Som kjent, bærer røde blodlegemer (GR) oksygen til vev og utholdenhetssporter, for eksempel sykling, langrenn, etc., oksygenbehov er svært høye
Den siste strategien er basert på erytropoietins rolle (EPO) for å stimulere benmarget til å produsere røde blodlegemer (GR)
Som doping brukes rekombinant human EPO (rHuEPO) og relaterte stoffer (f.eks. Darbepoietin )
EPO har et relativt kort livsløp i kroppen, mens den stimulerende effekten kan vare opptil to uker
Historie av erytropoietin
- 1905 Carnot og Deflandre antydet at en humoral faktor, som de kalte hemopoietin, regulerte produksjonen av røde blodceller
- 1936 Hjort demonstrerte og bekreftet eksistensen av denne faktoren
- 1950 Reissmann viste at faktorgenuttrykk var regulert ved oksygentrykk
- 1977 Miyake klarte å rense menneskelig erytropoietin
1985 Lin og Jacobs klonte erytropoietingenet og utviklet en transfektert cellelinje (CHO-celler) i stand til å produsere rekombinant humant erytropoietin
- 1989 kloning av EPO-reseptoren
- 2000 syntese av darbepoetin
Erytropoiesis og hypoksi
Erythropoiesis (produksjon av nye røde blodlegemer) styres av et svært sensitivt tilbakemeldingssystem, hvor en sensor på nyrenivå oppfatter forandringer i oksygenforsyningen.
Mekanismen er basert på tilstedeværelsen av en heterodimer transkripsjonsfaktor (Hypoxia-inducerbar faktor, HIF-1) (HIF-1a og HIF-1β) som øker ekspresjonen av erytropoietingenet.
HIF-1a er ustabil i nærvær av oksygen og nedbrytes raskt av prolyl-hydroksylase med bidraget fra von Hippel-Lindau-proteinet
Under hypoksi er propylhydroksylase inaktiv som følge av at HIF-1α akkumuleres ved å aktivere ekspresjonen av erytropoietin som stimulerer den raske ekspansjonen av erytroidprogenitorer.
Human erytropoietin
Erytropoietin er et protein bestående av 193 aminosyrer (men de første 27 deles under sekresjon)
Den produseres hovedsakelig av peritubulære interstitiale celler av nyrene, under kontroll av et gen lokalisert på kromosom 7.
Etter sekretjon binder erytropoietin, på nivået av hematopoietisk vev (beinmarv), til en reseptor (EPO-R) som er lokalisert på overflaten av erythroid progenitorer og er internalisert
I nærvær av anemi eller hypoksemi øker EPO-syntese raskt med mer enn 100 ganger og øker dermed overlevelse, proliferasjon og modning av medullære stamceller også ved inhibering av apoptose (programmert celledød)
Normale blod EPO nivåer er rundt 2-25 mU / ml, men kan øke 100-1000 ganger som et svar på hypoksi
Syresensormekanismen fører til å forstyrre produksjonen av EPO når antall røde blodceller og / eller oksygentilførselen til vevet vender tilbake til likevekt
Tilbakemeldingsmekanismen sikrer tilstrekkelig produksjon av RBC for å hindre anemi og vevshypoksi, men ikke for høyt til å føre til polycytemi med overdreven blodviskositet og tilhørende kardiovaskulære risikoer.
Overproduksjonen av EPO som fører til polycytemi (sekundær å skille fra sann eller primær polycytemi: myeloproliferativ lidelse hvor kloner prolifererer, uavhengig av EPO, av stamceller med både GR og granulocytt og blodplatevekst) kan skyldes hjerte- eller repiratoriske sykdommer, fra høyde, fra blodstrømningsobstruksjoner på EPO-produksjonsstedet, fra EPO-produserende svulster.
I sekundær polycytemi er EPO-nivåene generelt høye, men kan også være normale på grunn av økt omsetning
Det er kjent at de genetiske forskjellene som eksisterer mellom idrettsutøvere, kan være et element på grunnlag av de forskjellige ytelseskapasitetene
Et eksempel er historien om finsk langrennsløyper Eero Mäntyranta, dobbelgullmedalje ved OL-1964 i Innsbruck
Han ble født med en Epo-genmutasjon (uttrykt på reseptnivå) som økte sin O2-transportkapasitet med røde blodceller med 25-50%.
Denne parafysiologiske tilstanden kunne reproduseres gjennom genmanipulering
Antall receptorer for EPO varierer i de forskjellige cellene i den røde cellelinjen. Maksimumet forekommer i CFU-E, antallet reduseres med fremdriften av differensiering og modning av erytrocytceller. Eldre erytrocytter har ingen EPO-reseptorer
EPO-reseptorer har også blitt identifisert på myocytter, endotelceller, CNS, eggstokkene og testikler
EPO er derfor antatt å ha en fysiologisk rolle i hjerte og hjerneutvikling
EPO beskytter hjerte- og nervvev fra betennelse og iskemisk skade: både gjennom direkte stimulering av nerve- og hjerteceller og indirekte ved å mobilisere endotel-stamceller, og dermed fremme neo-vaskularisering
Eksogene erytropoietiner
Humant rekombinant erytropoietin (epoietin, rHuEPO)
Det presenterer bare små forskjeller (på nivået av karbohydratkjedene) i forhold til den fysiologiske EPO, som imidlertid reflekterer over molekylets kjemiske og fysiske oppførsel, for eksempel er det forskjeller i den elektriske ladningen
For ergogene formål, rHuEPO brukes med injeksjoner hver 2-3 dager, i 3-4 uker, kombinert med jernpreparater. Faktisk er det i forhold til stimulering av erytropoietin nødvendig å syntetisere hemoglobin hos idrettsutøvere med en mye høyere hastighet enn normalt og dette krever tilstrekkelig tilførsel av jern for å opprettholde erytropoietisk effektivitet. Halvtid 8, 5 timer
Når vedlikeholdsfasen er nådd, kan inntaket foregå ved lavere doser, noe som er vanskeligere å identifisere i dopingkontroller
darbepoetin
Mer stabil enn EPO, med lengre halveringstid (25, 3 timer) og større effekt; det er lettere å identifisere på grunn av strukturelle egenskaper enn det endogene humane produktet og til nedre clearance
Terapeutisk bruk av erytropoietin (epoetin; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; darbepoetin: Aranesp®, Nespo®)
- Anemi i løpet av kronisk nyresvikt
- Zidovudin anemi (anti-HIV)
- "Ildfast" anemi
- Post-kreft post-kjemoterapi anemi
- Patologiske mangler i EPO
- myelom
- Myelodysplastiske syndromer
Forskning på erytropoietin i rask og kontinuerlig utvikling:
Produkter som etterligner aktiviteten til EPO
Små peptider eller ikke-peptidforbindelser som kan binde, aktivere dem, til EPO-reseptorer (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Nylig, for eksempel i in vitro-eksperimenter, har det blitt vist at silkeormhemolymfen hemmer apoptosen til EPO-produserende celler ved å øke produksjonen av EPO 5 ganger (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Problemene med EPO-tester
Indirekte tiltak for EPO
Måling av rød blodcelletetthet (hematokrit uttrykt i prosent), hemoglobinnivåer, retikulocyttall
I syklisk hematokrit målinger fører over 50% til suspensjon. Verdier over 50% mistenkes av IOC
Den internasjonale skidfederasjonen har pålagt en hemoglobingrense på 18, 5 g / dL hos menn og 16, 5 g / dL hos kvinner, hvis de er funnet før et løp atleten ikke kan delta for å bevare sin helse
Det skal bemerkes at hematokrit- og hemoglobinverdiene kan variere fra idrettsutøver til utøver og som respons på samme øvelse. Ideen er å ha den hematologiske profilen over tid for hver idrettsutøver:
undersøkelsene for å identifisere bruken av EPO har utvidet seg til ulike idretter og åpenbart til OL
Marco Pantani ble diskvalifisert fra Giro d'Italia for en hematokrit verdi på 52%
I 2003 var den kenyanske mellomstore løperen Bernard Lagat (nest beste tid på 1500 meter) positiv (søk etter rHuEPO i urinen) for å ta på EPO før World Athletics Championships i Paris (som han ikke kunne delta) Imidlertid fjernet den etterfølgende motanalysen ham. Denne saken har vist behovet for å søke etter mer pålitelige tester.
Nylig har en ny direkte isoelektrisk metode blitt utviklet (med gode resultater) for å skille eksogen EPO fra endogen i urinprøver, utviklet i det franske laboratoriet av Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Det var mulig å oppdage eksogen EPO selv etter 3 dagers inntak
Bivirkninger fra eksogen erytropoietin
Arteriell hypertensjon (forekomst 1-30%). Mekanismen er ikke helt klar, EPO har en vasokonstrictorvirkning, og kronisk eksponering medfører også motstand mot vasodilaterende virkning av nitrogenoksid. Endelig fremmer EPO veksten av glatte muskelceller i kar med vaskulær remodeling og hypertrofi som kan bidra til vedlikehold av hypertensjon [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Bonesmerter (ikke alvorlig, forbigående, høy forekomst = 40%)
Konvulsjoner (for rask økning i blodviskositet og tap av hypoksisk vasodilasjon med tilhørende økning i vaskulær motstand)
hodepine
Tromboemboliske fenomener (EP, IMA, hjerneslag), alle relatert til blodhyperviskositet
Etterbehandling anemi for redusert endogen EPO-produksjon
Ren aplasi av den røde serien (anti-EPO antistoff dannelse?)
Myeloproliferative lidelser (dyreforsøk, langsiktige behandlinger?)
Erytropoietin skade som doping
Data om bivirkninger av erytropoietin som er oppført ovenfor, utledes nesten utelukkende fra terapeutiske behandlinger på pasienter med underliggende sykdommer
Det er ingen studier om skade på erytropoietin som brukes som doping på friske utøvere
En studie av atleter gitt EPO i 6 uker viste en signifikant økning i systolisk trykk som respons på sub-maksimal trening
Antall dødsfall mellom belgiske og nederlandske syklister mellom 1987 og 1990 var relatert til bruken av EPO ( Gambrell og Lombardo. Drugs and doping: bloddoping og rekombinant human erytropoietin. I: Mellion, MB (ed.) : Idrettsmedisinhemligheter. Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, s. 130-3)
Det er ikke galt å tenke at bivirkningene fremhevet hos pasienter kan også forekomme hos friske utøvere, selv om de har lavere forekomst.
