Войти
Допинг крови - это практика увеличения количества эритроцитов в кровотоке по порядку для повышения спортивных результатов. Поскольку такие клетки крови переносят кислород из легких в мышцы, более высокая концентрация в крови может улучшить аэробную способность спортсмена ( VO 2 макс) и выносливость. Кровяной допинг может быть достигнут за счет того, что организм сам производит больше красных кровяных телец с помощью лекарств, переливания крови либо от другого человека, либо обратно тому же человеку, либо с помощью кровезаменителей.
Многие методы допинга крови являются незаконными, особенно в профессиональном спорте, где считается, что он дает спортсмену искусственное преимущество. Антидопинговые агентства используют тесты, чтобы попытаться идентифицировать лиц, которые принимали допинг в крови, используя ряд методов, обычно путем анализа образцов крови конкурентов.
Рис. 1 Достижение максимальной аэробной способности Допинг крови определяется как использование запрещенных продуктов (например, эритропоэтин (ЭПО), дарбэпоэтин-альфа, стабилизаторы фактора, индуцируемого гипоксией (HIF)) и способы (например, увеличение аэробной способности за счет максимального поглощения O 2) для усиления транспорта O 2 тела к мышцам.
Тело подвергается аэробному дыханию, чтобы обеспечить достаточную доставку O 2 к работающим скелетным мышцам, и основные определяющие факторы показаны на рисунке 1. Скорость максимального поглощения O 2 (O 2 макс) зависит от сердечного выброса, экстракции O 2 и массы гемоглобина. Сердечным выбросом спортсмена трудно управлять во время соревнований, а распределение сердечного выброса происходит с максимальной скоростью (т.е. 80%) во время соревнований. Кроме того, извлечение O 2 составляет примерно 90% при максимальной нагрузке. Следовательно, единственным оставшимся методом повышения физической работоспособности является увеличение содержания O 2 в артерии путем увеличения массы гемоглобина. Другими словами, концентрация гемоглобина и объем крови влияют на массу гемоглобина.
Многие формы кровяного допинга возникают в результате неправильного использования фармацевтических препаратов. Эти лекарственные препараты были созданы для клинического использования, чтобы увеличить доставку кислорода, когда человеческое тело не может сделать это естественным образом.
Эритропоэтин (ЭПО) представляет собой гликопротеиновый гормон, вырабатываемый интерстициальными фибробластами в почках, которые сигнализируют о эритропоэзе в костном мозге. Повышенная активность гемоцитобласта (стволовых клеток эритроцитов) позволяет крови иметь большую способность переносить кислород. EPO был впервые разработан для противодействия эффектам химиотерапии и лучевой терапии у онкологических больных. ЭПО также стимулирует ускоренное заживление ран. Из-за своих физиологических побочных эффектов, в частности повышенного гематокрита, ЭПО стал лекарством, потенциально способным злоупотреблять его профессиональными велосипедистами и велосипедистами-любителями.
Стабилизатор фактора, индуцируемого гипоксией (стабилизатор HIF), представляет собой фармацевтический препарат, используемый для лечения хронической болезни почек. Как и большинство факторов транскрипции, фактор транскрипции HIF отвечает за экспрессию белка. Стабилизатор HIF активирует активность ЭПО из-за гипоксии, вызванной анемией, метаболического стресса и васкулогенеза - создания новых кровеносных сосудов. Стабилизаторы HIF, используемые велосипедистами в сочетании с хлоридом кобальта / десфериоксамином, стимулируют и дерегулируют естественное производство гормона эритропоэтина. При физиологически низком PaO 2 около 40 мм рт.ст. ЭПО высвобождается из почек для увеличения транспорта гемоглобина. Комбинация лекарств последовательно высвобождает ЭПО из-за повышенной транскрипции на клеточном уровне. Эффект исчезает, когда стабилизаторы HIF, хлорид кобальта / десфериоксамин выводятся и / или разлагаются организмом.
Мио-инозитолтриспирофосфат (ITPP), также известный как соединение номер OXY111A, является аллостерическим эффектором гемоглобина, который вызывает сдвиг вправо на кривой диссоциации кислород-гемоглобин, увеличивая количество кислорода, выделяемого из красных кровяных телец в окружающие ткани во время каждого прохождения через сердечно-сосудистую систему. ITPP был предметом антидопинговых исследований как на людях, так и на скаковых лошадях.
Переливание крови традиционно можно классифицировать как аутологичное, где донор и переливание крови реципиент тот же или аллогенный / гомологичный, когда кровь переливается кому-то другому, кроме донора. Переливание крови начинается с забора от 1 до 4 единиц крови (1 единица = 450 мл крови) за несколько недель до соревнований. Кровь центрифугируется, компоненты плазмы немедленно реинфузируются, а корпускулярные элементы, в основном эритроциты (эритроциты), хранятся охлажденными при 4 ° C или замороженными при -80 ° C. Поскольку в крови, хранящейся в холодильнике, наблюдается неуклонное снижение количества эритроцитов, значительный процент, до 40%, хранимых эритроцитов может оказаться нежизнеспособным. Процесс замораживания, наоборот, ограничивает старение клеток, позволяя хранить кровь до 10 лет с потерей эритроцитов от 10% до 15%. Затем сохраненные эритроциты вводятся повторно, обычно за 1–7 дней до события с высокой выносливостью. Поскольку значительное количество железа удаляется при каждой аутотрансфузии, пациентам, которым проводится аутологичное донорство, обычно требуется адекватное время для восстановления, составляющее не менее 3 дней после последней сдачи крови, и соответствующие добавки железа. Около 50% аутологичных доноров не используются донорами и выбрасываются, поскольку действующие стандарты не допускают переливание этих единиц другому пациенту по соображениям безопасности.
Биохимические и биотехнологические Разработка позволила создать новые подходы к этой проблеме в виде сконструированных носителей O 2, широко известных как «кровезаменители». Доступные в настоящее время кровезаменители - это в основном растворы полимеризованного гемоглобина или переносчики кислорода на основе гемоглобина (HBOCs) и перфторуглероды (PFC).
Гемоглобин- переносчики кислорода на основе представляют собой гемоглобины человека или животных, созданные внутри / межмолекулярной инженерией, оптимизированные только для доставки кислорода и более длительного внутрисосудистого кровообращения. Присутствие 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах поддерживает нормальное сродство гемоглобина к кислороду. HBOC не содержат эритроцитов и теряют это взаимодействие, поэтому немодифицированные человеческие растворы HBOC имеют очень высокое сродство к кислороду, что ставит под угрозу их функцию. Химические методы, разработанные для решения этой проблемы, привели к носителям, которые эффективно высвобождают кислород при физиологическом pO 2 периферических тканей.
Общей чертой всех HBOC является их устойчивость к диссоциации при растворении в среда, которая противопоставляет гемоглобин естественной диссоциации в нефизиологических условиях. ГБО гипотетически могут принести спортсменам большую пользу, чем эквивалентный гемоглобин при традиционной инфузии эритроцитов. Недавние разработки показали, что HBOC являются не только простыми заменителями эритроцитов, но и высокоэффективными донорами O 2 с точки зрения оксигенации тканей. Дополнительные эффекты включают повышение уровня железа в сыворотке крови, ферритина и Epo; до 20% увеличение диффузии кислорода и улучшение переносимости упражнений; увеличение производства CO 2 ; и более низкое образование молочной кислоты при анаэробной активности. Исследования показали, что HBOC чрезвычайно опасны для человека. Поскольку HBOC увеличивает риск смерти и риск инфаркта миокарда, клинические испытания были прекращены. Они не коммерчески доступны в США или Европе, и их использование не разрешено.
ПФУ, также известные как фторуглероды, инертны, нерастворимые в воде синтетические соединения, состоящие в основном из атомов углерода и фтора, связанных вместе прочными связями C – F. ПФУ представляют собой практически прозрачные и бесцветные жидкие эмульсии, неоднородные по молекулярной массе, площади поверхности, электронному заряду и вязкости; их высокое содержание электронно-плотных атомов фтора приводит к слабому внутримолекулярному взаимодействию и низкому поверхностному натяжению, что делает такие вещества отличными растворителями для газов, особенно кислорода и диоксида углерода. Некоторые из этих молекул могут растворять в 100 раз больше кислорода, чем плазма. ПФУ по своей природе гидрофобны, и их необходимо эмульгировать для внутривенного введения. Поскольку ПФУ растворяют, а не связывают кислород, их способность служить кровезаменителем определяется главным образом градиентами pO 2 в легких и в целевой ткани. Следовательно, их свойства переноса кислорода существенно отличаются от свойств цельной крови и, особенно, от свойств эритроцитов. При обычном pO 2 135 мм рт. Ст. Содержание кислорода в 900 мл / л перфторуглерода составляет менее 50 мл / л, тогда как оптимальное содержание кислорода 160 мл / л, которое все еще ниже этого значения. цельной крови в нормальных условиях может быть достигнуто только при pO 2 более 500 мм рт. На практике при обычном альвеолярном pO 2 135 мм рт. Ст. ПФУ не смогут обеспечить достаточную оксигенацию периферических тканей.
Из-за своего небольшого размера ПФУ способны проникать в кровоток. где эритроциты могут не течь. В крошечных капиллярах ПФУ дают наибольшую пользу, поскольку они увеличивают локальную доставку кислорода намного эффективнее, чем можно было бы ожидать от увеличения содержания кислорода в более крупных артериях. Кроме того, поскольку газы находятся в растворенном состоянии внутри ПФУ, pO 2 способствует эффективной доставке кислорода к периферическим тканям. С середины 1980-х годов улучшение кислородной емкости и эмульсионных свойств ПФУ привело к разработке носителей кислорода на основе ПФУ второго поколения; два продукта PFC в настоящее время проходят клинические испытания фазы III.
Широко известно, что комплексы переходных металлов играют важную роль в эритропоэзе ; как таковые, неорганические добавки становятся новой техникой при применении допинга крови. Особо следует отметить комплекс кобальта, кобаламин (витамин B 12), обычно используемый в качестве пищевой добавки. Кобаламин - важный комплекс, используемый в производстве эритроцитов, и поэтому представлял интерес для потенциального использования при допинге крови. Однако экспериментальные данные показали, что кобаламин не влияет на эритропоэз при отсутствии дефицита красных кровяных телец / кислорода. Эти результаты, кажется, подтверждают многое из того, что уже известно о функционировании кобаламина. Сигнальный путь, который индуцирует секрецию эритропоэтина и последующее производство эритроцитов с использованием кобаламина, зависит от O 2. Эритропоэтин секретируется почками только при дефиците O 2, поэтому производство эритроцитов не зависит от количества вводимого кобаламина, когда отсутствует дефицит O 2. Соответственно, кобаламин практически не имеет ценности в качестве допинга для крови.
Более эффективным для использования при допинге крови является Со (вводимый в виде хлорида кобальта (II), CoCl 2). Известно, что хлорид кобальта полезен при лечении пациентов с анемией. Недавние экспериментальные данные доказали эффективность хлорида кобальта при допинге крови. Исследования действия этого вида показали, что Co вызывает реакции, подобные гипоксии, наиболее подходящей реакцией является эритропоэз. Co индуцирует этот ответ путем связывания с N-концом (домен петли спираль-петля) гипоксии, индуцируя факторы транскрипции HIF-1α и HIF-2α, и, таким образом, стабилизирует эти белковые комплексы. В нормальных условиях O 2 HIF дестабилизируются по мере того, как остатки пролина и аспарагина гидроксилируются HIF-α-гидроксилазами, эти нестабильные HIF впоследствии разлагаются по пути убиквитин-протеосома, как таковые, они не могут затем связываться и активировать транскрипция генов, кодирующих эритропоэтин (ЭПО). Стабилизация Co предотвращает деградацию, и затем можно активировать гены, кодирующие EPO. Механизм стабилизации этого конца Co N еще полностью не изучен. Помимо связывания с N-концом, также была выдвинута гипотеза, что замена Fe на Со в активном сайте гидроксилазы может быть фактором, способствующим стабилизирующему действию Со. Однако понятно, что связывание Со позволяет связывание убиквитина, но предотвращает протеосомная деградация.
В 2004 году был реализован тест на обнаружение допинга аллогенной / гомологичной крови при переливании крови. Проточная цитометрия - метод выбора. Изучая маркеры на поверхности клеток крови, этот метод может определить, присутствует ли кровь более чем одного человека в кровотоке спортсмена. В тесте используются 12 антисывороток, направленных против антигенов группы крови, полученных из донорской плазмы. Антигены метят вторичными антителами, которые конъюгированы с фикоэритрином для мечения эритроцитов, покрытых IgG или IgM, и улучшения обнаружения с помощью проточной цитометрии проточной цитометрии можно обнаружить незначительные отклонения в антигены группы крови. Оценка позволила различить кровь субъектов, которые ранее получали хотя бы одну единицу аллогенной крови. Этот метод способен обнаруживать небольшие (<5%) populations of cells that are antigenically distinct from an individual's own RBCs.
Обнаружение допинга аутологичной крови осуществляется косвенно с помощью техники повторного дыхания CO для измерения нефизиологического увеличения массы Hb. Принцип метода повторного дыхания CO, используемый в настоящее время требуется ингаляция газовой смеси O 2 -CO в течение примерно 10-15 минут. Измеряя разницу в концентрации карбоксигемоглобина (HbCO) до и после повторного дыхания, объема CO и связывающей способности Hb для CO (1,39 мл / г), можно рассчитать общую массу Hb. Этот метод определения проблематичен для спортсмена, поскольку нежелательно вдыхать CO незадолго до соревнований, что потенциально может повлиять на их результаты.
Метод обнаружения переносчиков кислорода на основе гемоглобина (например, оксиглобулина) выполняется в четыре отдельных этапа. Первый этап включает удаление большого количества белков в образцах крови путем иммунодеплет ион (т.е. Набор для иммунодеплеции плазмы Proteo Prep 20). Этот процесс гарантирует, что другие белки (например, альбумин и иммуноглобулин) не мешают разделению капиллярного электрофореза (CE) путем изменения ионизации. Второй этап, CE-разделение, выполняется при определенных условиях, в данном случае фоновый электролит состоит из формиата аммония (75 мМ при pH 9,5), чтобы обеспечить достаточное разделение между HBOC и Hb. Третий этап: УФ / видимое детектирование проводили при 415 нм для выборочного обнаружения HBOC и HB. Четвертый этап, времяпролетный или масс-спектрометр, позволил повысить точность селективности между гемопротеинами и другими белками и определенное определение поглощения HBOC. Пределы обнаружения для результатов CE-UV / Vis при 415 нм и CE-ESI-TOF / MS составляют 0,20 и 0,45 г / дл для плазмы соответственно.
Кобальт может быть обнаружен с помощью лабораторного анализа крови, если количество потребляемого вещества превышает 400 мкг в день. Поскольку концентрация в цельной крови превышает 1 мкг / л, а концентрация в моче превышает 10 мкг / л после по крайней мере 10 дней применения. Доза, которая увеличивает выработку красных кровяных телец примерно до 16-21%, составляет около 68 мг Со в день в течение по крайней мере 10 дней перорального приема. Прогнозируемая концентрация кобальта в цельной крови превышает 200 мкг / л через два часа после последнего приема, а средняя концентрация кобальта в моче превышает 3000 мкг / л в течение 24 часов после приема. Было проведено исследование, в котором 23 субъекта должны были принимать 900 мкг в день в форме CoCl 2 в течение 10 дней. Затем прогнозы модели сравнивали с исследованием. Результат показывает, что прогноз модели для крови и мочи находится между средней концентрацией мужской и женской групп, что указывает на то, что прогнозы модели в достаточной мере представляют исследуемую популяцию в целом.
Еще в 1947 году военные исследователи изучали способы повышения устойчивости летчиков-истребителей к гипоксии на большой высоте. В одном из таких исследований красные кровяные тельца были перелиты десяти мужчинам в исследовательском центре ВМС США, что привело к увеличению кислородной емкости.
В 1993 году командиры спецназа США в Форт Брэгг начал экспериментировать с допингом крови, также известным как загрузка крови. Операторы спецназа предоставят две единицы цельной крови, из которых будут извлекаться, концентрироваться и храниться при низких температурах эритроциты. За 24 часа до миссии или битвы небольшое количество красных кровяных телец снова вливается в солдата. Военные ученые считают, что процедура повышает выносливость и бдительность солдат из-за увеличения способности крови переносить кислород.
В 1998 году Силы обороны Австралии одобрили эту технику для Полка специальной воздушной службы. Цитируется, что старший диетолог Австралийской организации Обороны науки и технологий Крис Форбс-Юэн сказал, что, в отличие от спорта, «в любви и на войне все хорошо». «Мы пытаемся получить преимущество перед любым потенциальным противником», - сказал Forbes-Ewan. В этом исследовании было отклонено более 50 препаратов и приемов, повышающих производительность. Были одобрены шесть: кофеин, эфедрин, энергетические напитки, модафинил, креатин и кровь-
Каарло Маанинка (208), первый известный случай допинга крови, во время летних Олимпийских игр 1980 года в беге на 5000 м. Допинг крови начался в конце 1960-х но не был запрещен до 1986 года. Хотя это все еще было законно, оно широко использовалось бегунами на средние и длинные дистанции. Первый известный случай употребления допинга произошел на летних Олимпийских играх 1980 года в Москве, когда Каарло Маанинка перелили две пинты крови перед тем, как выиграть медали в гонках на 5 и 10 километров на треке. в то время это не было нарушением правил. Велосипедист Йооп Зотемельк признался, что ему делали переливание крови во время 1976 Tour de France, где он финишировал вторым, хотя он утверждал, что они были предназначены для лечения его анемии, а не для улучшения его характеристик. В том же году велосипедист Франческо Мозер использовал переливание крови, чтобы подготовиться к своей успешной попытке побить часовой рекорд. «Кровяной допинг» был запрещен Международным олимпийским комитетом (МОК) в 1985 году, хотя в то время на него не существовало тестов.
Шведский велосипедист Никлас Аксельссон дал положительный результат на ЭПО в 2000 году.
Американский велосипедист Тайлер Гамильтон провалил тест на сортировку флуоресцентно-активируемых клеток для обнаружения гомологичных переливаний крови во время Олимпийских игр 2004 года. Ему разрешили сохранить свою золотую медаль, потому что обработка его образца не позволила провести второй подтверждающий тест. Он подал апелляцию на второй положительный тест на гомологичное переливание крови из 2004 Vuelta a España в Международный Спортивный арбитражный суд, но его апелляция была отклонена. Адвокаты Гамильтона предположили, что Гамильтон может быть генетической химерой или иметь «исчезающего близнеца », чтобы объяснить присутствие красных кровяных телец более чем у одного человека. Хотя это теоретически возможно, эти объяснения были сочтены "ничтожно маловероятными".
Испанское дело Operación Puerto в 2006 г., касающееся применения допинга и допинга крови сотнями спортсменов из Испании., Германия, Италия, Колумбия, Австралия, Люксембург, Нидерланды и США.
Тур де Франс гонщик Александр Винокуров из команды Astana Team дал положительный результат на две разные популяции клеток крови и, следовательно, на гомологичное переливание крови, согласно различным сообщениям новостей на 24 июля 2007 года. Винокуров был проверен после своей победы в гонке на время 13-го этапа Тура 21 июля 2007 года. Допинг-тест не считается положительным до тех пор, пока второй образец не будет проверен, чтобы подтвердить первый. Образец B Винокурова теперь дал положительный результат, и ему грозит возможное отстранение от него на два года и штраф в размере годовой заработной платы. Он также дал положительный результат после 15 этапа.
Товарищ Винокурова по команде Андрей Кашечкин также дал положительный результат на гомологичный допинг крови 1 августа 2007 года, всего через несколько дней после завершения Тур де Франс 2007 года (гонка, в которой доминировали допинговые скандалы ). Его команда снялась после того, как выяснилось, что Винокуров принимал допинг.
По данным российских следователей, 19-летний проспект «Нью-Йорк Рейнджерс» и российский хоккеист Алексей Черепанов употребляли допинг крови в течение нескольких месяцев, прежде чем он умер на 13 октября 2008 г., после того как упал на скамейку запасных во время игры в России. У него также был миокардит.
. Немецкая конькобежец и пятикратная олимпийская чемпионка Клаудия Пехштейн была запрещена на два года в 2009 году за допинг крови на основании нерегулярных уровней ретикулоцитов. у нее в крови и предположение, что эти уровни всегда были самыми высокими во время соревнований. Ее среднее количество ретикулоцитов за десять лет с 2000 по 2009 год составляло 2,1% во время крупных соревнований, таких как Олимпийские игры, и во время чемпионатов мира. На гонках Кубка мира средний ретикулоцит составлял 1,9%, а во время тренировочных этапов - 2,0%. Спортивный арбитражный суд подтвердил запрет в ноябре 2009 года, заявив: «... после того, как возможность заболевания крови была надежно исключена...». В сентябре 2010 года Федеральный верховный суд Швейцарии отклонил апелляцию спортсмена, заявив, что наследственная аномалия крови Печштейна была известна и раньше (die vererbte Blutanomalie bekannt gewesen sei).
20 мая 2011 года Тайлер Гамильтон сдал свою золотую олимпийскую медаль 2004 года в Антидопинговое агентство США после того, как признался в употреблении допинга в интервью 60 минут.
23 августа 2012 года Лэнс Армстронг был лишен своих семи титулов Тур де Франс и пожизненно забанен руководящим органом велоспорта после сообщения Антидопингового агентства США, в котором он обвинялся. вел допинг-программу за свою велосипедную карьеру. Позже он признался в употреблении запрещенных веществ, включая допинг крови при переливании крови и ЭПО в интервью Опре Уинфри 17 января 2013 года.
В июне 2014 года боец UFC Чаэль Соннен дали положительный результат на EPO. Через месяц другой боец UFC, Али Багаутинов также дал положительный результат на ЭПО.
Простое действие увеличения количества эритроцитов в крови может быть связанным с синдромом повышенной вязкости, который характеризуется повышенной вязкостью крови и снижением сердечного выброса и скорости кровотока, что приводит к снижению периферической доставки кислорода. Например, передозировка ЭПО может привести к сгущению крови до высоковязкого ила, закупоривающего артерии. Это увеличивает вероятность сердечного приступа, инсульта, флебита и тромбоэмболии легочной артерии, что наблюдается в случаях, когда слишком много крови повторно попадает в кровоток. Поскольку допинг крови увеличивает объем эритроцитов, он эффективно вызывает состояние, называемое полицитемией, заболевание крови, которое имеет известные неблагоприятные последствия, такие как сердечные приступы или инсульты.
Еще одна проблема - заражение крови во время приготовления или хранения. Заражение наблюдалось в 1 из каждых 500 000 переливаний эритроцитов в 2002 году. Загрязнение крови может привести к сепсису или инфекции, поражающей все тело.
Некоторые лекарства, используемые для увеличения количества эритроцитов, могут снижать функцию печени и приводить к печеночной недостаточности, проблемам с гипофизом и повышению уровня холестерина.
