Jak wiadomo, krwinki czerwone przenoszą tlen do tkanek i sportów wytrzymałościowych, takich jak jazda na rowerze, narciarstwo biegowe itp., Zapotrzebowanie na tlen jest bardzo wysokie
Najnowsza strategia opiera się na roli erytropoetyny (EPO) w stymulowaniu szpiku kostnego do wytwarzania czerwonych krwinek (GR)
Jako doping stosuje się rekombinowaną ludzką EPO (rHuEPO) i substancje pokrewne (np. Darbepoetyna )
EPO ma stosunkowo krótkie życie w organizmie, a jego działanie stymulujące może trwać do dwóch tygodni
Historia erytropoetyny
- 1905 Carnot i Deflandre postawili hipotezę, że czynnik humoralny, który nazwali hemopoetyną, regulował produkcję czerwonych krwinek
- 1936 Hjort wykazał i potwierdził istnienie tego czynnika
- 1950 Reissmann wykazał, że ekspresja genu czynnika była regulowana przez ciśnienie tlenu
- 1977 Miyake zdołał oczyścić ludzką erytropoetynę
1985 Lin i Jacobs klonowali gen erytropoetyny i opracowali transfekowaną linię komórkową (komórki CHO) zdolną do wytwarzania rekombinowanej ludzkiej erytropoetyny
- 1989 klonowanie receptora EPO
- 2000 synteza darbepoetyny
Erytropoeza i niedotlenienie
Erytropoeza (wytwarzanie nowych czerwonych krwinek) jest kontrolowana przez bardzo czuły system sprzężenia zwrotnego, w którym czujnik na poziomie nerki dostrzega zmiany w dostawie tlenu.
Mechanizm opiera się na obecności heterodimerycznego czynnika transkrypcyjnego (czynnika indukowanego hipoksją, HIF-1) (HIF-1α i HIF-1β), który zwiększa ekspresję genu erytropoetyny.
HIF-1α jest niestabilny w obecności tlenu i ulega szybkiej degradacji przez prolilohydroksylazę z udziałem białka von Hippel-Lindau
Podczas hipoksji hydroksylaza propylowa jest nieaktywna, w wyniku czego HIF-1α gromadzi się poprzez aktywację ekspresji erytropoetyny, która stymuluje szybką ekspansję komórek progenitorowych erytrocytów.
Ludzka erytropoetyna
Erytropoetyna jest białkiem złożonym z 193 aminokwasów (ale pierwsze 27 jest rozdzielonych podczas wydzielania)
Jest wytwarzany głównie przez peritubularne komórki śródmiąższowe nerki, pod kontrolą genu znajdującego się na chromosomie 7.
Po wydzielaniu erytropoetyna na poziomie tkanki krwiotwórczej (szpiku kostnego) wiąże się z receptorem (EPO-R) znajdującym się na powierzchni komórek progenitorowych erytrocytów i ulega internalizacji
W obecności niedokrwistości lub hipoksemii synteza EPO gwałtownie wzrasta ponad 100 razy iw konsekwencji zwiększa przeżywalność, proliferację i dojrzewanie rdzeniowych komórek progenitorowych również poprzez hamowanie apoptozy (zaprogramowanej śmierci komórkowej)
Normalne poziomy EPO we krwi wynoszą około 2-25 mU / ml, ale mogą wzrosnąć 100-1000 razy w odpowiedzi na niedotlenienie
Mechanizm czujnika tlenu prowadzi do przerwania produkcji EPO, gdy liczba czerwonych krwinek i / lub dostawa tlenu do tkanek powraca do równowagi
Mechanizm sprzężenia zwrotnego zapewnia odpowiednią produkcję erytrocytów, aby zapobiec niedokrwistości i niedotlenieniu tkanek, ale nie jest zbyt wysoki, aby prowadzić do policytemii z nadmierną lepkością krwi iw konsekwencji ryzykiem sercowo-naczyniowym.
Nadprodukcja EPO, która prowadzi do policytemii (wtórnej do odróżnienia od prawdziwej lub pierwotnej policytemii: zaburzenie mieloproliferacyjne, w którym klony proliferują, niezależnie od EPO, komórek progenitorowych zarówno z GR, jak i wzrostu granulocytów i płytek) może wynikać z chorób serca lub chorób repiracyjnych, z wysokości, z przeszkód przepływu krwi w miejscu produkcji EPO, z guzów wytwarzających EPO.
W wtórnej policytemii poziomy EPO są na ogół wysokie, ale mogą również być normalne z powodu zwiększonego obrotu
Wiadomo, że różnice genetyczne występujące między sportowcami mogą stanowić element różnych zdolności
Przykładem jest historia fińskiego narciarza biegowego Eero Mäntyranta, podwójnego złotego medalu na Igrzyskach Olimpijskich w 1964 r. W Innsbrucku
Urodził się z mutacją genu Epo (wyrażoną na poziomie receptora), która zwiększyła jego zdolność do transportu O2 z czerwonych krwinek o 25-50%.
Ten parafizjologiczny stan można odtworzyć poprzez manipulację genami
Liczba receptorów dla EPO zmienia się w różnych komórkach linii czerwonych krwinek. Maksimum występuje w CFU-E, liczba maleje wraz z postępem różnicowania i dojrzewania komórek erytrocytów. Dojrzałe erytrocyty nie mają receptorów EPO
Zidentyfikowano także receptory EPO na miocytach, komórkach śródbłonka, ośrodkowym układzie nerwowym, jajnikach i jądrach
Uważa się zatem, że EPO odgrywa fizjologiczną rolę w rozwoju serca i mózgu
EPO chroni tkanki sercowe i nerwowe przed zapaleniem i uszkodzeniem niedokrwiennym: zarówno poprzez bezpośrednią stymulację komórek nerwowych i sercowych, jak i pośrednio przez mobilizację komórek progenitorowych śródbłonka, promując w ten sposób neowaskularyzację
Egzogenne erytropoetyny
Rekombinowana ludzka erytropoetyna (epoetyna, rHuEPO)
Przedstawia jedynie niewielkie różnice (na poziomie łańcuchów węglowodanowych) w porównaniu z fizjologicznym EPO, które jednak odzwierciedlają chemiczne i fizyczne zachowanie cząsteczki, na przykład istnieją różnice w ładunku elektrycznym
Do celów ergogenicznych rHuEPO stosuje się z zastrzykami co 2-3 dni, przez 3-4 tygodnie, w połączeniu z preparatami żelaza. W rzeczywistości, w warunkach stymulacji przez erytropoetynę, konieczne staje się syntezowanie hemoglobiny u sportowców ze znacznie większą szybkością niż normalnie, a to wymaga odpowiedniego zaopatrzenia w żelazo, aby utrzymać wydajność erytropoetyczną. Okres półtrwania 8, 5 godziny
Po osiągnięciu fazy podtrzymywania spożycie może odbywać się w niższych dawkach, które są trudniejsze do zidentyfikowania w kontroli dopingowej
darbepoetyna
Bardziej stabilny niż EPO, o dłuższym okresie półtrwania (25, 3 godziny) i większej skuteczności; jest łatwiejszy do zidentyfikowania ze względu na cechy strukturalne inne niż endogenny produkt ludzki i niższy klirens
Zastosowania terapeutyczne erytropoetyny (epoetyna; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; darbepoetyna: Aranesp®, Nespo®)
- Niedokrwistość w przebiegu przewlekłej niewydolności nerek
- Niedokrwistość zydowudyny (anty-HIV)
- Niedokrwistość „oporna”
- Niedokrwistość po chemioterapii po raka
- Patologiczne braki EPO
- szpiczak
- Zespoły mielodysplastyczne
Badania nad erytropoetyną w szybkim i ciągłym rozwoju:
Produkty naśladujące aktywność EPO
Małe peptydy lub związki niepeptydowe, które mogą wiązać się, aktywując je, z receptorami EPO (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Ostatnio, na przykład, w doświadczeniach in vitro wykazano, że hemolimfa jedwabnika hamuje apoptozę komórek wytwarzających EPO przez 5-krotne zwiększenie produkcji EPO (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Problemy z testami EPO
Środki pośrednie dla EPO
Pomiar gęstości krwinek czerwonych (hematokryt wyrażony w procentach), poziomów hemoglobiny, liczby retikulocytów
W cyklicznym pomiarze hematokrytu większym niż 50% prowadzi do zawieszenia. MKOl podejrzewa wartości powyżej 50%
Międzynarodowa Federacja Narciarska nałożyła limit hemoglobiny na 18, 5 g / dl u mężczyzn i 16, 5 g / dl u kobiet, jeśli zostanie znaleziony przed wyścigiem, zawodnik nie może uczestniczyć w zawodach, aby zachować zdrowie
Należy zauważyć, że wartości hematokrytu i hemoglobiny mogą różnić się w zależności od sportowca iw odpowiedzi na to samo ćwiczenie. Ideałem jest posiadanie profilu hematologicznego w czasie dla każdego sportowca:
badania mające na celu określenie wykorzystania EPO rozszerzyły się na różne dyscypliny sportowe i oczywiście na Igrzyska Olimpijskie
Marco Pantani został zdyskwalifikowany z Giro d'Italia za wartość hematokrytu 52%
W 2003 r. Kenijski biegacz średniodystansowy Bernard Lagat (drugi najlepszy czas w historii na 1500 m) był pozytywny (poszukiwanie rHuEPO w moczu) za wzięcie EPO przed Mistrzostwami Świata w Lekkoatletyce w Paryżu (na które nie mógł wziąć udziału) jednak późniejsza kontr-analiza oczyściła go. Ten przypadek pokazał potrzebę poszukiwania bardziej wiarygodnych testów.
Ostatnio opracowano nową bezpośrednią metodę izoelektryczną (z dobrymi wynikami) w celu odróżnienia egzogennej EPO od endogenu w próbkach moczu, opracowanej we francuskim laboratorium Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Możliwe było wykrycie egzogennego EPO nawet po 3 dniach przyjmowania
Działania niepożądane ze strony egzogennej erytropoetyny
Nadciśnienie tętnicze (częstość występowania 1-30%). Mechanizm nie jest całkowicie jasny, EPO ma działanie zwężające naczynia, a przewlekłe narażenie powoduje również oporność na działanie rozszerzającego naczynia tlenku azotu. Wreszcie, EPO promuje wzrost komórek mięśni gładkich w naczyniach z przebudową naczyń i przerostem, które mogą przyczynić się do utrzymania nadciśnienia [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Ból kości (nie ciężki, przemijający, wysoka zapadalność = 40%)
Drgawki (dla szybkiego wzrostu lepkości krwi i utraty niedotlenienia naczyń krwionośnych, aw konsekwencji wzrostu oporu naczyniowego)
ból głowy
Zjawiska zakrzepowo-zatorowe (EP, IMA, udar), wszystkie związane z nadmierną lepkością krwi
Niedokrwistość po leczeniu w celu zmniejszenia endogennej produkcji EPO
Czysta aplazja serii czerwonej (tworzenie przeciwciał anty-EPO?)
Zaburzenia mieloproliferacyjne (badania na zwierzętach, leczenie długoterminowe?)
Uszkodzenie erytropoetyny jako doping
Dane dotyczące działań niepożądanych wymienionych powyżej erytropoetyny pochodzą prawie wyłącznie z terapii terapeutycznych u pacjentów z chorobami podstawowymi
Nie ma badań nad uszkodzeniem erytropoetyny stosowanej jako doping u zdrowych sportowców
Badanie sportowców otrzymujących EPO przez 6 tygodni wykazało znaczny wzrost ciśnienia skurczowego w odpowiedzi na sub-maksymalne ćwiczenia
Liczba zgonów między belgijskimi i holenderskimi rowerzystami w latach 1987–1990 była związana ze stosowaniem EPO ( Gambrell i Lombardo. Leki i doping: doping krwi i rekombinowana ludzka erytropoetyna. W: Mellion, MB (wyd.) : Tajemnice medycyny sportowej Philadelphia: Hanley i Belfus, 1994, s. 130-3)
Nie jest błędem sądzić, że działania niepożądane, na które zwrócono uwagę u pacjentów, mogą również występować u zdrowych sportowców, nawet z mniejszą częstością.
