Что такое эпо в спорте
Эритропоэтин в спорте: механизм действия и побочные эффекты
Во многом благодаря ему легендарный велогонщик Лэнс Армстронг стал таковым и из-за него же лишился своих титулов после того, как факт использования им допинга был раскрыт.
В данной статье мы расскажем о том, что из себя представляет эритропоэтин, каков механизм его действия и конечно же каковы побочные эффекты его использования в спорте.
Что такое эритропоэтин? Механизм действия
Эритроциты или красные кровяные клетки (который придают крови характерный красный цвет) выполняют транспортную функцию в организме: они транспортируют кислород ко всем клеткам, включая и мышечные.
Помимо этого гормон эритропоэтин играет важную роль в заживлении ран и создании новых кровеносных сосудов.
Первоначальным назначением препарата эритропоэтина было использование в медицине для лечения анемии (состояния, при котором уменьшается количество красных клеток крови (гемоглобина) и ткани организма получают недостаточно кислорода для нормального функционирования), являющейся причиной хронического заболевания почек, рака и последствий химиотерапии.
Однако, позднее некоторые врачи распознали в механизме его действия потенциал для использования в спорте.
Первоначальным назначением препарата эритропоэтина было использование в медицине для лечения анемии при некоторых заболеваниях
Что такое рекомбинантный эритропоэтин?
О чем говорит высокий уровень эритропоэтина в крови?
Для чего используется эритропоэтин в спорте?
Эритропоэтин в спорте относится к группе допинг-препаратов под общим названием «кровяной допинг».
При введении эритропоэтина в организм спортсмена увеличивается концентрация эритроцитов в крови; чем выше их концентрация, тем больше доставляется кислорода к мышечным клеткам; в спорте это означает улучшение спортивной эффективности и результативности.
Использование эритропоэтина в спорте особенно распространено в тех видах, в которых требуется выносливость, таких как бег на длинные дистанции, велоспорт, бег на лыжах, биатлон, триатлон и др.
Лучшее снабжение мышц кислородом отдаляет момент наступления усталости и позволяет бежать/ехать дольше и быстрее.
В спорте эритропоэтин используется для увеличения выносливости
История применения эритропоэтина в спорте
Применение эритропоэтина в велоспорте началось примерно в 1990 году и стало широко распространено к 1998 году.
Престижное соревнование позднее было названо журналистами ‘Tour du Dopage’ (допинг-тур), т.к. в использовании допинга признались многие велогонщики.
Ряд элитных велосипедистов на Тур де Франс, включая Флойда Лэндиса (Floyd Landis) и Лэнса Армстронга (Lance Armstrong), признались в использовании допинга, включая эритропоэтин и анаболические стероиды.
Данные антидопинговых активистов подтверждают широкое распространение эритропоэтина в профессиональном велоспорте.
Насколько эффективен эритропоэтин в спорте?
Информация с сайта новостного агенства BBC: «Испытания в Австралии показали, что эритропоэтин дает такой мгновенный рост спортивных показателей, какого можно было бы ожидать после нескольких лет тренировок 2 «.
Эритропоэтин дает такой мгновенный рост спортивных показателей, какого можно было бы ожидать после нескольких лет тренировок
Научные исследования на этот счет противоречивы.
Научные исследования об эффективности эритропоэтина в спорте
Heuberger с коллегами проанализировали все имеющиеся научные исследования об эффективности эритропоэтина в спорте и сделали вывод, что «несмотря на то, что использование рекомбинантного эритропоэтина в спорте является общей практикой, не существует научного основания для утверждения, что он эффективен в увеличении спортивной результативности, выносливости и скорости 5 «…
Вот здесь 8 упоминается о самом масштабном научном эксперименте по исследованию эффективности эритропоэтина в спорте (велоспорт).
В эксперименте принимали участие 48 тренированных спортсменов-любителей, часть из которых принимала эритропоэтин, другая плацебо в течение 8 недель. Их тестировали на выносливость в 7 тестах разных видов и степени сложности.
Вывод ученых, как это ни удивительно, аналогичен предыдущему: спортсмены на эритропоэтина не были быстрее тех, которые его не принимали.
Это заключение прозвучал шокирующего для всего научного сообщества, так как другие эксперименты и истории успеха спортсменов свидетельствуют об обратном.
Их вывод: «Несмотря на то, что эритропоэтин улучшает снабжение мышц кислородом, он не производит адаптационные изменения в организме спортсмена, которые важны для выносливости. Такие изменения происходят во время тренировок на выносливость.«
Научные исследования об эффективности эритропоэтина в спорте противоречивы. Его приём не ведет к адаптационным изменениям важным для выносливости и, если и увеличивает спортивные показатели, то не у всех спортсменов
Побочные эффекты использования эритропоэтина в спорте
Тогда как при некоторых заболеваниях эритропоэтин обладает колоссальным терапевтическим эффектом, его применение не по назначению в спорте может закончиться серьёзными побочными эффектами.
Использование эритропоэтина увеличивает риск смерти и аутоиммунных заболеваний
Как проводится допинг-тест на эритропоэтин в спорте?
Метод тестирования был разработан и внедрен в 2000 году к Летним олимпийским играм в Сиднее (Австралия).
Тест основывался на анализе крови и мочи: сначала брался анализ крови, после этого анализ мочи для подтверждения результата.
На олимпийских играх в Австралии ни один спортсмен не был уличён в применении эритропоэтина с помощью данного теста.
Как принимать эритропоэтин спортсмену, чтобы избежать положительного допинг-тестирования?
Для того чтобы пройти допинг-тест спортсменам необходимо прекратить инъекции эритропоэтина за 5-7 дней до соревнований. С другой стороны, чтобы получить эффект от этого допинг-препарата, его необходимо принимать за 5-7 дней до соревнований.
Противоречие. Что делать?
В художественном фильме о Лэнсе Армстронге, легендарном велогонщике, который стал таковым именно благодаря эритропоэтину, неплохо вскрыты интимные моменты применения допинга в велоспорте, о которых не принято говорить. Всем кому интересно узнать, что из себя представляет профессиональный спорт, точнее его тёмная допинг-сторона, рекомендую этот фильм к просмотру.
В частности там показано как спортсмены решали указанную выше дилемму в 90-ых прошлого века: сразу после соревнования они ложились под капельницу и вводили себе чистую кровь, что позволяло быстро снизить концентрацию эритропоэтина до допустимой к моменту, когда контролёры приглашали их на допинг-тест.
Препарат, за который ненавидят Логинова. Правда об ЭПО
Статья опубликована в газете под заголовком: «Проклятие ЭПО. За что ненавидят Логинова»
Биатлониста Александра Логинова за ЭПО ненавидит половина биатлонного мира. Именно ЭПО или его модификации – тот самый препарат, дисквалификацию за который отбыли десятки звезд российского спорта: от лыжниц Лазутиной и Даниловой до биатлонистов Ахатовой, Юрьевой и Ярошенко. Правда ли, что ЭПО проникает в геном человека и дает пожизненную прибавку в результате? Реально ли от ЭПО можно умереть? Представляем исследование «СЭ» о самом популярном допинге в мире.
Велосипедисты крутили педали, чтобы не умереть
Как и почти все допинги, ЭПО – это в первую очередь лекарство и спасает жизни. Вообще-то эритропоэтин – гормон почек, который вырабатывается в человеческом организме естественным образом. Этот гормон улучшает доставку кислорода к мышцам и повышает уровень гемоглобина. В спорте это приводит к повышению выносливости, в медицине – позволяет лечить массу заболеваний, от анемии до некоторых видов онкологии и СПИДа.
В середине 1980-х появился так называемый рекомбинантный ЭПО. Гормон научились синтезировать в организмах мышей и других млекопитающих и затем применять для лечения людей. Уже в начале 1990-х рекомбинантный ЭПО стал доступен практически в любой аптеке. Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА), напомним, появилось только в 1999-м. До начала 2000-х надежного теста, способного определить наличие ЭПО в организме атлета, не существовало.
1990-е в спорте – это полная жесть в плане применения ЭПО. Хорошо, что пробы того времени сейчас уже невозможно перепроверить. Иначе медали можно было бы отобрать вообще у всех. В некоторых видах, вроде велоспорта, без этого вида допинга можно было даже не выходить на старт. Профессиональные команды возили за собой холодильники, набитые льдом и ампулами – ЭПО хранится только при низкой температуре. Бесконтрольность привела к смертельной опасности. Ведь как и любое серьезное лекарство, ЭПО имеет целый ряд побочных эффектов.
Главный из них – большие дозы гормона повышают вязкость крови и, соответственно, многократно увеличивают риск образования тромбов. Имея в организме лошадиную дозу ЭПО, легко можно заснуть и не проснуться. Есть знаменитые документальные кадры, когда по ходу легендарной многодневки «Тур де Франс», ночью в отеле, гонщики толпами бродят по темным коридорам. Они видят друг друга и, конечно же, все понимают. Но лечь спать не могут – слишком страшно. «During the day we live to ride. And during the night we ride – to live» (Днем мы живем, чтобы крутить педали. А ночью мы крутим педали, чтобы жить – англ.) – известная присказка велосипедистов именно про это. Но даже ночные променады помогали не всем. Гонщики умирали на дистанции, на тренировках, во сне – десятками.
Что такое микродозы и как обмануть «паспорт крови»
В начале 2000-х самая продвинутая лаборатория во французском Шатено-Малабри научилась-таки выявлять рекомбинантный ЭПО и его модификации. Первыми жертвами новой методики тестирования стали российские лыжницы Лариса Лазутина и Ольга Данилова, пойманные во время Олимпийских игр-2002 в Солт-Лэйк-Сити на дарбепоэтине. После этого лыжники и велосипедисты из самых разных стран полегли под дисквалификации косяками. Все они, конечно, уверяли, что не делали ничего запрещенного. И многим даже верили: Лазутина, например, до сих пор Герой России и успешный политик.
На самом деле, принять ЭПО случайно невозможно. Это всегда курс из нескольких инъекций, рассчитанный в зависимости от конкретной модификации препарата. Антидопинговые методики тут, как обычно, отстают от тех, кто придумывает допинг. Научились ловить дарбепоэтин – появился SERA. Сейчас различных видов ЭПО десятки, если не сотни. Они производятся по всему миру, но черный рынок особенно процветает в Китае. Некоторые выводятся из организма буквально за несколько часов. Но сделать курс инъекций случайно, по неосторожности. Сложно представить себе такое в реальности.
Думаете, ЭПО больше не применяется? Как бы не так. Во-первых, паспорта крови имеют далеко не все спортсмены. Это – привилегия элиты, а все остальные по-прежнему сдают пробы только на соревнованиях, от случая к случаю. Поэтому, например, в киргизском городе Чолпан-Ата, где проводит сборы подавляющее большинство российских легкоатлетов, ЭПО легко можно купить в обычной аптеке. Ассортимент этого заведения вообще впечатляет, спрос рождает предложение – тут и эпоэтин, и синтезированный гормон роста джинтропин. Фото витрины этой аптеки опубликовал известный спортивный врач Эдуард Безуглов.
– Допустим, по паспорту ваши показатели крови не должны превышать 20 условных единиц, – объяснил один из российских спортивных врачей. – Значит, вы можете вколоть микродозу с расчетом, чтобы не выйти за пределы этого значения. Причем можно комбинировать различные модификации ЭПО – эффект от них складывается, а сроки выведения значительно меньше, чем если использовать какой-то один препарат.
ЭПО – это гормон, а не синтетический препарат, поэтому определить его в организме по-прежнему крайне сложно. Утром он еще может быть, а вечером – уже нет. Вспомните теперь миллиард историй, когда допинг-офицеры приезжали к спортсмену на внесоревновательное тестирование и не находили его на месте. Человек перепутал, забыл, не услышал звонка в дверь, остался ночевать у друга или подруги. Все это легко может быть правдой. А может – и не быть, и когда офицеры снова придут за пробой завтра, они уже не найдут в организме того, что могли бы обнаружить сегодня.
Почему можно прекратить принимать ЭПО и все равно выигрывать
По поводу опасности для здоровья бесконтрольного употребления ЭПО, двух мнений быть не может. Это реальная угроза жизни. Но вот с микродозами все не так очевидно. Медицинских исследований тут не проводилось, да и вряд ли ВАДА разрешит такой эксперимент. А что, если окажется, что микродозы не вредны? И более того, например, даже защищают организм от экстремальных перегрузок?
Вполне вероятно, что так и есть. Но все равно, разрешить ЭПО в микродозах = это открыть ящик Пандоры. Мошенники тут же научатся превышать разрешенные показатели и постепенно все вернется к кошмарной ситуации 1990-х. К тому же, как оказывается, к допингу тоже нужен свой «талант». И один и тот же препарат в одинаковой дозировке может по-разному действовать на разных людей.
Тут, кстати, скрыт и ответ на вопрос: почему одни спортсмены после применения ЭПО спокойно возвращаются «чистыми» и выступают на прежнем уровне, а другие хоронят свою карьеру навсегда?
– ЭПО как препарат не имеет долгосрочного действия, – объясняет известный спортивный врач Сергей Илюков. – Работоспособность организма повышается только временно и падает по мере прекращения приема. Но штука в том, что если применять ЭПО в период интенсивных тренировок, это позволяет выполнять более значительный объем работы. И проделанный объем потом имеет долгосрочный эффект на выступления спортсмена. Поэтому нарушители склонны употреблять ЭПО как в соревновательный период, так и в период межсезонья, когда закладывается база для дальнейших выступлений.
Что будет, если человек однажды попался на ЭПО, отбыл дисквалификацию и продолжает соревноваться «чистым»? Может ли допинговое прошлое давать превосходство в настоящем? На самом деле, вряд ли. ЭПО точно не проникает в гены и нигде не откладывается.
Все люди очень разные, и на допинг тоже реагируют по-своему. Кто-то от природы силен и способен выполнять нужные нагрузки даже без микродоз. Такой спортсмен вернется после дисквалификации на свой уровень или даже поднимется выше. Другие, наоборот, конкурентоспособны в большом спорте только при условии повышенного уровня гемоглобина, который дает ЭПО. Если этот уровень падает, а человек продолжает тренироваться с прежней интенсивностью, придут перетренированность, проблемы со здоровьем и неизбежный конец карьеры.
Нужно ли перечислять спортсменов, кто в достаточно молодом возрасте вдруг резко заболел (при этом конкретная болезнь не называлась), пошел на спад и закончил? Таких примеров даже в российском спорте полно. Наверняка далеко не все эти случаи связаны именно с микродозами ЭПО. Но многие – связаны. И это секрет Полишинеля.
Почему Логинов не должен молчать
ЭПО – тот редкий вид допинга, где все однозначно. Его нельзя принять под видом витаминки или лекарства, случайно проглотить вместе с пищей или загрязненной биодобавкой. Это серьезный препарат, на применение которого можно пойти только сознательно. Когда пойманные впоследствии говорят «нас обманули» и начинают винить тренеров или кого-то еще, речь, скорее всего, идет о том, что им обещали: вас не поймают. А получилось все совсем иначе.
Именно поэтому так недовольны успехами Логинова Мартен Фуркад и многие другие. В их западном мире мало просто отбыть наказание. Чтобы быть мировой звездой и просто рукопожатным человеком, нужно еще и покаяться. Для нашей, российской ментальности это чуждо. Нам достаточно намеков от Логинова на то, что ему пришлось и виноват, на самом деле, кто-то еще. Что за этими намеками стоит – каждый додумывает для себя.
В этом конфликте нет хороших и плохих. Это столкновение двух разных ментальностей. Объяснит ли что-то Логинов миру – на самом деле, не только его личное дело. Александр, если продолжит выступать так же хорошо, вскоре станет одной из главных звезд нашего спорта. Кумиром тысяч мальчишек, начинающих биатлонистов. Что они будут думать: подумаешь, укололся, попался, а потом вернулся – и ничего страшного? И вообще, пусть эти фуркады помолчат, сами вон на терапевтических исключениях сидят? Пока, судя по всему, следующее поколение рассуждает именно так. Если Логинов и остальные промолчат – так и будет. И тогда новый грандиозный допинговый скандал вокруг нашего спорта – только дело времени.
Эритропоэтин в спорте
Содержание
Эритропоэтин [ править | править код ]
Эритропоэтин представляет собой гликопротеиновый гормон, точнее цитокин, основной регулятор эритропоэза, который стимулирует образование эритроцитов из поздних клеток-предшественников и повышает выход ретикулоцитов из костного мозга в зависимости от потребления кислорода. До тех пор пока не нарушена оксигенация тканей, концентрация эритропоэтина, так же, как и количество циркулирующих эритроцитов, остается постоянной. Выработка эритропоэтина регулируется на уровне транскрипции его гена, а поскольку единственным физиологическим стимулом, увеличивающим количество синтезирующих эритропоэтин клеток, является гипоксия, ни выработка, ни метаболизм эритропоэтина от его концентрации в плазме не зависят. В организме здорового человека находится примерно 2,3*10^13 эритроцитов, время жизни которых составляет в среднем 120 дней. Следовательно, в организме постоянно должно происходить обновление пула эритроцитов со скоростью примерно 2,3 клеток за одну секунду. Система дифференцировки эритроидных клеток должна строго регулироваться для поддержания постоянного уровня циркулирующих эритроцитов при нормальных условиях. Кроме того, эта система должна быть высоко чувствительна к изменению количества кислорода в организме. В настоящее время получено множество данных, свидетельствующих о том, что ключевым фактором, который обеспечивает контроль дифференцировки клеток эритроидного ряда, является циркулирующий в крови эритропоэтин.
Эритропоэтин — чрезвычайно активный гормон, оказывающий свое действие в организме в пикомолярных концентрациях. Небольшие колебания его концентрации в крови приводят к существенным изменениям скорости эритропоэза, а нормальный диапазон его концентраций колеблется от до 4 до 26 МЕ/л. Поэтому пока концентрация гемоглобина не станет ниже 105 г/л, концентрация эритропоэтина не выходит за указанный диапазон и выявить ее повышение невозможно (если только не знать ее исходные значения). Эритроцитоз приводит к подавлению выработки эритропоэтина по механизму отрицательной обратной связи. Это обусловлено не только повышением доставки кислорода к тканям из-за увеличения числа циркулирующих эритроцитов, но и увеличением вязкости крови. Для спортсмена это означает снижение продукции собственного гормона при введении экзогенного и нарушение механизмов регуляции выработки эритроцитов. Поэтому, используя эритропоэтин в спорте в качестве допинга, спортсмену следует задуматься о дальнейшей судьбе продукции эритроцитов в своем организме.
Допинг тесты [ править | править код ]
Как правило, эритропоэтин выявляется в образцах мочи или крови. В крови выявляется с большей вероятностью, чем в моче. Период полувыведения составляет 5-9 часов, то есть вероятность обнаружения существенно снижается уже через 2-3 суток.
Физиологическая роль эритропоэтина [ править | править код ]
Долгое время вопрос о клетках, в норме продуцирующих эритропоэтин, оставался открытым. Это было связано прежде всего с отсутствием прямых методов идентификации клеток, синтезирующих гормон. Идентификацию клеток проводили косвенными методами, включая способность тех или иных культур тканей синтезировать продукт in vitro. Считалось, что основными кандидатами на роль ЭПО-продуцирующих клеток являются клубочковые клетки, а также клетки проксимальной части канальцев. Клонирование гена эритропоэтина, а также разработка методов гибридизации in situ, позволяющая идентифицировать непосредственно те клетки, в которых происходит экспрессия тех или иных генов, изменило представления о природе клеток, синтезирующих эритропоэтин. Методом гибридизации in situ было показано, что клетки, в которых синтезируется мРНК эритропоэтина, не являются гломерулярными или тубулярными. По-видимому, основным местом синтеза ЭПО в почках являются интерстициальные клетки или капиллярные эндотелиальные клетки. Как уже отмечалось, главным фактором, регулирующим продукцию ЭПО, является гипоксия. В условиях гипоксии количество циркулирующего в плазме ЭПО возрастает примерно в 1000 раз и достигает 5—30 ЕД/мл. В многочисленных экспериментах с изолированной почкой показано, что она содержит сенсоры, реагирующие на изменения концентрации кислорода.
Еще J. Schuster и сотрудники в 1987 г. исследовали кинетику продукции эритропоэтина в ответ на гипоксию. Было показано, что примерно через 1 ч после установления гипоксии количество мРНК эритропоэтина в почке возрастает, и мРНК продолжает накапливаться в течение 4 ч. При снятии гипоксии уровень мРНК ЭПО быстро снижается. Изменения количества плазменного и почечного эритропоэтина, выявляемые с помощью эритропоэтин-специфических антител, происходят строго параллельно с изменением количества мРНК с соответствующим лаг-периодом. Полученные в данной работе результаты свидетельствуют о том, что при гипоксии стимулируется de novo продукция ЭПО.
В лаборатории S. Konry в 1989 г. исследовали процесс индукции синтеза ЭПО с помощью метода, гибридизации in situ на тканевых срезах коркового вещества почки. Было обнаружено, что в условиях анемии продукция ЭПО значительно возрастает, хотя интенсивность гибридизации с мРНК ЭПО в индивидуальных клетках остается без изменений. Показано, что усиление продукции ЭПО связано с увеличением числа клеток, синтезирующих гормон. По мере восстановления нормального гематокрита количество эритропоэтин-синтезирующих клеток быстро уменьшается, причем кинетика изменения коррелирует с кинетикой снижения количества мРНК ЭПО и циркулирующего гормона. Данные гистологического анализа свидетельствуют о том, что ЭПО синтезируется интерстициальными клетками корковой части почки.
Показано, что от 5 до 15 % плазменного эритропоэтина у взрослых имеет внепочечное происхождение. И если у эмбрионов основное место синтеза эритропоэтина — печень, то во взрослом организме печень также является основным органом, продуцирующим ЭПО, но внепочечный. Этот вывод был подтвержден в недавних экспериментах по выявлению мРНК ЭПО в различных органах. По-видимому, изменение основного места синтеза ЭПО в течение онтогенеза является генетически детерминированным событием.
Синтез эритропоэтина в организме опосредован значительным количеством биохимических кофакторов и стимуляторов. Предполагается, что гипоксия приводит к снижению уровня кислорода в специфических сенсорных клетках почки, что вызывает усиление продукции простагландинов в клубочковых клетках. Показано, что простагландины играют важную роль в стимуляции продукции эритропоэтина. Ингибиторы синтеза простагландинов оказывают подавляющий эффект на продукцию ЭПО при гипоксии. Основной вклад в биосинтез простагландинов при гипоксии вносит, по-видимому, циклооксигеназная система. При гипоксии (а также при введении ионов кобальта) происходит высвобождение нейтральных протеаз и лизосомных гидролаз в почках, которые, как было показано, также стимулируют продукцию ЭПО. Высвобождение лизосомальных ферментов, по-видимому, ассоциировано с увеличением продукции цГМФ. Показано, что лизосомальные ферменты активируются при участии протеинкиназ, которые, в свою очередь, активируются цАМФ.
При гипоксии наблюдается индукция активности фосфолипазы А2, что приводит к возрастанию уровня арахидонатов, которые при участии циклооксигеназы превращаются в эндопероксиды. Отмечено, что гипоксия является оптимальным условием для активности циклооксигеназы. Вероятно, важную роль в этих биохимических событиях играет кальциевая система: ионы кальция стимулируют активность фосфолипазы А, и образование простагландина. Простаноиды, в свою очередь, могут индуцировать активность аденилатциклазы и запускать каскад биохимических событий, приводящих к фосфорилированию и активации гидролаз. Какова роль гидролаз и какова цепочка, приводящая в конце концов к усилению синтеза ЭПО, остается пока невыясненным. Стимулирующей биосинтез ЭПО активностью обладают также некоторые гормоны гипоталамо-гипофизарной системы, тиреоидные гормоны и некоторые стероидные гормоны. Специфическим индуктором продукции ЭПО являются ионы кобальта, механизм действия которых на систему биосинтеза ЭПО пока не ясен. Эта система является привлекательной экспериментальной моделью для изучения индукции биосинтеза ЭПО.
Молекула эритропоэтина человека, в которой на долю углеводного компонента приходится 40—50 % молекулярной массы (молекулярная масса гликопротеида 32—36*10^3 а. е. м., а расчетная молекулярная масса белковой части — 18 399*10^3 а. е. м.), состоит из 193 остатков аминокислот. Величина изоэлектрической точки ЭПО низкая (рН 3,5—4,0), что обусловлено наличием сиаловых кислот в терминальных положениях углеводных цепочек эритропоэтина. Изоэлектрическая фокусировка плазменного ЭПО в полиакриамидном геле позволяет выявить несколько фракций, идентичных по молекулярной массе, но различающихся по величине их изоэлектрических точек, что свидетельствует о гетерогенности в структруре углеводной части гормона. Отщепление сиаловых кислот при обработке нейраминидазой или при кислотном гидролизе приводит к потере стабильности гормона in vivo, но не влияет на его активность in vitro. В четырех участках к белковой цепи присоединены гликозидные остатки, которые могут представлять различные сахара, поэтому существует несколько разновидностей ЭПО с одинаковой биологической активностью, но несколько отличающиеся по своим физико-химическим свойствам.
В результате анализа аминокислотной последовательности эритропоэтина человека выявлено три потенциальных сайта N-гликозилирования, которые включают консенсус-последовательность Asn-X-Ser/Thr. В экспериментах по обработке гормона N-гликозидазой, специфически отщепляющей олигосахаридные цепочки, связанные с аспарагиновым остатком N-гликозидной связью, было подтверждено предположение о наличии трех сайтов N-гликозилирования в молекуле ЭПО. В результате экспериментов по обработке гормона О-гликозидазой установлено, что он содержит также олигосахаридные цепочки, связанные с белковой частью посредством О-гликозидных связей.
Ген эритропоэтина (Gene: [07q21/EPO] erythropoietin) состоит из пяти экзонов и четырех интронов. Ген кодирует белок, состоящий из 193 аминокислотных остатков. Идентифицированы четыре вида РНК, участвующих во взаимодействии с геном эритропоэтина, причем два вида представлены в экстрактах после введения хлорида кобальта значительно меньшим числом копий, чем в нормальных экстрактах. Эти данные указывают на наличие негативных регуляторных факторов (вероятно, рибонуклеопротеидов), участвующих в регуляции экспрессии гена эритропоэтина. Предположение о негативной регуляции экспрессии гена ЭПО было подтверждено Semenza G. и сотрудниками в 1990 г., которые получили серию трансгенных мышей, несущих кодирующую часть гена ЭПО человека и различные фрагменты S-фланкирующей области. Анализ экспрессии гена у различных трансгенов позволил идентифицировать три регуляторных элемента гена эритропоэтина человека:
Было экспериментально показано, что существуют два участка инициации транскрипции гена эритропоэтина, несущих множество сайтов инициации. При нормальных условиях инициация транскрипции происходит с ограниченного числа сайтов, расположенных на обоих участках. При индукции анемии или обработке хлоридом кобальта количество функционирующих сайтов инициации транскрипции на обоих участках возрастает. Во всех случаях получение эритропоэтина ограничивается трудностями, связанными с выделением и культивированием клеток, нестабильностью продукции гормона и, наконец, низкой концентрацией его в культуральных жидкостях.
Принципиально иной подход к получению больших количеств высокоочищенного ЭПО был связан с применением методов генной и клеточной инженерии. Была сделана попытка создания бактериального продуцента эритропоэтина. Продуцируемый в Escherichia coli белок узнается антителами против ЭПО и имеет молекулярную массу, примерно соответствующую дегликозилированному ЭПО человека. Известно, что бактериальные клетки имеют систему гликозилирования, принципиально отличающуюся от эукариотической. Поэтому получить корректно гликозилированный белок в бактериальных клетках невозможно. В случае ЭПО получение корректно гликозилированного гликопротеина имеет принципиальное значение. Следовательно, создание продуцента гормона на основе бактериальных клеток является нецелесообразным. Эффективный продуцент биологически активного как in vitro, так и in vivo эритропоэтин может быть получен только на основе клеток высших животных.
При исследовании свойств рекомбинантного ЭПО было показано, что наличие неполного углеводного компонента (молекулярная масса эритропоэтина, синтезированного в этой системе равна 23*10^3 а. е. м.) не влияет на активность гормона in vitro, но значительно снижает его активность in vivo. В то же время полное отщепление углеводной части с помощью гликозидаз приводит к 80 %-ной потере биологической активности гормона в тесте in vitro. Эти данные находятся в противоречии с существующими представлениями о том, что углеводный компонент ЭПО не является строго необходимым для его активности in vitro.
Историческая справка [ править | править код ]
В 1989 г. был проведен детальный анализ структуры рекомбинантного ЭПО, полученного с помощью трансфекции клеток из яичника китайского хомячка в геном ЭПО человека. Установлено, что в клетках синтезируются два типа ЭПО (названных би- и тетра-формами), различающихся по степени разветвления N-связанных углеводных цепочек. Би-форма ЭПО, содержащая менее разветвленный углеводный компонент, существенно отличается по биологической активности от нативного эритропоэтина, используемого в качестве стандарта: биологическая активность би-формы ЭПО in vivo в 7 раз ниже, a in vitro — в 3 раза выше. Биологическая активность тетра-формы ЭПО очень близка к активности нативного ЭПО. Эти данные указывают на существенную роль структуры углеводного компонента для биологической активности эритропоэтина in vivo. По-видимому, более высокая активность in vitro тех форм эритропоэтина, которые содержат неполный углеводный компонент, связана с облегчением взаимодействий эритропоэтина с рецепторами. В то же время, по-видимому, именно углеводный компонент обеспечивает стабильность гормона в организме и соответственно высокий уровень биологической активности в тестах in vivo.
К середине 1980-х годов, путем внедрения человеческого гена ЭПО (локализованного у человека на седьмой хромосоме в области 11q-12q) в овариальные клетки хомячков, был получен первый рекомбинантный эритропоэтин. Рекомбинантный р-ЭПО человека, полученный методом генной инженерии (рекормон), идентичен по аминокислотному составу естественному ЭПО человека. Рекормон обеспечивает гибкий и экономичный метод эффективного лечения анемии в сочетании с высоким профилем безопасности и отличной переносимостью. Благодаря использованию рекормона значительно сокращается необходимость в проведении гемотрансфузий, которые на сегодняшний день являются наиболее распространенным методом коррекции анемии. Так, согласно многочисленным исследованиям, использование рекормона позволяет восстанавливать нормальный уровень гемоглобина и исключать необходимость в заместительных гемотрансфузиях у онкологических больных, страдающих анемией. При этом наблюдается значительное улучшение качества жизни этих больных; значительно снижается риск заражения, который существует при коррекции анемии с помощью гемотрансфузий в процессе лечения вирусных инфекционных заболеваний, таких, как ВИЧ и гепатит С. Рекормон выпускается в виде удобного устройства для введения и индикации препарата (шприц-ручка).
Вместе с тем имеются незначительные отличия по составу гликозидных остатков, которые влияют на физико-химические свойства всей молекулы гормона. Так, например, обнаружены определенные отличия в распределении электрического заряда для отдельных типов эритропоэтина. Препараты эритропоэтина производятся различными фармацевтическими фирмами в пяти видах: альфа, бета, ретард (NESP), тета и омега).
С 1988 г. используются альфа-ЭПО и бета-ЭПО. При подкожном введении их биодоступность составляет около 25 %, максимальная концентрация в крови — через 12—18 ч, период полувыведения — до 24 ч (при внутривенном введении — 5—6 ч). Эритропоэтин-ретард (NESP) используется в течение последних нескольких лет, действует дольше, чем другие препараты ЭПО. Тета-ЭПО на сегодня считается наиболее эффективным и наименее аллергенным, имеет наивысшую степень чистоты. Это связано с тем, что его получают методами генной инженерии в клетках человека (некоторые недобросовестные спортсмены и спортивные врачи считают, что это делает его неопределяемым). На самом деле, тета-ЭПО только на 99 % идентичен человеческому. Омега-ЭПО, который получают из почек хомяков, больше всех других препаратов ЭПО отличается от человеческого, поэтому он наиболее прост для выявления. Продается только в странах Восточной Европы и Южной Америки.
Препараты эритропоэтина [ править | править код ]
Рекомбинантные биоаналогичные а-ЭПО различных производителей, даже имеющие положительное заключение Комитета по лекарственным средствам для человека (Committee for Medicinal Products for Human Use — CHMP) Европейского агентства по лекарственным средствам, могут иметь разные свойства, степень чистоты и, главное, обладать различной биологической активностью. Когда были проанализированы препараты эритропоэтина различных производителей, то в 5 из 12 исследованных продуктов выявились существенные отклонения в силе действия между различными сериями, в трех образцах — неприемлемые уровни бактериальных эндотоксинов.
Применение в медицине [ править | править код ]
В медицинской практике эритропоэтин применяется для лечения анемий различного генеза, в том числе, у онкологических больных, больных с хронической почечной недостаточностью. Поскольку, как отмечалось выше, в организме эндогенный эритропоэтин образуется в почках, больные с хронической почечной недостаточностью всегда страдают от анемии. Кроме этого, снижение концентрации ЭПО в плазме крови человека и, соответственно, количества эритроцитов, наблюдается при следующих патологических состояниях и заболеваниях:
До появления рекомбинантного эритропоэтина таким больным регулярно проводились гематрансфузии как цельной крови, так и эритроцитарной массы. Однако с 1989 г. необходимость в таких процедурах отпала, поскольку их заменило введение препаратов эритропоэтина. В ряде случаев анемии другого происхождения также успешно лечатся с помощью рекомбинантного ЭПО. Тот факт, что введение рекомбинантного ЭПО индуцирует дополнительный эритропоэз даже при полностью интактном эндогенном уровне ЭПО, используется аутологичными донорами крови. Как альтернатива переливанию эритроцитарной массы, терапия высокими дозами ЭПО оказывается эффективной антианемической мерой в качестве терапии сопровождения при лечении хронических полиартритов, СПИДа, некоторых опухолей, а также при ряде хирургических вмешательств. До сих пор остается неясным генезис гипертонии как побочного эффекта при терапевтическом использовании рекомбинантного ЭПО. При проведении гемодиализа пациентам препараты эритропоэтина обычно вводят внутривенно. В ряде случаев этот же препарат может вводиться подкожно.
Увеличение количества эритроцитов под влиянием эритропоэтина, в свою очередь, приводит к повышению содержания кислорода на единицу объема крови и, соответственно, к увеличению кислородной емкости крови и доставки кислорода к тканям. В конечном итоге повышается выносливость организма. Сходные эффекты достигаются при тренировочных занятиях в условиях среднегорья, когда недостаток кислорода в воздухе вызывает состояние гипоксии, что стимулирует выработку эндогенного ЭПО. Естественно, что по сравнению с использованием рекомбинантного препарата, гипоксическая тренировка является физиологическим механизмом регуляции эритропоэза и улучшения кислородтранспортной функции гемоглобина, что собственно и есть целью применения ЭПО как допинга.
Благодаря действию эритропоэтина на кислородную емкость и транспорт кислорода в ткани, это вещество вызывает повышение работоспособности в видах спорта с преимущественным проявлением аэробной выносливости. К таким спортивным дисциплинам относятся все вида легкоатлетического бега, начиная от 800 м, а также все виды бега на лыжах и велосипедные гонки. Кроме того, в последнее время в культуристических публикациях стали появляться сведения, что ЭПО способен заменить массовое использование анаболических стероидов. Препараты ЭПО применяются в сочетании со станазололом, инсулином и соматотропным гормоном (СТГ)-
Препараты эритропоэтина являются хорошо переносимыми фармакологическими средствами, которые практически не имеют побочных эффектов. Однако передозировка ЭПО и неконтролируемое применение может привести к увеличению вязкости крови и, следовательно, к увеличению риска возникновения нарушений в системе кровообращения, вплоть до тромбозов периферических сосудов и тромбоэмболии легочной артерии, обычно приводящей к летальному исходу. Опасность возникновения указанных побочных эффектов ЭПО возрастает при проведении тренировок в среднегорье, а также при обезвоживании организма.
Вместе с тем существуют данные, что длительное применение препаратов эритропоэтина может быть опасным для здоровья, а иногда и для жизни. В частности, с применением ЭПО связывают постоянные головные боли у спортсменов, развивающиеся вследствие сгущения крови и нарушения ее циркуляции в головном мозге. Кроме того, может нарушиться обмен железа: повышается потребность организма в нем при наличии относительно небольшого запаса в печени. При введении экзогенного железа оно начинает депонировать в печени, вследствие чего связанный с избытком железа цирроз печени проявляется через 20—25 лет.
Эритропоэтин в спорте [ править | править код ]
История использования рекомбинантного эритропоэтина в спорте (общепринятые в научной литературе аббревиатуры rHuEPO, r-HuEPO, rhu-EPO, rEPO) началась в 1977 г., когда впервые эритропоэтин в очищенном виде выделен из мочи человека. Внедрение и борьба с эритропоэтина в спорте и соревнованиях как запрещенного препарата прошло по следующим этапам:
Поскольку естественный и рекомбинантный эритропоэтин имеют почти идентичную аминокислотную структуру, рекомбинантный эритропоэтин чрезвычайно трудно отличить от своего физиологического аналога.
Для стимуляции секреции собственного эритропоэтина в России активно применяются ингаляции ксенона. На олимпиаде в Сочи 2014 многие российские атлеты получали ксеноновые ингаляции перед началом соревнований. Этот метод запрещен антидопинговым агентством с мая 2014 г.
Допинговый контроль [ править | править код ]
Современный арсенал методов, предназначенных для определения эритропоэтина, включает прямые и косвенные подходы. Прямой метод основывается на идентификации тех незначительных отличий, которые обнаружены при изучении естественного эндогенного эритропоэтина и ЭПО, полученного методом генной инженерии. В частности, некоторые исследователи пытались использовать различия в распределении электрического заряда, которые установлены для двух указанных разновидностей молекул ЭПО. На основании этих различий предпринимались попытки разделить два типа молекул с помощью метода капиллярного электрофореза. И хотя принципиально такое разделение возможно, для этого требуются большие объемы мочи (до 1 л, что, по понятным причинам, неприемлемо для практики).
Предпочтение отдается косвенным методам, которые требуют лишь небольших объемов образцов крови или мочи. Примерами косвенного метода обнаружения ЭПО являются следующие:
В период интенсивных тренировочных занятий и профессиональных занятий спортом необходимо постоянно проводить гематологический анализ для определения количества эритроцитов и их параметров (объем, насыщение гемоглобином), уровня гемоглобина и гематокрита. Нельзя допускать, чтобы гематокрит повышался выше 50 % — это приводит к сгущению крови, что, в свою очередь, чревато ухудшением микроциркуляции крови в мышцах и внутренних органах, повышением риска развития тромбозов (склонность к тромбофилии можно оценить по маркеру D-димер). Кроме этого, необходим полный контроль обмена железа (концентрация железа в сыворотке, общая и ненасыщенная железосвязываюшая способность, процент насыщения железом, трансферрин, ферритин, С-реактивный белок) и определение уровня фолиевой кислоты и витамина В12 в крови. Все эти соединения необходимы для правильного эритропоэза и нельзя допускать их дефицит в период занятий спортом. Кроме указанных выше тестов необходим контроль уровня самого эритропоэтина.
Читайте также [ править | править код ]
Предупреждение [ править код ]
Анаболические препараты могут применяться только по назначению врача и противопоказаны детям. Представленная информация не призывает к применению или распространению сильнодействующих веществ и нацелена исключительно на снижение риска осложнений и побочных эффектов.