Як відомо, червоні кров'яні клітини (ГР) переносять кисень до тканин і витривалість спорту, наприклад, на велосипеді, бігових лижах тощо.
Найновіша стратегія базується на ролі еритропоетину (ЕРО) у стимулюванні кісткового мозку для вироблення еритроцитів (ГР)
Як легування використовують рекомбінантний людський ЕРО (rHuEPO) та споріднені речовини (наприклад, дарбепоетин ).
ЕПО має відносно короткий час життя в організмі, а його стимулюючий ефект може тривати до двох тижнів
Історія розвитку еритропоетину
- 1905 Карно і Дефландр висунули гіпотезу, що гуморальний фактор, який вони назвали гемопоетином, регулював виробництво еритроцитів
- 1936 Hjort продемонстрував і підтвердив існування цього фактора
- 1950 Reissmann показав, що експресія гена фактора регулювалася тиском кисню
- 1977 р. Міяке вдалося очистити еритропоетин людини
1985 р. Lin і Jacobs клонували ген еритропоетину і розробили трансфековану клітинну лінію (клітини CHO), здатну продукувати рекомбінантний еритропоетин людини
- 1989 клонування рецептора ЕРО
- 2000 синтез дарбэпоэтина
Еритропоез і гіпоксія
Еритропоез (виробництво нових червоних кров'яних клітин) контролюється дуже чутливою системою зворотного зв'язку, в якій датчик на рівні нирки сприймає зміни в подачі кисню.
Механізм заснований на присутності гетеродимерного фактора транскрипції (фактор HI-1) (HIF-1α і HIF-1β), що збільшує експресію гена еритропоетину.
HIF-1α є нестабільним у присутності кисню і швидко деградується пролил-гідроксилазою з вкладом білка Hippel-Lindau
Під час гіпоксії пропіл гідроксилаза неактивна, в результаті чого HIF-1α накопичується шляхом активації експресії еритропоетину, який стимулює швидке розширення еритроїдних попередників.
Еритропоетин людини
Еритропоетин є білком, що складається з 193 амінокислот (але перші 27 розщеплюються під час секреції)
Вона виробляється головним чином перитубулярними інтерстиціальними клітинами нирки, під контролем гена, розташованого на хромосомі 7.
Після секреції еритропоетин на рівні гемопоетичної тканини (кісткового мозку) зв'язується з рецептором (EPO-R), розташованим на поверхні еритроїдних попередників, і інтерналізується
При наявності анемії або гіпоксемії синтез ЕРО швидко збільшується більш ніж в 100 разів і, отже, збільшує виживаність, проліферацію і дозрівання медулярних клітин-попередників також через інгібування апоптозу (запрограмованої загибелі клітин).
Нормальні рівні ЕРО в крові становлять близько 2-25 мЕ / мл, але можуть збільшуватися в 100-1000 разів як відповідь на гіпоксію
Механізм кисневого датчика призводить до переривання виробництва ЕРО, коли кількість еритроцитів і / або подача кисню в тканини повертається до рівноваги
Механізм зворотного зв'язку забезпечує адекватну продукцію еритроцитів для запобігання анемії та гіпоксії тканин, але не надто високою для того, щоб призвести до поліцитемії з надмірною в'язкістю крові та наступними серцево-судинними ризиками.
Надмірне виробництво ЕРО, що призводить до поліцитемії (вторинне, що відрізняється від істинної або первинної поліцитемії: мієлопроліферативне розлад, коли клони проліферують, незалежно від ЕПО, клітин-попередників з ростом ГР та гранулоцитів і тромбоцитів) можуть виникати від серцевих або репіраторних захворювань від висоти, від перешкод кровотоку на місці виробництва ЕРО, від ЕПО-продукуючих пухлин.
У вторинній поліцитемії, рівні ЕРО зазвичай високі, але також можуть бути нормальними через збільшення обороту
Відомо, що генетичні відмінності, що існують між спортсменами, можуть бути елементом в основі різних продуктивних можливостей
Прикладом може служити історія фінського лижника Ееро Мянтіранта, подвійного золота медаль на Олімпійських іграх 1964 року в Інсбруку.
Він народився з мутацією гена Epo (виражена на рівні рецепторів), що збільшило його пропускну здатність O2 з еритроцитами на 25-50%.
Це парафізіологічне стан може бути відтворено за допомогою маніпуляції генів
Кількість рецепторів для ЕРО змінюється в різних клітинах лінії червоних клітин. Максимум зустрічається в КУО-Е, кількість зменшується з прогресуванням диференціації і дозрівання клітин еритроцитів. Зрілі еритроцити не мають ЕРО-рецепторів
Рецептори ЕРО також були ідентифіковані на міоцитах, ендотеліальних клітинах, ЦНС, яєчниках і яєчках
ЕПО, таким чином, вважається, що має фізіологічну роль у розвитку серця і мозку
EPO захищає серцеві та нервові тканини від запалення та ішемічного ураження: як за рахунок безпосередньої стимуляції нервових і серцевих клітин, так і опосередковано мобілізуючи ендотеліальні клітини-попередники, сприяючи таким чином неоваскуляризації
Екзогенні еритропоетини
Людський рекомбінантний еритропоетин (епоетин, rHuEPO)
Вона представляє лише незначні відмінності (на рівні вуглеводних ланцюгів) порівняно з фізіологічним ЕПО, які, однак, відбиваються на хімічному і фізичному поведінці молекули, наприклад, існують відмінності в електричному заряді.
Для ергогенних цілей rHuEPO застосовують з ін'єкціями кожні 2-3 дні, протягом 3-4 тижнів у поєднанні з препаратами заліза. Фактично в умовах стимуляції еритропоетином стає необхідним синтезувати гемоглобін у спортсменів набагато більш високою швидкістю, ніж зазвичай, і це вимагає достатньої кількості заліза для підтримки еритропоетичної ефективності. Період напіврозпаду 8, 5 годин
Після досягнення фази технічного обслуговування споживання може відбуватися при менших дозах, які важче виявити в допінгових контролях
дарбепоетін
Більш стабільний, ніж EPO, з більш тривалим періодом напіввиведення (25, 3 години) і більшою ефективністю; воно легше ідентифікувати за рахунок структурних характеристик, відмінних від ендогенного продукту людини і нижчого кліренсу
Терапевтичне застосування еритропоетину (епоетин; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; дарбепоетин: Aranesp®, Nespo®)
- Анемія в процесі хронічної ниркової недостатності
- Зідовудинова анемія (анти-ВІЛ)
- "Рефракторна" анемія
- Пост-ракова анемія після хіміотерапії
- Патологічні недоліки ЕПО
- миелома
- Мієлодиспластичні синдроми
Дослідження еритропоетину при швидкому і безперервному розвитку:
Продукти, що імітують діяльність ЕПВ
Малі пептиди або непептидні сполуки, які можуть зв'язувати їх, активуючи їх, з рецепторами ЕРО (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Нещодавно, наприклад, в експериментах in vitro було показано, що гемолімфа шовкопряда інгібує апоптоз клітин, що продукують ЕРО, шляхом збільшення виробництва ЕРО в 5 разів (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Проблеми тестів ЕПО
Непрямі заходи для ЄПВ
Вимірювання щільності еритроцитів (гематокрит, виражений у відсотках), рівнів гемоглобіну, кількості ретикулоцитів
У циклічних вимірюваннях гематокриту більше 50% призводять до суспензії. Значення вище 50% підозрюються МОК
Міжнародна федерація лиж встановила ліміт гемоглобіну 18, 5 г / дл у чоловіків і 16, 5 г / дл у жінок, якщо знайдена перед гонкою спортсмен не може брати участь, щоб зберегти своє здоров'я
Слід зазначити, що значення гематокриту і гемоглобіну можуть змінюватися від спортсмена до спортсмена і у відповідь на ту ж саму вправу. Ідеальним є наявність гематологічного профілю протягом часу кожного спортсмена:
Опитування з метою виявлення використання ЄПВ поширилися на різні види спорту і, очевидно, на Олімпіаду
Марко Пантані був дискваліфікований з Джиро д'Італія за гематокрит 52%
У 2003 році кенійський бігун середньої відстані Бернард Лагат (другий кращий час у 1500 м) був позитивним (пошук rHuEPO в сечі) для отримання ЕПО перед Чемпіонатом світу з легкої атлетики в Парижі (до якого він не міг брати участь). проте наступний контр-аналіз очистив його. Цей випадок продемонстрував необхідність пошуку більш надійних тестів.
Останнім часом був розроблений новий прямий ізоелектричний метод (з хорошими результатами) для розрізнення екзогенного ЕПО з ендогеном у зразках сечі, розроблених у французькій лабораторії Шатена-Малабри (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem). 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Можливо було виявити екзогенний ЕПО навіть після 3 днів прийому
Побічні реакції з боку екзогенного еритропоетину
Артеріальна гіпертензія (захворюваність 1-30%). Механізм не зовсім зрозумілий, EPO має судинозвужувальну дію, а хронічне вплив також викликає стійкість до судинорозширювальному дії оксиду азоту. Нарешті, ЕРО сприяє зростанню клітин гладких м'язів у судинах з ремоделірованіем судин і гіпертрофією, що може сприяти підтримці гіпертензії [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Біль у кістках (не тяжка, транзиторна, висока частота = 40%)
Судоми (для швидкого збільшення в'язкості крові і втрати гіпоксичної вазодиляції з подальшим збільшенням судинного опору)
головний біль
Тромбоемболічні явища (ЕП, ІМА, інсульт), всі пов'язані з гіпервіскозією крові
Анемія після лікування для зниження ендогенної продукції ЕПО
Чиста аплазія червоної серії (утворення анти-ЕРО антитіл?)
Мієлопроліферативні розлади (дослідження на тваринах, тривале лікування?)
Пошкодження еритропоетину як легування
Дані про побічні реакції еритропоетину, перераховані вище, виводяться майже виключно з терапевтичного лікування у пацієнтів з основним захворюванням
Не було проведено жодних досліджень щодо ушкодження еритропоетину, що використовується як допінг на здорових спортсменів
Дослідження спортсменів, які отримували ЕПО протягом 6 тижнів, показало значне збільшення систолічного тиску у відповідь на субмаксимальну вправу
Кількість смертей між бельгійськими та голландськими велосипедистами між 1987 та 1990 роками пов'язана з використанням EPO ( Gambrell та Lombardo. Лікарські засоби та допінг: допінг крові та рекомбінантний людський еритропоетин. У: Mellion, MB (ed.) : Таємниці спортивної медицини Філадельфія: Hanley & Belfus, 1994, с.
Не неправильно вважати, що побічні реакції, які виділяються у пацієнтів, також можуть виникати у здорових спортсменів, навіть якщо вони мають меншу захворюваність.
