Гормон роста: допинг-контроль, тесты
Гормон роста: допинг-контроль, тесты
Источник:
Эндокриная система, спорт и двигательная активность.
Перевод с англ./под ред. У.Дж. Кремера и А.Д. Рогола. - Э64
Издательство: Олимп. литература, 2008 год.
Проведение допинг-контроля на рекомбинантный соматотропный гормон (СТГ) человека на протяжении многих лет считалось невыполнимой задачей. Однако недавно было показано, что по крайней мере два независимых подхода позволяют установить применял спортсмен рекомбинантный СТГ или нет. Разработанные методы анализа в настоящее время проходят проверку и можно надеяться уже в скором будущем будут применяться в качестве официального теста на допинг.
Основная проблема заключается в том, что в отличие от эритропоэтина ни один из предложенных методов не позволяет определять СТГ в моче. Это обусловлено в первую очередь чрезвычайно низкими концентрациями гормона в моче, которые не позволяют его обнаружить существующими методами. Помимо того, выделение соматотропина с мочой представляет сложный процесс, который характеризуется значительной вариабельностью и до сих пор остается плохо изученным (Saugy et al., 1996). Метод ИЭФ, применяемый в случае ЕРО в пробах мочи, непригоден для анализа СТГ, поскольку последний не имеет сайтов гликозилирования. По современным данным, молекулы СТГ рекомбинантного происхождения практически полностью идентичны основной фракции молекул СТГ, секретируемых гипофизом, и никаких физико-химических отличий между ними не выявлено.
Тем не менее, даже несмотря на отсутствие сайтов гликозилирования, СТГ в системе кровообращения представлен смесью молекулярных изоформ (Baumann, 1999). Исследование этих изоформ продвинулось не столь далеко, как в случае хорионического гонадотропина, однако на протяжении последних лет стало возможным идентифицировать некоторые основные компоненты. Наряду с основной изоформой, имеющей молекулярную массу 22 кДа и состоящей из 191 аминокислотного остатка, в крови обнаружена вторая по количественной представленности, более короткая изоформа с молекулярной массой 20 кДа, в последовательности которой отсутствуют аминокислоты 32—46 (Hashimoto et al., 1998; Tsushima et al., 1999; Leung et al., 2002). Существуют также еще более короткие формы СТГ, однако они выявляются непостоянно и полностью еще не проанализированы. Некоторые из них представляют продукты гидролиза или деградации молекул СТГ. Изоформы СТГ могут существовать в виде мономеров, димеров и мультимеров, состоящих из идентичных (гомодимеры) или различных (гетеродимеры) изоформ.
Во многих случаях воздействие СТГ на организм человека опосредует фактор, получивший название инсулиноподобный фактор роста I (ИФР-1), продуцируемый главным образом в печени, и также локально в хрящевой, костной и многих других тканях, ИФР-1 секретируется в систему кровообращения, где он связывается со специфическими связывающими белками (Le Roith ct al., 2001). Наибольшим значением из них обладает ИФР-связывающий белок 3 (IGFBP-3), а также кислотно-лабильная субъединица (ALS), продукция которых также находится под контролем СТГ. По крайней мере, для IGFBP-3 показано, что этот белок может оказывать собственное воздействие независимо от связывания с ИФР-1 и поэтому может рассматриваться в качестве самостоятельного пептидного гормона. Вместе ИФР-1, IGFBP-3 и ALS формируют тройной комплекс, который обладает большей продолжительностью жизни, по сравнению с формирующими его молекулами по отдельности.
Одна из стратегий поиска подходящего теста для обнаружения применения СТГ в качестве стимулятора заключалась в оценке количественных изменений продуктов фармакодинамического воздействия СТГ, в частности возможного увеличения количества компонентов тройного комплекса, превосходящего по уровню диапазон естественной вариабельности (Dali et al., 2000). Одно из достоинств такого теста состояло бы в том, что время жизни продуктов фармакодинамического воздействия СТГ превышает время жизни самого гормона, что позволяет увеличить временной диапазон, в течение которого существует возможность обнаружения злоупотребления соматотропным гормоном. Международный научный консорциум провел серию крупномасштабных исследовании, направленных на изучение повеления продуктов фармакодинамичсского воздействия СТГ в зависимости от различных факторов, включая острые и хронические физические нагрузки, возраст, пол, этническую принадлежность и травмы (Wallace ct al., t999, 2000; Longobardi ct al., 2000; Ehmborg ct al., 2003). Основным достижением проведенных исследований стало подтверждение факта индукции изменений в составе фармакодинамического воздействия, происходящих при продолжительном регулярном применении СТГ и обладающих характерными особенностями, позволяющими отличить их от изменений, индуцированных тренировочными занятиями или другими стимуляторами. В частности, была создана статистическая модель, описывающая повеление ряда продуктов фармакодинамического воздействия гормона и учитывающая половые различия. Важное значение имеет также тот факт, что в ходе определения определяющих факторов была произведена оценка использованных для этого методов иммуноанализа и для каждого из них были установлены конкретные диапазоны чувствительности. Не все доступные коммерческие методы удовлетворяют установленным в ходе исследований требованиям, что обусловливает необходимость проведения тщательного отбора систем иммуноанализа, которые предполагается использовать в дальнейшем. Кроме того, поскольку в основу данного метода тестирования положена очень сложная статистическая модель, необходимо представлять себе пределы вариабельности результатов используемых методик и гарантировать постоянное использование в тестах идентичных антител. Это может представлять проблему, поскольку многие виды иммуноанализа в настоящее время основаны на использовании поликлональных, а не моноклональных антител. Однако поликлональные антитела не могут быть получены в больших количествах и после окончания одной партии нельзя гарантировать, что следующая партия окажется идентичной первой. Все это позволяет понять, почему международные антидопинговые организации уделяют столь значительное внимание разработке технологий получения пригодных для использования моноклональных антител. После уточнения всех методических подробностей, этот метод тестирования может оказаться очень эффективным но сравнению с анализом крови, применяемым для допинг-контроля на ЕРО.
Еще один подход направлен на анализ непосредственно СТГ. В отличие спектра изоформ гормона, секретируемого гипофизом, рекомбинантный гормон всегда представлен единственной формой с молекулярной массой 22 кДа. Описано также производство рекомбинантной формы с молекулярной массой 20 кДа, но до настоящего времени этот белок был использован лишь в нескольких клинических испытаниях. Рекомбинантный соматотропин, применяемый для лечения дефицита гормона роста у детей, подростков и лиц зрелого возраста, имеет молекулярную массу 22 кДа, очевидно, что те же самые препараты используют в качестве стимуляторов в спорте. Такая гомогенность или “отсутствие гетерогенности” у рекомбинантных форм гормона, отличающие его от естественного разнообразия изоформ СТГ, секретируемых гипофизом, и составляет основу для так называемого “метола дифференциального иммуноанализа", применяемого для допинг-контроля на рекомбинантный СТГ (Z. Wu et al., 1999): введение в организм рекомбинантного мономерного СТГ с молекулярной массой 22 кДа приводит к увеличению относительного содержания этой изоформы в крови. Это изменение в спектре изоформ гормона в дальнейшем становится еще более заметным при продолжительном применении СТГ, поскольку включение механизма негативной обратной регуляции в этой ситуации приводит к снижению секреции эндогенного гормона гипофизом (Wallace et al., 2001а). Скрининг моноклональных антител, полученных при использовании различных препаратов эндогенного СТГ человека, позволил разработать два варианта иммуноанализа. В первом варианте иммобилизованные антитела связывают преимущественно 22 кДа изоформу гормона роста, а во втором — главным образом соматотропин “гипофизарного происхождения”, представленный различными но размеру изоформами (Bidlingmaier et al., 2000). Анализ образцов сыворотки с помощью обоих вариантов иммуноанализа позволяет определить относительное содержание изоформы гормона с молекулярной массой 22 кДа, но сравнению с остальными (“суммарный СТГ”) и благодаря этому выявить образцы с аномально высоким содержанием 22 кДа СТГ. Было подтверждено, что изменения в спектре изоформ гормона роста обусловлены исключительно применением рекомбинантного СТГ, в то время как при стимуляции секреции после двигательной активности наблюдается увеличение количества всех форм гормона (Wallace et al., 2001b). Помимо всего прочего, была существенно повышена чувствительность первоначального метода (Bidlingmaicr et al., 2003). Эго стало возможным благодаря получению новых моноклональных антител. Наряду с этим был разработан комплекс независимых подтверждающих тестов, также основанных на применении новых моноклональных антител, обладающих сродством к разграниченным эпитопам. Последнее является обязательным условием приемлемости иммуноанализа для проведения допинг-контроля: каждый вид анализа должен быть подтвержден другим анализом, направленным на альтернативный эпитоп интересующей насмолекулы, что позволит получить дополнительные данные, необходимые для идентификации молекулы.
Особенности метода дифференциального иммуноанализа ограничивают его применение лишь проведением тестов на допинг — он не позволяет отличить по составу естественный спектр изоформ СТГ и препараты гормона, экстрагированные из гипофиза мертвых людей. Кроме того, вследствие чрезвычайно короткого периода полураспада СТГ в системе кровообращения (около 15 мин) возможность обнаружения применения гормона роста в качестве стимулятора остается ограниченной 24—36 часами. Очевидно, что даже разработка более чувствительных методов не позволит преодолеть этого ограничения, поскольку было показано, что после распада рекомбинантного белка и прекращения негативного ответа системы обратной связи, гипофиз начинает снова секретировать обычный спектр изоформ гормона. С другой стороны, тот факт, что для достижения стимулирующего воздействия гормон необходимо принимать ежедневно, увеличивает вероятность выявления применяющего допинг спортсмена в ходе внеплановых тестов, не связанных с участием в соревнованиях.
Применение метода дифференциального иммуноанализа требует также безоговорочного обоснования правомочности используемых видов иммуноанализа. Кроме того, поскольку проводится расчет соотношения, необходимо точно определить степень воспроизводимости результатов отдельных методов и самого отношения с учетом потенциального влияния вариабельности результатов на величину рассчитываемого соотношения. Существенного снижения вариабельности результатов можно добиться, если использовать одну и ту же микротитровальную пластинку с иммобилизованными антителами для обоих анализов: одна половина пластинки покрыта моноклональными антителами для изоформы СТГ с молекулярной массой 22 кДа, а другая половина — моноклональными антителами для суммарного гормона роста человека. После добавления калибраторов, контролей и образцов к каждой половине пластинки, всю се покрывают одними и теми же детектирующими моноклональными антителами. Такой порядок проведения иммуноанализа позволяет существенно снизить вариабельность, которая обязательно будет возникать при неравномерном распределении материала образца между двумя различными пластинками (Bidlingmaicr et al., 2000).
Проверенные форумы спортивной фармакологии