Som det er kendt, bærer røde blodlegemer (GR) ilt til væv og udholdenhedssporter, såsom cykling, langrend osv., Iltkrav er meget høje
Den seneste strategi er baseret på erytropoietins rolle (EPO) for at stimulere knoglemarven til at producere røde blodlegemer (GR)
Som doping anvendes rekombinant human EPO (rHuEPO) og beslægtede stoffer (fx darbepoietin )
EPO har et relativt kort livslængde, mens dets stimulerende virkning kan vare op til to uger
Historie af erytropoietin
- 1905 Carnot og Deflandre antydede, at en humoral faktor, som de kaldte hæmopoietin, regulerede produktionen af røde blodlegemer
- 1936 Hjort demonstrerede og bekræftede eksistensen af denne faktor
- 1950 Reissmann viste, at faktorgenekspression blev reguleret ved oxygentryk
- 1977 Miyake formåede at rense menneskelig erythropoietin
1985 Lin og Jacobs klonede erytropoietingenet og udviklede en transficeret cellelinie (CHO-celler) i stand til at producere rekombinant humant erythropoietin
- 1989 kloning af EPO-receptoren
- 2000 syntese af darbepoetin
Erythropoiesis og hypoxi
Erythropoiesis (produktion af nye røde blodlegemer) styres af et meget følsomt feedbacksystem, hvor en sensor på nyreniveau opfatter ændringer i tilførslen af ilt.
Mekanismen er baseret på tilstedeværelsen af en heterodimert transkriptionsfaktor (hypoxi-inducerbar faktor, HIF-1) (HIF-la og HIF-1β), som forøger ekspressionen af erythropoietingenet.
HIF-1a er ustabil i nærvær af oxygen og nedbrydes hurtigt af prolyl-hydroxylase med bidraget fra von Hippel-Lindau-proteinet
Under hypoxi er propylhydroxylase inaktiv som følge heraf ophobes HIF-1α ved at aktivere ekspressionen af erythropoietin, hvilket stimulerer den hurtige ekspansion af erythroid-progenitorer.
Human erythropoietin
Erythropoietin er et protein sammensat af 193 aminosyrer (men de første 27 deles under sekretion)
Det fremstilles hovedsageligt af peritubulære interstitiale celler i nyren under kontrol af et gen placeret på kromosom 7.
Efter sekretion binder erytropoietin på niveauet af hæmatopoietisk væv (knoglemarv) til en receptor (EPO-R) placeret på overfladen af erythroid progenitorer og er internaliseret
I nærværelse af anæmi eller hypoxæmi øges EPO-syntese hurtigt med mere end 100 gange og øger følgelig overlevelsen, proliferationen og modningen af medullære stamceller også gennem hæmning af apoptose (programmeret celledød)
Normale blod EPO niveauer er omkring 2-25 mU / ml, men kan øge 100-1000 gange som et svar på hypoxi
Oxygenføler mekanismen fører til at afbryde produktionen af EPO, når antallet af røde blodlegemer og / eller tilførslen af ilt til vævene vender tilbage til ligevægt
Tilbagemeldingsmekanismen sikrer tilstrækkelig produktion af RBC for at forhindre anæmi og vævshypoxi, men ikke for højt til at føre til polycytæmi med for stor blodviskositet og dermed kardiovaskulære risici.
Overproduktionen af EPO, der fører til polycytæmi (sekundært at skelne fra sand eller primær polycytæmi: myeloproliferativ lidelse, hvor kloner prolifererer, uafhængig af EPO, af stamceller med både GR og granulocyt og blodpladevækst) kan stamme fra hjerte- eller repiratoriske sygdomme, fra højde, fra blodgennemstrømningsobstruktioner på EPO-produktionsstedet, fra EPO-producerende tumorer.
I sekundær polycytæmi er EPO-niveauer generelt høje, men kan også være normale på grund af øget omsætning
Det er kendt, at de genetiske forskelle, der eksisterer mellem atleterne, kan være et element i bunden af de forskellige præstationskapaciteter
Et eksempel er historien om finsk langrendsløjper Eero Mäntyranta, dobbeltguldmedalje på OL 1964 i Innsbruck
Han blev født med en Epo-genmutation (udtrykt på receptorniveauet), hvilket øgede hans O2-transportkapacitet med røde blodlegemer med 25-50%.
Denne parafysiologiske tilstand kunne reproduceres gennem genmanipulation
Antal receptorer til EPO varierer i de forskellige celler i den røde cellelinie. Maksimumet forekommer i CFU-E, antallet falder med progression af differentiering og modning af erythrocytceller. Ældre erytrocytter har ingen EPO-receptorer
EPO-receptorer er også blevet identificeret på myocytter, endotelceller, CNS, æggestokke og testikler
EPO er derfor antaget at have en fysiologisk rolle i hjerte og hjerne udvikling
EPO beskytter hjerte- og nervevæv mod inflammation og iskæmisk skade: både gennem direkte stimulering af nerve- og hjerteceller og indirekte ved at mobilisere endotelcellerne og således fremme neo-vaskularisering
Eksogene erytropoietiner
Humant rekombinant erythropoietin (epoietin, rHuEPO)
Det præsenterer kun små forskelle (på niveauet af kulhydratkæderne) i forhold til den fysiologiske EPO, som dog afspejler molekylets kemiske og fysiske opførsel, for eksempel er der forskelle i den elektriske ladning
Til ergogene formål anvendes rHuEPO med injektioner hver 2-3 dage i 3-4 uger kombineret med jernpræparater. Faktisk er det under betingelser med stimulering af erythropoietin nødvendigt at syntetisere hæmoglobin hos atleter med en meget højere hastighed end normalt og dette kræver en tilstrækkelig tilførsel af jern for at opretholde erytropoietisk effektivitet. Halveringstid 8, 5 timer
Når vedligeholdelsesfasen er nået, kan indtaget finde sted ved lavere doser, hvilket er vanskeligere at identificere i dopingkontrol
darbepoetin
Mere stabil end EPO, med længere halveringstid (25, 3 timer) og større effektivitet; det er lettere at identificere på grund af strukturelle egenskaber, der er forskellige fra det endogene humane produkt og til den nederste clearance
Terapeutiske anvendelser af erythropoietin (epoetin; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; darbepoetin: Aranesp®, Nespo®)
- Anæmi under kronisk nyresvigt
- Zidovudinæmi (anti-HIV)
- "Ildfast" anæmi
- Post-cancer post-kemoterapi anæmi
- Patologiske mangler i EPO
- myelom
- Myelodysplastiske syndromer
Forskning om erythropoietin i hurtig og kontinuerlig udvikling:
Produkter der efterligner EPO's aktivitet
Små peptider eller ikke-peptidforbindelser, som kan binde, aktivere dem til EPO-receptorer (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
For nylig har det i in vitro-eksperimenter vist sig, at silkeorm-hemolymfen hæmmer apoptosen af EPO-producerende celler ved at øge produktionen af EPO 5 gange (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Problemerne med EPO-testene
Indirekte foranstaltninger for EPO
Måling af rød blodcelletæthed (hæmatokrit udtrykt i procent), hæmoglobinniveauer, reticulocytantal
I cyklisk hæmatokritmålinger fører over 50% til suspension. Værdier over 50% mistænkes af IOC
Den Internationale Skibsforbund har pålagt en hæmoglobinkrænse på 18, 5 g / dL hos mænd og 16, 5 g / dL hos kvinder, hvis den findes før et løb, kan ikke atleten deltage for at bevare sin sundhed
Det skal bemærkes, at hæmatokrit- og hæmoglobinværdierne kan variere fra atlet til atlet og som reaktion på den samme øvelse. Ideen er at have den hæmatologiske profil over tid for hver atlet:
Undersøgelserne for at identificere brugen af EPO har udvidet til forskellige sportsgrene og naturligvis til OL
Marco Pantani blev diskvalificeret fra Giro d'Italia for en hæmatokritværdi på 52%
I 2003 var den kenyanske mellemdistanceløber Bernard Lagat (næstbedste gang nogensinde i 1500 m) positiv (søg efter rHuEPO i urinen) for at tage på EPO før World Athletics Championships i Paris (som han ikke kunne deltage i) men efterfølgende modanalyse ryddet ham. Denne sag har vist behovet for at søge efter mere pålidelige tests.
For nylig er der udviklet en ny direkte isoelektrisk metode (med gode resultater) for at skelne eksogent EPO fra endogen i urinprøver udviklet i det franske laboratorium af Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Det var muligt at detektere eksogen EPO selv efter 3 dages indtagelse
Bivirkninger fra eksogen erytropoietin
Arteriel hypertension (forekomst 1-30%). Mekanismen er ikke helt klar, EPO har en vasokonstrictorvirkning, og kronisk eksponering medfører også modstand mod vasodilaterende virkning af nitrogenoxid. Endelig fremmer EPO væksten af glatte muskelceller i kar med vaskulær remodeling og hypertrofi, som kan bidrage til opretholdelsen af hypertension [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Knoglesmerter (ikke alvorlig, forbigående, høj forekomst = 40%)
Konvulsioner (for hurtig stigning i blodviskositet og tab af hypoxisk vasodilation med følgelig stigning i vaskulær resistens)
hovedpine
Tromboemboliske fænomener (EP, IMA, slagtilfælde), der alle vedrører blodhyperviskositet
Efterbehandling anæmi til nedsat endogen EPO produktion
Ren aplasi af den røde serie (anti-EPO antistofdannelse?)
Myeloproliferative lidelser (dyreforsøg, langvarige behandlinger?)
Erythropoietin skade som doping
Data om bivirkninger af erythropoietin anført ovenfor er næsten udelukkende af terapeutiske behandlinger hos patienter med underliggende sygdomme
Der er ikke undersøgt om skade på erythropoietin anvendt som doping på raske atleter
En undersøgelse af atleter, der fik EPO i 6 uger, viste en signifikant stigning i systolisk tryk som respons på sub-maximal motion
Antallet af dødsfald mellem belgiske og hollandske cyklister mellem 1987 og 1990 var relateret til brugen af EPO ( Gambrell og Lombardo. Drugs and doping: bloddoping og rekombinant human erythropoietin. I: Mellion, MB (ed.) : Idrætsmedicinshemmeligheder. Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, s. 130-3)
Det er ikke forkert at tro, at bivirkningerne fremhævet hos patienter også kan forekomme hos raske atleter, selvom de har en lavere forekomst.
