral blood progenitor cells,
increases peripheral blood platelet concentration, and accelerates hematopoietic recovery
following high-dose chemotherapy. Blood, 1999. 93(9): p. 2798-806.
16. Marsh JC, Gibson FM, Prue RL et al. Serum thrombopoietin levels in patients with
aplastic anemia. Br J Hematol 1996; 95:605-10.
17. N. Fox, G. Priestley, T. Papayannopoulou, and K. Kaushansky. Thrombopoietin expands
hematopoietic stem cells after transplantation. J. Clin. Invest., August 1, 2002; 110(3): 389 394.
18. Souryi M, Vigon I, Penciolelli J-F, et al. A putative truncated cytokine receptor gene
transdusced by the myeloproliferative leukemia virus imortalizes hematopoietic progenitors.
Cell 1990; 63:1137-1147.
19.Beveridge R, Schuster M, Waller E, et al. Randomized, double-blind, placebo-controlled
trial of pegylated recombinant human megakaryocyte growth and development factor (PEGrHuMGDF) in breast cancer patients (Pts) following autologous bone marrow transplantation
(ABMT). Blood 1997; 90: Suppl 1:580a. Abstract.
20.Wetzler M, Bernstein SH, Baumann H et al. Expression and function of the
megakaryocyte growth and development factor receptor in acute myeloid lekemia blasts.
Leuk Lymphoma 1988; 30:415-31.
21.Kuter D, McCullough J, Romo J, et al. Treatment of platelet (PLT) donors with pegylated
recombinant human megakaryocyte growth and development factor (PEG-rHuMGDF)
increases circulating PLT counts (CTS) and PLT apheresis yields and increases platelet
increments in recipients of PLT transfusions. Blood 1997; 90: Suppl 1:579a. Abstract.
22.K. Inagaki, T. Oda, Y. Naka, H. Shinkai, N. Komatsu, and H. Iwamura Induction of
megakaryocytopoiesis and thrombocytopoiesis by JTZ-132, a novel small molecule with
thrombopoietin mimetic activities Blood, July 1, 2004; 104(1): 58 - 64.
20 октября 2004 года.