Όπως είναι γνωστό, τα ερυθρά αιμοσφαίρια (GRs) μεταφέρουν οξυγόνο στους ιστούς και τα αθλήματα αντοχής, όπως ποδηλασία, σκι αντοχής κλπ., Οι απαιτήσεις οξυγόνου είναι πολύ υψηλές
Η πιο πρόσφατη στρατηγική βασίζεται στον ρόλο της ερυθροποιητίνης (ΕΡΟ) στην διέγερση του μυελού των οστών για την παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων (GR)
Ως ντόπινγκ χρησιμοποιούνται ανασυνδυασμένες ανθρώπινες ΕΡΟ (rHuEPO) και συναφείς ουσίες (π.χ. darbepoietin )
Η ΕΡΟ έχει σχετικά μικρή διάρκεια ζωής στο σώμα, ενώ το ερεθιστικό της αποτέλεσμα μπορεί να διαρκέσει έως και δύο εβδομάδες
Ιστορικό της ερυθροποιητίνης
- 1905 Οι Carnot και Deflandre υποθέτουν ότι ένας χυμικός παράγοντας, τον οποίο ονόμασαν αιμοποιητίνη, ρυθμίζει την παραγωγή ερυθροκυττάρων
- 1936 Hjort απέδειξε και επιβεβαίωσε την ύπαρξη αυτού του παράγοντα
- Το 1950 ο Reissmann έδειξε ότι η έκφραση γονιδίου παράγοντα ρυθμίζεται από την πίεση οξυγόνου
- 1977 Ο Miyake κατάφερε να καθαρίσει την ανθρώπινη ερυθροποιητίνη
1985 Lin και Jacobs κλωνοποίησαν το γονίδιο της ερυθροποιητίνης και ανέπτυξαν μια διαμολυσμένη κυτταρική σειρά (κύτταρα CHO) ικανά να παράγουν ανασυνδυασμένη ανθρώπινη ερυθροποιητίνη
- 1989 κλωνοποίηση του υποδοχέα ΕΡΟ
- 2000 σύνθεση της δαρβεποετίνης
Ερυθροποίηση και υποξία
Η ερυθροποίηση (παραγωγή νέων ερυθρών αιμοσφαιρίων) ελέγχεται από ένα πολύ ευαίσθητο σύστημα ανάδρασης, στο οποίο ένας αισθητήρας στο επίπεδο του νεφρού αντιλαμβάνεται αλλοιώσεις στην παροχή οξυγόνου.
Ο μηχανισμός βασίζεται στην παρουσία ενός ετεροδιμερικού μεταγραφικού παράγοντα (επαγώγιμος από την υποξία παράγοντας, HIF-1) (HIF-1α και ΗΙΡ-1β) που αυξάνει την έκφραση του γονιδίου της ερυθροποιητίνης.
Το HIF-1α είναι ασταθές παρουσία οξυγόνου και αποικοδομείται ταχέως από προλυλ-υδροξυλάση με τη συμβολή της πρωτεΐνης von Hippel-Lindau
Κατά τη διάρκεια της υποξίας, η προπυλοξυλαλάση είναι ανενεργή, ως αποτέλεσμα της οποίας συσσωρεύεται η HIF-1α ενεργοποιώντας την έκφραση της ερυθροποιητίνης η οποία διεγείρει την ταχεία ανάπτυξη των ερυθροειδών προγόνων.
Ανθρώπινη ερυθροποιητίνη
Η ερυθροποιητίνη είναι μια πρωτεΐνη που αποτελείται από 193 αμινοξέα (αλλά τα πρώτα 27 διασπώνται κατά τη διάρκεια της έκκρισης)
Παράγεται κυρίως από τα περιτοναϊκά ενδιάμεσα κύτταρα του νεφρού, υπό τον έλεγχο ενός γονιδίου που βρίσκεται στο χρωμόσωμα 7.
Μετά την έκκριση, η ερυθροποιητίνη, στο επίπεδο του αιματοποιητικού ιστού (μυελός των οστών), δεσμεύεται με έναν υποδοχέα (ΕΡΟ-Κ) που βρίσκεται στην επιφάνεια των ερυθροειδών προγόνων και εσωτερικοποιείται
Με την παρουσία αναιμίας ή υποξαιμίας, η σύνθεση της ΕΡΟ αυξάνεται ταχέως περισσότερο από 100 φορές και κατά συνέπεια αυξάνει την επιβίωση, τον πολλαπλασιασμό και την ωρίμανση των κυτταρικών προγονικών κυττάρων επίσης μέσω της αναστολής της απόπτωσης (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος)
Τα φυσιολογικά επίπεδα EPO αίματος είναι περίπου 2-25 mU / ml, αλλά μπορούν να αυξηθούν 100-1000 φορές ως απόκριση στην υποξία
Ο μηχανισμός αισθητήρα οξυγόνου οδηγεί σε διακοπή της παραγωγής της ΕΡΟ όταν ο αριθμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων και / ή η παροχή οξυγόνου στους ιστούς επιστρέφει στην ισορροπία
Ο μηχανισμός ανάδρασης εξασφαλίζει επαρκή παραγωγή RBC για την πρόληψη της αναιμίας και της υποξίας των ιστών, αλλά όχι πολύ υψηλός ώστε να οδηγήσει σε πολυκυταιμία με υπερβολικό ιξώδες αίματος και επακόλουθους καρδιαγγειακούς κινδύνους.
Η υπερπαραγωγή της ΕΡΟ που οδηγεί σε πολυκυταιμία (δευτερεύουσα διακρίνονται από την αληθινή ή πρωτογενή πολυκυταιμία: μυελοπολλαπλασιαστική διαταραχή όπου οι κλώνοι πολλαπλασιάζονται, ανεξάρτητα από την ΕΡΟ, προγονικών κυττάρων με GR και κοκκιοκυττάρων και ανάπτυξης αιμοπεταλίων) μπορεί να προέρχονται από καρδιακές ή αναπνευστικές νόσους, από το υψόμετρο, από εμπόδια ροής αίματος στη θέση παραγωγής ΕΡΟ, από όγκους που παράγουν ΕΡΟ.
Στη δευτερογενή πολυκυταιμία, τα επίπεδα της ΕΡΟ είναι γενικά υψηλά, αλλά μπορεί επίσης να είναι φυσιολογικά λόγω του αυξημένου κύκλου εργασιών
Είναι γνωστό ότι οι γενετικές διαφορές που υπάρχουν μεταξύ των αθλητών μπορεί να είναι ένα στοιχείο στη βάση των διαφορετικών ικανοτήτων απόδοσης
Ένα παράδειγμα είναι η ιστορία του φινλανδού σκιέρ Eero Mäntyranta, διπλού χρυσού μετάλλου στους Ολυμπιακούς Αγώνες του 1964 στο Ίνσμπρουκ
Γεννήθηκε με μετάλλαξη γονιδίων Epo (εκφρασμένη σε επίπεδο υποδοχέα), η οποία αύξησε την ικανότητα μεταφοράς Ο2 με ερυθρά αιμοσφαίρια κατά 25-50%.
Αυτή η παραφυσιολογική κατάσταση θα μπορούσε να αναπαραχθεί μέσω χειρισμού γονιδίων
Ο αριθμός υποδοχέων για την ΕΡΟ κυμαίνεται στα διάφορα κύτταρα της γραμμής των ερυθροκυττάρων. Το μέγιστο συμβαίνει στην CFU-E, ο αριθμός μειώνεται με την εξέλιξη της διαφοροποίησης και ωρίμανσης των κυττάρων ερυθροκυττάρων. Τα ώριμα ερυθροκύτταρα δεν έχουν υποδοχείς ΕΡΟ
Οι υποδοχείς ΕΡΟ έχουν επίσης ταυτοποιηθεί σε μυοκύτταρα, ενδοθηλιακά κύτταρα, ΚΝΣ, ωοθήκες και όρχεις
Ως εκ τούτου, η ΕΡΟ θεωρείται ότι έχει φυσιολογικό ρόλο στην ανάπτυξη της καρδιάς και του εγκεφάλου
Η ΕΡΟ προστατεύει τους καρδιακούς και νευρικούς ιστούς από φλεγμονή και ισχαιμική βλάβη: τόσο με άμεση διέγερση νευρικών και καρδιακών κυττάρων όσο και έμμεσα με κινητοποίηση ενδοθηλιακών προγονικών κυττάρων, προωθώντας έτσι τη νεοαγγειοποίηση
Εξωγενείς ερυθροποιητίνες
Ανθρώπινη ανασυνδυασμένη ερυθροποιητίνη (εποετίνη, rHuEPO)
Παρουσιάζει μόνο μικρές διαφορές (στο επίπεδο των υδατανθρακικών αλυσίδων) σε σύγκριση με τη φυσιολογική ΕΡΟ, οι οποίες ωστόσο αντικατοπτρίζουν τη χημική και φυσική συμπεριφορά του μορίου, για παράδειγμα υπάρχουν διαφορές στο ηλεκτρικό φορτίο
Για εργοεργικούς σκοπούς, το rHuEPO χρησιμοποιείται με ενέσεις κάθε 2-3 ημέρες, για 3-4 εβδομάδες, σε συνδυασμό με σκευάσματα σιδήρου. Στην πραγματικότητα, σε συνθήκες διέγερσης από την ερυθροποιητίνη, καθίσταται απαραίτητη η σύνθεση της αιμοσφαιρίνης σε αθλητές με πολύ υψηλότερο ρυθμό από ό, τι κανονικά και αυτό απαιτεί επαρκή παροχή σιδήρου για διατήρηση της ερυθροποιητικής αποτελεσματικότητας. Ημιζωή 8.5 ώρες
Μόλις επιτευχθεί η φάση συντήρησης, η πρόσληψη μπορεί να λάβει χώρα σε χαμηλότερες δόσεις, οι οποίες είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν στους ελέγχους ντόπινγκ
darbepoetin
Περισσότερο σταθερό από το ΕΡΟ, με μεγαλύτερο χρόνο ημιζωής (25, 3 ώρες) και μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. είναι ευκολότερο να αναγνωριστεί λόγω διαρθρωτικών χαρακτηριστικών διαφορετικών από το ενδογενές ανθρώπινο προϊόν και τη χαμηλότερη κάθαρση
Οι θεραπευτικές χρήσεις της ερυθροποιητίνης (εποετίνη · Eprex®, Globuren®, Neorecormon®, darbepoetin: Aranesp®, Nespo®)
- Αναιμία κατά τη διάρκεια της χρόνιας νεφρικής ανεπάρκειας
- Η αναιμία της ζιδοβουδίνης (αντι-HIV)
- "Ανθεκτική" αναιμία
- Μετα-καρκίνος μετά-χημειοθεραπεία αναιμία
- Παθολογικές ελλείψεις της ΕΡΟ
- μυέλωμα
- Μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα
Έρευνα για την ερυθροποιητίνη σε ταχεία και συνεχή ανάπτυξη:
Προϊόντα που μιμούνται τη δραστηριότητα του ΕΓΔΕ
Μικρά πεπτίδια ή μη πεπτιδικές ενώσεις που μπορούν να συνδεθούν ενεργοποιώντας τους σε υποδοχείς ΕΡΟ (Science 1996 · 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999 · 96: 12156)
Πρόσφατα, για παράδειγμα, σε in vitro πειράματα, έχει αποδειχθεί ότι η αιμολυμφία μεταξοσκώληκα αναστέλλει την απόπτωση των κυττάρων που παράγουν ΕΡΟ αυξάνοντας την παραγωγή του ΕΡΟ 5 φορές (Biotechnol Bioeng 2005 · 91: 793)
Τα προβλήματα των δοκιμών EPO
Έμμεσα μέτρα για την ΕΠΟ
Μέτρηση της πυκνότητας των ερυθρών αιμοσφαιρίων (αιματοκρίτης εκφραζόμενη ως ποσοστό), επίπεδα αιμοσφαιρίνης, αριθμός δικτυοερυθροκυττάρων
Σε κυκλικές μετρήσεις αιματοκρίτη μεγαλύτερη από 50% οδηγούν σε εναιώρηση. Οι τιμές πάνω από 50% είναι ύποπτες από τη ΔΟΕ
Η Διεθνής Ομοσπονδία Σκι έχει επιβάλει όριο αιμοσφαιρίνης 18, 5 g / dL στους άνδρες και 16, 5 g / dL στις γυναίκες, αν βρεθεί πριν από έναν αγώνα ο αθλητής δεν μπορεί να συμμετάσχει για να διατηρήσει την υγεία του
Πρέπει να σημειωθεί ότι οι τιμές του αιματοκρίτη και της αιμοσφαιρίνης μπορεί να διαφέρουν από αθλητή σε αθλητή και σε απάντηση στην ίδια άσκηση. Το ιδανικό είναι να έχετε το αιματολογικό προφίλ κάθε φορά του κάθε αθλητή:
οι έρευνες για τον προσδιορισμό της χρήσης του ΕΡΟ έχουν επεκταθεί σε διάφορα αθλήματα και προφανώς στους Ολυμπιακούς Αγώνες
Ο Marco Pantani αποκλείστηκε από το Giro d'Italia για τιμή αιματοκρίτη 52%
Το 2003, ο μεσαίος δρομέας της Κένυας, Bernard Lagat (2ος καλύτερος χρόνος στα 1500 μ.), Ήταν θετικός (αναζητώντας rHuEPO στα ούρα) για να πάρει το EPO πριν από το Παγκόσμιο Πρωτάθλημα Στίβου (στο οποίο δεν μπορούσε να συμμετάσχει) Εντούτοις, η επακόλουθη αντίθετη ανάλυση τον καθαρίζει. Αυτή η περίπτωση έχει καταδείξει την ανάγκη αναζήτησης πιο αξιόπιστων δοκιμών.
Πρόσφατα, αναπτύχθηκε μια νέα άμεση ισοηλεκτρική μέθοδος (με καλά αποτελέσματα) για να γίνει διάκριση μεταξύ της εξωγενούς ΕΡΟ και του ενδογενούς δείγματος ούρων, που αναπτύχθηκε στο γαλλικό εργαστήριο Chatenay-Malabry (Nature 2000, 405: 635, Anal Biochem 2002 · 311: 119 · Clin Chem 2003 · 49: 901). Ήταν δυνατόν να ανιχνευθεί εξωγενής ΕΡΟ ακόμα και μετά από 3 ημέρες πρόσληψης
Ανεπιθύμητες αντιδράσεις από εξωγενή ερυθροποιητίνη
Αρτηριακή υπέρταση (επίπτωση 1-30%). Ο μηχανισμός δεν είναι εντελώς διαυγής, η ΕΡΟ έχει αγγειοσυσταλτική δράση και η χρόνια έκθεση προκαλεί επίσης αντίσταση στην αγγειοδιασταλτική δράση του μονοξειδίου του αζώτου. Τέλος, η ΕΡΟ προάγει την ανάπτυξη κυττάρων λείου μυός σε αγγεία με αγγειακή αναδιαμόρφωση και υπερτροφία που μπορεί να συμβάλει στη διατήρηση της υπέρτασης [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821 - 8])
Οστικός πόνος (όχι σοβαρός, παροδική, υψηλή συχνότητα = 40%)
Σπασμοί (για ταχεία αύξηση του ιξώδους του αίματος και απώλεια της υποξικής αγγειοδιαστολής με συνακόλουθη αύξηση της αγγειακής αντίστασης)
πονοκέφαλο
Θρομβοεμβολικά φαινόμενα (ΕΡ, ΙΜΑ, αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο), όλα σχετίζονται με την υπερευαισθησία του αίματος
Αναιμία μετά τη θεραπεία για μειωμένη ενδογενή παραγωγή ΕΡΟ
Καθαρή απλασία της ερυθράς σειράς (σχηματισμός αντι-ΕΡΟ αντισώματος;)
Μυελοπολλαπλασιαστικές διαταραχές (μελέτες σε ζώα, μακροχρόνιες θεραπείες;)
Η βλάβη της ερυθροποιητίνης ως ντόπινγκ
Τα δεδομένα σχετικά με τις ανεπιθύμητες ενέργειες της ερυθροποιητίνης που απαριθμούνται παραπάνω προέρχονται σχεδόν αποκλειστικά από θεραπευτικές αγωγές σε ασθενείς με υποκείμενες παθήσεις
Δεν υπάρχουν μελέτες σχετικά με τη βλάβη της ερυθροποιητίνης που χρησιμοποιείται ως ντόπινγκ σε υγιείς αθλητές
Μια μελέτη των αθλητών που έλαβαν ΕΡΟ για 6 εβδομάδες έδειξε σημαντική αύξηση της συστολικής πίεσης σε απόκριση της υπο-μέγιστης άσκησης
Ο αριθμός των θανάτων μεταξύ Βελγίου και Ολλανδού ποδηλάτη μεταξύ του 1987 και του 1990 σχετίζεται με τη χρήση της ΕΡΟ ( Gambrell και Lombardo.) Ντόπινγκ και ανασυνδυασμένη ανθρώπινη ερυθροποιητίνη. : Μυστικά αθλητικής ιατρικής, Φιλαδέλφεια: Hanley & Belfus, 1994, σελ. 130-3)
Δεν είναι λάθος να πιστεύουμε ότι οι ανεπιθύμητες ενέργειες που επισημάνθηκαν στους ασθενείς μπορεί επίσης να εμφανιστούν σε υγιείς αθλητές, ακόμη και αν έχουν χαμηλότερη συχνότητα εμφάνισης.
