допинг

Генетичен допинг - еритропоетин, PPARD, ангиогенеза

Генетичен допинг и кандидат гени

Всеки физиологичен процес, свързан с производството на енергия и движение, може да се разглежда като потенциална цел на генетичния допинг, насочен към постигане на по-голяма спортна дейност.

Всъщност, генетичният допинг може да се използва за увеличаване на мускулната сила и размер, за удължаване на съпротивлението на умора, за улесняване на по-бързото заздравяване на мускулно-скелетните травми или за намаляване на болката, свързана с усилието.

Освен това, перспективата за генетичен допинг, в сравнение с други форми на наркотично допинг, е още по-привлекателна поради факта, че при настоящите антидопингови контроли, които се използват, е практически невъзможно да се докаже, че е имало генетичен допинг.

Възможните кандидат-гени за генетичен допинг са разделени на групи въз основа на техния ефект по отношение на процесите, свързани с физическото представяне; някои от тях обаче са свързани с повече от една група, като се имат предвид сложните биологични функции, в които те участват.

Гени, свързани с устойчивостта към стрес (издръжливост)

Еритропоетин : Изпълнението на спортните упражнения за издръжливост може да бъде осъществено чрез увеличаване на транспорта на кислород до тъканите, например чрез увеличаване на броя на червените кръвни клетки (които съдържат хемоглобин, протеин, който свързва и пренася кислород) в кръвообращението. Броят на червените кръвни клетки, произвеждани от тялото (еритропоеза), е фино регулиран от еритропоетин (ЕРО), гликопротеин, синтезиран от бъбреците и до минимална част от черния дроб.

Еритропоетин, чието производство се регулира от концентрацията на кислород в кръвта, взаимодейства със специфичен рецептор (EPOR), присъстващ в прекурсорните клетки на червените кръвни клетки в костния мозък. Високите нива на циркулиращ ЕРО стимулират производството на червени кръвни клетки и водят до увеличаване на хематокрита (процентът на корпускулярните елементи в кръвта: червените кръвни клетки, белите кръвни клетки и тромбоцитите) и общия хемоглобин. Крайният ефект е увеличаването на транспорта на кислород към тъканите.

През 1964 г. скиорът на Северна Финландия Ееро Мантиранта направи усилията на опонентите си безсмислени, като спечели два олимпийски златни медала на игрите в Инсбрук в Австрия. След няколко години беше показано, че Mäntyranta е носител на рядка мутация в гена за EPOR, което го прави активен дори при наличието на ниски нива на ЕРО, като по този начин се увеличава производството на червени кръвни клетки с последващо увеличаване на капацитета за транспортиране на кислород на 25-50%.

Терапевтичният потенциал на ЕРО и всички фактори, стимулиращи производството на ЕРО, е свързан с лечението на тежка анемия; възможността за използване на техники за генна терапия вместо прилагането на рекомбинантния пептид, като по този начин предизвиква спонтанната синтеза на ЕРО в организма, би имало положителни ефекти както от клинична, така и от икономическа гледна точка. Първото клинично изпитване използва генна терапия за ЕРО при пациенти с анемия с хронична бъбречна недостатъчност с ех vivo подход, който въпреки това дава ограничени резултати.

Друга пречка за преодоляване са многото странични ефекти, свързани с употребата на ЕПВ, същите, които представляват най-големите рискове от администрирането на ЕПВ при спортисти. Увеличението на червените кръвни клетки в действителност намалява течливостта на кръвта, увеличавайки нейната твърда или корпускуларна част (хематокрит). Това повишаване на вискозитета води до повишаване на кръвното налягане (хипертония) и улеснява образуването на кръвни съсиреци, които след като се образуват, могат да запушат кръвоносните съдове (тромбоза). Този риск се увеличава значително в случай на дехидратация, както обикновено се случва при състезания за издръжливост. Сред най-сериозните странични ефекти на това вещество са и сърдечните аритмии, внезапната смърт и мозъчните увреждания (инсулт).

PPARD (peroxisome proliferator-activated receptor delta ): проучванията върху животински модели показват съществуването на друго семейство гени, способни да повишат значително атлетичното изпълнение, PPARD (peroxisome proliferator-activated receptor delta) и алфа съ-активатори и бета (PPARGC1A и PPARGC1B). По-специално, експресията на PPARD е способна да стимулира преминаването на бързо съкращаващи се мускулни влакна от тип IIb (наричани още "бели", "бързи потрепвания") на тези от тип IIa (междинни) и лещи от тип I (наричани още червени) "бавно потрепване"), което се случва физиологично в резултат на постоянни физически упражнения. Влакната IIb обикновено се набират по време на краткосрочни упражнения, изискващи голямо невромускулно ангажиране. Те се активират само тогава, когато набирането на бавни влакна е максимално. Меките мускулни влакна (червени, тип I или ST, от английски "бавно потрепване") се набират в нискокачествени, но дълготрайни мускулни действия. Червените влакна запазват повече гликоген и концентрират ензимите, свързани с аеробния метаболизъм. Митохондриите са по-многобройни и по-големи, точно както броят на капилярите, които облъчват единичното влакно. Намаленият размер на последния улеснява дифузията на кислород от кръвта в митохондриите, поради по-малкото разстояние, което ги разделя. Това е богатото съдържание на миоглобин и митохондрии, които придават на тези влакна червения цвят, от който идва името.

Проучвания върху трансгенен миши модел ("маратон" мишка), който над експресира PPARD са показали огромно увеличение на устойчивостта към физическо усилие, без да се увеличава мускулната маса и способността да се справят с аеробни упражнения.

Идентифицира се също и синтетично съединение (GW501516), способно да се свърже с рецептора на PPARD и да го активира; следователно, той може да представлява възможен допинг агент и при хората.

Свързани с ангиогенеза гени : Потенциалните мишени на генетичното допинг включват гени, принадлежащи към васкуларен ендотелен растежен фактор (VEGF), тъканен растежен фактор (TGF) и хепатоцитен растежен фактор (HGF); експресията на тези гени всъщност е свързана с повишаване на ангиогенезата (образуване на нови кръвоносни съдове).

Формирането на нови съдове означава, че има по-голямо снабдяване с кръв и следователно с кислород на сърцето, мускулите, черния дроб и мозъка, с последващо увеличаване на способността за устойчивост на физическо натоварване.

Стимулирането на ангиогенезата е полезно и в ситуации на продължителна исхемия, като при пациенти с исхемия на миокарда; Клинични проучвания, проведени при тези пациенти, използващи ин виво интрамускулни или интракоронарни инжекции от VEGF и FGF са имали много положителни резултати. Въпреки това, има няколко странични ефекти и рискове, свързани с генната терапия, стимулираща ангиогенезата, като повишения риск от индуциране на развитието на неопластични заболявания и влошаване на ретинопатията и атеросклерозата.