fiziologija

EPO (eritropoetin) i doping

Kao što je poznato, crvena krvna zrnca (GR) nose kisik do tkiva i sportove izdržljivosti, kao što su biciklizam, skijaško trčanje, itd., Zahtjevi za kisikom su vrlo visoki

Stoga su dugo vremena istraživane strategije za povećanje proizvodnje eritrocita kako bi se poboljšao sportski učinak

Najnovija strategija temelji se na ulozi eritropoetina (EPO) u poticanju koštane srži da proizvodi crvene krvne stanice (GR)

Kao doping koriste se rekombinantni humani EPO (rHuEPO) i srodne tvari (npr. Darbepoetin ).

EPO ima relativno kratak život u tijelu, a njegov stimulirajući učinak može trajati do dva tjedna

Povijest eritropoetina

  • 1905. Carnot i Deflandre pretpostavili su da je humoralni faktor, koji su nazvali hemopoietin, regulirao proizvodnju crvenih krvnih stanica

  • 1936. Hjort je pokazao i potvrdio postojanje tog faktora

  • 1950. Reissmann je pokazao da je ekspresija gena faktora regulirana tlakom kisika

  • 1977. Miyake je uspio očistiti ljudski eritropoetin

    1985. Lin i Jacobs klonirali su eritropoetinski gen i razvili transfektiranu staničnu liniju (CHO stanice) sposobnu za proizvodnju rekombinantnog humanog eritropoetina

  • 1989. kloniranje EPO receptora

  • 2000 sinteza darbepoetina

Eritropoeza i hipoksija

Eritropoeza (proizvodnja novih crvenih krvnih zrnaca) kontrolira vrlo osjetljiv sustav povratnih informacija u kojem senzor na razini bubrega opaža promjene u opskrbi kisikom.

Mehanizam se temelji na prisutnosti heterodimernog transkripcijskog faktora (Hipoksija-inducibilni faktor, HIF-1) (HIF-la i HIF-lp) koji povećava ekspresiju gena eritropoetina.

HIF-1α je nestabilan u prisutnosti kisika i brzo se razgrađuje s prolil-hidroksilazom uz doprinos von Hippel-Lindau proteina

Tijekom hipoksije propil hidroksilaza je neaktivna jer se HIF-1a akumulira aktiviranjem ekspresije eritropoetina koji stimulira brzo širenje eritroidnih progenitora.

Humani eritropoetin

Eritropoetin je protein sastavljen od 193 aminokiseline (ali prvih 27 se razdvaja tijekom izlučivanja)

Nastaje uglavnom peritubularnim intersticijskim stanicama bubrega, pod kontrolom gena smještenog na kromosomu 7.

Nakon izlučivanja eritropoetin, na razini hematopoetskog tkiva (koštane srži), veže se na receptor (EPO-R) koji se nalazi na površini eritroidnih progenitora i internalizira se

U prisutnosti anemije ili hipoksemije, sinteza EPO-a brzo se povećava za više od 100 puta i posljedično povećava preživljavanje, proliferaciju i sazrijevanje medularnih progenitorskih stanica također inhibicijom apoptoze (programirana stanična smrt).

Normalne razine EPO u krvi su oko 2-25 mU / ml, ali se mogu povećati 100-1000 puta kao odgovor na hipoksiju

Mehanizam senzora kisika dovodi do prekida proizvodnje EPO-a kada se broj crvenih krvnih stanica i / ili opskrba tkiva kisikom vrati u ravnotežu

Mehanizam povratne sprege osigurava odgovarajuću proizvodnju eritrocita kako bi se spriječila anemija i hipoksija tkiva, ali ne previsoka da bi dovela do policitemije s prekomjernom viskoznošću krvi i posljedičnim kardiovaskularnim rizicima.

Prekomjerna proizvodnja EPO-a koja dovodi do policitemije (sekundarno se razlikuje od istinske ili primarne poli-kitije: mijeloproliferativni poremećaj gdje klonovi proliferiraju, neovisno o EPO, ishodišnih stanica s rastom GR i granulocita i trombocita) mogu proizlaziti iz srčanih ili repiratornih bolesti s visine, od prepreka protoka krvi na mjestu proizvodnje EPO, od tumora koji proizvode EPO.

U sekundarnoj policitemiji, razine EPO-a su općenito visoke, ali također mogu biti normalne zbog povećanog prometa

Poznato je da genetske razlike koje postoje između sportaša mogu biti element u osnovi različitih izvedbenih sposobnosti

Moguće genetske razlike mogu uključivati ​​općenito eritropoezu i posebno eritropoetin

Primjer je priča o finskom skijašu Eero Mäntyranti, dvostrukoj zlatnoj medalji na Olimpijskim igrama 1964. u Innsbrucku

Rođen je s mutacijom Epo gena (izraženom na razini receptora) koja je povećala njegov kapacitet prijenosa O2 s crvenim krvnim stanicama za 25-50%.

Ovo parafiziološko stanje moglo bi se reproducirati putem manipulacije gena

Broj receptora za EPO varira u različitim stanicama linije crvenih stanica. Maksimum se javlja u CFU-E, broj se smanjuje s napredovanjem diferencijacije i sazrijevanja stanica eritrocita. Zreli eritrociti nemaju EPO receptore

EPO receptori su također identificirani na miocitima, endotelnim stanicama, CNS-u, jajnicima i testisima

Smatra se da EPO ima fiziološku ulogu u razvoju srca i mozga

EPO štiti srčana i živčana tkiva od upale i ishemijskog oštećenja: i izravnom stimulacijom živčanih i srčanih stanica i posredno mobiliziranjem endotelnih prekurzorskih stanica, čime se promiče neo-vaskularizacija

Eksogeni eritropoetini

Humani rekombinantni eritropoetin (epoetin, rHuEPO)

Prikazane su samo neznatne razlike (na razini ugljikohidratnih lanaca) u usporedbi s fiziološkim EPO, koje se ipak odražavaju na kemijsko i fizičko ponašanje molekule, na primjer postoje razlike u električnom naboju.

Za ergogene svrhe, rHuEPO se koristi s injekcijama svakih 2-3 dana, tijekom 3-4 tjedna, u kombinaciji s pripravcima željeza. Zapravo, u uvjetima stimulacije eritropoetinom, potrebno je sintetizirati hemoglobin kod sportaša na mnogo višoj stopi nego normalno i to zahtijeva adekvatnu opskrbu željeza za održavanje eritropoetske učinkovitosti. Pola života 8, 5 sati

Kada se dostigne faza održavanja, unos se može odvijati pri nižim dozama, koje je teže identificirati u doping kontrolama

darbepoetin

Stabilniji od EPO-a, s dužim poluživotom (25, 3 sati) i većom djelotvornošću; Lakše je identificirati zbog strukturnih karakteristika koje se razlikuju od endogenog ljudskog proizvoda i do manjeg klirensa

Terapijske primjene eritropoetina (epoetin; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; darbepoetin: Aranesp®, Nespo®)

  • Anemija tijekom kroničnog zatajenja bubrega

  • Zidovudinska anemija (anti-HIV)

  • "Vatrostalna" anemija

  • Post-rak anemija nakon kemoterapije

  • Patološki nedostaci EPO-a

  • mijeloma

  • Mielodisplastični sindromi

Istraživanje eritropoetina u brzom i kontinuiranom razvoju:

Proizvodi koji oponašaju aktivnost EPO-a

Mali peptidi ili nepeptidni spojevi koji ih mogu vezati, aktivirajući ih na EPO receptore (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)

Nedavno, na primjer, u in vitro pokusima, pokazano je da hemolimfa svilene bubice inhibira apoptozu stanica koje proizvode EPO povećavajući proizvodnju EPO 5 puta (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)

Problemi EPO testova

Neizravne mjere za EPO

Mjerenje gustoće crvenih krvnih stanica (hematokrit izražen kao postotak), razina hemoglobina, broj retikulocita

Kod cikličkih mjerenja hematokrita veće od 50% dovodi do suspenzije. MOO-a sumnja na vrijednosti iznad 50%

Međunarodna skijaška federacija nametnula je granicu hemoglobina od 18, 5 g / dl kod muškaraca i 16, 5 g / dl kod žena, a ako je utvrđena prije utrke, sportaš ne može sudjelovati u očuvanju zdravlja.

Valja napomenuti da vrijednosti hematokrita i hemoglobina mogu varirati od sportaša do sportaša i kao odgovor na istu vježbu. Idealno je imati hematološki profil tijekom vremena svakog sportaša:

ankete za identificiranje uporabe EPO-a proširile su se na razne sportove i očito na Olimpijske igre

Marco Pantani je diskvalificiran iz Giro d'Italia za hematokritnu vrijednost od 52%

Godine 2003. Kenijski trkač Bernard Lagat (drugi najbolji put ikada u 1500 m) bio je pozitivan (potraga za rHuEPO u mokraći) za preuzimanje EPO-a prije Svjetskog atletskog prvenstva u Parizu (na koje nije mogao sudjelovati). međutim, naknadna kontra-analiza očistila ga je. Ovaj slučaj pokazao je potrebu za traženjem pouzdanijih testova.

Nedavno je razvijena nova izravna izoelektrična metoda (s dobrim rezultatima) za razlikovanje egzogenog EPO od endogena u uzorcima urina, razvijenog u francuskom laboratoriju Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem). 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Bilo je moguće otkriti egzogeni EPO čak i nakon 3 dana uzimanja

Nuspojave od egzogenog eritropoetina

Arterijska hipertenzija (incidencija 1-30%). Mehanizam nije posve jasan, EPO ima vazokonstriktorsko djelovanje, a kronična izloženost također uzrokuje otpornost na vazodilatacijsko djelovanje dušikovog oksida. Konačno, EPO potiče rast stanica glatkih mišića u krvnim žilama s vaskularnim remodeliranjem i hipertrofijom koje mogu doprinijeti održavanju hipertenzije [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])

Bol u kostima (ne teška, prolazna, visoka učestalost = 40%)

Konvulzije (za brzo povećanje viskoznosti krvi i gubitak hipoksične vazodilatacije s posljedičnim povećanjem vaskularne rezistencije)

glavobolja

Tromboembolijski fenomeni (EP, IMA, moždani udar), svi povezani s hiperviskoznošću krvi

Anemija nakon tretmana za smanjenje endogene proizvodnje EPO-a

Čista aplazija crvene serije (stvaranje anti-EPO antitijela?)

Mijeloproliferativni poremećaji (studije na životinjama, dugotrajna liječenja?)

Eritropoetinska oštećenja kao doping

Podaci o gore navedenim nuspojavama eritropoetina potječu gotovo isključivo iz terapijskih tretmana bolesnika s osnovnim bolestima

Nema studija o oštećenju eritropoetina koji se koristi kao doping na zdravim sportašima

Ispitivanje sportaša s EPO-om tijekom 6 tjedana pokazalo je značajno povećanje sistoličkog tlaka kao odgovor na submaksimalnu vježbu

Broj smrtnih slučajeva između belgijskih i nizozemskih biciklista između 1987. i 1990. bio je povezan s uporabom EPO-a ( Gambrell i Lombardo. Droge i doping: krvni doping i rekombinantni humani eritropoetin. U: Mellion, MB (ur.) : Tajne sportske medicine Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, str.

Nije pogrešno misliti da se nuspojave istaknute u bolesnika mogu pojaviti i kod zdravih sportaša, čak i ako imaju manju incidenciju.