การเติมสารพันธุกรรมและยีนของผู้สมัคร
กระบวนการทางสรีรวิทยาแต่ละกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานและการเคลื่อนไหวอาจพิจารณาได้ว่าเป็นเป้าหมายที่มีศักยภาพของการเติมสารพันธุกรรม
ยิ่งกว่านั้นความคาดหวังของการเติมสารพันธุกรรมเมื่อเทียบกับการเติมสารเสพติดในรูปแบบอื่น ๆ นั้นน่าสนใจยิ่งขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าด้วยการควบคุมการใช้สารกระตุ้นในปัจจุบันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแสดงให้เห็นว่า
ยีนที่มีความเป็นไปได้สำหรับการเติมสารพันธุกรรมถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มตามผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับสมรรถภาพทางกาย อย่างไรก็ตามบางกลุ่มมีความเกี่ยวข้องกับกลุ่มมากกว่าหนึ่งกลุ่มเนื่องจากมีหน้าที่ทางชีววิทยาที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้อง
ยีนที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานต่อความเครียด (ความอดทน)
Erythropoietin : ประสิทธิภาพการทำงานในกีฬาความอดทนสามารถนำมาใช้โดยการเพิ่มการขนส่งของออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อเช่นโดยการเพิ่มจำนวนของเซลล์เม็ดเลือดแดง (ซึ่งมีเฮโมโกลบินโปรตีนที่ผูกและนำออกซิเจน) เข้าสู่การไหลเวียน จำนวนเม็ดเลือดแดงที่ผลิตโดยร่างกาย (erythropoiesis) ถูกควบคุมอย่างประณีตโดย erythropoietin (EPO), glycoprotein ที่สังเคราะห์โดยไตและส่วนที่น้อยที่สุดโดยตับ
Erythropoietin ซึ่งการผลิตถูกควบคุมโดยความเข้มข้นของออกซิเจนในเลือดทำปฏิกิริยากับตัวรับเฉพาะ (EPOR) ที่มีอยู่ในเซลล์ตั้งต้นของเซลล์เม็ดเลือดแดงในไขกระดูก ระดับสูงของการหมุนเวียน EPO กระตุ้นการผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงและส่งผลให้ hematocrit เพิ่มขึ้น (เปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบ corpuscular ในเลือด: เซลล์เม็ดเลือดแดงเซลล์เม็ดเลือดขาวและเกล็ดเลือด) และฮีโมโกลบินรวม ผลสุดท้ายคือการเพิ่มการขนส่งออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อ
ในปีพ. ศ. 2507 นักเล่นสกีชาวฟินแลนด์ตอนเหนือ Eero Mäntyrantaได้พยายามอย่างไร้ประโยชน์โดยการชนะเหรียญทองโอลิมปิกสองรายการที่เกม Innsbruck ในประเทศออสเตรีย หลังจากหลายปีที่ผ่านมามันแสดงให้เห็นว่าMäntyrantaเป็นพาหะของการกลายพันธุ์ที่หายากในยีนสำหรับ EPOR ที่ทำให้มันทำงานได้แม้ในที่ที่มีระดับต่ำของ EPO ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการผลิตของเซลล์เม็ดเลือดแดง 25-50%
ศักยภาพการรักษาของ EPO และปัจจัยทั้งหมดที่กระตุ้นการผลิต EPO นั้นเกี่ยวข้องกับการรักษาโรคโลหิตจางรุนแรง ความเป็นไปได้ของการใช้เทคนิคการบำบัดด้วยยีนแทนการบริหารของเปปไทด์ recombinant ดังนั้นการกระตุ้นการสังเคราะห์ EPO ที่เกิดขึ้นเองในสิ่งมีชีวิตจะมีผลในเชิงบวกทั้งจากมุมมองทางคลินิกและเศรษฐกิจ การทดลองทางคลินิกครั้งแรกใช้การรักษาด้วยยีนสำหรับ EPO ในผู้ป่วยที่มีภาวะโลหิตจางจากไตวายเรื้อรังด้วยวิธี ex vivo ที่ยังให้ผลที่ จำกัด
อุปสรรคอีกประการที่จะเอาชนะคือผลข้างเคียงมากมายที่เกี่ยวข้องกับการใช้ EPO ซึ่งเป็นสิ่งเดียวกันกับความเสี่ยงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการบริหาร EPO ในนักกีฬา การเพิ่มขึ้นของเซลล์เม็ดเลือดแดงในความเป็นจริงจะช่วยลดการไหลของเลือดเพิ่มขึ้นส่วนที่เป็นของแข็งหรือ corpuscular (hematocrit) ความหนืดที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้ความดันโลหิตเพิ่มขึ้น (ความดันโลหิตสูง) และช่วยให้เกิดลิ่มเลือดซึ่งเมื่อเกิดขึ้นแล้วสามารถอุดตันหลอดเลือด (ลิ่มเลือด) ความเสี่ยงนี้เพิ่มขึ้นอย่างมากในกรณีที่ร่างกายขาดน้ำซึ่งปกติแล้วจะเป็นในกรณีของความอดทน ในบรรดาผลข้างเคียงที่ร้ายแรงที่สุดของสารนี้ยังรวมถึงภาวะหัวใจวายการเสียชีวิตอย่างกะทันหันและความเสียหายของสมอง (จังหวะ)
PPARD (peroxisome proliferator-active receptor delta ): การศึกษารูปแบบสัตว์ได้แสดงให้เห็นว่าการดำรงอยู่ของยีนตระกูลอื่นสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการกีฬาได้อย่างมีนัยสำคัญ PPARD (peroxisome proliferator-active receptor delta) และ alpha co-activators และเบต้า (PPARGC1A และ PPARGC1B) การแสดงออกของ PPARD โดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถส่งเสริมทางเดินของเส้นใยกล้ามเนื้อประเภท IIb ที่หดตัวอย่างรวดเร็ว (เรียกอีกอย่างว่าสีขาว "fast twitch") ไปยังประเภทของ IIa (ระดับกลาง) และเลนส์ประเภท I, "twitch ช้า") ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นทางสรีรวิทยาอันเป็นผลมาจากการออกกำลังกายอย่างต่อเนื่อง Fibres IIb มักจะถูกคัดเลือกในระหว่างการออกกำลังกายระยะสั้นซึ่งต้องการการมีส่วนร่วมของกล้ามเนื้อและประสาท พวกเขาจะเปิดใช้งานเฉพาะเมื่อการสรรหาของเส้นใยชักช้าที่สุด เส้นใยกล้ามเนื้อกระตุกช้า (แดง, พิมพ์ I หรือ ST จากภาษาอังกฤษ "กระตุกช้า") แทนการคัดเลือกเข้าสู่การกระทำกล้ามเนื้อคุณภาพต่ำ แต่ติดทนนาน บางกว่าสีขาวเส้นใยสีแดงจะเก็บไกลโคเจนและเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมของแอโรบิก ไมโตคอนเดรียมีจำนวนมากมายและใหญ่กว่าเช่นเดียวกับจำนวนของเส้นเลือดฝอยที่ฉายรังสีเส้นใยเดี่ยว ขนาดที่ลดลงของหลังช่วยให้การกระจายของออกซิเจนจากเลือดไปสู่ไมโตคอนเดรียลดลงเนื่องจากระยะทางที่เล็กกว่านั้นแยกออกจากกัน มันมีเนื้อหามากมายของ myoglobin และ mitochondria ที่ให้เส้นใยเหล่านี้มีสีแดงซึ่งมันได้มาจากชื่อของพวกเขา
การศึกษารูปแบบเมาส์ดัดแปรพันธุกรรม ("มาราธอน" หนู) ที่แสดงออกถึง PPARD ได้แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมากในความต้านทานต่อการออกกำลังกายโดยไม่ต้องเพิ่มมวลกล้ามเนื้อและความสามารถในการรับมือกับการออกกำลังกายแบบแอโรบิค
นอกจากนี้ยังระบุสารประกอบสังเคราะห์ (GW501516) ซึ่งสามารถผูกกับตัวรับ PPARD และเปิดใช้งานได้ เช่นนี้จึงอาจเป็นตัวแทนของสารกระตุ้นที่เป็นไปได้เช่นกันในมนุษย์
ยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเส้นเลือด : เป้าหมายที่เป็นไปได้ของการเติมสารพันธุกรรม ได้แก่ ยีนที่เป็นของปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือด endothelial (VEGF), ปัจจัยการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ (TGF) และปัจจัยการเจริญเติบโตของเซลล์ตับ (HGF); การแสดงออกของยีนเหล่านี้แท้จริงแล้วเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของการสร้างเส้นเลือดใหม่ (การก่อตัวของหลอดเลือดใหม่)
การก่อตัวของเส้นเลือดใหม่หมายความว่ามีเลือดมากขึ้นและทำให้ออกซิเจนไปยังหัวใจกล้ามเนื้อตับและสมองด้วยการเพิ่มขึ้นของความสามารถในการต้านทานต่อการออกแรงทางกายภาพ
การกระตุ้นการสร้างเส้นเลือดใหม่ยังมีประโยชน์ในสถานการณ์ที่ภาวะขาดเลือดเป็นเวลานานเช่นในผู้ป่วยที่มีภาวะกล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด การทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับผู้ป่วยเหล่านี้ใช้ในกล้ามเนื้อภายในร่างกายหรือการฉีดยาภายในหลอดเลือดของ VEGF และ FGF มีผลในเชิงบวกมาก อย่างไรก็ตามมีผลข้างเคียงและความเสี่ยงหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการรักษาด้วยยีนที่กระตุ้นการสร้างเส้นเลือดใหม่เช่นความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการกระตุ้นการพัฒนาของโรคเนื้องอกและการเสื่อมของจอประสาทตาและหลอดเลือดตีบตัน
