Effect of Tumor Necrosis Factor-Alpha on Erythropoietin and Erythropoietin Receptor-Induced Erythroid Progenitor Cell Proliferation in β-Thalassemia/Hemoglobin E Patients

Turk J Haematol. 2015 Dec;32(4):304-10. doi: 10.4274/tjh.2014.0079. Epub 2015 Aug 6.

Abstract

Objective: Thalassemia is one of the genetic diseases that cause anemia and ineffective erythropoiesis. Increased levels of several inflammatory cytokines have been reported in β-thalassemia and might contribute to ineffective erythropoiesis. However, the mechanism by which tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) is involved in ineffective erythropoiesis in thalassemic patients remains unclear. The objective of this study is to investigate the effect of TNF-α on the erythropoietin (EPO) and erythropoietin receptor (EPOR) expression involved in proliferation of β-thalassemia/hemoglobin (Hb) E erythroid progenitor cells compared with cells from healthy subjects.

Materials and methods: CD34-positive cells were isolated from heparinized blood by using the EasySep® CD34 selection kit. Cells were then cultured with suitable culture medium in various concentrations of EPO for 14 days. The effect of TNF-α on percent cell viability was analyzed by trypan blue staining. In addition, the percentage of apoptosis and levels of EPOR protein were measured by flow cytometry.

Results: Upon EPO treatment, a higher cell number was observed for erythroid progenitor cells from both healthy participants and β-thalassemia/Hb E patients. However, a reduction of apoptosis was found in EPO-treated cells especially for β-thalassemia/Hb E patients. Interestingly, TNF-α caused higher levels of cell apoptosis and lower levels of EPOR protein in thalassemic erythroid progenitor cells.

Conclusion: TNF-α caused a reduction in the level of EPOR protein and EPO-induced erythroid progenitor cell proliferation. It is possible that TNF-α could be involved in the mechanism of ineffective erythropoiesis in β-thalassemia/Hb E patients.

Amaç: Talasemi anemi ve inefektif eritropoeze neden olan genetik hastalıklardan birisidir. Enflamatuvar sitokinlerin bir çoğunun seviyelerinde artma b-talasemide gösterilmiş olup, bu durum inefektif eritropoeze katkıda bulunabilir. Ancak, tümör nekrozlaştırıcı faktör-alfa’nın (TNF-α) talasemik hastalarda inefektif eritropoeze nasıl bir mekanizma ile neden olduğu bilinmemektedir. Bu çalışmanın amacı b-talasemi/hemoglobin (Hb) E eritroid öncül hücrelerinde sağlıklı kontrollerin hücreleri ile karşılaştırıldığında TNF-α’nın eritropoetin (EPO) ve eritropoetin reseptör (EPOR) sunumu üzerine etkisinin araştırılmasıdır. Gereç ve Yöntemler: CD34-pozitif hücreler EasySep® CD34 seçim kiti yardımı ile heparinli kandan izole edildi. Hücreler 14 gün boyunca uygun kültür ortamında değişik EPO konsantrasyonlarında kültürde bekletildi. TNF-α’nın hücre canlılık yüzdesine etkisi tripan mavisi boyası ile incelendi. Bunun yanında, apopitoz yüzdesi ve EPOR protein seviyeleri akış sitometrisi ile ölçüldü. Bulgular: EPO tedavisi ile eritroid öncül hücrelerinin sayısında hem sağlıklı katılımcılarda hem de b-talasemi/Hb E hastalarında artış olduğu görüldü. Ancak özellikle b-talasemi/Hb E hastalarında EPO ile muamele edilmiş hücrelerde apopitozda azalma görüldü. İlginç olarak, TNF-α talasemik eritroid öncül hücrelerde hücre apopitoz oranında artmaya ve EPOR protein seviyelerinde azalmaya neden oldu. Sonuç: TNF-α EPOR protein düzeyi ve EPO ile uyarılmış eritroid öncül hücre çoğalmasında azalmaya neden oldu. b-talasemia/Hb E hastalarında TNF-α inefektif eritropoez mekanizmasında yer alıyor olabilir.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Adult
  • Apoptosis / drug effects
  • Cell Division / drug effects
  • Cells, Cultured
  • Down-Regulation / drug effects
  • Erythroid Precursor Cells / cytology
  • Erythroid Precursor Cells / drug effects*
  • Erythropoiesis / drug effects*
  • Erythropoiesis / physiology
  • Erythropoietin / blood
  • Erythropoietin / pharmacology*
  • Gene Expression Regulation / drug effects
  • Hemoglobin E* / genetics
  • Hemoglobinuria / genetics
  • Hemoglobinuria / pathology*
  • Heterozygote
  • Humans
  • Primary Cell Culture
  • Receptors, Erythropoietin / biosynthesis*
  • Receptors, Erythropoietin / genetics
  • Tumor Necrosis Factor-alpha / pharmacology*
  • Young Adult
  • beta-Thalassemia / genetics
  • beta-Thalassemia / pathology*

Substances

  • EPO protein, human
  • Receptors, Erythropoietin
  • Tumor Necrosis Factor-alpha
  • Erythropoietin
  • Hemoglobin E