Еритропоетин

Основна роль еритропоетину полягає в тому, що він є незамінні гормоном для вироблення червоних кров`яних клітин. Без його участі остаточний еритропоез не відбудуться. В умовах гіпоксії, нирки будуть виробляти і секретувати еритропоетин для збільшення вироблення червоних кров`яних клітин шляхом охоплення CFU-E, проерітробластов і базофільних еритробластів субодиниць диференціації. Еритропоетин надає первинний ефект на попередників і прекурсорів червоних кров`яних клітин за рахунок сприяння їх виживання через захист цих клітин від апоптоза.Ерітропоетін є основною ерітропоетіческой фактор, який взаємодіє з різними іншими факторами росту (наприклад, ІЛ-3, ІЛ-6, глюкокортикоїдами і SCF), залученими в розвиток еритроїдної лінії від поліпотентних попередників. Сплеск формування еритроїдної одиниці клітини (BFU-E) починається з експресії рецептора еритропоетину, будучи чутливими до еритропоетину. Після завершення цієї стадії, еритроїдна колонієутворюючих одиниць (CFU-E) експрессірует максимальну щільність рецепторів еритропоетину, повністю залежачи від еритропоетину щодо подальшої диференціації. Попередники еритроцитів, а саме, проерітробласти і базофільні еритробластів, також експресують рецептор еритропоетину, і, отже, вони дивуються ім.

Еритропоетин виявляє ряд дій, включаючи гіпертензію, залежну від звуження судин, стимулювання ангіогенезу, включаючи проліферацію гладких волокон. Це може збільшити всмоктування заліза, пригнічуючи гормон гепсідін⁴⁾.Були виявлені рівні EPO, що перевищують в 100 раз базовий рівень в тканинах головного мозку в якості природної реакції на гіпоксичний пошкодження. У щурів попередня обробка еритропоетином була пов`язана з нейронної захистом під час індукованої церебральної гіпоксії<sup>5)</sup>. Випробування на людях не проводілісь.Многочісленние дослідження показали, що EPO покращує пам`ять. Цей ефект не залежить від його впливу на рівень гематокриту⁶⁾. Швидше за все, це пов`язано зі збільшенням реакції гіпокампу і впливу на синаптичні зв`язки, нейронну пластичність і пов`язані з пам`яттю нейронні мережі. EPO може впливати на настрій⁷⁾.

Еритропоетин, як з`ясувалося, надає свої ефекти шляхом зв`язування з рецептором еритропоетину (EpoR)⁸⁾.EPO може глікозильованого (40% від загальної молекулярної маси) з періодом напіврозпаду в крові близько п`яти годин. Період напіврозпаду EPO може відрізнятися між ендогенними і різними рекомбінантними версіями. Додаткове гликозилирование або інші зміни EPO за рахунок рекомбінантної технології привели до підвищеної стійкості EPO в крові (що вимагає менше часті ін`єкції). EPO зв`язується з рецептором еритропоетину на поверхні попередників червоних кров`яних клітин, активуючи при цьому сигнальний каскад JAK2. Експресія рецепторів еритропоетину відбувається в ряді тканин, таких як кістковий мозок і периферична / центральна нервова тканина. В кровотоці червоні кров`яні клітини самі по собі не експресують рецептор еритропоетину, тому вони не можуть реагувати на EPO. Проте, непряма залежність тривалості існування червоних кров`яних клітин і рівнів еритропоетину в плазмі, як повідомляється, була названа неоцітолізом.

Рівні еритропоетину в крові досить низькі в разі відсутності анемії, складаючи близько 10 мЕд на мл. Проте, в умовах гіпоксії, вироблення EPO може збільшуватися в 1000 разів, досягаючи 10000 мЕд на мл в крові. EPO виробляється в основному за допомогою інтерстиціальних клітин в перітубулярних капілярних руслах⁹⁾ ниркової кори головного мозку. Він синтезується в ниркових перітубулярних клітинах у дорослих його мала частина виробляється в печінці¹⁰⁾. Регуляція, як вважається, покладається на механізм зворотного зв`язку для вимірювання оксигенації крові¹¹⁾. Постійно синтезовані транскрипційні фактори EPO, відомі як викликані гіпоксією фактори, гідроксилюється і протеосомно перетравлюються в присутності кисню.

Доступні для використання з терапевтичними цілями еритропоетин виробляються за допомогою технології рекомбінантної ДНК в культурі клітин, включаючи Епоген / прокра (епоетин альфа) і Аранесп (дарбепоетін альфа) - вони використовуються для лікування анемії, викликаної хронічними захворюваннями нирок, запальними захворюваннями кишечника (хвороба Крона і язвений коліт)¹²⁾, а також мієлодисплазією, викликаної в ході лікування ракових захворювань (хіміотерапія і радіація). Інструкції щодо застосування медичних препаратів включають попередження щодо ризику смерті, інфаркту міокарда, інсульту, венозної тромбоемболії та рецидиву пухлини, зокрема, при використанні з метою збільшення рівнів гемоглобіну, що перевищують 11-12 г на дл.

Рекомбінантний еритропоетин має різноманітні конфігурації гликозилирования, які призводять до формам альфа, бета, дельта і омега.Дарбепоетін альфа, який в первісної літератураев ході його дослідження часто визначався як новий стимулюючий еритропоез білок (NESP), є формою, створеної за допомогою п`яти підмін (Asn -57, Thr-59, Val-114, Asn-115 і Thr-117), які створюють два нові локалізації N-глікозилювання¹³⁾. Цей глікопротеїн має більший період напіврозпаду, що означає, що його можна вводити рідше.

Стимулятори еритропоезу (ESA) використовувалися в якості препаратів, що забезпечують кров`яний допінг, сприяючи витривалості при занятті спортом: в боксі, велоспорті, веслування, бігу, спортивної ходьби, прогулянках на снігоступах, в лижному спорті, біатлоні, змішаних бойових мистецтвах і тріатлоні. Загальна система доставки кисню (вміст кисню в крові, а також серцевий ритм, васкуляризація і функція легенів) є одним з основних факторів, що обмежують здатність м`язів бути стійкими до вправ на витривалість. Таким чином, основною причиною, по яким спортсмени використовують ESA, є поліпшення доставки кисню в м`язи, що безпосередньо покращує їх витривалість. З появою рекомбінантного еритропоетину в 1990-і роки, практика аутогенним і гомологичной гемотрансфузії була частково замінена введенням еритропоетину для природного вироблення організмом еритроцитів. Підвищений на тлі прийому ESA гематокрит (% від обсягу крові, що становить масу червоних кров`яних клітин) і загальна маса червоних кров`яних клітин в організмі забезпечують перевагу в спорті, за рахунок чого така практика стала заборонена<sup>14)</sup>. До того ж до етичних міркувань в спорті, забезпечення підвищеної маси червоних кров`яних клітин (вище природного рівня) знижує кровотік за рахунок підвищеної в`язкості, сприяючи збільшенню ризиків прояви тромбозу і інсульту. Через небезпек, пов`язаних із застосуванням ESA, їх використання повинно бути обмежено лише клінічним використанням, коли пацієнтів з анемією повертають до нормальних показників гемоглобіну (на відміну від перевищення нормальних рівнів, коли збільшується ризик смерті) .Хоча EPO, як вважалося, широко застосовувався в деяких видах спорту в 1990-і роки, аж до 2000 року не було жодного методу перевірити його використання, поки дослідники з Французької національної антидопінгової лабораторії (LNDD) що не розробили спеціальне тестування, про Добрените Всесвітнім антидопінговим агентством (ВАДА) - він застосовувалося для виявлення фармацевтичних EPO за рахунок виявлення його серед практично схожих природних гормонів, присутніх в сечі спортсмена. Перші випадки використання EPO в якості допінгу були виявлені Швейцарської лабораторії по допінг-аналізам¹⁵⁾.У 2002 році, на зимових Олімпійських іграх в Солт-Лейк-Сіті, доктор Дон Кетлін, засновник і тодішній директор олімпійської аналітичної лабораторії UCLA, повідомив про виявлення дарбепоетин альфа (форма еритропоетину) в одному з тестовому зразків вперше в історії спорту¹⁶⁾. У 2012 році, на літніх Олімпійських в Лондоні, Алекс Швазер, який завоював в 2008 році на літніх Олімпійських іграх в Пекіні золоту медаль зі спортивної ходьби на 50 кілометрів, дав позитивний результат на EPO, після чого він був дискваліфікований¹⁷⁾.Починаючи з 2002 року, тестування на EPO, котрі проводили американською владою з області спорту, базувалися лише на аналізі сечі або «прямому» тесті. З 2000-2006 років, тестування на EPO на Олімпійських іграх проводилися на базі аналізів крові і сечі¹⁸⁾. Проте, було виявлено існування деяких речовин, які при пероральному вживанні можуть стимулювати ендогенне вироблення EPO. Більшість з`єднань стабілізувало індуковані гіпоксією транскрипційні фактори, які активували ген EPO. Ці сполуки включають оксо-глутаратних конкурентів, однак в їх число також входять прості іони, включаючи іони хлориду кобальту¹⁹⁾.Вдихання суміші ксенону / кисню активує вироблення фактора транскрипції HIF-1-альфа, що призводить до збільшення вироблення еритропоетину і підвищенню загальної продуктивності. Даний метод використовувався в Росії з 2004 року²⁰⁾.

Синтетичний EPO, як вважається, увійшов у вжиток у велоспорті приблизно в 1990 році. Теоретично, використання EPO може значним чином збільшити VO2max²¹⁾, що робить його корисним щодо витривалості в таких видах спорту, як їзда на велосипеді. Італійський антидопінговий адвокат Сандро Донаті стверджує, що історія з допінгом у велоспорті може вести до італійського лікаря Франческо Конкона з Університету Фераррі. У 1980-і роки Конкона працював над ідеєю надання спортсменам власної крові за допомогою переливань. Донаті припускав, що ця розробка «відкрила дорогу до EPO, так як кров`яний допінг був способом зрозуміти роль EPO»<sup>22)</sup>.Доктор Мішель Феррарі, колишній студент і підопічний Конкона, в 1994 році дав суперечливе інтерв`ю зі згадуванням препарату, відразу після того, як команда Gewiss-Ballan показала дивовижні результати в гонці La Fl che Wallonne. Феррарі заявив журналісту l`Equipe Жан-Мішелю Руе про те, що EPO не робить «значного» впливу на продуктивність спортсменів, і, якби велосипедисти використовували його, то це б не викликало б «скандалу». Після того, як журналіст став підозрювати те, що смерть кількох спортсменів сталася, швидше за все, через EPO, Феррарі заявив, що EPO не є небезпечними, заявивши при цьому, що «також небезпечно випити відразу 10 літрів апельсинового соку». Коментар про «апельсиновому соку» був широко процитований<sup>23)</sup>. Феррарі був незабаром після цього звільнений, продовживши працювати в індустрії з професійними велосипедистами, в число яких входив і Ленс Армстронг. У тому ж році, Сандро Донаті, працюючи на Італійський національний олімпійський комітет, представив доповідь, в якому він звинуватив Конкона в тому, що той пов`язаний з використанням EPO в спорті²⁴⁾.У 1997 році Міжнародний союз велосипедистів (UCI) ввів нове правило, за яким всі спортсмени, у яких було виявлено гематокрит вище 50%, не тільки дискваліфікувалися відразу, але також усувалися від гонок на два тижні²⁵⁾. Роберт Міллар, колишній учасник гонок, через деякий час написав для Cycling News про те, що ліміт в 50% був «відкритою пропозицією до використання допінгу в певному розмірі», вказуючи на те, що зазвичай рівні гематокриту повинні складати «близько 40-42% », після чого вони повинні падати по ходу проведення« великого туру »- після EPO рівень повинен зберігатися на 50%« протягом кількох тижнів »²⁶⁾. До 1998 року використання EPO стало широко поширеним, і справа фестини спливло в ході Tour de France від 1998 року²⁷⁾. Один менеджер запропонував 270000 франків на місяць Крістофу Бассон, якщо він буде вживати EPO, однак він відмовився²⁸⁾.В Tour de France від 1998 року Стюарт О`Грейді виграв один з етапів, отримавши жовту майку Tour de France на три дні, ставши другим за кількістю очок за допомогою EPO. У 2010 році Флойд Лендіс зізнався у використанні препаратів, що підвищують продуктивність, включаючи EPO, протягом всієї своєї кар`єри в якості велосипедиста²⁹⁾. У 2012 році USADA випустила звіт щодо масового вживання допінгу американської велосипедної командою US Postal Service, капітаном якої був Ленс Армстронг. Доповідь містила свідчення від численних велосипедистів команди, включаючи Френкі Андреу, Тайлера Хемілтона, Джорджа Хінкапі, Флойда Лендіса, Леві Лейфаймера і інших-вони зізналися в тому, що вони і Армстронг використовували коктейлі речовин, які покращували продуктивність в ході Tour de France, особливо EPO, коли Армстронг завоював сім послідовних перемог. Стало відомо, що Армстронг і менеджер команди Джохан Брюнель змушували інших членів команди приймати допінг. Стали відомі коріння їх допінг мережі, включаючи тіньових учасників, докторів і інших фахівців, які допомагали велосипедистам вживати препарати-були виявлені високопоставлені керівники, які допомагали уникати допінгового контролю і приховувати позитивні результати. Армстронга згодом позбавили всіх перемог з 1998 року, включаючи перемоги на Tour de France і виступи на літніх Олімпійських іграх від 2000 року. UCI погодилася з рішенням. У той час як деякі допінгові випадки сталися понад 8 років тому, USADA порахувало, що це обмеження можна не застосовувати щодо «шахрайського приховування» Армстронга. Багаторічний прецедент в законодавстві США показав, що термін позовної давності не застосовується у випадках шахрайського поведінки відповідача³⁰⁾. Відповідно до цього рішення, організатори туру видалили ім`я Армстронга і його результати.Свідетелі розповіли, що кодовими словами для EPO були «Едгар», «За», Едгар Аллан По »,« Зумо »(з іспанської перекладається як« сік »).

У 1905 році, Поль Карно, професор медицини в Парижі, а також його асистент Клотільда Ерік Дефляндр, припустили, що гормони регулюють вироблення червоних кров`яних клітин. Після проведення експериментів на кроликах, які зазнали кровопускання, Карно і Ерік Дефляндр порахували збільшення червоних кров`яних клітин у кроликів гемотрофіческім фактором, який називають гемопоетіни. Єва Бонсдорф і Ева Жалавісто продовжили дослідження вироблення червоних клітин крові, назвавши потім кровотворенню речовина «еритропоетином». Подальші дослідження щодо існування EPO з боку вченого К.Р. Рейссмана (невідомо місце проживання) та Аллана Дж. Ерслі (з Медичного коледжу Томаса Джефферсона) показали, що якась субстанція, що циркулює в крові, здатна стимулювати вироблення червоних кров`яних клітин, збільшуючи при цьому гематокрит. Ця речовина, в результаті, було виділено, після чого було підтверджено, що це еритропоетин, що дозволило почати терапевтичне використання EPO при таких захворюваннях як анемія<sup>31)</sup>.Гематолог Джон Адамсон і нефролог Джозеф В. Ешбах вивчили різні форми ниркової недостатності і ролі природного гормону EPO у формуванні червоних кров`яних клітин. Вивчення овець та інших тварин в 1970-ті роки цими двома вченими допомогло встановити те, що EPO стимулює вироблення червоних кров`яних клітин в кістковому мозку, що може допомогти в лікуванні анемії у людей. У 1968 році Гольдвасер і Кунг почали роботу над виділенням людського EPO- в 1977 році вони змогли очистити міліграм цієї речовини, який був чистим на 95%. Чистий EPO дав змогу частково визначити амінокислотну послідовність і ізолювати ген. Пізніше, дослідник з Колумбійського університету, який фінансується NIH, відкрив спосіб синтезування EPO. Колумбійський університет запатентував технологію, видавши ліцензію Amgen. Після цього були суперечки щодо справедливості нагородження Amgen профінансованої NIH роботою, причому Гольдвасер жодного разу не отримав фінансову винагороду за це дослідження³²⁾.У 1980-і роки в Північно-Західному центрі нирок Адамсон, Джозеф У. Ешбах, Джоан К. Егрі, Майкл Р. Даунінг і Джеффрі К. Браун провели клінічне випробування синтетичної форми гормону під комерційною назвою «Епоген», що випускається фірмою Amgen. Випробування пройшло успішно, і результати були опубліковані в січні 1987 року в New England Journal of Medicine.В 1985 році Лін і його колеги ізолювали людський ген еритропоетину з геномної фаговой бази, за рахунок чого вони змогли охарактеризувати його для подальших досліджень і випуску. Їх дослідження виявили ген, який кодував еритропоетин для вироблення EPO в клітинах ссавців, що були біологічно активними in vitro і in vivo. Незабаром після цього почалося промислове виробництво рекомбінантного людського еритропоетину (рчЕПО) для лікування пацієнтів з анеміей.В 1989 році американський Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів схвалив гормон Епоген, який використовується і сьогодні.