Zoals bekend, dragen rode bloedcellen (GR) zuurstof naar weefsels en duursporten, zoals fietsen, langlaufen, enz., Zuurstofbehoeften zijn erg hoog
De meest recente strategie is gebaseerd op de rol van erytropoëtine (EPO) bij het stimuleren van het beenmerg om rode bloedcellen te produceren (GR)
Als doping worden recombinante menselijke EPO (rHuEPO) en aanverwante stoffen (bijv. Darbepoietin ) gebruikt
EPO heeft een relatief korte levensduur in het lichaam, terwijl het stimulerende effect tot twee weken kan duren
Geschiedenis van erytropoëtine
- 1905 Carnot en Deflandre veronderstelden dat een humorale factor, die ze hemopoietine noemden, de productie van rode bloedcellen reguleerde
- 1936 Hjort heeft het bestaan van deze factor aangetoond en bevestigd
- 1950 Reissmann toonde aan dat factor-genexpressie werd gereguleerd door zuurstofdruk
- 1977 Miyake slaagde erin menselijke erytropoëtine te zuiveren
1985 Lin en Jacobs hebben het erytropoëtine-gen gekloneerd en een getransfecteerde cellijn (CHO-cellen) ontwikkeld die recombinant humaan erytropoëtine kan produceren
- 1989 klonering van de EPO-receptor
- 2000 synthese van darbepoetin
Erytropoëse en hypoxie
Erytropoëse (productie van nieuwe rode bloedcellen) wordt geregeld door een zeer gevoelig feedbacksysteem, waarbij een sensor op het niveau van de nier veranderingen in de toevoer van zuurstof waarneemt.
Het mechanisme is gebaseerd op de aanwezigheid van een heterodimere transcriptiefactor (Hypoxia-induceerbare factor, HIF-1) (HIF-1α en HIF-1β) die de expressie van het erythropoietinegen verhoogt.
HIF-1α is onstabiel in aanwezigheid van zuurstof en wordt snel afgebroken door prolyl-hydroxylase met de bijdrage van het von Hippel-Lindau-eiwit
Tijdens hypoxie is propylhydroxylase inactief als gevolg dat HIF-la accumuleert door de expressie van erythropoietine te activeren die de snelle expansie van erytroïde voorlopers stimuleert.
Menselijke erytropoëtine
Erytropoëtine is een eiwit dat bestaat uit 193 aminozuren (maar de eerste 27 worden tijdens de secretie gesplitst)
Het wordt voornamelijk geproduceerd door peritubulaire interstitiële cellen van de nier, onder controle van een gen op chromosoom 7.
Na uitscheiding bindt erytropoëtine, op het niveau van hematopoietisch weefsel (beenmerg), aan een receptor (EPO-R) die zich op het oppervlak van erytroïde voorlopers bevindt en wordt geïnternaliseerd
In aanwezigheid van bloedarmoede of hypoxemie neemt de EPO-synthese snel met meer dan 100 keer toe en bijgevolg neemt de overleving, proliferatie en rijping van medullaire progenitorcellen toe, ook door de remming van apoptose (geprogrammeerde celdood)
Normale bloed-EPO-niveaus liggen rond de 2-25 mU / ml, maar kunnen 100-1000 keer toenemen als reactie op hypoxie
Het zuurstofsensormechanisme leidt tot het onderbreken van de productie van EPO wanneer het aantal rode bloedcellen en / of de toevoer van zuurstof naar de weefsels terugkeren naar het evenwicht
Het feedbackmechanisme zorgt voor een adequate productie van RBC om bloedarmoede en weefselhypoxie te voorkomen, maar niet te hoog om te leiden tot polycytemie met buitensporige bloedviscositeit en daaruit voortvloeiende cardiovasculaire risico's.
De overproductie van EPO die tot polycytemie leidt (secundair om te onderscheiden van echte of primaire polycytemie: myeloproliferatieve aandoening waarbij klonen prolifereren, onafhankelijk van EPO, van progenitorcellen met zowel GR- als granulocyten- en bloedplaatjesgroei) kan afkomstig zijn van cardiale of repiratoire aandoeningen, van hoogte, van bloedstroomobstructies op de EPO-productielocatie, van EPO-producerende tumoren.
Bij secundaire polycythemia zijn de EPO-niveaus over het algemeen hoog, maar kunnen ook normaal zijn als gevolg van een hogere omzet
Het is bekend dat de genetische verschillen die bestaan tussen atleten een element kunnen vormen aan de basis van de verschillende prestatiecapaciteiten
Een voorbeeld is het verhaal van de Finse langlaufskiër Eero Mäntyranta, dubbele gouden medaille op de Olympische Spelen van 1964 in Innsbruck
Hij werd geboren met een Epo-genmutatie (uitgedrukt op het receptorniveau) die zijn O2-transportcapaciteit met rode bloedcellen verhoogde met 25-50%.
Deze parafysiologische aandoening kan worden gereproduceerd door middel van genmanipulatie
Het aantal receptoren voor EPO varieert in de verschillende cellen van de rode cellijn. Het maximum treedt op in CFU-E, het aantal neemt af met de progressie van differentiatie en rijping van erytrocytencellen. Volwassen erythrocyten hebben geen EPO-receptoren
EPO-receptoren zijn ook geïdentificeerd op myocyten, endotheelcellen, CZS, eierstokken en testikels
EPO wordt daarom verondersteld een fysiologische rol te spelen in de ontwikkeling van hart en hersenen
EPO beschermt hart- en zenuwweefsels tegen ontsteking en ischemische schade: zowel door directe stimulatie van zenuw- en hartcellen als indirect door het mobiliseren van endotheliale progenitorcellen, en zo de neovascularisatie te bevorderen
Exogene erytropoëtinen
Menselijk recombinant erytropoëtine (epoietine, rHuEPO)
Het vertoont slechts geringe verschillen (op het niveau van de koolhydraatketens) in vergelijking met het fysiologische EPO, dat echter wel reflecteert op het chemische en fysische gedrag van het molecuul, er zijn bijvoorbeeld verschillen in de elektrische lading
Voor ergogene doeleinden wordt rHuEPO elke 2-3 dagen met injecties gebruikt, gedurende 3-4 weken, in combinatie met ijzervoorbereidingen. In feite wordt het, in omstandigheden van stimulering door erytropoëtine, noodzakelijk om hemoglobine bij atleten veel sneller te synthetiseren dan normaal en dit vereist een voldoende toevoer van ijzer om erytropoëtische efficiëntie te handhaven. Halfwaardetijd 8, 5 uur
Zodra de onderhoudsfase is bereikt, kan de inname plaatsvinden in lagere doses, die moeilijker te identificeren zijn bij dopingcontroles
darbepoetin
Stabieler dan EPO, met een langere halfwaardetijd (25, 3 uur) en grotere werkzaamheid; het is gemakkelijker te identificeren vanwege structurele kenmerken die verschillen van het endogene menselijke product en de lagere klaring
Therapeutisch gebruik van erytropoëtine (epoëtine; Eprex®, Globuren®, Neorecormon®; darbepoetin: Aranesp®, Nespo®)
- Bloedarmoede in de loop van chronische nierinsufficiëntie
- Zidovudine-anemie (anti-HIV)
- "Refractaire" bloedarmoede
- Post-kanker post-chemotherapie bloedarmoede
- Pathologische tekortkomingen van EPO
- myeloma
- Myelodysplastische syndromen
Onderzoek naar erytropoëtine bij snelle en continue ontwikkeling:
Producten die de activiteit van het EOB nabootsen
Kleine peptiden of niet-peptideverbindingen die deze kunnen binden, activeren, aan EPO-receptoren (Science 1996: 273: 458. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 12156)
Onlangs is bijvoorbeeld in in vitro experimenten aangetoond dat de zijderups hemolymfe de apoptose van EPO-producerende cellen remt door de productie van EPO 5-voudig te verhogen (Biotechnol Bioeng 2005; 91: 793)
De problemen van de EPO-tests
Indirecte maatregelen voor EPO
Meting van de dichtheid van rode bloedcellen (hematocriet uitgedrukt als een percentage), hemoglobinespiegels, aantal reticulocyten
Bij cyclische hematocrietmetingen leidt meer dan 50% tot suspensie. Waarden boven de 50% worden vermoed door het IOC
De internationale skifederatie heeft een hemoglobinegrens van 18, 5 g / dl bij mannen en 16, 5 g / dL bij vrouwen opgelegd, als deze wordt gevonden vóór een race waaraan de atleet niet kan deelnemen om zijn gezondheid te behouden
Opgemerkt moet worden dat de hematocriet- en hemoglobinewaarden kunnen variëren van atleet tot sporter en in reactie op dezelfde oefening. Het ideaal is om het hematologisch profiel van elke atleet na verloop van tijd te hebben:
de enquêtes om het gebruik van EPO te identificeren hebben zich uitgebreid tot verschillende sporten en uiteraard tot de Olympische Spelen
Marco Pantani werd gediskwalificeerd voor de Giro d'Italia voor een hematocrietwaarde van 52%
In 2003 was de Keniaanse middellange afstandsracer Bernard Lagat (de op één na beste tijd ooit op de 1500 m) positief (op zoek naar rHuEPO in de urine) voor het opnemen van EPO voor de Wereldkampioenschappen atletiek in Parijs (waaraan hij niet kon deelnemen) echter, de daaropvolgende tegenanalyse maakte hem vrij. Deze zaak heeft de noodzaak aangetoond om te zoeken naar betrouwbaardere tests.
Onlangs is een nieuwe directe iso-elektrische methode ontwikkeld (met goede resultaten) om exogeen EPO te onderscheiden van endogen in urinemonsters, ontwikkeld in het Franse laboratorium van Chatenay-Malabry (Nature 2000; 405: 635; Anal Biochem 2002; 311: 119; Clin Chem 2003; 49: 901). Het was mogelijk om exogene EPO te detecteren, zelfs na 3 dagen inname
Bijwerkingen van exogeen erytropoëtine
Arteriële hypertensie (incidentie 1-30%). Het mechanisme is niet helemaal duidelijk, EPO heeft een vaatvernauwende werking en chronische blootstelling veroorzaakt ook weerstand tegen de vaatverwijdende werking van stikstofmonoxide. Tot slot bevordert EPO de groei van gladde spiercellen in bloedvaten met vasculaire hermodellering en hypertrofie die kunnen bijdragen aan het behoud van hypertensie [Am J Kidney Dis 1999; 33: 821-8])
Botpijn (niet ernstig, van voorbijgaande aard, hoge incidentie = 40%)
Convulsies (voor snelle toename van de viscositeit van het bloed en verlies van hypoxische vasodilatatie met een daaruit voortvloeiende toename van vaatweerstand)
hoofdpijn
Trombo-embolische verschijnselen (EP, IMA, beroerte), allemaal gerelateerd aan hyperviscositeit in het bloed
Nabehandeling bloedarmoede voor verminderde endogene productie van EPO
Pure aplasie van de rode reeks (anti-EPO antilichaamvorming?)
Myeloproliferatieve aandoeningen (dierstudies, langdurige behandelingen?)
Erytropoëtine schade als doping
Gegevens over de hierboven genoemde bijwerkingen van erytropoëtine komen bijna uitsluitend voort uit therapeutische behandelingen van patiënten met onderliggende ziekten
Er zijn geen studies over de schade van erytropoëtine gebruikt als doping bij gezonde atleten
Een onderzoek van atleten aan EPO gedurende 6 weken toonde een significante toename in systolische druk als reactie op submaximale inspanning
Het aantal sterfgevallen tussen Belgische en Nederlandse fietsers tussen 1987 en 1990 hield verband met het gebruik van EPO ( Gambrell en Lombardo, drugs en doping: bloeddoping en recombinante menselijke erytropoëtine.) In: Mellion, MB (red.) : Sportgeneeskunde geheimen Philadelphia: Hanley & Belfus, 1994, pp. 130-3)
Het is niet verkeerd om te denken dat de bijwerkingen die bij patiënten worden benadrukt ook bij gezonde sporters voorkomen, ook al is de incidentie lager.
