Źródło zdjęcia: https://unsplash.com/photos/a-bunch-of-red-bubbles-floating-in-the-air-UiwUtEqROEs?utm_content=creditShareLink&utm_medium=referral&utm_source=unsplash
Miliony pacjentów na całym świecie skorzystały z trwających od kilkudziesięciu lat badań nad erytropoetyną. W ciągu ostatnich 15 lat stała się jednym z najpowszechniej stosowanych leków powstałych w wyniku technologii rekombinacji DNA, w ramach której powstaje niemal identyczna postać substancji naturalnie występującej w organizmie – w tym przypadku erytropoetyny poprzez replikację ludzkiego DNA w laboratorium. Epo stosuje się w leczeniu anemii, czyli niedoboru czerwonych krwinek. Ponieważ czerwone krwinki przenoszą tlen do tkanek i narządów, niedokrwistość powoduje objawy, takie jak osłabienie, zmęczenie i duszność. Epo leczy ten stan, naśladując działanie hormonu erytropoetyny, stymulując organizm do wytwarzania większej liczby czerwonych krwinek. Do pacjentów, którzy mogą odnieść korzyść z terapii Epo, należą osoby z przewlekłą chorobą nerek, osoby z anemią spowodowaną AIDS lub wieloma różnymi zaburzeniami hematologicznymi (w tym szpiczakiem mnogim i zespołami mielodysplastycznymi) oraz niektórzy pacjenci z nowotworem, u których występuje anemia po chemioterapii. U wybranych pacjentów Epo można zastosować w celu zmniejszenia konieczności transfuzji krwi podczas operacji. Niestety cechami erytropoetyny zostały zbyt zainteresowani sportowcy profesjonalni, dla których wynik jest ważniejszy, niż zdrowie.
Czym właściwie jest?
Erytropoetyna (EPO) jest hormonem glikoproteinowym składającym się ze 165 aminokwasów o masie cząsteczki około 34 KDa. U dorosłego człowieka wytwarzana jest głównie przez nerki, a ściślej przez podobne do fibroblastów komórki okołocewkowe typu I zlokalizowane w tkance śródmiąższowej wewnętrznej kory nerki. W warunkach fizjologicznych w nerkach syntetyzowane jest prawie 90% całkowitej ilości hormonu. W warunkach dużego niedotlenienia u dorosłego człowieka 10–15% hormonu może być wytwarzane w wątrobie przez hepatocyty i komórki Ito.
Hemoglobina, Tlen i Sekrecja EPO
Tlen w organizmie przenoszony jest przez hemoglobinę. W sytuacji gdy stężenie tlenu w płucach jest wysokie, przenoszony on jest do tkanek, w których stężenie tego gazu jest niskie. Zmiana w powinowactwie hemoglobiny do tlenu jest bardzo ważna w kontekście wysiłku. Gdy dojdzie do jej podwyższenia, skutkuje to zmniejszeniem dostarczania tlenu do tkanek, co z punktu widzenia wydolności jest niekorzystne. Hemoglobina w wolnej postaci ma toksyczny efekt dla mózgu i nerek, stąd krwinki czerwone są swego rodzaju bezpiecznym przenośnikiem barwnika krwi. W konsekwencji, wzrost stężenia erytrocytów z punktu widzenia wysiłków aerobowych może być ważnym aspektem. Hipoksja jest odpowiedzialna za zwiększoną produkcję nerkowej erytropoetyny. W czasie intensywnego wysiłku gdy dojdzie do zwężenia naczyń krwionośnych w trzewiach, co może być odpowiedzialne za zwiększenie produkcji EPO.
Jak działa EPO na poziomie komórkowym?
Erytropoetyna w warunkach fizjologicznych reguluje proliferację, różnicowanie i przeżycie komórek układu erytroidalnego, m.in. inicjuje syntezę globiny i przyłączanie do niej hemu, przyspiesza proliferację komórek szeregu erytroidalnego (BFU-E i CFU-E) oraz dojrzewanie erytroblastów. W okresie 12–24 godzin po podaniu pojedynczej dawki EPO pojawiają się we krwi obwodowej nowopowstałe erytrocyty oraz ich niedojrzałe formy– retikulocyty. Najbardziej nasilona retikulocytoza obserwowana jest zazwyczaj 1–4 dni po ostrym wzroście stężenia EPO w osoczu. Jako efekt działania EPO obserwuje się zwiększenie masy erytrocytów, zwiększenie poziomu hematokrytu i stężenia hemoglobiny we krwi obwodowej, a tym samym wzrost możliwości przenoszenia tlenu do tkanek obwodowych. Podobny efekt uzyskuje się przy leczeniu chorych z niedokrwistością przy pomocy ludzkiej rekombinowanej erytropoetyny (rHuEPO).
Terapia EPO, szczególnie długotrwała, wpływa na czynność wielu narządów wydzielania wewnętrznego. Obserwowano znamienny spadek stężenia somatotropiny, prolaktyny, folitropiny, lutropiny, ACTH, kortyzolu, noradrenaliny, adrenaliny, dopaminy, aldosteronu, glukagonu, polipeptydu trzustkowego i gastryny w osoczu krwi oraz aktywności reninowej osocza. Natomiast obserwuje się wzrost stężenia insuliny, estradiolu, testosteronu, tyroksyny i ANP u hemodializowanych pacjentów leczonych EPO, szczególnie w pierwszych miesiącach terapii. Wzrost syntezy testosteronu pod wpływem EPO zanotowano także u zdrowych młodych mężczyzn. Obserwuje się również modulujący wpływ terapii rHuEPO na układ immunologiczny – zarówno na odpowiedź typu humoralnego, jak i komórkowego. Terapia EPO u chorych z przewlekłą niewydolnością nerek może odwrócić niekorzystny wpływ niedokrwistości na układ sercowo- naczyniowy, ale może także prowadzić do wzrostu ciśnienia tętniczego krwi poprzez wzrost oporu obwodowego, zwiększenie lepkości krwi i zmniejszenie efektów działania tlenku azotu.
Czyli erytropoetyna może zwiększać objętość czerwonych krwinek, a tym samym wydolność tlenową sportowców, jednak wzrost ten wiąże się z potencjalnymi wadami, takimi jak powikłania sercowo-naczyniowe i zakrzepowo-zatorowe (np. Nadciśnienie, zawał serca i udar mózgu).
Laktoferyna – wsparcie wchłaniania żelaza niezbędnego do produkcji czerwonych krwinek – KUP TUTAJ
Odpowiedź na wysiłek
Wpływ ćwiczeń fizycznych na poziom krążącej Epo badano w różnych dyscyplinach, w tym w narciarstwie biegowym, jeździe na rowerze, biegach długodystansowych i biathlonie. Podsumowując, wyniki wskazują, że pojedyncze serie intensywnych ćwiczeń nie wpływają znacząco na poziom Epo, chociaż czasami obserwowano niewielki wzrost kilka godzin po bieganiu długodystansowym. W seryjnych pomiarach krążącej erytropoetyny po wysiłku należy wziąć pod uwagę fakt, że zarówno u osób prowadzących siedzący tryb życia, jak i osób trenujących, występują znaczne dobowe amplitudy hormonu we krwi z najniższymi wartościami rano. Brak większych zmian w poziomach Epo w osoczu podczas ćwiczeń jest prawdopodobny, ponieważ czujnik O2 kontrolujący syntezę Epo nie jest zlokalizowany w mięśniach szkieletowych ani sercu, ale w nerkach i wątrobie. Należy zauważyć, że jest mało prawdopodobne, aby zmniejszenie przepływu krwi przez nerki, jakie może wystąpić podczas wysiłku fizycznego, miało znaczący wpływ na wytwarzanie Epo . Pomimo braku odpowiedzi Epo na ostrą pracę fizyczną, liczba retikulocytów może wzrosnąć w ciągu 1 do 2 dni po wysiłku fizycznym. Najprawdopodobniej hormony stresu, takie jak katecholaminy i kortyzol, stymulują uwalnianie młodych czerwonych krwinek ze szpiku kostnego. Długotrwały trening wiąże się ze zwiększoną liczbą retikulocytów. Poziom hemoglobiny i hematokryt mogą jednak być poniżej normy. Ta tak zwana „niedokrwistość sportowa” jest w rzeczywistości pseudoanemią, ponieważ zwiększa się objętość osocza. Ten efekt treningu jest prawdopodobnie korzystny, ponieważ pozwala na zwiększenie rzutu serca.
Legalną metodą poprawy wyników jest trening na wysokości, który może skutkować umiarkowaną stymulacją erytropoezy, obniżonym powinowactwem O2 czerwonych krwinek w wyniku wzrostu wewnątrzerytrocytowego poziomu 2,3-bisfosfoglicerynianu oraz zwiększoną zdolnością oksydacyjną mięśni. Wyjściem poza etyczną praktykę medyczną jest transfuzja krwi w celu poprawy wytrzymałości sportowców podczas treningów i zawodów oraz inne metody zwane „dopingiem krwi”.
Historia „Dopingu krwi”
Definicja dopingu krwi powstała w latach 70. XX wieku i obejmowała stosowanie transfuzji krwi w celu sztucznego zwiększenia masy czerwonych krwinek, co pozwala na większą dystrybucję tlenu, szczególnie w sportach wymagających oporu, gdzie dominują aerobowe ćwiczenia mięśni, takich jak jazda na rowerze i inne. Ćwiczenia aerobowe to wyrażenie kojarzone z wykonywaniem intensywnych ćwiczeń przez dłuższy czas. Możliwość wykonania treningu aerobowego jest ściśle powiązana z ilością tlenu, jaka może zostać przetransportowana do mięśni.
Doping krwi został formalnie dodany do listy metod zabronionych w 1985 r., po tym jak wielu amerykańskich kolarzy przyznało się do dopingu krwią podczas Igrzysk Olimpijskich w Los Angeles w 1984 r. Jednak z biegiem czasu kwestie prawne, etyczne i religijne utrudniały pobieranie krwi, ponieważ pobieranie krwi jest metodą inwazyjną. Niemniej jednak w latach 1993 i 1994 podczas zawodów lekkoatletycznych przeprowadzano regularne badania z użyciem krwi. W tamtym czasie uwaga skupiała się na śledzeniu dopingu w wyniku transfuzji krwi, wykrywaniu niektórych zabronionych endogennych sterydów i hormonów peptydowych. W przypadku tych ostatnich badania charakteryzowały się jednak bardzo niską czułością i wykonywano je przy użyciu technik immunologicznych.
Obecnie doping krwi jest ściślej powiązany z podawaniem rHuEPO niż z możliwymi rodzajami transfuzji. Transfuzję stopniowo odrzucono ze względu na konieczność wyjmowania, przygotowywania, przechowywania i przeprowadzania transfuzji przez lekarza lub innego przeszkolonego specjalistę. Z drugiej strony rHuEPO można uzyskać i podawać bez nadzoru lekarza, co zwiększa ryzyko nadużywania.
Jeszcze przed wprowadzeniem rHuEPO na rynek podejrzewano możliwość jego niewłaściwego stosowania przez sportowców chcących sztucznie poprawić swoje wyniki, aż do momentu, gdy pojawiły się plotki i anonimowe oskarżenia dotyczące jego nielegalnego stosowania. W wielu artykułach prasowych donoszono o stosowaniu hormonów peptydowych, takich jak epoetyna alfa, ale nie było niezbitych dowodów na manipulację nimi. Społeczność naukowa wiedziała jednak, że prędzej czy później lek ten zostanie zastosowany, ponieważ zwiększa poziom hemoglobiny bez powikłań i trudności, jakie stwarzają inne rodzaje dopingu krwi.
Aby zapobiec stosowaniu rHuEPO w celu poprawy wyników sportowych, opracowano programy edukacyjne pokazujące ryzyko potencjalnych skutków ubocznych, pokazując, że dawek podawanych pacjentom w celu zwiększenia ich hematokrytu nie można rozszerzyć na osoby zdrowe; ponadto nawet po zaprzestaniu podawania wpływ hormonu na szpik kostny może nadal utrzymywać się przez kilka dni, a hematokryt może wzrosnąć do niebezpiecznego poziomu. Odwodnienie, bardzo częste po wyczerpujących ćwiczeniach fizycznych podczas zawodów sportowych, w połączeniu z hemokoncentracją, może narazić zdrowie na bezpośrednie ryzyko ze względu na zwiększenie grubości krwi i zmniejszenie rzutu serca , powodując wysokie ciśnienie krwi, i możliwe zdarzenia zakrzepowe.
Chociaż stosowanie rHuEPO w celach terapeutycznych jest w pewnym stopniu bezpieczne, jeśli jest wykonywane pod nadzorem lekarza, zgłaszano przypadki aplazji erytrocytarnej u pacjentów stosujących rHuEPO, chociaż częstość występowania tego zjawiska jest niewielka. Następuje rozwój przeciwciał anty-EPO, neutralizujących zarówno rHuEPO, jak i jego postać endogenną, i wywołujący ten stan chorobowy. Jednak znacząca poprawa jakości życia i/lub wydłużenie przeżycia związana ze zmniejszoną częstością występowania choroby u tych pacjentów rekompensuje ryzyko przepisywania tego leku w celach terapeutycznych. Jednakże doping rHuEPO przez zdrowych sportowców, którzy nie wymagają żadnego leczenia, jest niedopuszczalny, a ryzyko rozwoju choroby jest potencjalne i może prowadzić do uzależnienia od kontynuowania transfuzji krwi przez resztę życia.
Do śmiertelnych przypadków związanych z dopingiem doszło na początku lat 90., kiedy zawodowi holenderscy kolarze startujący w Europie zmarli w spoczynku, niektórzy z nich podczas snu, z powodu niewyjaśnionego zatrzymania krążenia. Ci sportowcy znajdują się wśród ponad 20 przypadków śmierci rowerzystów w Europie zgłoszonych w latach 1987–1991, kiedy po raz pierwszy udostępniono na tym kontynencie rHuEPO.
Dowody na stosowanie rHuEPO znaleziono po badaniu krwi włoskich zawodowych rowerzystów, które wykazało przeciążenie żelazem w surowicy porównywalne z poziomem u pacjentów z hemochromatozą genetyczną. Poziom ferrytyny (białka związanego z ilością żelaza zmagazynowanego w organizmie) u tych rowerzystów był nienormalnie wysoki, co stanowi wyraźną oznakę dożylnego podawania żelaza i rHuEPO1.
W 1998 r. odkrycie ampułek rHuEPO wraz z kolarzami kilku drużyn biorących udział w „Tour de France” było prawdopodobnie najbardziej uderzającym i nagłośnionym dopingiem rHuEPO w ostatnich wydarzeniach sportowych. W tym czasie w ciężarówkach głównych uczestniczących drużyn, a nawet w kwaterach zawodników znaleziono pudełka zawierające wiele ampułek leku, co świadczy o endemicznym stosowaniu wśród elitarnych sportowców. W ciągu 21 dni zawodów jednym z elementów konkursów, które francuskie gazety nazywały „Tour de Farce”, były łapanki na lekach, dochodzenia i aresztowania.
Niektórzy sportowcy po problemach zdrowotnych wynikających z nielegalnego stosowania rHuEPO przyznali się do stosowania tego hormonu. Tak jest w przypadku kolarza, u którego na dwa miesiące przed zawodami wystąpił silny ból głowy, nudności, wymioty i światłowstręt, co doprowadziło do rozpoznania idiopatycznego nadciśnienia wewnątrzczaszkowego, niepodlegającego standardowemu leczeniu. Badania lekarskie i laboratoryjne sugerowały zastosowanie rHuEPO, co sportowiec potwierdził w trakcie przesłuchania.
WADA a EPO
Test na EPO został wprowadzony na letnich igrzyskach olimpijskich 2000 w Sydney (Australia). Test, zatwierdzony przez Międzynarodowy Komitet Olimpijski (MKOl), został oparty na matrycy krwi i moczu. Najpierw przeprowadzono badanie krwi, a następnie przeprowadzono badanie moczu, aby potwierdzić możliwe zastosowanie EPO.
W czerwcu 2003 r. Komitet Wykonawczy WADA zaakceptował wyniki niezależnego raportu stwierdzającego, że same testy moczu można wykorzystać do wykrycia obecności rekombinowanej EPO. Raport ten, zlecony przez interesariuszy WADA i zlecony przez Agencję do oceny ważności badań moczu i krwi w celu wykrycia obecności rekombinowanej EPO, stwierdził, że badanie moczu jest jedyną naukowo potwierdzoną metodą bezpośredniego wykrywania rekombinowanej EPO. W tym raporcie zalecono również stosowanie badań moczu w połączeniu z badaniami krwi z różnych powodów, w tym oszczędności kosztów wykonywania badań krwi przed badaniem moczu. Niektóre międzynarodowe federacje sportowe nadal używają zarówno moczu, jak i matrycy krwi do wykrywania EPO. Niedawno test moczu dostosowano do krwi w celu wykrycia niektórych nowych czynników stymulujących erytropoezę.
Poprawa wydolności tlenowej dzięki B-alaninie – KUP TUTAJ
Podsumowując
Stosowanie erytropoetyny może okazać się pomocne w kształtowaniu wydolności tlenowej, jednak wiąże się także z pewnymi konsekwencjami zdrowotnymi (zwiększenie lepkości krwi). Co więcej EPO jest na liście substancji zakazanych WADA, więc wspomaganie nią jest ryzykowne.
Źródła:
1. Birkeland KI, Donike M, Ljungqvist A, Fagerhol M, Jansen J, Hammersbach P, et al. Blood sampling in doping control – First experiences from regular testing in athletics. Int J Sports Med 1997;18:8-12.
2. Ashenden M. A strategy to deter blood doping in sport. Haematologica 2002;87:225-34.
3. Simon TL. Induced erythrocythemia and athletic performance. Semin Hematol 1994;31:128-33.
4. Catlin DH, Murray TH. Performance-enhancing drugs, fair competition, and olympic sport. JAMA 1996;276:231-7.
5. Browne A, Lachance V, Pipe A. The ethics of blood testing as an element of doping control sport. Med Sci Sports Exerc 1999;31:497-501.
6. Scott WC. The abuse of erythropoietin to enhance athletic performance. JAMA 1990;264:1660.
7. Wadler GI. Drug use update. Sports Med 1994;78:439-55.
8. Adamson JW. Recombinant erythropoietin to improve athletic performance. N Engl J Med 1991;324:698-9.
9. Gauthier J. Effects cardiovasculaires du dopage. Ann Cardiol Angeiol (Paris) 2001;50293:8.
10. Aquino Neto FR. O papel do atleta na sociedade e o controle de dopagem no esporte. Rev Bras Med Esporte 2001;7:1-11.
11. Clyne N, Berglund B, Egberg N. Treatment with recombinant human erythropoietin induces a moderate rise in hematocrit and thrombin antithrombin in healthy subjects. Thromb Res 1995;79:125-9.
12. Casadevall N, Nataf J, Viron B, Kolta A, Kiladjian JJ, Martin-Dupont P. Pure red-cell aplasia and antierythropoietin antibodies in patients treated with recombinant erythropoietin. N Engl J Med 2002;346:469-75.
13. Cazzola M. Further concerns about the medical risks of blood doping. Haematologica 2002;87:232.
14. Gareau R, Audran M, Baynes RD, Flowers CH, Duvallet A, Senécal L, et al. Erythropoietin abuse in athletes. Nature 1996;380:113.
15. Thein LA, Thein JM, Landry GL. Ergogenic aids. Phys Ther 1995;75: 426-39.
16. Zorpette G. All doped up – and going for the gold. Sci Am 2000;282: 20-2.
17. The Lancet (editorial). Peddling drugs to the pedal pushers. Lancet 1998; 352:415.
18. Jarvis CA. Tour de France. Br J Sport Med 1999;33:142-3.
19. Lage JMM, Panizo C, Masdeu J, Rocha E. Cyclist’s doping associated with cerebral sinus thrombosis. Neurology 2002;58:665.
20. Jenkins P. Doping in sport. Lancet 2002;360:99-100.
