Geneettinen doping ja ehdokasgeenit
Fysiologista prosessia, joka liittyy energiantuotantoon ja -liikkeeseen, voitaisiin pitää geneettisen dopingin mahdollisena kohteena, jolla pyritään saavuttamaan suurempi urheilun suorituskyky.
Lisäksi geneettisen dopingin mahdollisuus verrattuna muihin farmakologisen dopingin muotoihin on entistä houkuttelevampi, koska käytössä olevien dopingin vastaisen valvonnan avulla on käytännössä mahdotonta todistaa geneettisen dopingin olemassaoloa.
Mahdolliset geenidopingin ehdokkaat geenit on jaettu ryhmiin niiden vaikutuksen perusteella fyysiseen suorituskykyyn liittyviin prosesseihin nähden; jotkut ovat kuitenkin yhteydessä useampaan kuin yhteen ryhmään ottaen huomioon monimutkaiset biologiset toiminnot, joissa ne ovat mukana.
Kestävyyteen liittyvät geenit (kestävyys)
Erytropoietiini : suorituskykyä kestävyysurheilussa voidaan toteuttaa lisäämällä hapen kuljetusta kudoksiin, esimerkiksi lisäämällä verenkiertoon punasolujen määrää (jotka sisältävät hemoglobiinia, proteiinia, joka sitoo ja kuljettaa happea). Kehon tuottamia punasoluja (erytropoieesi) säätelevät hienosti erytropoietiini (EPO), munuaisten syntetisoima glykoproteiini ja minimaalisesti maksassa.
Erytropoietiini, jonka tuotantoa säätelee veren happipitoisuus, on vuorovaikutuksessa luuytimessä olevien punasolujen prekursorisoluissa olevan spesifisen reseptorin (EPOR) kanssa. Kiertävän EPO: n korkea taso stimuloi punasolujen tuotantoa ja johtaa hematokriitin (verisolujen, punasolujen, valkosolujen ja verihiutaleiden prosentuaalinen osuus) ja hemoglobiiniarvon nousuun. Lopullinen vaikutus on hapen kuljetuksen lisääntyminen kudoksiin.
Vuonna 1964 Pohjois-Suomen hiihtäjä Eero Mäntyranta teki vastustajien ponnistelut hyödyttömäksi voittamalla kaksi olympiakultaa medioissa Innsbruckissa, Itävallassa. Muutaman vuoden kuluttua osoitettiin, että Mäntyranta oli harvinaisen mutaation kantaja EPOR-geenissä, joka teki siitä aktiivisen jopa matalien EPO-tasojen läsnä ollessa, mikä lisäsi punasolujen tuotantoa, mikä lisäsi hapen kuljetuskapasiteettia. 25-50%.
EPO: n terapeuttinen potentiaali ja kaikki tekijät, jotka stimuloivat EPO: n tuotantoa, liittyvät vakavan anemian hoitoon; mahdollisuudella käyttää geeniterapiatekniikoita rekombinanttisen peptidin antamisen sijasta, mikä indusoi EPO: n spontaanin synteesin kehossa, olisi myönteisiä vaikutuksia sekä kliinisestä että taloudellisesta näkökulmasta. Ensimmäisessä kliinisessä tutkimuksessa käytettiin EPO-geeniterapiaa kroonista munuaisten vajaatoimintaa sairastavilla potilailla, joiden ex vivo -menetelmä antoi kuitenkin rajallisia tuloksia.
Toinen esteenä on se, että EPO: n käyttöön liittyvät monet sivuvaikutukset ovat samoja, jotka muodostavat suurimmat riskit EPO: n hallinnoinnissa urheilijoilla. Punaisten verisolujen lisääntyminen vähentää veren juoksevuutta ja lisää sen kiinteää tai verisuonitukea (hematokriitti). Tämä viskositeetin nousu aiheuttaa verenpaineen nousun (hypertensio) ja helpottaa trombien muodostumista, jotka muodostuessaan voivat tukkia verisuonet (tromboosi). Tämä riski kasvaa huomattavasti dehydraation sattuessa, kuten yleensä kestävyysrotuissa. Tämän aineen vakavimpia sivuvaikutuksia ovat sydämen rytmihäiriöt, äkillinen kuolema ja aivovaurio (aivohalvaus).
PPARD (peroksisomiproliferaattoriaktivoitunut reseptori-delta ): eläinmallitutkimukset ovat osoittaneet toisen geeniperheen, joka kykenee merkittävästi lisäämään urheilullista suorituskykyä, PPARD (peroksisomiproliferaattori-aktivoitu reseptori-delta) ja alfa-koaktivaattorit ja beeta (PPARGC1A ja PPARGC1B). Erityisesti PPARD: n ilmentyminen voi edistää lihaskuitujen kulkua tyypistä IIb nopeaan supistumiseen (kutsutaan myös valkoiseksi, "nopeaksi") tyypin IIa (välituote) ja tyypin I linssin (kutsutaan myös punaiseksi)., "hidas nykäys"), joka tapahtuu fysiologisesti jatkuvan liikunnan jälkeen. IIb-kuituja rekrytoidaan yleensä lyhyiden harjoitusten aikana, jotka vaativat suuria neuromuskulaarisia ponnisteluja. Ne aktivoituvat vasta, kun hitaasti vääntyvien kuitujen rekrytointi on suurin. Hitaasti nykäisevät lihaskuidut (punainen, tyyppi I tai ST, englannin "hitaasta nykäyksestä") ovat sen sijaan palvelukseen matalahkaisina, mutta pitkäkestoisina lihastoimina. Ohuempi kuin valkoinen, punaiset kuidut säilyttävät enemmän glykogeeniä ja tiivistävät aerobiseen aineenvaihduntaan liittyvät entsyymit. Mitokondriot ovat lukuisia ja suurempia, aivan kuten kapillaarien määrä, joka pistää yhden kuidun. Jälkimmäisen pienentynyt koko helpottaa hapen diffuusiota verestä mitokondrioihin niiden välisen pienemmän etäisyyden vuoksi. Juuri se on runsaasti myoglobiinia ja mitokondrioita, jotka antavat näille kuiduille punaisen värin, josta niiden nimi on.
Transgeenisen hiirimallin ("marathon hiiri") tutkimukset, jotka osoittavat, että PPARD on ilmeinen, ovat osoittaneet valtavasti lisääntyvää vastustuskykyä fyysiseen ponnistukseen ilman lihaksen lisääntymistä ja kykyä käsitellä aerobista liikuntaa.
Lisäksi tunnistettiin synteettinen yhdiste (GW501516), joka kykeni sitoutumaan PPARD-reseptoriin ja aktivoimaan sen; sellaisenaan se voisi siis edustaa mahdollista dopingainetta myös ihmisissä.
Angiogeneesiin liittyvät geenit : Geneettisen dopingin mahdolliset kohteet ovat myös geenit, jotka kuuluvat verisuonten endoteelikasvutekijän (VEGF), kudoskasvutekijän (TGF) ja hepatosyyttien kasvutekijän (HGF) perheisiin; näiden geenien ilmentyminen on itse asiassa korreloitu angiogeneesin lisääntymiseen (uusien verisuonten muodostumiseen).
Uusien alusten muodostuminen merkitsee sitä, että sydämen, lihasten, maksan ja aivojen veren ja siten hapen tarjonta on suurempi, mikä lisää fyysistä vaivaa vastustavan kapasiteetin kapasiteettia.
Angiogeneesin stimulointi on hyödyllistä myös pitkittyneen iskemian tilanteissa, kuten potilailla, joilla on sydänlihasiskemia; näillä potilailla tehdyissä kliinisissä tutkimuksissa, joissa käytettiin VEGF: n ja FGF: n sisäisiä lihaksen sisäisiä tai sepelvaltimonsisäisiä injektioita, on ollut erittäin myönteisiä tuloksia. Angiogeneesiä stimuloivaan geeniterapiaan liittyy kuitenkin useita sivuvaikutuksia ja -riskejä, esimerkiksi lisääntynyt riski neoplastisten sairauksien kehittymiseen ja retinopatian ja ateroskleroosin pahenemiseen.
