De belangrijkste stimulans voor de productie van rode bloedcellen is een verminderde zuurstoftoevoer naar weefsels , wat voornamelijk wordt veroorzaakt door verminderde weefseloxygenatie (hypoxemie). De meest voorkomende klinische situaties die tot hypoxemie leiden zijn chronische obstructieve longziekte (COPD), interstitiële longziekte, longontsteking en verblijf op grote hoogte.

Arteriële hypoxemie resulteert in een verminderde zuurstofbeschikbaarheid voor weefsels, gevolgd door cellulaire schade, wat leidt tot de productie van chemische signalen die de genexpressie in de nieren verhogen en veranderen, wat resulteert in de productie en uitscheiding van erytropoëtine . Dit glycoproteïnehormoon wordt voornamelijk geproduceerd door peritubulaire interstitiële cellen van de nier als reactie op weefselhypoxie en is de belangrijkste regulator van de productie van rode bloedcellen.

Erytropoëtine werkt voornamelijk op erytroïde voorlopercellen in het beenmerg, en het is een van de essentiële groeifactoren die nodig zijn voor de overleving, proliferatie, differentiatie en rijping van deze cellen. De biologische activiteit is onderverdeeld in twee hoofdcategorieën:

1) Stimulatie van proliferatie en overleving van erytroïde voorlopercellen :Deze acties worden gemedieerd door verschillende mechanismen, waaronder remming van apoptose en activering van anti-apoptotische signalen, verhoogde genexpressie van celcyclusregulatoren en inductie van groeifactorreceptoren.

2) Bevordering van erytroïde differentiatie en rijping: Erytropoëtine verbetert de erytroïde differentiatie en terminale rijping van voorlopercellen van rode bloedcellen, wat leidt tot de productie van reticulocyten en vervolgens erytrocyten. Dit omvat veranderingen in genexpressiepatronen, waaronder de opregulatie van genen die coderen voor eiwitten die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van erytroïde, zoals hemoglobine, globine en verschillende enzymen die betrokken zijn bij de heemsynthese.

Het is belangrijk op te merken dat erytropoëtine niet de enige regulator is van de productie van rode bloedcellen. Andere factoren zoals de beschikbaarheid van ijzer, vitamine B12- en folaatniveaus en een adequate beenmergfunctie spelen ook een cruciale rol bij erytropoëse.