Doping w sporcie. Отсутствует
liczby krwinek czerwonych i całkowitej masy zawartej w nich hemoglobiny(Hb), a tym samym poprawa utlenowania tkanek.
W hipoksji zmniejsza się aktywność tlenozależnej HIF-PH, co prowadzi do stabilizacji HIF-2α, umożliwia jego dimeryzację z podjednostką HIF-1β i transkrypcję Epo. W efekcie powstaje białko EPO składające się ze 165 aminokwasów i zawierające ostatecznie cztery łańcuchy oligosacharydowe. Masa cząsteczkowa takiej EPO wynosi ok. 34 kDa, z czego 35–40% stanowią glikany. N-glikozylacja (trzy łańcuchy) ma znaczenie dla aktywności biologicznej EPO. Główną funkcją EPO, wynikającą z jej nazwy, jest stymulacja erytropoezy, czyli zwiększanie całkowitej liczby krwinek czerwonych i całkowitej masy zawartej w nich Hb (ryc. 5.1). Pobudzanie erytropoezy odbywa się na poziomie transkrypcji, więc wymaga czasu (kilkudziesięciu godzin). „Prawie natychmiastowe” efekty, zwłaszcza „farmakologicznych” erytropoetyn wynikają z ich działania zmniejszającego reabsorpcję sodu (zmniejszanie aktywności układu renina–angiotensyna–aldosteron – RAA, czyli nieznaczny hipoaldosteronizm hiporeninowy), co skutkuje zwiększoną diurezą, zmniejszeniem objętości osocza i „poprawą” morfologii krwi obwodowej bez rzeczywistego zwiększenia liczby erytrocytów i całkowitej masy hemoglobiny (ang. total hemoglobin mass – tHb). Inne (plejotropowe) działania EPO wynikają raczej z jej rzeczywistego erytropoetycznego działania i związanej z tym poprawy utlenowania tkanek. Istotne jest to, że EPO pobudza erytroblasty (prekursory erytrocytów) nie tylko do podziału, lecz także do syntezy i wydzielania erytrofrerronu – białka ograniczającego syntezę hepcydyny, czyli głównego ogranicznika wykorzystania żelaza do syntezy hemoglobiny.
5.1.2. Mechanizm działania
Substancje z omawianej grupy zostaną przedstawione poniżej z uwzględnieniem ich klasyfikacji na podstawie mechanizmu działania.
Agoniści receptora erytropoetynowego
Środki z tej grupy bezpośrednio pobudzają receptor erytropoetynowy. Podawane są pozajelitowo – dożylnie lub podskórnie. Wszystkie działają tak jak naturalna EPO, z tym że substancje o zmodyfikowanej cząsteczce (zmiany poza samą strukturą białkową), jak darbepoetyna i CERA, działają znacznie dłużej – nawet do 2–4 tygodni od jednorazowego podania. Stąd też ich efekt erytropoetyczny jest trudniejszy do przewidzenia, a ponadto dłużej utrzymują się w krążeniu, więc są łatwiejsze do wykrycia. Zwłaszcza że producenci wraz z wypuszczeniem na rynek nowych cząsteczek (darbepoetyna, CERA) jednocześnie opracowali metody ich wykrywania w płynach ustrojowych i udostępnili te metody WADA.
Efekty działania nieerytropoetynowych agonistów receptora EPO, takich jak peginezatyd, są jeszcze trudniejsze do przewidzenia, zwłaszcza że mają silniejsze od erytropoetyn działanie hamujące wydzielanie reniny i wpływ na cały układ RAA. Przez to mogą prowadzić do znacznego zagęszczenia krwi (efekt odwadniający + erytropoetyczny) z dużym ryzykiem zarówno powikłań zakrzepowo-zatorowych, jak i reakcji anafiloidalnych.
Środki stymulujące czynnik transkrypcyjny indukowany przez hipoksję (HIF)
Erytropoetyczne działanie soli kobaltu (Co2+) znane jest od dawna. Nawet definicja jednostki EPO (1 U EPO) oparta jest na erytropoetycznym działaniu kobaltu: 1 U EPO to taka ilość, jaka wywiera taki sam efekt erytropoetyczny jak 5 µmoli (0,3 mg) Co2+. Erytropoetyczny efekt soli Co2+ wiąże się z inhibicją HIF-PH (Co2+ konkuruje z niezbędnymi do aktywacji HIF-PH jonami Fe2+) i stabilizacją HIF-2α. Dla pobudzenia erytropoezy stosuje się (doustnie) dawki 5–10 mg Co2+ dziennie, co odpowiadałoby 17–34 U EPO/dobę. Jednorazowa dawka 5 mg Co2+ zwiększa stężenie endogennej EPO o ok. 20% (5 godzin po podaniu), a dawka 10 mg Co2+ – o 50% (7 godzin po podaniu). Po tygodniu podawania dawki 10 mg/d wzrost (stały) stężenia EPO jest o ok. 30% wyższy od wyjściowego, z wyraźnie zaznaczonym efektem erytropoetycznym. Zwiększone wydalanie kobaltu z moczem utrzymuje się do 2–3 tygodni od jego odstawienia.
Gazy szlachetne argon i ksenon, inhalowane w mieszance z tlenem (30% ksenonu lub argonu) przez 45 minut, dają po 8 godzinach odpowiedź w postaci istotnego wzrostu stężenia EPO. Prawdopodobny mechanizm ich działania lokuje się na poziomie translacji – prowadzą do zwiększenia syntezy HIF-2α i na tej drodze powodują zwiększenie syntezy EPO. Nie są inhibitorami hydroksylazy HIF.
Syntetyczne inhibitory hydroksylazy HIF (HIF-PH): daprodustat, molidustat, roksadustat i vadadustat konkurują z α-ketoglutaranem niezbędnym do pełnej aktywności HIF-PH. Przez to zapobiegają degradacji HIF-2α, umożliwiają jego dimeryzację i transkrypcję Epo (ryc. 5.2). Dochodzi do aktywacji syntezy EPO. Substancje z tej grupy nie mają działania ograniczonego tylko do nerek – miejsca syntezy EPO. Mogą aktywować czynniki transkrypcyjne również w innych narządach i przez to nasilać np. angiogenezę – tworzenie naczyń, co może być korzystne np. dla serca czy mięśni, ale może również nasilać retinopatię proliferacyjną czy sprzyjać rozprzestrzenianiu się nowotworu.
Rycina 5.2.
Wpływ stabilizatorów HIF-α na ekspresję erytropoetyny (EPO). TranskrypcjaEPO jest kontrolowana przez czynnik indukowany hipoksją (HIF), który hamująhydroksylazy prolilowe (HIF-PH). W warunkach normalnego stężenia tlenunastępuje hydroksylacja HIF-1 przez czynnik hamujący HIF-1 (FIH-1) w obrębiedomeny transaktywującej, co zapobiega oddziaływaniu HIF-1 z koaktywatorami.Stabilizatory HIF-α są inhibitorami HIF-PH.
Inhibitory GATA
GATA to rodzina czynników transkrypcyjnych hamujących ekspresję genu dla EPO poprzez działanie na jego promotora. Działanie GATA jest przeciwne do działania czynnika indukowanego hipoksją (HIF). Stosowanie inhibitorów GATA, np. K-11706, ma zmniejszać/znosić hamujący wpływ GATA i uruchamiać syntezę EPO. Doświadczenia na liniach komórkowych i na myszach wykazują, że tak rzeczywiście jest. Jednakże pozanerkowe (synteza EPO) działania mogą być znacznie szersze i gorsze niż w wyniku użycia stabilizatorów HIF – głównie polegające na wywoływaniu (promowaniu) białaczek i innych nowotworów.
Inhibitory TGF-β
TGF-β hamuje końcowe stadia erytropoezy. W zespole mielodysplastycznym (MDS), który przebiega z niewydolnością szpiku, środki stymulujące erytropoezę (ESA), czyli rekombinowane erytropoetyny i ich pochodne, są nieskuteczne (nie ta faza erytropoezy!). Efekty przynosi (jak wykazały badania kliniczne III i III fazy) podskórne podawanie czynników znoszących działanie TGF-β, takich jak sotatercept czy luspatercept. Są to białka fuzyjne (leki biologiczne) jeszcze niedostępne do powszechnego użycia. Wydaje się, że ze względu na swoje miejsce i mechanizm działania środki te nie znajdą zastosowania w dopingu.
Agoniści wrodzonych receptorów naprawczych
Jest to grupa pochodnych rekombinowanej ludzkiej erytropoetyny, których działanie ma polegać nie na stymulowaniu erytropoezy, ale na protekcji tkanek. Celem działania miałoby być zwiększenie ilości frataksyny, mitochondrialnego białka należącego do grupy białek siarkowo-żelazowych istotnych dla tlenowych procesów energetycznych. Defekt tego białka spotyka się w genetycznie uwarunkowanej ataksji móżdżkowej, w której poza ośrodkowym układem nerwowym uszkodzeniu ulegają również inne aktywne metabolicznie narządy: serce i mięśnie szkieletowe. Jak dotąd trwają badania II i III fazy.
5.1.3. Potencjalne korzyści w sporcie
Sprawdzone (poparte dyskwalifikacjami!) korzyści w sporcie dają agoniści receptora erytropoetynowego oraz środki stymulujące HIF. Pobudzając erytropoezę, zwiększają one całkowitą masę hemoglobiny, ilość przenoszonego tlenu, a tym samym zdolność do długotrwałego wysiłku tlenowego,