Kot je znano, rdeče krvne celice (GR) prenašajo kisik na tkiva in vzdržljive športe, kot so kolesarjenje, tek na smučeh itd., Potrebe po kisiku so zelo visoke.
Najnovejša strategija temelji na vlogi eritropoetina (EPO) pri spodbujanju kostnega mozga za proizvodnjo rdečih krvnih celic (GR).
Kot doping se uporabljajo rekombinantni humani EPO (rHuEPO) in sorodne snovi (npr. Darbepoetin ).
EPO ima relativno kratko življenje v telesu, njegov stimulativni učinek pa lahko traja do dva tedna
Zgodovina eritropoetina
- 1905 Carnot in Deflandre sta domnevali, da humoralni faktor, ki ga imenujejo hemopoietin, uravnava nastajanje rdečih krvnih celic
- 1936 Hjort je dokazal in potrdil obstoj tega dejavnika
- 1950 Reissmann je pokazal, da je izražanje faktorskega gena regulirano s pritiskom kisika
- 1977 Miyake je uspel očistiti humani eritropoetin
1985 Lin in Jacobs sta klonirala eritropoetinski gen in razvila transfektirano celično linijo (CHO celice), ki je sposobna proizvajati rekombinantni humani eritropoetin
- 1989 kloniranje EPO receptorja
- 2000 sintezo darbepoetina
Eritropoeza in hipoksija
Eritropoezo (nastajanje novih rdečih krvnih celic) nadzira zelo občutljiv sistem povratnih informacij, pri katerem senzor na ledvični ravni zazna spremembe v dovodu kisika.
Mehanizem temelji na prisotnosti heterodimernega transkripcijskega faktorja (Hipoksija-inducibilnega faktorja, HIF-1) (HIF-1α in HIF-1β), ki poveča ekspresijo eritropoetinskega gena.
HIF-1α je nestabilen v prisotnosti kisika in se hitro razgradi s prolilhidroksilazo s prispevkom proteina von Hippel-Lindau
Med hipoksijo je propil hidroksilaza neaktivna, zato se HIF-1α kopiči z aktiviranjem ekspresije eritropoetina, ki stimulira hitro širjenje eritroidnih matičnih celic.
Človeški eritropoetin
Eritropoetin je beljakovina, sestavljena iz 193 aminokislin (vendar se prvih 27 razcepi med izločanjem)
Proizvaja se predvsem s peritubularnimi intersticijskimi celicami ledvic, pod nadzorom gena, ki se nahaja na kromosomu 7.
Po izločanju se eritropoetin na ravni hematopoetskega tkiva (kostnega mozga) veže na receptor (EPO-R), ki se nahaja na površini eritroidnih matičnih celic in se internalizira.
V prisotnosti anemije ali hipoksemije se sinteza EPO hitro poveča za več kot 100-krat in posledično poveča preživetje, proliferacijo in zorenje medularnih matičnih celic tudi z zaviranjem apoptoze (programirana celična smrt).
Normalne ravni EPO v krvi so okrog 2-25 mU / ml, vendar se lahko povečajo 100-1000-krat kot odziv na hipoksijo
Mehanizem senzorja kisika vodi do prekinitve proizvodnje EPO, ko se število rdečih krvnih celic in / ali oskrba s kisikom v tkivih vrne v ravnovesje.
Mehanizem povratnih informacij zagotavlja ustrezno proizvodnjo eritrocitov, da se prepreči anemija in hipoksija tkiva, vendar ne previsoka, da bi privedla do policitemije s prekomerno viskoznostjo krvi in posledičnimi kardiovaskularnimi tveganji.
Prekomerna proizvodnja EPO, ki vodi v policitemijo (sekundarno razlikovanje od prave ali primarne policitemije: mieloproliferativna motnja, kjer kloni proliferirajo, neodvisno od EPO, matičnih celic z rastjo GR in granulocitov in trombocitov) lahko izvirajo iz bolezni srca ali repiratorija. od nadmorske višine, od ovir pretoka krvi na mestu proizvodnje EPO, od tumorjev, ki proizvajajo EPO.
V sekundarni policitemiji so ravni EPO na splošno visoke, lahko pa so tudi normalne zaradi povečanega prometa
Znano je, da so genetske razlike, ki obstajajo med športniki, lahko element na osnovi različnih zmogljivosti zmogljivosti
Primer je zgodba finskega smučarja Eero Mäntyranta, dvojne zlate medalje na olimpijskih igrah leta 1964 v Innsbrucku
Rodil se je z mutacijo gena Epo (izraženo na receptorski ravni), ki je povečala transportno zmogljivost O2 z rdečimi krvnimi celicami za 25-50%.
To parafiziološko stanje se lahko reproducira z gensko manipulacijo
Število receptorjev za EPO se spreminja v različnih celicah rdečih celic. Največji se pojavlja pri CFU-E, število pa se zmanjšuje z napredovanjem diferenciacije in zorenja eritrocitnih celic. Zreli eritrociti nimajo EPO receptorjev
EPO receptorje so bili identificirani tudi na miocitih, endotelijskih celicah, CNS, jajčnikih in modih
EPO ima torej fiziološko vlogo pri razvoju srca in možganov
EPO ščiti srčna in živčna tkiva pred vnetjem in ishemično poškodbo: tako z neposredno stimulacijo živčnih in srčnih celic kot posredno z mobilizacijo endotelijskih matičnih celic, s čimer se spodbuja neovaskularizacija.
Eksogeni eritropoetini
Humani rekombinantni eritropoetin (epoetin, rHuEPO)
Predstavlja le majhne razlike (na ravni ogljikohidratnih verig) v primerjavi s fiziološkim EPO, ki pa se odražajo na kemijskem in fizikalnem obnašanju molekule, na primer obstajajo razlike v električnem naboju.
Za ergogene namene se rHuEPO uporablja z injekcijami vsakih 2-3 dni, 3-4 tedne v kombinaciji z železovimi pripravki. Dejansko je v pogojih stimulacije z eritropoetinom nujno sintetizirati hemoglobin pri športnikih s precej večjo hitrostjo kot običajno in to zahteva zadostno zalogo železa za ohranitev eritropoetske učinkovitosti. Polčas življenja 8, 5 ur
Ko je faza vzdrževanja dosežena, se lahko vnos izvede pri nižjih odmerkih, ki jih je težje prepoznati v kontrolah dopinga
darbepoetin
Bolj stabilen kot EPO, z daljšim razpolovnim časom (25, 3 ure) in večjo učinkovitostjo; lažje jo je mogoče prepoznati zaradi strukturnih značilnosti, ki se razlikujejo od endogenega človeškega proizvoda in nižjega očesa
Terapevtske uporabe eritropoetina (epoetin; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; darbepoetin: Aranesp®, Nespo®)
- Anemija v času kronične odpovedi ledvic
- Zidovudinska anemija (anti-HIV)
- "Odporna" anemija
- Post-rakasta anemija po kemoterapiji
- Patološke pomanjkljivosti EPO
- mielom
- Mielodisplastični sindromi
Raziskave eritropoetina v hitrem in stalnem razvoju:
Izdelki, ki posnemajo dejavnost EPO
Majhni peptidi ali nepeptidne spojine, ki jih lahko vežejo, aktivirajo, na EPO receptorje (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Nedavno, na primer, v in vitro poskusih je bilo dokazano, da hemolimfa sviloprejke inhibira apoptozo celic, ki proizvajajo EPO, s povečanjem proizvodnje EPO 5-krat (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Problemi testov EPO
Posredni ukrepi za EPO
Merjenje gostote rdečih krvnih celic (hematokrit izraženo v odstotkih), koncentracije hemoglobina, število retikulocitov
Pri cikličnih meritvah hematokrita več kot 50% vodi do suspenzije. MOK ocenjuje vrednosti nad 50%
Mednarodna smučarska zveza je določila mejo hemoglobina 18, 5 g / dl pri moških in 16, 5 g / dl pri ženskah, če se tekmovalec ne more udeležiti, da bi ohranil svoje zdravje
Opozoriti je treba, da se vrednosti hematokrita in hemoglobina lahko razlikujejo od športnika do športnika in kot odziv na isto vajo. Idealno je imeti hematološki profil v času vsakega športnika:
Raziskave, s katerimi se je ugotovila uporaba EPO, so se razširile na različne športe in očitno na olimpijske igre
Marco Pantani je bil izključen iz Giro d'Italia za hematokritno vrednost 52%
Leta 2003 je bil kenijski tekač na srednjih razdaljah Bernard Lagat (drugi najboljši čas doslej na 1500 m) pozitiven (iskanje rHuEPO v urinu) za prevzem EPO pred svetovnim atletskim prvenstvom v Parizu (na katerega ni mogel sodelovati). vendar pa mu je sledila naknadna nasprotna analiza. Ta primer je pokazal potrebo po iskanju bolj zanesljivih preskusov.
V zadnjem času je bila razvita nova direktna izoelektrična metoda (z dobrimi rezultati) za razlikovanje eksogenega EPO od endogena v vzorcih urina, razvitega v francoskem laboratoriju Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem). 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Možno je bilo odkriti eksogeni EPO tudi po 3 dneh vnosa
Neželeni učinki eksogenega eritropoetina
Arterijska hipertenzija (incidenca 1-30%). Mehanizem ni popolnoma jasen, EPO ima vazokonstriktorsko delovanje in kronična izpostavljenost povzroča tudi odpornost na vazodilatacijsko delovanje dušikovega oksida. Končno, EPO spodbuja rast gladkih mišičnih celic v žilah z žilnim preoblikovanjem in hipertrofijo, ki lahko prispevajo k vzdrževanju hipertenzije [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Bolečina v kosteh (ni huda, prehodna, visoka incidenca = 40%)
Konvulzije (za hitro povečanje viskoznosti krvi in izgubo hipoksične vazodilatacije s posledičnim povečanjem žilne upornosti)
glavobol
Trombembolični pojavi (EP, IMA, kap), vsi so povezani s hiperviskoznostjo krvi
Anemija po zdravljenju zaradi zmanjšane endogene proizvodnje EPO
Čista aplazija rdeče serije (tvorba anti-EPO protiteles?)
Myeloproliferativne motnje (študije na živalih, dolgoročno zdravljenje?)
Poškodba eritropoetina kot doping
Podatki o zgoraj navedenih neželenih učinkih eritropoetina izhajajo skoraj izključno iz zdravljenja bolnikov z osnovnimi boleznimi
Študij o poškodbah eritropoetina, ki se uporabljajo kot doping na zdravih športnikih, ni
Študija športnikov, ki so dobivali EPO 6 tednov, je pokazala znatno povečanje sistoličnega tlaka kot odziv na submaksimalno vadbo
Število smrtnih žrtev med belgijskimi in nizozemskimi kolesarji med leti 1987 in 1990 je bilo povezano z uporabo EPO ( Gambrell in Lombardo. Droge in doping: krvni doping in rekombinantni humani eritropoetin. V: Mellion, MB (ur.)) : Skrivnosti športne medicine Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, str.
Ni narobe, če menimo, da se neželeni učinki, ki so jih izpostavili bolniki, lahko pojavijo tudi pri zdravih športnikih, čeprav z manjšo incidenco.
