După cum se știe, celulele roșii din sânge (GR) transportă oxigen la țesuturi și sporturile de anduranță, cum ar fi ciclismul, schiurile de schi etc., cerințele de oxigen sunt foarte ridicate
Ultima strategie se bazeaza pe rolul eritropoietinei (EPO) in stimularea maduvei osoase pentru a produce celule rosii din sange (GR)
EPO uman recombinant (rHuEPO) și substanțe înrudite (de exemplu, darbepoietină ) sunt utilizate ca dopaj
EPO are o viață relativ scurtă în organism, în timp ce efectul stimulativ poate dura până la două săptămâni
Istoricul eritropoietinei
- 1905 Carnot și Deflandre au emis ipoteza că un factor umoral, pe care ei îl numesc hemopoietină, a reglementat producția de globule roșii
- 1936 Hjort a dovedit și a confirmat existența acestui factor
- 1950, Reissmann a arătat că expresia genică a factorului a fost reglată de presiunea oxigenului
- 1977 Miyake a reușit să purifice eritropoietina umană
1985 Lin și Jacobs au clonat gena eritropoietinei și au dezvoltat o linie celulară transfectată (celule CHO) capabile să producă eritropoietină recombinantă umană
- 1989 de clonare a receptorului EPO
- 2000 sinteza a darbepoetinei
Eritropoieza și hipoxia
Eritropoieza (producerea de noi celule roșii din sânge) este controlată de un sistem de feedback foarte sensibil, în care un senzor la nivelul rinichiului simte modificările sursei de oxigen.
Mecanismul se bazează pe prezența unui factor de transcripție (factor hipoxia-inducibil, HIF-1) heterodimeric (HIF-1α și HIF-1β) care mărește exprimarea genei eritropoietinei.
HIF-1a este instabilă în prezența oxigenului și este rapid degradată de prolyl-hidroxilază cu contribuția proteinei von Hippel-Lindau
În timpul hipoxiei, propil-hidroxilaza este inactivă, ca urmare HIF-1α se acumulează prin activarea expresiei eritropoietinei care stimulează expansiunea rapidă a progenitoarelor eritroide.
Eritropoietină umană
Eritropoietina este o proteină compusă din 193 aminoacizi (dar primele 27 sunt defalcate în timpul secreției)
Se produce în principal prin celule interstițiale peritubulare ale rinichiului, sub controlul unei gene aflate pe cromozomul 7.
După secreție, eritropoietina, la nivelul țesutului hematopoietic (măduva osoasă), se leagă la un receptor (EPO-R) situat pe suprafața progenitoarelor eritroide și este internalizat
În prezența anemiei sau a hipoxemiei, sinteza EPO crește rapid de peste 100 de ori și în consecință crește supraviețuirea, proliferarea și maturarea celulelor progenitoare medulare, de asemenea prin inhibarea apoptozei (moartea programată a celulelor)
Nivelurile normale de EPO din sânge sunt de aproximativ 2-25 mU / ml, dar pot crește de 100-1000 de ori ca răspuns la hipoxie
Mecanismul de senzor de oxigen duce la întreruperea producției de EPO atunci când numărul de celule roșii din sânge și / sau aportul de oxigen la țesuturi revine la echilibru
Mecanismul de feedback asigură o producție adecvată de GR pentru a preveni anemia și hipoxia tisulară, dar nu prea mare pentru a conduce la policitemie cu vâscozitate excesivă a sângelui și riscuri cardiovasculare consecvente.
Supraproducția de EPO care conduce la policitemie (secundară pentru a se distinge de policitemia adevărată sau primară: tulburarea mieloproliferativă în care clonele independente de EPO ale celulelor progenitoare cu creșterea atât a GR, cât și a granulocitelor și a trombocitelor) pot rezulta din patologiile cardiace sau reabilitare, de la altitudine, de la obstrucțiile fluxului de sânge până la locul de producție al EPO, din tumori producătoare de EPO.
În policitemie, nivelurile EPO sunt în general ridicate, dar pot fi, de asemenea, normale pentru creșterea cifrei de afaceri
Se știe că diferențele genetice existente între sportivi pot fi un element la baza diferitelor abilități de performanță
Un exemplu este povestea alergătorului finlandez Eero Mântyranta, medalia de aur dublu la Jocurile Olimpice de la Innsbruck din 1964
Sa născut cu o mutație genetică a EPO (exprimată la nivelul receptorilor) care a crescut capacitatea de transport a O2 cu celule roșii cu 25-50%.
Această afecțiune parafiziologică ar putea fi reprodusă prin manipularea genelor
Numărul de receptori EPO variază în diferitele celule ale liniei de eritrocite. Maximul este în CFU-E, numărul scade odată cu progresul diferențierii și maturării celulelor eritrocite. Eritrocitele mature nu conțin receptori pentru EPO
Receptorii pentru EPO au fost de asemenea identificați pe miocți, celule endoteliale, SNC, ovare și testicule
Prin urmare, se consideră că EPO are un rol fiziologic în dezvoltarea inimii și a creierului
EPO protejează țesuturile cardiace și nervoase de inflamație și leziuni ischemice: atât prin stimularea directă a celulelor nervoase și cardiace, cât și indirect prin mobilizarea celulelor progenitoare endoteliale, promovând astfel neovascularizarea
Eritropoetine exogene
Eritropoietina recombinantă umană (epoietină, rHuEPO)
Prezintă doar mici diferențe (în lanțurile de carbohidrați) comparativ cu EPO fiziologică, care totuși se reflectă asupra comportamentului chimic și fizic al moleculei, de exemplu există diferențe în sarcina electrică
În scopuri ergogene, rHuEPO se utilizează cu injecții o dată la 2-3 zile, timp de 3-4 săptămâni, asociat cu preparate din fier. De fapt, în condiții de stimulare prin eritropoietină, devine necesară sinteza hemoglobinei la sportivi la o rată mult mai mare decât de obicei și aceasta necesită o aprovizionare adecvată cu fier pentru a menține eficiența eritropoietică. Timp de înjumătățire și 8, 5 ore
Odată ce faza de întreținere a fost atinsă, aceasta poate avea loc la doze mai mici, mai dificil de identificat la controlul dopajului
darbepoetina
Mai stabil decât EPO, cu un timp de înjumătățire mai lung (ev 25, 3 ore) și o mai mare eficacitate; este mai ușor de identificat pentru caracteristici structurale diferite de produsul uman endogen și pentru clearance-ul inferior
Utilizări terapeutice ale eritropoietinei (epoetină, Eprex®, Globuren®, Neorecormon®, darbepoetină: Aranesp®, Nespo®)
- Anemia la insuficiența renală cronică
- Anemia zidovudină (anti-HIV)
- Anemie "refractară"
- Anemia post-chimioterapică antitumorală
- Deficiențe patologice ale EPO
- mielom
- Sindroame mielodisplazice
Cercetări privind eritropoietina în dezvoltarea rapidă și continuă:
Produse care mimează activitatea EPO
Peptide mici sau compuși nepeptidici care se pot lega la receptorii EPO prin activarea lor (Science 1996; 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Recent, de exemplu, în experimentele in vitro, s-a arătat că hemolymphul de viermi de mătase inhibă apoptoza celulelor producătoare de EPO prin creșterea producției de EPO de 5 ori (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
Probleme de testare pentru EPO
Măsuri indirecte pentru OEP
Măsurarea densității celulelor roșii din sânge (hematocrit exprimat în procente), nivelurile de hemoglobină, numărul de reticulocite
În ciclism, măsurătorile hematocritului de peste 50% conduc la suspensie. Valorile peste 50% sunt suspectate de CIO
Federația Internațională de Schi a impus o limită a hemoglobinei de 18, 5 g / dl la om și 16, 5 g / dl la femei, dacă este detectată înainte de o competiție pe care sportivul nu o poate participa pentru a-și păstra sănătatea
Trebuie remarcat faptul că valorile hematocritului și hemoglobinei pot varia de la atlet la sportiv și ca răspuns la același exercițiu. Idealul este de a avea profilul hematologic în timpul fiecărui atlet:
investigațiile pentru identificarea utilizării EPO s-au răspândit în diferite sporturi și, bineînțeles, la Jocurile Olimpice
Marco Pantani a fost descalificat din Giro d'Italia pentru o valoare de hematocrit de 52%
În 2003, cercetătorul Bernard Lagat (cel mai bun al doilea la 1500 m) a fost pozitiv (cercetare rHuEPO în urină) pentru recrutarea EPO înainte de Campionatele Mondiale de Atletism de la Paris (pe care nu putea participa) o contra-analiză ulterioară, totuși, l-au eliminat. Acest caz a demonstrat necesitatea de a căuta teste mai fiabile.
Recent, sa dezvoltat o nouă metodă izoelectrică (cu rezultate bune) pentru a distinge EPO exogen de mostrele de urină endogenă, dezvoltate în laboratorul francez Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). A fost posibilă identificarea EPO exogenă chiar după 3 zile de la administrare
Reacții adverse de la eritropoietina exogenă
Hipertensiune arterială (Incidență 1-30%). Mecanismul nu este pe deplin înțeles, EPO are o acțiune vasoconstrictivă, iar expunerea cronică determină rezistență la acțiunea vasodilatatoare a oxidului nitric. În cele din urmă, EPO promovează creșterea celulelor musculare netede a vaselor cu remodelare vasculară și hipertrofie care pot contribui la menținerea hipertensiunii [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Durerea osoasă (non-severă, tranzitorie, incidență ridicată = 40%)
Convulsii (pentru creșterea rapidă a vâscozității sângelui și a pierderii de vasodilatare hipoxică cu creșterea consecutivă a rezistenței vasculare)
durere de cap
Fenomenele tromboembolice (EP, IMA, accident vascular cerebral), toate legate de hiperviscozitatea sângelui
Anemie post-tratament pentru scăderea producției EPO endogene
Aplazia pură a seriei roșii (formarea anticorpilor anti-EPO?)
Tulburări mieloproliferative (studii pe animale, tratamente pe termen lung?)
Efectele provocate de eritropoietină ca dopaj
Datele privind reacțiile adverse ale eritropoietinei enumerate mai sus provin aproape exclusiv din tratamente terapeutice la pacienții cu afecțiuni subiacente
Nu există studii privind deteriorarea eritropoietinei utilizate ca dopaj la sportivii sănătoși
Un studiu privind sportivii cărora li sa dat EPO timp de 6 săptămâni a arătat o creștere semnificativă a tensiunii arteriale sistolice ca răspuns la exercițiul sub-maximal
Numărul de decese între bicicliștii belgieni și olandezi între 1987 și 1990 a fost legat de utilizarea EPO ( Gambrell și Lombardo) Droguri și dopaj: doping de sânge și eritropoietină umană recombinantă. În: Mellion, MB (ed.) : Secrete de medicină sportivă Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, pp. 130-3)
Nu este greșit să credem că reacțiile adverse evidențiate la pacienți pot apărea, de asemenea, la sportivi sănătoși, chiar dacă au o incidență mai mică.
