Английская "TIMES" 1 августа 2008 г. со своих страниц заявила, что "исследователи обнаружили и протестировали на мышах два вещества, способных существенно повысить силу и выносливость мышц. Одно из этих соединений продемонстрировало способность улучшать физические возможности животных даже в отсутствие тренировки". Руководитель исследования, сотрудник Института Говарда Хьюга Р. Эванс, как сообщала газета, некоторое время назад сумел вдвое повысить выносливость мышей, встроив в геном животных модифицированную версию гена ядерного клеточного рецептора PPAR-S (ППАР-дельта), регулирующего процессы метаболизма в клетках. Это было расценено как начало эры генного допинга. Затем Р. Эванс и его коллеги из Института биологических исследований Солка попытались достичь аналогичного эффекта при помощи экспериментальных лекарств. Путем длительного подбора ученые идентифицировали химическое соединение под названием GW 1516. Результат эксперимента оправдал ожидания лишь отчасти. Получавшие его мыши не демонстрировали никаких экстраординарных способностей без тренировки, однако после начала физических упражнений их сила и выносливость увеличивались значительно быстрее, чем у обычных мышей после таких же нагрузок. Однако, к сожалению, газета "TIMES" не упомянула, что GW 1516 был обнаружен в процессе изучения механизмов влияния антидиабетических препаратов нового поколения на синтез гликогена и утилизацию глюкозы (более ранее название GW1516 — GSK 516 — вполне может указывать на связь изучаемого вещества с действием фермента киназы гликогенсинтазы — ГСК, играющей важную роль в метаболизме углеводов).
За две недели до старта летнего чемпионата мира-2009 по легкой атлетике Антидопинговая комиссия Всероссийской федерации легкой атлетики (ВФЛА) со страниц своего официального сайта выступила с заявлением о том, что генный допинг, об опасности которого говорили последнее время в научных и спортивных кругах, выходит на широкий нелегальный рынок. В заявлении говорилось, что два препарата под названием GW 1516 и AICAR активно рекламируются в Интернете. Об этих препаратах как о потенциальной угрозе уже несколько лет предупреждают специалисты в области спортивной медицины и функционеры международных антидопинговых служб. Известный российский специалист по борьбе с допингом, глава медицинской комиссии Континентальной хоккейной лиги, а в прошлом глава антидопинговой службы Росспорта, Николай Дурманов присоединился к этому заявлению, подчеркнув в своих интервью для широкой общественности огромную опасность использования таких препаратов. В интервью Интернет-изданию "infox.ru" он рассказал, что такое GW 1516 и AICAR, и почему ВФЛА назвала этот допинг смертельным: GW 1516 и AICAR перестраивают работу генов в организме человека. Мыши, обработанные этими препаратами, бегают на 60—70 % дольше и дальше, чем их обычные собратья. Эти вещества влияют на гены мышечных клеток, и опыты на животных показали, что они якобы значительно увеличивают выносливость организма, многократно превосходя по своему действию все имеющиеся "традиционные" допинги. Ученые крайне озабочены тем фактом, что разрекламированные "магические" свойства этих препаратов приведут к их быстрому распространению в спортивном мире. При этом не было проведено достаточных исследований по влиянию препаратов на организм человека. В частности, большую настороженность вызывает потенциальное воздействие этих веществ на сердечно-сосудистую систему человека, что может привести к таким катастрофичным последствиям, как инфаркт миокарда. Специалисты-медики из Антидопинговой комиссии ВФЛА считают своим долгом предупредить спортсменов, тренеров, врачей о серьезной опасности, связанной с приемом этих веществ. Как отметил Н. Д. Дурманов, "пусть никого не обманывает легкомысленная реклама и искусственный ажиотаж вокруг этих генных допингов. Они смертельно опасны. К сожалению, в прессе и Интернете распространены заявления, что уже налажено подпольное производство запрещенного товара, так как сама структура этих веществ не очень сложная, и имеются указания, где их можно приобрести".
Когда сведения о AICAR и GW 1516 появились в научной литературе, средства массовой информации назвали их "таблетками зарядки". В самом обобщенном виде механизм их действия связан с воздействием на процессы выработки энергии. В частности, новые субстанции повышают образование и последующее окисление жиров (липидов), служащих одним из важных источников энергии при физической нагрузке, и увеличивают скорость кровотока, что обеспечивает стабильный транспорт липидов к местам их метаболизма. Кроме того, и AICAR, и GW 1516 связаны с процессами метаболизма углеводов — главной энергетической субстанцией при длительной физической нагрузке.
Еще в 2004 г. в российском Интернет-журнале "Коммерческая биотехнология" появилась научно-популярная статья А. Чубенко о генном допинге, в которой указывалось, что уже тогда под руководством Р. Эванса проводились исследования по модификации мышечных волокон. Однако целью поиска являлось совсем не повышение спортивных результатов. Посылка исследователей была совсем иной. Известно, что мышечные волокна делятся преимущественно на два типа: медленносокращающиеся, но выносливые, волокна типа I требуют хорошего снабжения кислородом и глюкозой и содержат много митохондрий; быстросокращающиеся волокна типа II быстро "устают", зато длительно способны работать в анаэробных условиях, получая энергию за счет распада гликогена. В любой мышце есть волокна обоих типов, однако в мышцах туловища, выполняющих в основном статические нагрузки, больше волокон типа I, в мышцах конечностей — типа II, приспособленных к динамическим нагрузкам. Склонность к ожирению и сахарному диабету II типа связана с уменьшением в мышцах именно волокон типа I, и ученые из двух калифорнийских и одного сеульского университетов под руководством Р. Эванса в поисках способа борьбы с ожирением создали "мышь-марафонца".
Биохимические механизмы превращения мышечных волокон из одного типа в другой под влиянием тренировочных занятий открыты совсем недавно. В частности, большую роль в таком превращении играет сигнальный белок PGC-1-а, один из кофакторов транскрипции коактиватора бета-рецептора (или, как его чаще называют, у-рецептора), который активирует пролиферацию пероксисом (transcriptional cofactor Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator) — PGC. PGC участвует в процессе пролиферации (роста и деления) митохондрий, активизируя белок PPAR5 — рецептор активатора пролиферации пероксисом. Вариант 8 выбрали потому, что другие изоформы того же белка в процессе превращения мышечных волокон намного менее эффективны: а — в 10, ay—в 50 раз. Чтобы проверить, как PPAR-5 повлияет на обмен веществ, ученые ввели в мышиные эмбрионы его модифицированный ген, соединенный с промотором (участком гена, дающим команду к его считыванию) человеческого актина — белка, который вместе с миозином обеспечивает сокращение мышц. Без этого ген мог бы заработать не в мышечной, а в любой другой ткани. Синтезированный в мышцах белок, с кровотоком попавший в жировую ткань, эффективно препятствовал ее росту и ускорял сжигание жира: через три месяца пребывания на "диете по Аткинсу" (35 % жира против обычных 4 %), трансгенные мыши растолстели втрое меньше, чем обычные. При этом структура мышечной ткани у них настолько изменились, что при биопсии это было видно невооруженным глазом. Из-за увеличения концентрации миоглобина трансгенные мышцы были заметно краснее, чем такие же мышцы обычных мышей. Число волокон типа I в них было намного больше обычного (например, в такой типично смешанной по составу волокон мышце, как икроножная, — в 2 раза). Концентрация ферментов, необходимых для окисления глюкозы и синтеза АТФ, тоже существенно возросла.
В заключение А. Чубенко отмечает, что на одной генетике, без тренировки, стройные и мускулистые трансгенные мыши при занятии на тредмиле могли бежать на 2/3 (на 1 ч) дольше и почти в 2 раза (на 1 км) дальше, чем обычные. И это результат работы всего одного из сотен генов, которые изучают в надежде разработать методы лечения наследственных заболеваний и которые можно использовать для создания генетически модифицированных спортсменов. О "мышах-марафонцах" писали много, тем более что в электронной версии журнала "PLOS Biology" статья о них появилась во время Игр XXVIII Олимпиады. Но в популярных изданиях от широкой спортивной общественности скрыли самое главное, а именно, что такое же снижение массы тела наблюдалось у обычных мышей, когда им через желудочный зонд вводили вещество под кодовым названием GW501516. О его составе в статье группы Р. Эванса не сказано — по понятным причинам: обычно такими буквенно-цифровыми индексами обозначают потенциальные лекарственные препараты, пока они не получат одобрения медицинских властей и торгового названия. Известно было только, что это агонист (позитивный модулятор) PPAR6. С момента появления в Интернет-изданиях этих статей интерес спортивных функционеров к использованию GW 1516 и AICAR многократно возрос.
Все известные до того момента виды генного допинга, начиная с использования рекомбинантного гена эритропоэтина, ускоряющего синтез эритроцитов и гемоглобина, и заканчивая модификацией ростового фактора эндотелия сосудов (VEGF) для ускорения роста новых капилляров и артерий и, соответственно, скорости кровотока, влияли на спортивный результат опосредованно. Новые разработки ученых привели к появлению средств, непосредственно влияющих на ключевые звенья успеха в спорте— механизмы энергообеспечения и качество и длительность эффективного мышечного сокращения. Не случайно вскоре после появления упомянутых статей (в российском Интернет-журнале "Коммерческая биотехнология" и в "PLOS Biology") тогдашний директор WAD А Ричард Паунд в интервью газете "Тайме" в феврале 2004 г. заявил: "Не думаю, что мы столкнемся с генным допингом в Афинах, и очень сомневаюсь насчет Олимпиады в Пекине в 2008 г. Но в 2012 это будет вполне возможно". Он несколько ошибся в прогнозе — это произошло гораздо раньше.
Оба упомянутых выше средства (никак нельзя назвать их препаратами, поскольку они еще не имеют торгового зарегистрированного названия), последствия действия которых были описаны в онлайн-режиме в научном журнале "Cell" 31 июля 2008 г., по состоянию на 1 января 2009 г. уже были внесены в пункт М 3 "Генный допинг" Списка запрещенных веществ и методов. И хотя ранее подразумевалось, что при использовании генного допинга используются инъекционные формы, два выше названных вещества могут употребляться в виде таблеток. Что представляют собою GW 1516 и A1CAR?
Анализ научных публикаций относительно упомянутых выше новых видов генного допинга (а корректнее — химических субстанций) показал, что GW 1516, реже называемый GW-501516, или GSK-516 (в русскоязычной литературе иногда ГСК 1516), является агонистом активатора пролиферирующего пероксисомного 5-рецептора (Peroxisome proliferator-activated receptor-6). Пероксисомы — клеточные органеллы, с помощью которых организм избавляется от токсических веществ. Пероксисом-пролифератор-активирующие рецепторы — это семейство (PPARs) компактных белковых молекул, имеющих в своем составе около 500 аминокислотных остатков и расположенных вблизи ДНК внутри ядер клеток (Desvergne et al., 1999; Endemann, Schiffrin, 2004). Пролифераторы, т. е. активаторы пероксисом, действуют именно через PPAR. Известно, что в молекулярной биологии семейство этих рецепторов, включающее а-, р- (в США последние называют у) и 6-формы PPAR, представляют собой группу ядерных рецепторов белков, которые функционируют как транскрипционные факторы, регулирующие экспрессию генов (многоступенчатый процесс преобразования генетической информации в функциональный продукт, обычно белок), в ответ на связывание соответствующими активаторами - лигандами (рис. 3.17).
PPARs активируются, связываясь с лигандами, и затем присоединяются к специфическим участкам ДНК. При связывании со специфическим лигандом PPAR изменяет свою конформацию (структуру), что позволяет включать один или несколько белков-активаторов. Каждый из PPARs управляет активностью определенного ансамбля генов, контролирующих многие процессы внутриклеточного обмена, рост и апоптоз (запрограммированная клеточная смерть) некоторых клеток, и ряд патологических процессов, в частности, воспаления и канцерогенеза. PPARs имеют важное значение в регуляции дифференцировки клеток, транкрипции (считывании информации, заложенной в генах), метаболизме углеводов, липидов, белков у высших организмов. Все PPARs в молекулярном плане тесно связаны с определенными ДНК-сгруктурами (нуклеотидными последовательностями) различных генов, что и дает возможность PPARs влиять на их транскрипцию и экспрессию (Feige et al., 2006). Функции PPARs могут варьировать в зависимости от способа прикрепления их лиганда к промоторной части гена, а также от количества коактиваторов и корепрессоров (веществ, способствующих угнетению функции) белков, наличие которых может стимулировать активность или препятствовать функционированию перокисомного рецептора (Yu, Reddy, 2007).
Когда оказалось, что PPARs играют гораздо более многогранную роль в жизнедеятельности высших организмов, агенты, активирующие PPAR, были названы лигандами. PPAR5 преимущественно содержится в печени, почках, миокарде и скелетных мышцах, жировых тканях, а у- и 6-формы PPAR преобладают в жировой ткани и коже, а также в эндотелии сосудов. Поскольку у-рецепторы имеют три подвида (yl, у2 и уЗ), экспрессирующиеся в различных тканях, то следует уточнить, что у, присутствует практически везде, но особенно заметно его действие в сердце, мышечной ткани, тонкой кишке, почках, поджелудочной железе и селезенке. PPAR-y2 максимально экспрессируется преимущественно в бурой жировой ткани, а уЗ — в макрофагах, толстом кишечнике, белой жировой ткани (Berger, Moller, 2002). Эти агонисты (PPARa и -у) были обнаружены в начале 80-х годов XX в. в ткани печени лягушек и грызунов во время поиска молекулярной мишени для группы агентов, называемых "пероксисомы", для увеличения чувствительности тканей к инсулину (Dreyer et al., 1992). В 1992 г. в организме человека были найдены PPAR5 (Schmidt et al., 1992), которые находятся в равной мере во всех тканях организма. Их функция также связана с регуляцией жирового обмена (Collins et al., 2001).
PPARa и PPARy являются молекулярной мишенью многих разрешенных препаратов, в частности, как указывалось, на основе фибратов и тиазолидиндионов. Для PPARa такими агентами являются, во первых, фибраты (гемфиброзил, уфибрат, безофибрат и т. д.), широко распространенные в лечении сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета II типа, ожирения, а, во-вторых, нестероидные противоспалительные средства (НПВП), особенно часто используемые для снятия болевого синдрома, связанного с повреждением мышечных и костно-суставных структур. Для PPARy, повышающих чувствительность к инсулину, синтетическими активаторами также являются прежде всего тиазолидиндионы, в меньшей степени — фибраты (Buzzetti et al., 2004; Meirhaeghe et al., 2004).
В организме одними из важнейших лигандов для PPARs являются свободные ненасыщенные жирные кислоты с длинной цепью: линолевая, линоленовая и арахидоновая (в основном для с-формы) и эйкозаноиды (предшественники и метаболиты простагландинов и других сходных по структуре биологически активных веществ). Например, PPARy активируется простагландином PGJ2, a PPARa — медиатором воспаления лейкотриеном В4 (Haraguchi et al., 2003).
PPARs играют важную роль в метаболизме свободных жирных кислот, триацилглицеролов и холестерола в организме. Активация а-формы PPAR, посредством изменения активности транскрипции генов, участвующих в метаболизме липопротеидов, способствует снижению содержания атерогенных ЛПНП в сыворотке крови, повышает активность транспорта холестерола из периферических тканей в печень. В эксперименте показано, что при дефиците PPARa в условиях голодания концентрация глюкозы в крови через 24 ч снижается на 50 %, что свидетельствует о важной роли PPARa в гомеостазе глюкозы. PPARa обладают также противовоспалительными эффектами. Эти свойства были документально подтверждены главным образом в экспериментах in vitro, а также в опытах на животных.
Что касается действия веществ, усиливающих действие PPARs, то недавно было продемонстрировано, что у пациентов с сахарным диабетом П типа агонисты PPARa фибратной структуры уменьшают риск возникновения инфаркта миокарда и снижают частоту необходимости проведения коронарной реваскуляризации, что свидетельствует о благоприятных эффектах этих препаратов у данной категории пациентов. В модельных исследованиях с изолированными человеческими клетками на фоне стимуляции избыточной экспрессии PPARa до настоящего времени не выяснено, приводит ли активация PPARa к нежелательным эффектам со стороны сердца у людей, как это отмечалось в эксперименте на животных. Отсутствуют также какие-либо убедительные научные свидетельства о том, что терапия агонистами PPARa способна увеличить риск развития хронической сердечной недостаточности у человека (Kim et al., 2006).
Известно, что генный допинг на основе тиазоли-диндионов, а именно пиоглитазон и троглитазон (последнее поколение — розиглитазон, торговое название Авандия), являются одними из самых современных для лечения сахарного диабета II типа. Они повышают чувствительность тканей к инсулину, позволяя контролировать уровень глюкозы. Активация PPARy с помощью этих препаратов регулирует транскрипцию инсулин-чувствительных генов, участвующих в контроле синтеза, транспорта и утилизации глюкозы. Кроме этого, лиганды PPARy на основе тиазоли-диндионов влияют также на регуляцию обмена жирных кислот. Однако препараты этого класса имеют некоторые побочные эффекты, например, гепатотоксичность, особенно при превышении терапевтической дозы.
GW 1516, вокруг которого за столь короткий период сломано столько копий, по структуре представляет собой 2-[2-метил1-4-([4-метил-2-(4-(трифлуорометил)фенил)-1,3-тиазол-5-ил] метилсульфанил-феноксиацетат с молекулярной массой 453,498 г моль"1 (рис. 3.18).
На сегодняшний день метаболизм, биодоступность, период полужизни, пути экскреции, тератогенные эффекты и терапевтические дозировки GW 1516 не описаны. Разработана эта субстанция совместно сотрудниками институтов Хьюга и Солка в Сан-Диего по заказу фармацевтической корпорации "GlaxoSmith Kline" под руководством Р. Эванса. Уже одно упоминание о фармацевтической компании, занимающей одно из лидирующих мест в мире по производству многих жизненно необходимых препаратов, указывает, что никто специально не занимался разработкой допинговых субстанций, и задачи исследования были чисто терапевтическими. Первые сообщения именно об этом веществе появились в биохимической научной литературе в 2003 г. (Sznaidman et al., 2003). Оно, как свидетельствуют результаты исследований, опубликованные только в феврале 2008 г., продемонстрировало у страдающих ожирением мужчин с предиабетом возможность обратной трансформации возникших метаболических аномалий путем, вероятнее всего, стимулирования окисления свободных жирных кислот (Risurus et al., 2008). GW 1516 активирует аденозинмонофосфат-активированную протеинкиназу (фермент, участвующий в процессах энергообеспечения) и таким образом стимулирует поглощение глюкозы тканями скелетных мышц, а также утилизацию свободных жирных кислот (Kremer et al., 2007). В настоящее время проводится II фаза клинических испытаний относительно возможности использования GW 1516 в качестве средства для профилактики атеросклероза и лечения дислипидемий.
Когда в 2008 г. результаты экспериментов показали возможность повышения работоспособности на 68 % путем использовании GW 1516 при беге мышей на тредмиле, то еще до Игр XXIX Олимпиады были высказаны опасения относительно использования данного вещества в качестве допинга (Narkar et al., 2008). Тогда же Р. Эванс, руководивший экспериментальными исследованиями по изучению влияния GW 1516 на различные физиологические процессы в организме, в том числе, и на работоспособность, разработал тесты для обнаружения этой субстанции в моче и предоставил соответствующую информацию в распоряжение МОК и WADA medical-weight-loss-guide.com/AICAR.html..
Комментариев нет:
Отправить комментарий