Кіріспе
Қан ағынындағы қызыл қан клеткаларының санын арттыру
Қан допингі – бұл спорттық өнімділікті жақсарту мақсатында қан ағынындағы қызыл қан клеткаларының санын арттырудың бір түрі. Мұндай қан жасушалары өкпеден бұлшық еттерге оттегі тасымалдайтындықтан, қандағы жоғары концентрация спортшының аэробикалық қабілетін (VO2 максимум) және төзімділігін арттыра алады. Қан допингіне организмнің өзінің қызыл қан клеткаларын көбірек өндіруіне көмектесетін препараттарды қолдану, басқа адамнан немесе сол адамнан қан құю, немесе қан алмастырғыш заттарды пайдалану арқылы қол жеткізуге болады. Көптеген қан допингі әдістері, әсіресе кәсіби спортта заңсыз, себебі бұл бәсекелеске жасалма артықшылық береді деп саналады. Допингке қарсы агенттіктер бәсекелестерден алынған қан үлгілерін талдау сияқты әртүрлі әдістер арқылы қан допингін анықтауға тырысатын тесттерді қолданады.
Тарих
Қан допингі – бұл заңсыз препараттарды (мысалы, эритропоэтин (EPO), дарбепоэтин альфа, гипоксияға сезімтал фактор (HIF) тұрақтандырғыштары) және әдістерді (мысалы, организмдегі О2 тасымалын жақсарту үшін О2 сіңіруді максималдау арқылы аэробтық қабілетті арттыру) пайдалану арқылы денеге бұлшық еттерге О2 жеткізуді күшейту деп анықталады. Дене жаттығу кезінде скелеттік бұлшық еттеріне жеткілікті мөлшерде О2 жеткізу үшін аэробты тыныс алу процесін жүзеге асырады, ал оның негізгі факторлары 1-суретте көрсетілген. Максималды О2 сіңіру деңгейі (O2max) жүрек шығысына, О2-нің сіңірілуіне және гемоглобин массасына байланысты. Спортшының жүрек шығысын жарыстар кезінде басқару қиын, ал жүрек шығысының бөлінуі жарыстар кезінде максималды деңгейде (яғни 80%) болады. Сонымен қатар, максималды жүктеме кезінде О2-нің сіңірілуі шамамен 90% құрайды. Сондықтан, физикалық өнімділікті арттырудың жалғыз жолы – гемоглобин массасын арттыру арқылы артериядағы О2 мөлшерін арттыру болып табылады. Басқаша айтқанда, гемоглобин концентрациясы және қан көлемі гемоглобин массасына әсер етеді. ЭПО жараның жазылуын да жылдамдатады. Физиологиялық жанама әсерлері, әсіресе гематокрит деңгейінің жоғарылауы, ЭПО-ны кәсіби және әуесқой велоспортшылардың теріс пайдалануы мүмкін препаратқа айналдырды.
Гипоксиялық-индукцияланатын фактор (HIF) тұрақтандырғышы
Гипоксиялық индукцияланатын факторды тұрақтандырғыш (HIF тұрақтандырғыш) – созылмалы бүйрек ауруын емдеуге қолданылатын фармацевтикалық препарат. Көптеген транскрипция факторлары сияқты, HIF транскрипция факторы да белоктың экспрессиясына жауапты. HIF тұрақтандырғышы анемияға байланысты гипоксия, метаболикалық стресс және васкулогенез – жаңа қан тамырларының қалыптасуы салдарынан EPO активтілігін белсендіреді. Велосипедшілер кобальт хлориді/десферриоксаминмен бірге қолданатын HIF тұрақтандырғыштары эритропоэтин гормонының табиғи өндірісін күшейтеді және реттейді. Физиологиялық жағдайдағы төмен PaO2, шамамен 40 мм рт.ст. болғанда, гемоглобин тасымалын арттыру үшін бүйректерден EPO бөлінеді. Дәрілік препараттардың үйлесімді қолданылуы жасушалық деңгейде транскрипцияның жоғарылауына байланысты EPO-ның тұрақты бөлінуіне әкеледі. HIF тұрақтандырғыштары, кобальт хлориді/десферриоксамин организмнен шығарылғанда және/немесе ыдырағанда олардың әсері тоқтатылады.
Мио-инозитол триспирофосфаты (ITPP)
Миоинозитол триспирофосфаты (ИТПП), сондай-ақ OXY111A қосылысы ретінде белгілі, гемоглобиннің аллостерикалық эффекторы болып табылады, ол оттегі-гемоглобин диссоциациялық қисығын оңға қарай жылдырады, нәтижесінде жүрек-қан тамыр жүйесі арқылы өтетін әрбір айналым кезінде қызыл қан клеткаларынан қоршаған тіндерге шығарылатын оттегі мөлшері артады. ITPP адамдар мен жарыс аттарында допингке қарсы зерттеулер нысаны болды.
Қан құю
Қан құюды дәстүрлі түрде автологтық деп жіктеуге болады, онда қан доноры мен қан құюды қабылдаушы бір адам болса, ал аллогендік/гомологтық қан құюда донордан басқа адамға қан құйылады. Қан құю жарыстан бірнеше апта бұрын 1-ден 4 бірлік қан алудан (1 бірлік = 450 мл қан) басталады. Қан центрифугаланады, плазма компоненттері бірден қайта құйылады, ал қан денешіктері, негізінен қызыл қан жасушалары (ҚҚЖ), 4°C температурада тоңазытқышта сақталады немесе -80°C температурада мұздатылады. Тоңазытқышта сақталған қандағы қызыл қан жасушаларының саны үнемі төмендеп, сақталған қызыл қан жасушаларының 40%-ға дейін тірі қалуға жарамсыз болуы мүмкін. Керісінше, мұздату процесі жасушалардың қартаюын тежейді, бұл қанды 10 жылға дейін сақтауға мүмкіндік береді, сонда қызыл қан жасушаларының 10%-дан 15%-ға дейін жоғалуы мүмкін. Сақталған қызыл қан жасушалары әдетте жоғары төзімділік талап ететін жарыстан 1-7 күн бұрын қайта құйылады. Әрбір автологтық қан құю кезінде темірдің көп мөлшері алынып тасталғандықтан, автологтық донорлық жасаған науқастарға соңғы донорлықтан кейін кемінде 3 күнге қалпына келтіру уақыты және тиісті темір препараттары қажет. Автологтық донорлардың шамамен 50%-ы өздері пайдаланбайды және қауіпсіздік себептерімен осы бірліктерді басқа науқасқа құюға рұқсат берілмейді, сондықтан олар жойылады.
Қанның орнын басатын заттар
Биохимиялық және биотехнологиялық даму осы мәселеге жаңа тәсілдерді ұсынды, олар инженерлік O2 тасымалдаушылар түрінде, кеңінен "қан орнына" деп белгілі. Қазіргі уақытта қолданылатын қан орнына қолданылатын заттардың көпшілігі полимерленген гемоглобин ерітінділері немесе гемоглобин негізіндегі оттегі тасымалдаушылар (ХБОК) және перфторкарбондар (ПФК) болып табылады.
Гемоглобинге негізделген оттегі тасымалдаушылар (HBOC)
Гемоглобинге негізделген оттегі тасымалдаушылар – молекулалық деңгейде жасалған, адам немесе жануар гемоглобиндері, оттегі жеткізуді және қан тамырларында ұзақ сақталуын оңтайландыруға бағытталған. Эритроциттердегі 2,3-дифосфоглицерат гемоглобиннің оттегіге деген қалыпты байланысын сақтайды. HBOC-ларда эритроциттер болмайды және осы өзара әрекеттесу жоғалады, сондықтан өзгертілмеген адам HBOC ерітінділерінің оттегіге деген туыстығы өте жоғары болады, бұл олардың жұмысын нашарлатады. Бұл мәселені шешу үшін жасалған химиялық әдістер перифериялық тіндердің физиологиялық pO2 деңгейінде оттегіні тиімді босататын тасымалдаушыларды жасауға мүмкіндік берді. Барлық HBOC-лардың ортақ ерекшелігі – олар ортада еріген кезде диссоциацияға төзімді, ал гемоглобин физиологиялық емес жағдайларда табиғи диссоциацияға ұшырайды. Гипотетикалық тұрғыдан алғанда, HBOC-лар спортшыларға дәстүрлі қан құю арқылы берілетін гемоглобинге қарағанда артық пайда әкелуі мүмкін. Жақындағы зерттеулер HBOC-лардың тек қан жасушаларын алмастырушы ғана емес, сонымен қатар тіндерді оттегімен қамтамасыз етуде өте тиімді О2 донорлары екенін көрсетті. Қосымша әсерлеріне қан сарысуындағы темір, ферритин және ЭПО деңгейінің жоғарылауы, оттегінің 20%-ға дейін таралуының артуы және физикалық қабілеттің жақсаруы, көмірқышқыл газының өндірісінің күшеюі, сондай-ақ анаэробтық жаттығу кезінде сүт қышқылының азаюы жатады. Клиникалық сынақтар HBOC-лардың адамдар үшін өте қауіпті екенін көрсетті. HBOC-лар өлім және миокард инфарктісі қаупін арттырғандықтан клиникалық зерттеулер тоқтатылды. Олар АҚШ және Еуропада саудаға түспеген және қолдануға рұқсат етілмеген.
Перфторлы көміртектер (ПФК)
Фторкөміртектер, сондай-ақ перфторкөміртектер (ПФК) деп аталады, инертті, суда ерімейтін, синтетикалық қосылыстар, негізінен берік C–F байланыстарында біріктірілген көміртек және фтор атомдарынан тұрады. ПФК – молекулалық салмағы, беттік ауданы, электрондық заряды және тұтқырлығы жағынан әртүрлі, айқын және түссіз сұйық эмульсиялар; олардың фтор атомдарының жоғары электрондық тығыздығы молекулаішілік өзара әрекеттесуді азайтады және беттік кернеуді төмендетеді, бұл оларды газдар, әсіресе оттегі және көмірқышқыл газ үшін тамаша еріткіштер етеді. Қалыпты 135 мм рт.ст. pO2 кезінде 900 мл/л перфторкөміртектегі оттегінің мөлшері 50 мл/л-ден кем, ал қалыпты жағдайдағы толық қаннан төмен болатын 160 мл/л оптималды оттегі мөлшеріне тек 500 мм рт.ст. жоғары pO2 кезінде ғана қол жеткізуге болады. Іс жүзінде, әдеттегі 135 мм рт.ст. альвеолалық pO2 кезінде ПФК перифериялық тіндерді жеткілікті оттегімен қамтамасыз ете алмайды. Кішкентай өлшемдеріне байланысты ПФК эритроциттер өте алмайтын жерлерге де циркуляцияға енуге қабілетті. Ұсақ капиллярларда ПФК ең көп пайда әкеледі, себебі олар үлкен артериялардағы оттегінің мөлшерінің артуынан күтілетіннен гөрі тиімдірек жергілікті оттегі жеткізуді қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, газдар ПФК ішінде еріген күйде болғандықтан, pO2 перифериялық тіндерге оттегі жеткізуді жақсартады. 1980 жылдардың ортасынан бері ПФК-ның оттегі сыйымдылығы мен эмульсиялық қасиеттерінің жақсаруы екінші буын ПФК-ға негізделген оттегі тасымалдаушыларын жасауға әкелді; қазіргі уақытта екі ПФК өнімі III фазалық клиникалық сынақтардан өтуде.
Кобальт хлоридін қолдану
Транзициялық металдар кешендерінің эритропоэз процесінде маңызды рөл атқаратыны жақсы белгілі; осы себепті, бейорганикалық толықтырулар қан допингінің дамып келе жатқан әдісі болып табылады. Ерекше назар аударатын кобальт кешені – кобаламин (В12 витамині), ол көбінесе диеталық қосымша ретінде қолданылады. Кобаламин – қызыл қан жасушаларын жасауда қолданылатын маңызды кешен, демек, қан допингінде қолдану мүмкіндігіне қызығушылық тудырады. Алайда, тәжірибелік деректер кобаламиннің қызыл қан жасушаларының/оттегінің жетіспеуі болмаған жағдайда эритропоэзға әсер етпейтінін көрсетті. Бұл нәтижелер кобаламиннің жұмыс істеуі туралы бұрыннан белгілі көптеген мәліметтерді растайды. Жақындағы тәжірибелік зерттеулер кобальт хлоридінің қан допингінде тиімді екенін дәлелдеді. Қалыпты O2 жағдайында, пролин және аспарагин қалдықтары HIF α гидроксилазаларымен гидроксилденгенде HIF-тар тұрақсыз болады, бұл тұрақсыз HIF-тар убиквитин протеосомалық жолы арқылы ыдырайды, сондықтан олар эритропоэтин (EPO) гендерінің транскрипциясын байланыстырып, белсендіре алмайды. Ағын цитометриясы қан тобы антигендеріндегі шағын өзгерістерді анықтауға қабілетті. Зерттеу барысында бұрын кемінде бір бірлік аллогендік қан алған адамдардың қанын ажырату мүмкін болды. Карбоксигемоглобиннің (HbCO) концентрациясының айырмасын өлшеу арқылы, қайта тыныс алғанға дейін және кейін, CO көлемін және Hb-нің CO-ға байланыстыру қабілетін (1.39 мл/г) есептеу арқылы Hb-нің жалпы массасын анықтауға болады. Бұл процесс капиллярлық электрофорез (CE) бөлінуіне кедергі келтірмеу үшін басқа ақуыздардың (мысалы, альбумин және иммуноглобулиннің) иондануын өзгертуге жол бермейді. Екінші қадамда, CE бөлінуі белгілі бір жағдайда жүзеге асырылады, осы жағдайда HBOC және Hb арасында жеткілікті ажыратымдылықты қамтамасыз ету үшін 75 мМ pH 9.5 концентрациялы аммоний форматынан тұратын фоновый электролит қолданылады. CE UV/Vis үшін 415 нм және CE ESI TOF/MS үшін анықтау шектері плазма үшін тиісінше 0,20 және 0,45 г/дл құрайды.
Әскери мақсатта
1947 жылғы әскери зерттеуші ғалымдар жоғары биікте ұшқыштардың гипоксияға төзімділігін арттыру жолдарын зерттеді. Бір зерттеуде АҚШ Әскери-теңіз зерттеу орталығында он еркекке қызыл қан жасушалары құйылды, нәтижесінде оттегі сыйымдылығы артты. 1993 жылы Форт-Брэггтегі АҚШ арнайы күштерінің командирлері қан допингін, сондай-ақ қан жүктеуді сынап көре бастады. Арнайы күштердің операторлары екі бірлік толық қанды ұсынатын, одан қызыл қан жасушалары алынып, шоғырландырылып, салқын температурада сақталар еді. Міндетке немесе шайқасқа 24 сағат бұрын әскериге қанның шағын мөлшері қызыл қан жасушалары қайта құйылды. Әскери ғалымдар бұл процедураның қанның оттекті тасымалдау қабілетінің артуына байланысты әскерилердің төзімділігі мен ес-сенімділігін арттырады деп санайды. 1998 жылы Австралия қорғаныс күштері бұл техниканы Арнайы әуе күштері полкі үшін бекітті. Австралия қорғаныс ғылымы және технология ұйымының жетекші диетологы Крис Форбс Эванның сөзінше, спорттан айырмашылығы, "махаббат пен соғыста бәрі рұхсат", – деді ол. "Біз кез келген қарсыластан басымдыққа ие болуға тырысамыз", – деді Форбс Эван. Бұл зерттеуде 50-ден астам өнімділікті арттыратын препараттар мен техникалар қабылданбады. Бекітілген алты зат: кофеин, эфедрин, энергетикалық сусындар, модафинил, креатин және қан жүктемесі.
Қан допингінің елеулі оқиғалары
Қан допингі 1960 жылдардың соңында басталды, бірақ 1986 жылға дейін заңсыз деп жарияланбады. Заңды болған кезде орта және ұзақ қашықтыққа жүгіретін спортшылар арасында кеңінен қолданылды. Қан допингінің алғашқы белгілі жағдайы 1980 жылғы Мәскеуде өткен жазғы Олимпиада ойындарында тіркелді, онда Карло Маанинка 5 және 10 шақырымдық жарыстарда жүлдегер атанғаннан бұрын екі литр қан құйды, бірақ ол кезде бұл ережеге қайшы келмеді. Велосипедші Жооп Зоетемелк 1976 жылғы «Тур де Франс» жарысында қан құйғанын мойындады, онда ол екінші орынды иеленді, бірақ бұл оның өнімділігін арттыру үшін емес, анемияны емдеу үшін жасалғанын мәлімдеді. Сол жылы велосипедші Франческо Мозер сағаттық рекордты жаңаруға дайындық барысында қан құюды пайдаланды. «Қан допингі» 1985 жылы Халықаралық Олимпиада комитеті (ХОК) тарапынан тыйым салынды, бірақ сол кезде оны анықтауға тест болмады. Әртүрлі жаңалықтарға сәйкес, 2007 жылдың 24 шілдесінде «Астана» командасының велошабаншысы Александр Винокуровтың қан жасушаларының құрамында айырмашылықтар анықталды, яғни гомологтық трансфузия жасалғаны белгілі болды. Винокуров 2007 жылдың 21 шілдесінде «Тур» жарысының 13-ші кезеңіндегі уақыттық жарыста жеңіске жеткеннен кейін тестілеуден өтті. Допингке қарсы тесттің нәтижесі оң болып танылуы үшін алдымен екінші сынама тексерілуі керек. Винокуровтың В сынамасы да оң нәтиже көрсетті, оған екі жылға бас бостандығынан айыру және бір жылдық жалақысына тең айыппұл салынды. Оның 15-ші кезеңнен алынған сынамасы да оң нәтиже көрсетті. Винокуровтың командаласы Андрей Кашечкин де 2007 жылдың 1 тамызында, 2007 жылғы «Тур де Франс» жарысы аяқталғаннан кейін бірнеше күн өткен соң гомологтық қан допингін пайдаланғаны анықталды (бұл жарыс допингтік скандалдарға толы болды). Винокуровтың допинг қолданғаны белгілі болғаннан кейін оның командасы жарыстан шықты. Ресейлік тергеушілердің мәліметінше, 19 жасар «Нью-Йорк Рейнджерс» клубының перспективалы хоккейшісі Алексей Черепанов 2008 жылдың 13 қазанында Ресейдегі ойын кезінде құлап қайтыс болғанға дейін бірнеше ай бойы қан допингін қолданған. Ол сонымен қатар миокардитпен де ауырған. Неміс конькиші, бес дүркін Олимпиада чемпионы Клаудия Пехштейн 2009 жылы қан допингін қолданғаны үшін екі жылға жарысқа қатысудан шеттетілді, себебі оның қанындағы ретикулоциттердің деңгейінің жоғарылауы және бұл деңгейдің жарыс кезінде ең жоғары болатыны болжалды. 2000-2009 жылдар аралығындағы орташа ретикулоциттер көрсеткіші Олимпиада ойындары мен әлем чемпионаттары сияқты ірі жарыстарда 2,1% құрады. Әлем кубогы жарыстарында орташа көрсеткіш 1,9%, ал жаттығу кезеңдерінде 2,0% болды. Спорттық төрелік соты 2009 жылдың қарашасында бұл шешімді «қан ауруының ықтималдығы толығымен жоққа шығарылғаннан кейін» растады. 2010 жылдың қыркүйегінде Швейцарияның Федералды Жоғарғы Соты спортшының апелляциясын қабылдамады, Пехштейннің туа біткен қан аномалиясы бұрыннан белгілі болғанын мәлімдеді. 2011 жылдың 20 мамырында Тайлер Хамильтон 2004 жылғы Олимпиада алтын медалін АҚШ-тың допингке қарсы агенттігіне тапсырды, өйткені ол 60 минуттық сұхбатында допинг қолданғанын мойындады. 2012 жылдың 23 тамызында Ланс Армстронгтан жеті «Тур де Франс» титулы алынып, велосипед спортын басқаратын ұйым оны велосипед спорты кезінде допинг бағдарламасын басқарды деп айыптаған АҚШ-тың допингке қарсы агенттігінің есебінен кейін өмір бойына жарысқа қатысудан шеттетілді. Кейін ол 2013 жылдың 17 қаңтарында Опра Уинфриге берген сұхбатында қан құю және ЭПО сияқты тыйым салынған заттарды қолданғанын мойындады. 2014 жылдың маусым айында UFC жекпе-жегіші Чейл Соннен ЭПО-ға оң нәтиже көрсетті. Бір айдан кейін тағы бір UFC жекпе-жегіші Али Багаутинов та ЭПО-ға оң нәтиже көрсетті. 2018 жылдың ақпан айында Бахрейннің стипльчез және 3000 метрлік стипльчез әлем рекордшысы Рут Джебет ЭПО-ға оң нәтиже көрсетті және 4 наурызда ол 4 жылға жарысқа қатысудан шеттетілді.
Жағымсыз әсерлер
Қандағы қызыл қан клеткаларының санын арттырудың өзі қанның жоғары тұтқырлық синдромымен байланысты болуы мүмкін, ол қанның тұтқырлығының жоғарылауымен, жүрек шығысының және қан ағыны жылдамдығының төмендеуімен сипатталады, нәтижесінде перифериялық тіндерге оттегі жеткізілуі азаяды. Мысалы, ЭПО-ның артық дозасы қанды өте тұтқыр, артерияларды бітеуге бейім болатын қою затқа айналдыруы мүмкін. Бұл жүрек ұстамасы, инсульт, флебит және өкпелік эмболия қаупін арттырады, мұндай жағдайлар қан ағынына тым көп қан қайтарылған кезде кездеседі. Қан допингі қызыл қан клеткаларының көлемін арттырғандықтан, полицитемия деп аталатын жағдайды тудырады, бұл қан ауруы, оның салдарынан жүрек ұстамасы немесе инсульт сияқты зиянды әсерлер болуы мүмкін. Қанды дайындау немесе сақтау кезіндегі ластану да маңызды мәселе. 2002 жылы қан құюдың әр 500 000 ретінен 1 ретінде қанның ластануы анықталды. Қанның ластануы сепсиске немесе бүкіл организмге таралатын инфекцияға әкелуі мүмкін. Қызыл қан клеткаларын арттыруға қолданылатын кейбір препараттар бауыр функциясын төмендетіп, бауыр жеткіліксіздігіне, гипофиздің бұзылуына және холестерин деңгейінің жоғарылауына себеп болуы мүмкін.