Как известно, эритроциты (GR) переносят кислород к тканям и выносливым видам спорта, таким как езда на велосипеде, бег на лыжах и т. Д., Потребность в кислороде очень высока
Самая последняя стратегия основана на роли эритропоэтина (ЭПО) в стимулировании костного мозга к выработке эритроцитов (GR)
В качестве допинга используются рекомбинантный человеческий EPO (rHuEPO) и родственные вещества (например, дарбэпоэтин )
ЭПО имеет относительно короткую жизнь в организме, в то время как его стимулирующий эффект может длиться до двух недель
История эритропоэтина
- 1905 Карно и Дефландр предположили, что гуморальный фактор, который они назвали гемопоэтином, регулирует выработку эритроцитов
- 1936 Hjort продемонстрировал и подтвердил существование этого фактора
- 1950 Reissmann показал, что экспрессия гена фактора регулируется давлением кислорода
- 1977 Мияке удалось очистить эритропоэтин человека
1985 Лин и Джейкобс клонировали ген эритропоэтина и разработали трансфицированную клеточную линию (клетки СНО), способную продуцировать рекомбинантный человеческий эритропоэтин
- 1989 клонирование рецептора ЕРО
- 2000 синтез дарбэпоэтина
Эритропоэз и гипоксия
Эритропоэз (производство новых красных кровяных клеток) контролируется очень чувствительной системой обратной связи, в которой датчик на уровне почек воспринимает изменения в снабжении кислородом.
Механизм основан на присутствии гетеродимерного фактора транскрипции (гипоксия-индуцибельный фактор, HIF-1) (HIF-1α и HIF-1β), который увеличивает экспрессию гена эритропоэтина.
HIF-1α нестабилен в присутствии кислорода и быстро разлагается под действием пролилгидроксилазы с участием белка фон Гиппеля-Линдау
Во время гипоксии пропилгидроксилаза неактивна, в результате чего HIF-1α накапливается путем активации экспрессии эритропоэтина, что стимулирует быстрое размножение эритроидных предшественников.
Эритропоэтин человека
Эритропоэтин - это белок, состоящий из 193 аминокислот (но первые 27 расщепляются во время секреции)
Это произведено главным образом перитубулярными интерстициальными клетками почки, под контролем гена, расположенного на хромосоме 7.
После секреции эритропоэтин на уровне кроветворной ткани (костного мозга) связывается с рецептором (EPO-R), расположенным на поверхности предшественников эритроида, и интернализуется.
При наличии анемии или гипоксемии синтез ЭПО быстро увеличивается более чем в 100 раз и, следовательно, увеличивает выживаемость, пролиферацию и созревание медуллярных клеток-предшественников также за счет ингибирования апоптоза (запрограммированная гибель клеток)
Нормальные уровни EPO в крови составляют около 2-25 мЕ / мл, но могут увеличиться в 100-1000 раз в ответ на гипоксию
Механизм датчика кислорода приводит к прерыванию производства ЭПО, когда количество эритроцитов и / или подача кислорода в ткани возвращается к равновесию
Механизм обратной связи обеспечивает адекватную выработку эритроцитов для предотвращения анемии и гипоксии тканей, но не слишком высокой, чтобы привести к полицитемии с избыточной вязкостью крови и, как следствие, к сердечно-сосудистым рискам.
Перепроизводство EPO, которое приводит к полицитемии (вторичной, которую следует отличать от истинной или первичной полицитемии: миелопролиферативное расстройство, при котором клоны пролиферируют, независимо от EPO, клеток-предшественников с ростом как GR, так и гранулоцитов и тромбоцитов), могут происходить из-за заболеваний сердца или репираторных заболеваний. с высоты, из-за препятствий кровотока на производственной площадке EPO, из опухолей, продуцирующих EPO.
При вторичной полицитемии уровни ЭПО, как правило, высокие, но могут также быть нормальными из-за увеличения оборота
Известно, что генетические различия, существующие между спортсменами, могут быть элементом, лежащим в основе различных способностей
В качестве примера можно привести историю финского лыжника-гонщика Ээро Мянтиранта, удостоенного двойной золотой медали на Олимпийских играх 1964 года в Инсбруке.
Он родился с мутацией гена Epo (выраженной на уровне рецептора), которая увеличила его способность переносить O2 с эритроцитами на 25-50%.
Это парафизиологическое состояние может быть воспроизведено с помощью генной манипуляции
Количество рецепторов для ЭПО варьируется в разных клетках линии красных клеток. Максимум наблюдается в КОЕ-Е, количество уменьшается с прогрессированием дифференцировки и созревания клеток эритроцитов. Зрелые эритроциты не имеют рецепторов ЭПО
Рецепторы ЭПО также были идентифицированы на миоцитах, эндотелиальных клетках, ЦНС, яичниках и яичках.
Поэтому считается, что ЭПО играет физиологическую роль в развитии сердца и мозга.
ЭПО защищает сердечную и нервную ткани от воспаления и ишемического повреждения: как путем прямой стимуляции нервных и сердечных клеток, так и косвенно, путем мобилизации эндотелиальных клеток-предшественников, тем самым способствуя новообразованию сосудов
Экзогенные эритропоэтины
Человеческий рекомбинантный эритропоэтин (эпоэтин, rHuEPO)
Он представляет лишь незначительные различия (на уровне углеводных цепей) по сравнению с физиологическим ЭПО, которые, однако, отражают химическое и физическое поведение молекулы, например, существуют различия в электрическом заряде
В эргогенных целях rHuEPO используется с инъекциями каждые 2-3 дня, в течение 3-4 недель, в сочетании с препаратами железа. Фактически, в условиях стимуляции эритропоэтином становится необходимым синтезировать гемоглобин у спортсменов с гораздо большей скоростью, чем обычно, и для этого требуется достаточное количество железа для поддержания эритропоэтической эффективности. Период полураспада 8, 5 часов
Как только фаза обслуживания достигнута, прием может осуществляться при более низких дозах, которые труднее идентифицировать при допинг-контроле.
дарбэпоэтин
Более стабильный, чем EPO, с более длительным периодом полураспада (25, 3 часа) и большей эффективностью; его легче идентифицировать благодаря структурным характеристикам, отличным от эндогенного человеческого продукта, и меньшему клиренсу
Терапевтическое применение эритропоэтина (эпоэтин; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; дарбэпоэтин: Aranesp®, Nespo®)
- Анемия в течении хронической почечной недостаточности
- Зидовудиновая анемия (анти-ВИЧ)
- «Рефрактерная» анемия
- Пост-раковая пост-химиотерапия анемии
- Патологические недостатки ЭПО
- миелома
- Миелодиспластические синдромы
Исследование эритропоэтина в условиях быстрого и непрерывного развития:
Продукты, которые имитируют деятельность ЕРО
Небольшие пептиды или непептидные соединения, которые могут связывать, активируя их, с рецепторами EPO (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Недавно, например, в экспериментах in vitro было показано, что гемолимфа тутового шелкопряда ингибирует апоптоз клеток, продуцирующих ЭПО, за счет увеличения выработки ЭПО в 5 раз (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Проблемы испытаний ЕРО
Косвенные меры для ЭПО
Измерение плотности эритроцитов (гематокрит, выраженный в процентах), уровня гемоглобина, количества ретикулоцитов
При циклическом измерении гематокрита более 50% приводят к суспендированию. Значения выше 50% подозреваются МОК
Международная федерация лыжного спорта установила лимит гемоглобина в 18, 5 г / дл для мужчин и 16, 5 г / дл для женщин, если спортсмен не сможет принять участие в гонке, чтобы сохранить свое здоровье
Следует отметить, что значения гематокрита и гемоглобина могут варьироваться от спортсмена к спортсмену и в ответ на одно и то же упражнение. В идеале у каждого спортсмена должен быть гематологический профиль с течением времени:
опросы по выявлению использования ЕПВ распространились на различные виды спорта и, очевидно, на Олимпийские игры
Марко Пантани был дисквалифицирован из Джиро д'Италия за гематокритное значение 52%
В 2003 году кенийский бегун на средние дистанции Бернард Лагат (второй лучший результат на дистанции 1500 м) был уверен (поиск rHuEPO в моче), чтобы принять участие в EPO перед чемпионатом мира по легкой атлетике в Париже (в котором он не мог участвовать). Тем не менее, последующий контр-анализ очистил его. Этот случай продемонстрировал необходимость поиска более надежных тестов.
Недавно был разработан новый прямой изоэлектрический метод (с хорошими результатами), позволяющий отличать экзогенный ЭПО от эндогена в образцах мочи, разработанный во французской лаборатории Шатеней-Малабри (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem. 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Можно было обнаружить экзогенное ЭПО даже после 3 дней приема
Побочные реакции от экзогенного эритропоэтина
Артериальная гипертензия (заболеваемость 1-30%). Механизм не совсем понятен, ЭПО обладает вазоконстрикторным действием, а хроническое воздействие также вызывает устойчивость к вазодилатирующему действию оксида азота. Наконец, EPO способствует росту клеток гладких мышц в сосудах с ремоделированием сосудов и гипертрофией, которые могут способствовать поддержанию гипертонии [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Боль в костях (не тяжелая, преходящая, высокая частота = 40%)
Судороги (для быстрого увеличения вязкости крови и потери гипоксической вазодилатации с последующим увеличением сосудистого сопротивления)
головная боль
Тромбоэмболические явления (ЭП, ИМА, инсульт), все они связаны с гипервязкостью крови
Пост-лечение анемии для снижения производства эндогенного ЭПО
Чистая аплазия красной серии (образование антител против ЭПО?)
Миелопролиферативные нарушения (исследования на животных, длительное лечение?)
Повреждение эритропоэтина как допинг
Данные о побочных реакциях эритропоэтина, перечисленные выше, получены почти исключительно из терапевтического лечения пациентов с основными заболеваниями.
Нет исследований по повреждению эритропоэтина, используемого в качестве допинга у здоровых спортсменов.
Исследование спортсменов, получавших ЭПО в течение 6 недель, показало значительное увеличение систолического давления в ответ на субмаксимальные упражнения
Количество смертей между бельгийскими и голландскими велосипедистами в период с 1987 по 1990 годы было связано с использованием ЭПО ( Гамбрелл и Ломбардо. Наркотики и допинг: допинг крови и рекомбинантный эритропоэтин человека. В: Mellion, MB (ed.) : Секреты спортивной медицины. Филадельфия: Hanley & Belfus, 1994, с. 130-3)
Не является ошибкой полагать, что побочные реакции, отмеченные у пациентов, могут также возникать у здоровых спортсменов, даже если их частота ниже.
