ตามที่ทราบกันว่าเซลล์เม็ดเลือดแดง (GR) ส่งออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อและกีฬาที่มีความอดทนเช่นการขี่จักรยานการเล่นสกีข้ามประเทศเป็นต้นความต้องการออกซิเจนสูงมาก
กลยุทธ์ล่าสุดขึ้นอยู่กับบทบาทของ erythropoietin (EPO) ในการกระตุ้นไขกระดูกเพื่อผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดง (GR)
Recombinant human EPO (rHuEPO) และสารที่เกี่ยวข้อง (เช่น darbepoietin ) ใช้เป็นยาสลบ
EPO มีชีวิตที่ค่อนข้างสั้นในร่างกายในขณะที่ผลการกระตุ้นสามารถอยู่ได้นานถึงสองสัปดาห์
ประวัติความเป็นมาของ erythropoietin
- 1905 Carnot และ Deflandre ตั้งสมมติฐานว่าปัจจัยทางร่างกายที่พวกเขาเรียกว่าฮีโมโปอีตินควบคุมการผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดง
- 2479 Hjort พิสูจน์และยืนยันการมีอยู่ของปัจจัยนี้
- 1950 Reissmann แสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของยีนของปัจจัยถูกควบคุมโดยความดันออกซิเจน
- 1977 มิยาเกะจัดการล้างสารอีริโธรปัวอีตินในมนุษย์
1985 Lin และ Jacobs โคลนยีน erythropoietin และพัฒนาสายเซลล์ transfected (เซลล์ CHO) ที่มีความสามารถในการผลิตมนุษย์ recombinant erythropoietin
- 1989 การโคลนของตัวรับ EPO
- 2000 การสังเคราะห์ดาร์ไบโบทิน
Erythropoiesis และการขาดออกซิเจน
Erythropoiesis (การผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงใหม่) ถูกควบคุมโดยระบบป้อนกลับที่อ่อนไหวมากซึ่งเซ็นเซอร์ในระดับไตจะรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงในการจ่ายออกซิเจน
กลไกนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยการถอดรหัส (Hypoxia-inducible factor, HIF-1) heterodimeric (HIF-1αและ HIF-1β) ซึ่งเพิ่มการแสดงออกของยีน erythropoietin
HIF-1αไม่เสถียรในที่ที่มีออกซิเจนและสลายตัวได้อย่างรวดเร็วโดย prolyl-hydroxylase ด้วยการสนับสนุนของโปรตีน von Hippel-Lindau
ในระหว่างการขาดออกซิเจนโพรพิล - ไฮดรอกซีเลสจะไม่ทำงานเนื่องจาก HIF-1αสะสมโดยการกระตุ้นการแสดงออกของ erythropoietin ซึ่งกระตุ้นการขยายตัวอย่างรวดเร็วของ erythroid progenitors
มนุษย์ erythropoietin
Erythropoietin เป็นโปรตีนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 193 ตัว (แต่ 27 ตัวแรกจะถูกย่อยสลายในระหว่างการหลั่ง)
ส่วนใหญ่ผลิตโดยเซลล์คั่นระหว่างหน้าของไตภายใต้การควบคุมของยีนที่อยู่บนโครโมโซม 7
หลังจากการหลั่ง erythropoietin ที่ระดับเนื้อเยื่อเม็ดเลือด (ไขกระดูก) จะจับกับตัวรับ (EPO-R) ที่อยู่บนพื้นผิวของต้นกำเนิดเม็ดเลือดแดงและอยู่ภายใน
ในการปรากฏตัวของโรคโลหิตจางหรือ hypoxemia การสังเคราะห์ของ EPO เพิ่มขึ้น อย่างรวดเร็วมากกว่า 100 ครั้งและเพิ่มความอยู่รอดการแพร่กระจายและการเจริญเติบโตของเซลล์ต้นกำเนิดไขกระดูกด้วยการยับยั้ง apoptosis (โปรแกรมเซลล์ตาย)
ระดับปกติของ EPO ในเลือดอยู่ที่ประมาณ 2-25 mU / mL แต่สามารถเพิ่มได้ 100-1, 000 เท่าเมื่อตอบสนองต่อการขาดออกซิเจน
กลไกเซ็นเซอร์ออกซิเจนนำไปสู่การหยุดชะงักของการผลิต EPO เมื่อจำนวนของเซลล์เม็ดเลือดแดงและ / หรือการจัดหาออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อกลับสู่สมดุล
กลไกการป้อนกลับช่วยให้มั่นใจว่ามีการผลิต GR อย่างเพียงพอเพื่อป้องกันภาวะโลหิตจางและภาวะขาดออกซิเจนในเนื้อเยื่อ แต่ไม่สูงเกินไปที่จะนำไปสู่ polycythaemia ที่มีความหนืดของเลือดมากเกินไปและความเสี่ยงต่อโรคหลอดเลือดหัวใจ
การผลิตเกิน EPO ที่นำไปสู่ polycythemia (รองเพื่อแยกความแตกต่างจากจริงหรือหลัก polycythemia: ความผิดปกติของ myeloproliferative ที่โคลน, อิสระจาก EPO ของเซลล์ต้นกำเนิดที่มีทั้ง GR และ granulocytes และเกล็ดเลือด) อาจเป็นผลมาจากโรคหัวใจ จากระดับความสูงจากสิ่งกีดขวางการไหลเวียนของเลือดไปยังสถานที่ผลิต EPO จากเนื้องอกที่ผลิตจาก EPO
ใน polycythemia ระดับ EPO โดยทั่วไปจะสูง แต่อาจเป็นเรื่องปกติสำหรับการหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้น
เป็นที่ทราบกันว่าความแตกต่างทางพันธุกรรมที่มีอยู่ระหว่างนักกีฬาสามารถเป็นองค์ประกอบที่ฐานของความสามารถในการปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างคือเรื่องราวของนักวิ่งชาวฟินแลนด์ Eero Mäntyrantaเหรียญทองสองเท่าในกีฬาโอลิมปิกปี 1964 ที่อินส์บรุค
มันเกิดมาพร้อมกับการกลายพันธุ์ของยีนของ EPO (แสดงที่ระดับตัวรับ) ที่เพิ่มความสามารถในการขนส่งของ O2 กับเซลล์เม็ดเลือดแดง 25-50%
เงื่อนไขนี้สามารถทำซ้ำ paraphysiological ผ่านการจัดการของยีน
จำนวนตัวรับ EPO จะแตกต่างกันไปในแต่ละเซลล์ของเม็ดเลือดแดง ค่าสูงสุดคือ CFU-E จำนวนจะลดลงตามความคืบหน้าของการแยกและการสุกของเซลล์เม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดแดงที่โตเต็มที่นั้นไม่มีตัวรับสำหรับ EPO
ตัวรับสำหรับ EPO ได้รับการระบุในเซลล์เม็ดเลือด, เซลล์บุผนังหลอดเลือด, ระบบประสาทส่วนกลาง, รังไข่และอัณฑะ
EPO จึงเป็นความคิดที่มีบทบาททางสรีรวิทยาในการพัฒนาของหัวใจและสมอง
EPO ปกป้องเนื้อเยื่อหัวใจและประสาทจากการอักเสบและความเสียหายจากการขาดเลือด: ทั้งโดยตรงจากการกระตุ้นของเซลล์ประสาทและเซลล์หัวใจและทางอ้อมโดยการระดมเซลล์บุผนังหลอดเลือด endothelial ดังนั้นการส่งเสริม neo-vascularization
Erythropoietins จากภายนอก
recombinant erythropoietin ของมนุษย์ (epoietin, rHuEPO)
มันแสดงความแตกต่างเพียงเล็กน้อย (ในโซ่คาร์โบไฮเดรต) เมื่อเทียบกับ EPO ทางสรีรวิทยาซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงพฤติกรรมทางเคมีและทางกายภาพของโมเลกุลเช่นมีความแตกต่างของประจุไฟฟ้า
เพื่อการยศาสตร์ rHuEPO ใช้ร่วมกับการฉีดทุกๆ 2-3 วันเป็นเวลา 3-4 สัปดาห์ที่เกี่ยวข้องกับการเตรียมเหล็ก ในความเป็นจริงภายใต้เงื่อนไขของการกระตุ้นโดย erythropoietin มันจำเป็นที่จะต้องสังเคราะห์ฮีโมโกลบินในนักกีฬาในอัตราที่สูงกว่าปกติมากและต้องใช้เหล็กในปริมาณเพียงพอเพื่อรักษาประสิทธิภาพของเม็ดเลือดแดง ครึ่งชีวิตและ 8, 5 ชั่วโมง
เมื่อถึงขั้นตอนการบำรุงรักษาจะเกิดขึ้นในขนาดที่ต่ำกว่ายากที่จะระบุที่ตัวควบคุมการเติม
darbepoetin
มีเสถียรภาพมากกว่า EPO พร้อมครึ่งชีวิตที่ยาวนานขึ้น (เวลา 25.3 ชั่วโมง) และประสิทธิภาพที่มากกว่า มันสามารถระบุได้ง่ายขึ้นสำหรับลักษณะโครงสร้างที่แตกต่างจากผลิตภัณฑ์ของมนุษย์ภายนอกและสำหรับการกวาดล้างที่ต่ำกว่า
การใช้การรักษาของ erythropoietin (epoetin, Eprex®, Globuren®, Neorecormon®, darbepoetin: Aranesp®, Nespo®)
- โรคโลหิตจางในภาวะไตวายเรื้อรัง
- Zidovudine anemia (ต่อต้านเชื้อเอชไอวี)
- "ทนไฟ" โรคโลหิตจาง
- ต่อต้านเนื้องอกโรคโลหิตจางโพสต์เคมีบำบัด
- ข้อบกพร่องทางพยาธิวิทยาของ EPO
- myeloma
- กลุ่มอาการ Myelodysplastic
งานวิจัย เกี่ยวกับ erythropoietin ในการพัฒนาที่รวดเร็วและต่อเนื่อง:
ผลิตภัณฑ์ที่เลียนแบบกิจกรรมของ EPO
เปปไทด์ขนาดเล็กหรือสารประกอบที่ไม่ใช่เปปไทด์ที่สามารถจับกับตัวรับ EPO ได้โดยการเปิดใช้งาน (วิทยาศาสตร์ 1996; 273: 458 Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
ตัวอย่างเช่นเมื่อเร็ว ๆ นี้ในการทดลองในหลอดทดลองได้มีการแสดงตัวไหมเพื่อยับยั้งการตายของเซลล์ที่ผลิต EPO โดยการเพิ่มการผลิต EPO ขึ้น 5 เท่า (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
ทดสอบปัญหาสำหรับ EPO
มาตรการทางอ้อมสำหรับ EPO
การวัดความหนาแน่นของเซลล์เม็ดเลือดแดง (hematocrit แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์), ระดับเฮโมโกลบิน, จำนวนเรติคูโลไซต์
ในการปั่นจักรยานการวัดค่าฮีมาโตคริตสูงกว่า 50% ทำให้เกิดการหยุดชะงัก ค่า IOC ที่สูงกว่า 50% เป็นที่น่าสงสัย
สหพันธ์สกีนานาชาติได้กำหนดขีด จำกัด ของฮีโมโกลบินที่ 18.5 กรัมต่อเดซิลิตรในมนุษย์และ 16.5 กรัมต่อเดซิลิตรในสตรีหากตรวจพบก่อนการแข่งขันนักกีฬาไม่สามารถเข้าร่วมเพื่อรักษาสุขภาพของเขาได้
ควรสังเกตว่าค่าของฮีมาโตคริตและฮีโมโกลบินอาจแตกต่างกันไปในแต่ละนักกีฬาและในการตอบสนองต่อการออกกำลังกายแบบเดียวกัน อุดมคติคือการมีรายละเอียดทางโลหิตวิทยาในช่วงเวลาของนักกีฬาแต่ละคน:
การตรวจสอบเพื่อระบุการใช้ EPO ได้แพร่กระจายไปยังกีฬาที่แตกต่างกันและแน่นอนการแข่งขันกีฬาโอลิมปิก
Marco Pantani ถูกตัดสิทธิ์จาก Giro d'Italia สำหรับค่าฮีมาโตคริตที่ 52%
ในปี 2003 นักวิ่งระยะไกลชาวเคนยาเบอร์นาร์ดลากัต (เวลาที่ดีที่สุดเป็นอันดับที่สองในรอบ 1, 500 เมตร) เป็นบวก (การวิจัย rHuEPO ในปัสสาวะ) สำหรับการรับสมัคร EPO ก่อนการแข่งขันกรีฑาโลกแห่งปารีส (ซึ่งเขาไม่สามารถเข้าร่วม) อย่างไรก็ตามภายหลังการวิเคราะห์โต้ตอบได้ล้างเขา กรณีนี้แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการค้นหาการทดสอบที่เชื่อถือได้มากขึ้น
เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการพัฒนาวิธีการไอโซอิเล็กทริกใหม่ (มีผลลัพธ์ที่ดี) เพื่อแยก EPO ภายนอกจากตัวอย่างปัสสาวะภายนอกที่พัฒนาในห้องปฏิบัติการฝรั่งเศสของ Chatenay-Malabry (ธรรมชาติ 2000; 405: 635; Anal Biochem 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901) มันเป็นไปได้ที่จะระบุ EPO ภายนอกแม้หลังจาก 3 วันของการใช้มัน
ปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์จาก erythropoietin จากภายนอก
ความดันโลหิตสูง (อุบัติการณ์ 1-30%) กลไกดังกล่าวยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ EPO มีการกระทำ vasoconstrictive และการได้รับสารเรื้อรังทำให้เกิดความต้านทานต่อการกระทำ vasodilatory ของไนตริกออกไซด์ ในที่สุด EPO ส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดด้วยการเปลี่ยนแปลงของหลอดเลือดและยั่วยวนที่สามารถนำไปสู่การบำรุงรักษาความดันโลหิตสูง [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
ปวดกระดูก (ไม่รุนแรง, ชั่วคราว, อุบัติการณ์สูง = 40%)
การชัก (สำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความหนืดของเลือดและการสูญเสีย vasodilation ของ hypoxic พร้อมกับเพิ่มความต้านทานของหลอดเลือด)
อาการปวดหัว
ปรากฏการณ์ลิ่มเลือดอุดตัน (EP, IMA, โรคหลอดเลือดสมอง), ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับ hyperviscosity เลือด
ภาวะโลหิตจางหลังการรักษาเพื่อลดการผลิต EPO จากภายนอก
aplasia บริสุทธิ์ของชุดสีแดง (แอนติบอดีต่อต้านการก่อตัวของ EPO?)
Myeloproliferative ความผิดปกติ (การศึกษาสัตว์การรักษาระยะยาว?)
ความเสียหายจากไฟลามทุ่งเป็นสารกระตุ้น
ข้อมูลเกี่ยวกับอาการไม่พึงประสงค์ของ erythropoietin ที่ระบุไว้ข้างต้นเป็นผลมาจากการรักษาในผู้ป่วยที่มีโรคประจำตัว
ไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับความเสียหายของ erythropoietin ที่ใช้เป็นยาสลบต่อนักกีฬาที่มีสุขภาพดี
การศึกษาเกี่ยวกับนักกีฬาที่ได้รับ EPO เป็นเวลา 6 สัปดาห์พบว่ามีความดันโลหิตซิสโตลิเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการตอบสนองต่อการออกกำลังกายย่อยสูงสุด
จำนวนผู้เสียชีวิตระหว่างนักปั่นจักรยานชาวเบลเยี่ยมและชาวดัตช์ระหว่างปีพ. ศ. 2530 และ 2533 มีความสัมพันธ์กับการใช้ EPO ( Gambrell และ Lombardo) ยาเสพติดและยาสลบ: การเติมเลือดและการสร้างเม็ดเลือดแดงในมนุษย์: Mellion, MB (ed.) : ความลับด้านเวชศาสตร์การกีฬา Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, pp. 130-3)
ไม่ผิดที่จะคิดว่าอาการไม่พึงประสงค์ที่เน้นในผู้ป่วยสามารถเกิดขึ้นได้ในนักกีฬาที่มีสุขภาพดีแม้ว่าจะมีอุบัติการณ์ต่ำกว่า
