La trombopoetina (TPO) és una hormona implicada en l'hematopoesi –síntesi de cèl·lules i elements sanguinis– en particular és el principal factor de regulació de la producció de megacariòcits, les cèl·lules sintetitzadores de plaquetes, tant en la seva producció com en la seva maduració. És una glicoproteïna que actua com a lligand del receptor c-Mpl, situat a la membrana plasmàtica de nombroses cèl·lules hematopoètiques com els megacariòcits. La producció d'aquesta citocina en humans està codificada pel gen TPO i té lloc en el fetge (majoritàriament) i en els ronyons.
Descobriment L'any 1958, Kelmen va descriure el terme “Trombopoetina” (TPO) com una substància humoral que causava l'augment de producció de plaquetes després de patir trombocitopènia. Durant molts anys es va intentar aïllar aquesta substància però no es va aconseguir. Aquest fet i el descobriment de citosines amb activitat megacariocítica van posar en dubte l'existència de la substància.
El 1990 es va descobrir el gen que codificava un receptor cel·lular truncat desconegut, Mpl. Dos anys més tard, es va clonar el gen homòleg cel·lular c-Mpl i es va observar que la seqüència era semblant a la d'altres gens de factors de creixement hematopoètics i el 1994 es va aconseguir purificar el lligand específic del receptor c-Mpl i van clonar el seu ADN complementari. Aquest ADNc aïllat codificava una proteïna que van anomenar TPO lligada al receptor c-Mpl. Finalment Wendling i el seu equip d'investigadors van demostrar que la trombopoesis s'activava pel domini extracel·lular del receptor c-Mpl unit a la TPO. Així doncs, es va confirmar que el lligand c-Mpl (TPO) era el factor regulador de la producció de plaquetes.
Estructura La Trombopoetina és una hormona que pesa entre 80 i 90 kDa, en comparació amb el pes habitual de les poetines com l'eritropoetina, que pesa entre 15 i 20kDa. Es tracta d'un polipèptid de la família de les glicoproteïnes i està formada per una cadena de 353 monòmers d'aminoàcids, dels quals els 21 primers conformen el pèptid senyal. Aquesta proteïna es divideix en dos dominis ben diferenciats: aminoterminal i carboxiterminal. Domini N-terminal: El formen 155 aminoàcids que s'estructuren amb 4 α-hèlix. Aquest domini és molt semblant a la seqüència de l'eritropoetina (EPO), ja que un 23% dels aminoàcids que la formen són idèntics als que formen la EPO i un 46% són molt semblants. Entre els aminoàcids d'aquesta regió, destaquen 4 cisteïnes(Cys) que permeten que es produeixin 2 enllaços disulfur, fet que proporciona forma circular a l'hormona i necessaris per a l'activitat d'aquesta. Aquest domini conté la regió que s'uneix al receptor c-Mpl (centre actiu), des de Asp8 fins a Gln28 i des de Ala60 fins a Arg117. Domini C-terminal: El formen 177 aminoàcids de seqüència única. En aquest domini es troben les glicosilacions que donen caràcter glicídic a l'hormona, hi ha 6 llocs amb potencial de N-glicosilació. Els glícids donen estructura a la TPO, augmenten la permanència d'aquesta en la circulació sanguínia fins a 20-40 hores i són importants per la seva segregació. La proteïna presenta dues arginines (Arg) que són dos possibles punts de proteòlisis, una es localitza a la regió N-terminal (aminoàcid 152-153) i l'altra a la regió C-terminal (245-246).
En la representació gràfica de l'estructura secundària de la TPO que apareix a continuació es pot veure que no coneixem la estructura de l'hormona en la seva totalitat. La raó és que només s'ha pogut cristal·litzar una part de la proteïna que és la de la qual podem observar l'estructura.
Seqüència:
1 MELTELLLVV MLLLTARLTL SSPAPPACDL RVLSKLLRDS HVLHSRLSQC PEVHPLPTPV
61 LLPAVDFSLG EWKTQMEETK AQDILGAVTL LLEGVMAARG QLGPTCLSSL LGQLSGQVRL
121 LLGALQSLLG TQLPPQGRTT AHKDPNAIFL SFQHLLRGKV RFLMLVGGST LCVRRAPPTT
181 AVPSRTSLVL TLNELPNRTS GLLETNFTAS ARTTGSGLLK WQQGFRAKIP GLLNQTSRSL
241 DQIPGYLNRI HELLNGTRGL FPGPSRRTLG APDISSGTSD TGSLPPNLQP GYSPSPTHPP
301 TGQYTLFPLP PTLPTPVVQL HPLLPDPSAP TPTPTSPLLN TSYTHSQNLS QEG
Estructura secundària: Estructura secundària de la Trombopoetina|miniatura|esquerra|900x900px CaràcterPosicióα-hèlix32-45α-hèlix46-48Làmina β49-52Làmina β60-63α-hèlix70-74α-hèlix77-98Gir99-101Làmina β104-106 α-hèlix107-110 α-hèlix113-129Làmina β139-143α-hèlix145-147α-hèlix148-157Gir158-160α-hèlix161-163Làmina β165-167
Modificacions als aminoàcids ModificacióPosicióDescripcióGlicosilació22O-glucosilacióPont disulfur28-172Pont disulfur50-106Glicosilació58O-glucosilacióGlicosilació131O-glucosilacióGlicosilació179O-glucosilacióGlicosilació180O-glucosilacióGlicosilació184O-glucosilacióGlicosilació197N-glicosilacióGlicosilació206N-glicosilacióGlicosilació213O-glucosilacióGlicosilació234N-glicosilacióGlicosilació255N-glicosilacióGlicosilació265O-glucosilacióGlicosilació340N-glicosilacióGlicosilació348N-glicosilació
Tipus de TPO segons l'estructura En assajos clínics s'estan estudiant dos tipus diferents de trombopoetina que varia la seva estructura en el domini carboxiterminal. Un d'aquests tipus és la TPO humana recombinant que és un polipèptid sencer, l'altre tipus s'anomena "PEG conjugat recombinant humana de creixement de megacariòcits i factor de desenvolupament". Aquest segon tipus és la proteïna manipulada que només conté la part que s'uneix al receptor c-Mpl. La proteïna s'ha modificat químicament mitjançant la unió de polietilenglicol (PEG). Les activitats biològiques dels dos tipus de TPO es creu que són molt semblants, tot i que encara no es coneixen exactament les diferències.
Síntesi La síntesi de la trombopoetina depèn del nivell de transcripció del gen TPO. Aquest gen es localitza al cromosoma 3 (regió q26-q27) i conté 5 exons codificadors i 2 no codificadors. La mutació d'aquest gen pot originar anomalies al nostre cos.
La TPO es pot sintetitzar a diferents òrgans del nostre cos. Els llocs principals d'aquesta síntesi són el fetge (60%) i el ronyó. Altres llocs menys freqüents són la melsa, els testicles, el múscul, el cervell i les cèl·lules de la medul·la òssia.
Una vegada s'ha secretat aquest factor que s'allibera directament a la circulació sense emmagatzemar-se, la seva vida mitjana és de 20 a 40 hores. La seva degradació comença després de la unió a receptors específics c-Mpl situats a la superfície de megacariòcits i plaquetes.
Receptor miniatura|Unió TPO amb el receptor c-Mpl A- La TPO s'uneix al receptor c-Mpl
B- Dimerització del receptor
C- S'activa la cinasa JAK-2
D- Fosforilació de les tirosines del receptor c-Mpl El receptor de la trombopoetina (TPO-R) és una molècula anomenada c-Mpl (vegeu A en la imatge unió TPO amb el receptor c-Mpl), producte del gen c-Mpl; és una monocadena polipeptídica transmembranal amb una part extracel·lular, on la TPO activa el receptor, i una part intracel·lular, on es produeixen les fosforilacions del receptor. Quan la TPO s'uneix a c-Mpl es forma un complex lligand-receptor i aquest darrer es dimeritza, és a dir forma un complex de dues molècules idèntiques on anteriorment només n'hi havia una (vegeu B en la imatge). A l'extrem intracel·lular s'uneix la cinasa JAK-2, que s'activa quan el lligand (TPO) s'uneix al receptor (vegeu C en la imatge), i fosforila certes tirosines (Tys) específiques de c-Mpl (vegeu D en la imatge). Les tirosines fosforilades seran el lloc d'unió dels senyals intracel·lulars que activaran mecanismes de proliferació, maduració i poliploïdia en els megacariòcits i també de cèl·lules precursores d'altres processos hematopoètics. Després d'unir-se al receptor la TPO és degradada a l'interior de la cèl·lula, aquesta propietat també la tenen les plaquetes i serveix com a mecanisme de regulació.
Funció La trombopoetina és un una citocina que intervé en diversos processos hematopoètics -està implicada en la comunicació cel·lular durant la síntesi de cèl·lules i elements sanguinis tals com les plaquetes o els eritròcits-; promou la maduració de les cèl·lules mare hematopoètiques de la medul·la òssia i, alhora, regula processos de formació de cèl·lules específiques. Té un rol essencial en la proliferació i maduració dels megacariòcits, les cèl·lules sintetitzadores de plaquetes.
Trombopoesi La TPO és la principal hormona reguladora de la producció de plaquetes. S'uneix al receptor c-Mpl -situat a la membrana plaquetària i dels megacariòcits- que inicia la maduració d'aquests i la producció de plaquetes per tal de mantenir-ne un nombre adequat en el torrent sanguini.
Els megacariòcits són les cèl·lules que alliberen plaquetes i la principal cèl·lula diana de la trombopoetina. La TPO intervé en la seva proliferació, diferenciació, maduració i en l'alliberament de plaquetes. Altres citocines com IL-3 o IL-6 també regulen aquest procés però, tot i que alguns estudis determinen que existeixen rutes alternatives de producció de plaquetes sense TPO, és l'hormona principal del desenvolupament cel·lular dels megacariòcits i és essencial per la maduració total de la cèl·lula i la producció posterior de plaquetes.
La trombopoetina -conjuntament amb altres citocines- també és responsable de l'augment del nombre dels megacariòcits i d'estimular poliploïdia, com a part de la seva maduració, en aquestes cèl·lules.
Eritropoesi La trombopoetina també intervé en la producció d'eritròcits a partir de cèl·lules mare hematopoètiques. Juntament amb l'eritropoetina, la principal citosina que regula el procés, estimula la maduració de les cèl·lules progenitores dels eritròcits. Tanmateix la importància de la TPO en aquest procés és molt més reduït que en la trombopoesi, ja que la TPO només actua en les primeres fases del procés mentre que en la trombopoesi a mesura que es produeix la maduració dels megacariòcits la quantitat de TPO implicada augmenta.
Regulació Hi ha estudis que expliquen com es regulen els nivells de trombopoetina a la sang. Aquests diuen que:
La producció d'aquesta hormona és constant en el fetge, principalment, i als altres llocs on es sintetitza excepte en presència de certes patologies. Un cop és alliberada a la sang la quantitat de trombopoetina que hi ha a la sang va determinar per la massa de receptors c-Mpl lliures en el plasma. Aquests són les molècules per on es pot produir la unió entre la trombopoetina i c-Mpl mitjançant els mecanismes d'unió lligand/receptor.
Quan hi ha un augment de plaquetes també augmenta el nombre de receptors c-Mpl a la superfície d'aquestes i, per tant, la quantitat de TPO en sang disminueix. En el cas d'un individu amb trombocitopènia es redueix el catabolisme de la TPO, ja que hi ha un dèficit de trombòcits i, per tant, també hi ha un dèficit de receptors això provocarà que els nivells de trombopoetina en sang siguin més elevats. A partir d'aquí es pot deduir que el nombre de plaquetes serà inversament proporcional als nivells de TPO en sang.
Patologies associades Hi ha dos tipus de patologies associades en funció del nombre de plaquetes.
En els casos en què hi hagi un dèficit de plaquetes (menys de 50.000 per microlitre de sang) en l'organisme respecte al nivell normal (des de 150.000 a 450.000 plaquetes per microlitre de sang), les patologies relacionades amb la trombopoetina són les anomenades: trombocitopènies. Una de les causes que provoquen aquesta alteració és la baixa producció medul·lar associada fonamentalment als baixos nivells de trombopoetina. Com a conseqüència hi ha una disminució de megacariòcits, els quals participen en l'hematopoesi limitant-se a la producció de plaquetes en funció de la velocitat determinada per l'hormona. La producció ineficaç de plaquetes en sang és coneguda com a síndrome mielodisplàstica, la qual pot arribar a desenvolupar citopènies.
Alguns exemples són: trombocitopènia primària o secundària (també anomenada Púrpura trombocitopènica), anèmia aplàstica, hepatopatia crònica, etc.