Erythropoetin: Wirkung und Definition

Erythropoetin oder kurz „EPO“ gehört aufgrund seines Einsatzes als Dopingmittel zu den bekanntesten Hormonen des menschlichen Körpers. Es ist jedoch nicht nur für die Leistungssteigerung von Sportlern geeignet, sondern übt bei allen Menschen wichtige Funktionen zur Gesunderhaltung des Körpers aus. Dieser Artikel erklärt die Effekte von Erythropoetin und zeigt die Limitationen des EPO-Einsatzes in der medizinischen Therapie auf.

Erythropoetin – Definition

Bei Erythropoetin handelt es sich um ein Hormon, das die Bildung der roten Blutkörperchen im Knochenmark, die Erythropoese, anregt. Es ist der wichtigste Vertreter der Erythropoese-Stimulierenden Substanzen (aus dem Englischen: Erythropoiesis Stimulating Agents, ESA).

Die Synthese von Erythropoetin findet in der Niere und in geringerem Umfang in der Leber statt. Der auslösende Trigger ist ein Abfall der Sauerstoffsättigung im Blut, der von Zellen in der Niere registriert wird. Durch eine Steigerung der Anzahl roter Blutkörperchen stehen mehr Sauerstoffträger für die Versorgung der Organe und Gewebe zur Verfügung.

Eine reduzierte Sauerstoffversorgung oder ein erhöhter Sauerstoffbedarf können infolge eines massiven Blutverlustes auftreten. Eine weitere Ursache ist ein Aufstieg in große Höhen mit geringerer Sauerstoffkonzentration der Luft. Auch Erkrankung des Herzens oder der Lunge, bei denen die Sauerstoffaufnahme vermindert ist, sowie EPO-bildende Tumore oder eine externe Zufuhr können die Erythropoetin-Synthese anregen. Zudem kann es bei einer Schädigung des Knochenmarks zu einem Anstieg der EPO-Werte kommen, da der Körper vergeblich versucht, die Bildung neuer Blutzellen zu initiieren.

Chronische Entzündungsvorgänge im Körper behindern die EPO-Produktion und gehen daher häufig mit einer Blutarmut einher. Auch Nierenfunktionsstörungen durch Erkrankung oder Chemotherapie führen früher oder später zur Entwicklung einer Blutarmut, der renalen Anämie. In diesen Fällen ist häufig eine externe Zufuhr von EPO erforderlich. Knochenmarkserkrankungen, im Rahmen derer bei denen zu viele Blutzellen gebildet werden, führen durch eine negative Rückkopplung zu reduzierten Erythropoetin-Spiegeln.

Die roten Blutkörperchen, Erythrozyten, machen den mengenmäßig größten Anteil der festen Blutbestandteile aus und sind daher gut im Hämatokritwert repräsentiert. Dieser Laborparameter zeigt die Dicke des Blutes an. Ist er erhöht, so kann eine übermäßige Erythropoetin-Synthese die Ursache sein. Klinisch äußert sich zu dickes Blut durch Luftnot, Bluthochdruck und Gesichtsröte, sowie durch eine Neigung zur Bildung von arteriellen und venösen Blutgefäßverschlüssen durch Blutgerinnsel (Thrombosen, Embolien).

Erythropoetin – Wirkung und Funktion

In erster Linie regt Erythropoetin die Bildung von roten Blutkörperchen, Erythrozyten, im Knochenmark an. Hierzu bindet das Hormon an Zielrezeptoren der Knochenmarkszellen und vermittelt durch den Kontakt den Bedarf an zusätzlichen Blutzellen.

Eryhtropoetin-Rezeptoren finden sich jedoch auch in vielen weiteren Organen und Geweben des Körpers. Wissenschaftler erforschen aktuell, inwieweit die Zielorgane ihre eigene Blutversorgung steuern. Darüber hinaus gibt es Hinweise auf eine Hemmung des Zelltodes (Apoptose), eine Förderung der Zellteilung und antioxidative sowie antientzündliche Effekte von Erythropoetin.

Herz-Kreislauf-System

Durch die Förderung der Sauerstoffaufnahme des Blutes sorgt Erythropoetin im Herz-Kreislauf-System unter anderem für eine bessere Versorgung der empfindlichen Herzmuskelzellen. Diese sind insbesondere bei arteriosklerotisch veränderten Herzkranzgefäßen von einer Minderversorgung bedroht. Darüber hinaus könnten positive Effekte von EPO wie die Unterstützung der Zellteilung und der Neubildung von Blutgefäßen helfen, sowohl im zentralen Kreislaufsystem als auch in der Körperperipherie die Blutversorgung sicherzustellen.

Im Rahmen der medizinischen Indikationen zum Einsatz von Erythropoetin-Präparaten wird derzeit ein maximaler Hämoglobinwert von 12 g/dl empfohlen, da Werte darüber mit einem erhöhten Risiko für Gefäßverschlüsse und damit verbunden von Herzinfarkten und Schlaganfällen einhergehen.

Zentrales Nervensystem

Im Zentralen Nervensystem lassen sich im Tiermodell ebenfalls Rezeptoren für Erythropoetin nachweisen. Dies deutet darauf hin, dass das Gehirn möglicherweise selbst zumindest anteilig seine Blut- und Sauerstoffversorgung reguliert und damit die besonders sensiblen Bereiche wie den Hippocampus vor Sauerstoffmangel schützt. Inwieweit sich dies therapeutisch nutzen lässt, ist noch nicht hinreichend erforscht.

Glatte Muskulatur

Die Effekte von Erythropoietin auf die glatte Muskulatur sind eher indirekter Natur. Durch eine bessere Sauerstoffversorgung des gesamten Körpers ist auch die Reaktionsfähigkeit der glatten Muskeln optimiert. Während das Blut bei einem Sauerstoffdefizit aus den nicht überlebensnotwendigen Regionen wie den Verdauungsorganen abgezogen und zu Herz, Gehirn und Skelettmuskulatur umgeleitet wird, kann bei einer guten Ausschöpfung des Sauerstoffs der gesamte Körper versorgt werden. Insbesondere bei bestehender Verkalkung der Baucharterien kann dieser Mechanismus die Funktion der Eingeweide maßgeblich unterstützen.

Mobilisierung von Energiereserven

Auch die Mobilisierung von Energiereserven wird nicht direkt durch Erythropoietin gesteuert, sondern durch einen ausgeglichenen Energiehaushalt und eine gute Muskelfunktion optimiert. Diese Reserven des Körpers müssen nur dann in Anspruch genommen werden, wenn der Grundbedarf durch akute Anstrengungen überschritten wird. In diesem Fall kann dann schnell und effizient die benötigte Energie in Form von Zucker zu den Zielorganen umgeleitet werden.

Sonstige Effekte

Bei bestehenden Tumorerkrankungen kann die erhöhte Sauerstoffzufuhr, die durch Erythropoetin angeregt wird, die Energieversorgung der Krebszellen verbessern und somit den Verlauf der Erkrankung ungünstig beeinflussen. Damit ist vor allem bei gegebener Indikation zur Erythropoetintherapie, beispielsweise bei einer tumorbedingten Blutarmut, zu beachten, dass nur die zwingend erforderliche Menge zur Erhaltung der Grundversorgung des Körpers verabreicht und die Blutbildung nicht über diesen Bedarf hinaus gefördert wird. Die einzige Ausnahme hiervon bilden Krebserkrankungen, bei denen die veränderten Zellen eher in einem sauerstoffarmen Milieu wachsen. In diesen Fällen könnte eine gesteigerte Sauerstoffversorgung den Tumor anfälliger für die Therapie machen.

Erythropoetin – Abbau

Der Abbau von Erythropoetin erfolgt in den Lysosomen der Leber und der Niere. Sie spalten den Komplex von Erythropoetin und seinem Rezeptor in deren Bestandteile auf. Diese scheidet die Niere im Anschluss mit dem Urin aus.