Ako je známe, červené krvinky (GR) prenášajú kyslík do tkanív a vytrvalostné športy, ako je cyklistika, beh na lyžiach, atď.
Najnovšia stratégia je založená na úlohe erytropoetínu (EPO) pri stimulácii kostnej drene na produkciu červených krviniek (GR)
Ako doping sa používa rekombinantný ľudský EPO (rHuEPO) a príbuzné látky (napr. Darbepoietin )
EPO má relatívne krátky život v tele, zatiaľ čo jeho stimulačný účinok môže trvať až dva týždne
História erytropoetínu
- 1905 Carnot a Deflandre predpokladali, že humorálny faktor, ktorý nazývajú hemopoetínom, reguloval produkciu červených krviniek
- 1936 Hjort preukázal a potvrdil existenciu tohto faktora
- 1950 Reissmann ukázal, že expresia faktorového génu bola regulovaná tlakom kyslíka
- 1977 Miyakeovi sa podarilo očistiť ľudský erytropoetín
1985 Lin a Jacobs klonovali erytropoetínový gén a vyvinuli transfekovanú bunkovú líniu (CHO bunky), ktorá je schopná produkovať rekombinantný ľudský erytropoetín
- 1989 klonovanie EPO receptora
- 2000 syntéza darbepoetínu
Erytropoéza a hypoxia
Erytropoéza (produkcia nových červených krviniek) je riadená veľmi citlivým systémom spätnej väzby, v ktorom senzor na úrovni obličiek vníma zmeny v dodávke kyslíka.
Mechanizmus je založený na prítomnosti heterodimérneho transkripčného faktora (faktor indukujúci hypoxiu, HIF-1) (HIF-la a HIF-1 p), ktorý zvyšuje expresiu génu erytropoetínu.
HIF-1 a je nestabilný v prítomnosti kyslíka a je rýchlo degradovaný prolylhydroxylázou s prispením proteínu von Hippel-Lindau
Počas hypoxia propylhydroxylázy je neaktívna, výsledkom čoho sa HIF-1a akumuluje aktiváciou expresie erytropoetínu, ktorý stimuluje rýchlu expanziu erytroidných progenitorov.
Ľudský erytropoetín
Erytropoetín je proteín zložený z 193 aminokyselín (ale prvých 27 je rozdelených počas sekrécie)
Je produkovaný hlavne peritubulárnymi intersticiálnymi bunkami obličky pod kontrolou génu umiestneného na chromozóme 7.
Po sekrécii sa erytropoetín na úrovni hematopoetického tkaniva (kostná dreň) viaže na receptor (EPO-R), ktorý sa nachádza na povrchu progenitorov erytroidných buniek a je internalizovaný.
V prítomnosti anémie alebo hypoxémie sa syntéza EPO rýchlo zvyšuje o viac ako 100-násobok a následne zvyšuje prežitie, proliferáciu a zrenie medulárnych progenitorových buniek aj prostredníctvom inhibície apoptózy (programovaná bunková smrť).
Normálne hladiny EPO v krvi sa pohybujú okolo 2-25 mU / ml, ale ako odpoveď na hypoxiu sa môžu zvýšiť 100-1000-krát
Mechanizmus kyslíkového senzora vedie k prerušeniu produkcie EPO, keď sa počet červených krviniek a / alebo prísun kyslíka do tkanív vráti do rovnováhy.
Mechanizmus spätnej väzby zabezpečuje adekvátnu produkciu RBC na prevenciu anémie a tkanivovej hypoxie, ale nie príliš vysokú na to, aby viedla k polycytémii s nadmernou viskozitou krvi a následnými kardiovaskulárnymi rizikami.
Nadprodukcia EPO, ktorá vedie k polycytémii (sekundárna, ktorá sa má odlišovať od skutočnej alebo primárnej polycytémie: myeloproliferatívna porucha, kde klony proliferujú, nezávisle od EPO, progenitorových buniek s rastom GR aj granulocytov a rastom krvných doštičiek) môže pochádzať zo srdcových alebo repiratívnych ochorení, z nadmorskej výšky, z prekážok prietoku krvi v mieste produkcie EPO, z nádorov produkujúcich EPO.
Pri sekundárnej polycytémii sú hladiny EPO vo všeobecnosti vysoké, ale môžu byť tiež normálne v dôsledku zvýšeného obratu
Je známe, že genetické rozdiely, ktoré existujú medzi športovcami, môžu byť prvkom na základe rôznych výkonnostných kapacít
Príkladom je príbeh fínskeho bežeckého lyžiara Eera Mäntyranta, dvojitú zlatú medailu na olympijských hrách v roku 1964 v Innsbrucku
Narodil sa s mutáciou génu Epo (exprimovanou na úrovni receptora), ktorá zvýšila jeho transportnú kapacitu O2 s červenými krvinkami o 25-50%.
Tento parafyziologický stav by sa mohol reprodukovať prostredníctvom génovej manipulácie
Počet receptorov pre EPO sa líši v rôznych bunkách línie červených krviniek. Maximum sa vyskytuje v CFU-E, počet klesá s progresiou diferenciácie a dozrievania erytrocytových buniek. Zrelé erytrocyty nemajú receptory EPO
Receptory EPO boli tiež identifikované na myocytoch, endotelových bunkách, CNS, vaječníkoch a semenníkoch
Predpokladá sa teda, že EPO má fyziologickú úlohu vo vývoji srdca a mozgu
EPO chráni srdcové a nervové tkanivá pred zápalom a ischemickým poškodením: prostredníctvom priamej stimulácie nervových a srdcových buniek a nepriamo mobilizáciou endotelových progenitorových buniek, čím sa podporuje neo-vaskularizácia
Exogénne erytropoetíny
Ľudský rekombinantný erytropoetín (epoetín, rHuEPO)
Predstavuje iba nepatrné rozdiely (na úrovni sacharidových reťazcov) v porovnaní s fyziologickým EPO, ktoré však odrážajú chemické a fyzikálne správanie molekuly, napríklad rozdiely v elektrickom náboji
Na ergogénne účely sa rHuEPO používa s injekciami každé 2-3 dni, 3-4 týždne v kombinácii s prípravkami železa. V skutočnosti pri podmienkach stimulácie erytropoetínom je nevyhnutné syntetizovať hemoglobín u športovcov omnoho vyššou rýchlosťou ako normálne a to vyžaduje adekvátny prísun železa na udržanie erytropoetickej účinnosti. Polčas rozpadu 8, 5 hodín
Akonáhle sa dosiahne udržiavacia fáza, príjem sa môže uskutočňovať pri nižších dávkach, ktoré je ťažšie identifikovať pri dopingových kontrolách
darbepoetín
Stabilnejší ako EPO, s dlhším polčasom (25, 3 hodín) a vyššou účinnosťou; je ľahšie identifikovateľný kvôli štrukturálnym vlastnostiam odlišným od endogénneho ľudského produktu a od nižšieho klírensu
Terapeutické použitie erytropoetínu (epoetín; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; darbepoetín: Aranesp®, Nespo®)
- Anémia v priebehu chronického zlyhania obličiek
- Zidovudínová anémia (anti-HIV)
- "Refraktérna" anémia
- Postchemická anémia po rakovine
- Patologické nedostatky EPO
- myelómu
- Myelodysplastické syndrómy
Výskum erytropoetínu v rýchlom a nepretržitom vývoji: \ t
Výrobky, ktoré napodobňujú činnosť EPO
Malé peptidy alebo nepeptidové zlúčeniny, ktoré sa môžu viazať, aktivovať na receptory EPO (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Nedávno sa napríklad v experimentoch in vitro ukázalo, že hemolymfia priadky morušovej inhibuje apoptózu buniek produkujúcich EPO zvýšením produkcie EPO 5-násobne (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Problémy testov EPO
Nepriame opatrenia pre EPO
Meranie hustoty červených krviniek (hematokrit vyjadrený v percentách), hladiny hemoglobínu, počet retikulocytov
Pri cyklickom meraní hematokritu viac ako 50% vedie k suspenzii. Hodnoty nad 50% sú podľa IOC podozrivé
Medzinárodná lyžiarska federácia stanovila limit hemoglobínu 18, 5 g / dl u mužov a 16, 5 g / dl u žien, ak sa športovec pred pretekom nemohol zúčastniť na ochrane svojho zdravia
Je potrebné poznamenať, že hodnoty hematokritu a hemoglobínu sa môžu líšiť od športovca k športovcovi a v reakcii na to isté cvičenie. Ideálnym je mať hematologický profil v priebehu času každého športovca:
prieskumy na identifikáciu používania EPO sa rozšírili na rôzne športy a samozrejme na olympijské hry
Marco Pantani bol diskvalifikovaný z Giro d'Italia na hodnotu hematokritu 52%.
V roku 2003 bol kenský bežec na strednej vzdialenosti Bernard Lagat (druhý najlepší čas v histórii 1500 m) pozitívny (hľadanie rHuEPO v moči) na prevzatie EPO pred majstrovstvami sveta v atletike v Paríži (na ktoré sa nemohol zúčastniť). následná proti-analýza ho však opravila. Tento prípad ukázal potrebu hľadať spoľahlivejšie testy.
Nedávno bola vyvinutá nová priama izoelektrická metóda (s dobrými výsledkami) na rozlíšenie exogénneho EPO od endogénu vo vzorkách moču, vyvinutých vo francúzskom laboratóriu Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Exogénne EPO bolo možné zistiť aj po 3 dňoch príjmu
Nežiaduce reakcie z exogénneho erytropoetínu
Arteriálna hypertenzia (incidencia 1-30%). Mechanizmus nie je úplne jasný, EPO má vazokonstrikčný účinok a chronická expozícia tiež spôsobuje rezistenciu voči vazodilatačnému účinku oxidu dusnatého. EPO nakoniec podporuje rast buniek hladkého svalstva v cievach s vaskulárnou remodeláciou a hypertrofiou, ktoré môžu prispieť k udržaniu hypertenzie [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Bolesť kostí (nie ťažká, prechodná, vysoká incidencia = 40%)
Kŕče (pre rýchle zvýšenie viskozity krvi a stratu hypoxickej vazodilatácie s následným zvýšením vaskulárnej rezistencie)
bolesť hlavy
Tromboembolické javy (EP, IMA, mŕtvica), všetky súvisia s hyperviskozitou krvi
Anémia po liečbe na zníženie endogénnej produkcie EPO
Čistá aplázia červenej série (tvorba anti-EPO protilátok?)
Myeloproliferatívne poruchy (štúdie na zvieratách, dlhodobá liečba?)
Poškodenie erytropoetínu ako dopingu
Vyššie uvedené údaje o nežiaducich reakciách erytropoetínu pochádzajú takmer výlučne z terapeutických liečebných postupov u pacientov so základnými ochoreniami
Neexistujú žiadne štúdie o poškodení erytropoetínu používaného ako doping na zdravých športovcoch
Štúdia atlétov, ktorí dostávali EPO po dobu 6 týždňov, ukázala signifikantné zvýšenie systolického tlaku v reakcii na sub-maximálny výkon
Počet úmrtí medzi belgickými a holandskými cyklistami v rokoch 1987 až 1990 súvisel s používaním EPO ( Gambrell a Lombardo. Lieky a doping: doping krvi a rekombinantný ľudský erytropoetín. In: Mellion, MB (ed.) : Tajomstvo športovej medicíny: Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, s.
Nie je nesprávne myslieť si, že nežiaduce reakcie, ktoré sa vyskytli u pacientov, sa môžu vyskytnúť aj u zdravých športovcov, aj keď majú nižší výskyt.
