Биохимия и генетика как олимпийский вид спорта
реклама
Биохимия и генетика как олимпийский вид Во всем мире профессиональные спортсмены «большихдостижений» (те, от кого требуется ^быстрее, выше, сильнее») играют по одним и тем же правилам: - \ не пойман - не вор. осталось иллюзии: сегодня соревнуются не только атлеты,но и производи­ тели лыж и кроссовок, а также биохи­ мики и спортивные врачи. Современ­ ному спортсмену нужен, помимо хо­ рошего тренера, еще и грамотный врач. Грамотный —это тот, чьи реко­ мендации ведут к победе и не грозят дисквалификацией пойманного на допинге подопечного. Один из самых скандально известных спортивных врачей Вилли Воет с удовольствием делится своим ноу-хау в книге, которая недавно вышла во Франции, а опыту него немалый: не­ сколько лет он «вел» знаменитую французскую команду велосипедистов «Фестина» и привел ее к замечатель­ ным результатам (правда, потом ко­ манда зарвалась, ее поймали на допинге, после чего в 1998 году раз­ разился большой скандал с судеб­ ным процессом). Итак, прописи Вил­ ли Воета выглядят примерно так. До больших соревнований (таких, как велогонка «Тур де Франс»): 1. Гормоны кленбутерол или нандролон 10 дней (начинать за семь дней до соревнований). Для нара­ щивания мышечной массы. 2. Морфин 10 дней (начинать за 7 дней до соревнований). Для снятия боли при тренировках. 3. ЭПО (эритропоэтин) подкожно или внутривенно. Для повышения гематокрита (объемного процента кровяных телец в общем объеме крови). Примерная доза — 20 единиц/кг в тече­ ние 12 дней до соревнований (с конт­ ролем гематокрита, который должен быть равен 51-52%). 4. Гормон роста (подкожно) 2 мг в день втечение 12дней до соревнований. Во время соревнований: 1. Гормон роста два укола каждые два дня из трех во время всей гонки. Прекратить за 4-5 дней до конца соревнований. 2. ЭПО в течение всей гонки в зави­ симости от гематокрита. 3. Кортикостероиды (подкожно или внутримышечно) по 5-10 мг (не боль­ ше, иначе обнаружат пики при контро­ ле). Это компенсирует гормон роста и укрепляет мускулы. 39 Допинги последнего поколения (запрещены Международным олимпийским комитетом) Лекарство ЭПО (альфа и бета), используется с 1988 года OnOpeTapfl(NESP), используется два года ЭПО-дельта ЭПО омега или ЭПО мах — продается в странах Восточной Европы и Южной Америки Оказываемый эффект Повышенная выносливость, гипероксигенация тканей Повышенная выносливость, гипероксигенация тканей Выносливость, гипероксигенация тканей Выносливость, гипероксигенация тканей Обнаружение Кровь, моча Кровь, моча Кровь, моча Кровь, моча Время нахождения в организме 3-10дней в зависимости от организма и принятой дозы Примерно 10 дней в зависимости от организма и дозы, действует дольше, чем обычный ЭПО Также, как обычный ЭПО. Тест на его определение в стадии разработки Т а к ж е , как обычный ЭПО Примечания Одновременно с ЭПО дают большое количе­ ство препаратов железа, анти коагулянты и антихо­ лестериновые препара­ ты. Для того чтобы под­ держивать в организме оптимальную концентра­ цию ЭПО, а гематокрит не п о д н и м а л с я выше 50% (чтобы не вызывать подозрений), спортсме­ нов каждый день поме­ щают в барокамеры с по­ ниженным давлением и пониженным содержани­ ем кислорода. Для восстановления: 1 Тестостерон в капсулах по 50 мг после больших тренировок чтобы привести гормоны в равновесие. Капельницы с водой кальцием магнием а также железом которое необходимо добавлять при приеме ЭПО. Другие медикаменты1) кольтрамил — от судорог2 ноотропил проясняет мозги во время гонки; 3) вентолин расширяет бронхи Примерная стоимость некоторыхпрепаратов: 1 укол ЭПО — 68 евро, 1 укол гормона роста — 75 евро Велосипедиеты участвовавшие в двух больших турах получали 130-150 уколов в год П оскольку используют допинг все, а ловят только некоторых, возникает законный вопрос: «Как сделать, чтобы не поймали?» Во-первых, каждая команда с достаточным бюджетом имеет собственную медицинскую лабораторию (часто передвижную), оборудованную по последнему слову техники, с приборами, откалиброванными по стандартам Международного олимпийского комитета. У кого нет собственной лаборатории, посылает пробы на срочные анализы в знакомую частную лабораторию. 40 Поскольку он действует долго, нет необходимос­ ти возить его с собой на соревнования, а значит, меньше риск попасть под обыск антидопинговой полиции. Вместе с тем спортсменов ловят на нем чаще, чем на обыч­ ном ЭПО, так как они за­ бывают о т о м , что он долго остается в орга­ низме. Его делают с помощью генной инженерии в клетках человека, что должно его сделать «не­ видимым». Но ученые подчеркивают, что он только на 99% идентичен человеческому. Его добывают из почек х о м я к о в , п о э т о м у он больше всех отличается от человеческого и его легче всего обнаружить. Врачи и специалисты по физичесподготовке отлично знают, какие дозы препаратов можно дать спортемен У> ч т о б ы в о в Р е м я контроля их не обнаружили вовсе или нашли только микроколичества (следы веществ). Например, тот же Вилли Воет утверждает, что если принимать кортикостероиды по 20-40 мг, то их легко обнаружить, а если по 5-10 мг каждые двадня, то вас не поймают. Сами биохимики признаются, что следы веществ в анализах еще не основание Д л я дисквалификации. Да, они видят, что спортсмен принимал допинг, но Цифры ниже нормы в их протоколе. Или же возможен вариант, когда цифры вполне впечатляют, однако на это вещество нет официального протоко- Есть и другие лазейки. Некоторые препараты контролируют нерегулярно. Это случается, когда спортивная федерация не запрашивает анализ на их присутствие или когда от него отказываются из экономических соображений. Например, специфические тесты на ЭПО стоят по 300 евро за штуку. А ведь надо еще сделать базовый контроль, который стоит примерно 200 евро, и контрольные и перекрестные экспертизы. Результат этого большого фарса уже тоже ни для кого не секрет. Профессиональные спортсмены очень рано становятся инвалидами. Дистрофия перестимулированных и изношенных мускулов (есть данные, что даже у молодых спортсменов развивается ла и нормативов. Ведь для того, чтобы написать официальный протокол, врачи должны получить вещество из лаборатории и протестировать его на добровольцах —только после этого становится точно известно, как долго оно сохраняется в организме и когда его можно выявить. На каждый такой протокол могут потребоваться годы, и все это время спортсмены спокойно получают препарат из тех же лабораторий и принимают его (именно так произошло с RSR 13). дистрофия мышц), флебиты и ишемические болезни (огромные мускулы давят на сосуды), рак яичек —об этом медики говорят открыто. Однако есть данные, что помимо этих серьезных заболеваний спортсмены, принимающие ЭПО, страдают постоянными головными болями. Причина —сгущение крови (из-за приема ЭПО и железа) и нарушение ее циркуляции в головном мозгу. В результате асфиксия и некроз тканей. Инъекции ЭПО, дающего высокий гемоглобин и много эритроци- кои | —препарат регулярно контролируется МОК; | —препарат нерегулярно контролируется МОК РРС(перфторан), продается в России RSR 13 G-CSF GH рекомбинантный гормон роста IGF-1 Повышает выносливость Повышает выносливость Повышает выносливость Мощность, мускульная сила, выносливость, Кровь, возможен анализ по выдыхаемому воздуху Кровь, моча Мощность, мускульная сила, выносливость, восстановление мускулов Кровь, тест разрабатывают Меньше 24 часов В течение 24 часов Если добавить его в кровь, то кислород и уг­ лекислый газ будут ра­ створяться в ней в 20-30 раз лучше. Используется в сочета­ нии с ЭПО. Подобно ЭПО способствует лучшему транспорту кислорода и его лучшему усвоению клеткой. Очень эффекти­ вен, если надо поставить рекорд через час. Если не успеть, то насыщение тканей кислородом катастрофически падает вплоть до цианоза. При­ нимающим этот препа­ рат надо до и после со­ ревнований дышать кис­ лородом. Неизвестно Спортсмены используют его в сочетании с интерлейкином III и ЭПО. Был создан для антираковой терапии. Повышает коли­ чество эритроцитов и лейкоцитов (что важно при приеме кортикостероидов). Максимум 20 часов после применения Для экспертов — это ди­ рижер оркестра. На чер­ ном рынке можно найти гормон роста, сделанный из гипофиза трупов. Де­ сяток детей, больных на­ низмом, умерли, зара­ женные через этот пре­ парат болезнью Крейтцфельда-Якоба. Кровь Неизвестно Этот гормон стимулиру­ ет рост, синтез белков и проникновение глюкозы и аминокислот в клетки. Часто его комбинируют с гормоном роста. ЗДОРОВЬЕ тов, имеют еще один недостаток. Организм начинает требовать все больше железа, а его запас в печени небольшой. Значит, надо добавлять железо (как правило, внутривенно). Как только в организм попадает боль­ шое количество железа, его избыток начинает откладываться в печени. Врачи, наблюдающие спортсменов, говорят, что многие из них страдают циррозом печени, связанным именно с избытком железа и который прояв­ ляется только через 20-25 лет. Ме­ дики трубят тревогу, но в производ­ стве допинга замешаны такие огром­ ные деньги, что сделать практически ничего нельзя. Да и сами спортсме­ ны, отлично зная, что их ждет, актив­ но способствуют допинговому бизне­ су. Что дальше? Адальше появятся генетически моди­ фицированные спортсмены. Конечно, не полностью, а местами. И как толь­ ко в одной из многочисленных лабо­ раторий создадут новый препарат, можно быть уверенным, что спортсме­ ны тут же его попробуют, не дожида­ ясь ни разрешений, ни клинических испытаний на людях. Отлично пони­ мая, что именно так и произойдет, Международное агентство по антидо­ пингу в марте этого года устроило в Нью-Йорке совещание. Официальный итог: пока нет доказательств, что пре­ параты вышли за пределы лаборато­ рий, все исследования ведутся только на животных (за исключением таких случаев, как рак). И все же некоторые ученые считают, что уже в Олимпийс­ ких играх 2008 года будут участвовать спортсмены, использующие генетичес­ кие препараты. Многие даже уверены, что по другую сторону океана кое-кто уже попробовал новые технологии, по­ зволяющие сделать мышцы сильнее. И это несмотря на то, что ученые от­ крыто предупреждают: они пока не могут полностью контролировать де­ ление клеток, а значит, эти методы могут спровоцировать рост опухолей в организме. Американские и европейские лабо­ ратории уже вплотную подошли к ре­ шению проблемы «Как обеспечить чемпионов супермускулами и перена­ сытить их ткани кислородом». С 1998 года во время велосипедных гонок спортсмены принимают синтетичес­ кий эритропоэтин(ЭПО). Это очень эффективный гормон, который у всех людей вырабатывается в организме, а одержимые рекордами спортсмены принимают его дополнительно, чтобы стимулировать образование эритро­ цитов — главных действующих лиц в насыщении тканей кислородом. Одна­ ко недавно появились методики, по­ зволяющие определять синтетический ЭПО в крови и моче, а значит, скоро станет все труднее ускользнуть от до­ пинг-контроля. Вот здесь и понадобят­ ся новые биотехнологии, которые за­ ставят организм спортсмена произво­ дить все необходимые допинги в нуж­ ном количестве. Например, для того, чтобы заставить почечную клетку про­ изводить дополнительное количество ЭПО, надо увеличить в ней количество генов, ответственных за его выработ­ ку. Можно заставить производить ЭПО и клетки мышц. Прицепив к вирусному вектору ген, который будет производить гормон (эта технология давно отлаже­ на), достаточно сделать укол в нужную мышцу. Причем вовсе не обязательно ис­ пользовать сложную и небезопасную методику переноса гена с помощью вируса. Можно взять маленькие коль­ цевые ДНК, иногда присутствующие в бактериях (их называют плазмидами) и в отличие от вирусов не убива­ ющие клетки. В такое колечко любой 41 Остальные препараты: амфетамин, бета-стимуляторы, бета-блокаторы, известны давно, тесты на них хорошо отлажены, поэтому спортсмены используют их в микроколичествах. Лекарство АКТГ синтетический (адренокортикотрофный гормон) Инсулин Кортикостероиды Нандролон Оказываемый эффект Обезболивающее, анаболик Восстановление, эффект анаболика Противовоспалительное, снятие боли, восстановление, психостимулятор Мускульная сила, восстановление Обнаружение Кровь, моча Кровь Кровь, моча Моча Время нахождения в организме Очень короткий период От 3 дней до 3 недель От 3 дней до 6 месяцев Примечания Гормон, стимулирую­ щий надпочечники. Под действием препарата они начинают выделять кортизол и анаболики. Альтернатива кортизо­ ну, который, после дли­ тельного приема, вооб­ ще угнетает функцию надпочечников со все­ ми вытекающими пос­ ледствиями. Разрешены для местно­ го п р и м е н е н и я или по специальному меди­ цинскому предписанию. Кортикостероиды вы­ зывают эйфорию и бес­ сонницу. Очень вредны для иммунитета. При длительном приеме мо­ гут спровоцировать ди­ абет и хрупкость свя­ зок. Лидер анаболиков ста­ рого поколения, ис­ пользуется до сих пор. Иногда подкидывает спортсменам неприят­ ные сюрпризы. Дело в том,чтоэтолипофильный препарат, поэтому он откладывается в жи­ ровой прослойке атле­ тов вне спортивного сезона. В разгар трени­ ровок жир тает, соот­ ветственно нандролон попадает в кровь, и его можно обнаружить даже через долгое вре­ мя после приема. Иног­ да это бывает полной неожиданностью и для спортсмена, и для его тренеров. биохимик легко встроит нужный ген и даже на собственной кухне вырастит сколько угодно бактерий, содержащих такие колечки. Методика проста и дав­ но отработана. Основной риск вме­ шательства — это то, что в мышцах начнет вырабатываться очень много ЭПО, в результате чего появится слишком много эритроцитов. Кровь превратится в джем, а это может стать причиной сердечно-сосудистого при­ ступа. В США эксперимент, который проводили на бабуинах, закончился тем, что им пришлось пускать кровь. Есть данные, что врачи уже научились регулировать выработку ЭПО антибио­ тиками семейства тетрациклинов. Правда, тесты на людях пока вроде бы не проводили. Другой способ, которым можно улуч­ шить кровоснабжение мышц и мест­ ное снабжение тканей кислородом, использовать VEGF (сосудистый эндотелиальный фактор роста). Этот пре- 42 Разрешен к примене­ нию, если о болезни объявлено заранее. Очень трудно дозиро­ вать. Превышение дозы ведет к летальному ис­ ходу, но обычные дозы при больших нагрузках помогают лучшему про­ никновению глюкозы в клетки и оптимизации мускульных усилий. С п о с о б с т в у е т более быстрому восстановле­ нию, но в основном ин­ сулин используют из-за его анаболических свойств. Он стимулиру­ ет производство всех факторов роста, а как следствие увеличивают­ ся мускульная масса и сила. парат на основе соответствующего гена уже испытывали на больных с периферическим атеросклерозом и инфарктом. В обоих случаях ген VEGF, перенесенный аденовирусом, вызывал образование новых сосудов. Несмотря на вполне обнадеживающие результаты, риск тоже есть: каждое применение факторов роста вызывает деление клеток, в том числе раковых. Ходят слухи, что этот препарат уже стал причиной смерти в США нескольких спортсменов, добровольно участвовавших в эксперименте, и их семьи даже подали в суд. И все же медики и ученые не сомневаются, что им удастся сделать лекарство безопасным. Похожее действие имеет и другой препарат— FGF (фибропластный фактор роста), вызывающий образование микрососудов в тканях. Его уже опробовали на людях, страдающихсклерозом периферических сосудов ног (см. «Химию и жизнь», 2002, №9), и готовят к продаже. Теперь об основном гормоне спортсменов — IGF-1 (инсулиноподобном факторе роста-1), который в комбинации с гормоном роста существенно увеличивает объем и силу мышц. До настоящего времени спортсмены применяли гормон, сделанный генетиками. К сожалению, есть подозрение что его побочный эффект — рост опухолей, поэтому было бы хорошо, если бы IGF-1 производили сами мускулы спортсмена. Двум исследовательским коллективам (Европейской Лаборатории молекулярной биологии в Монтеротондо (Италия) и подразделению UMR 7000 французского Национального центра научных исследований) удалось выделить изоформу из IGF-1 специфический «мускульный» IGF. Дело в том, что поврежденный мускул для восстановления вырабатывает собственный IGF-1. Ученые выделили эту мускульную форму гормона (miff-1) у мышек с поврежденными Актовегин, используется в сочетании сЭПО Мускульная сила, маскирующий препарат Статья подготовлена по материалам научно-популярного журнала «Sciences et Avenir» 2002, № 8. После очередных олимпийских игр, сопровождавшихся скандалом, наша редакция тоже пыталась найти специалиста, способного прокомментировать эту проблему, но почему-то никто не захотел... Неизвестно Старый препарат, ис­ пользуется с конца 1980-х годов. Есть дан­ ные, что актовегин улуч­ шает вязкость крови, транспорт кислорода и проникновение глюко­ зы. Он разжижает кровь и может заменить аспи­ рин, которые принима­ ют спортсмены, чтобы замаскировать прием ЭПО. мышцами и прицепили ген, ответ­ ственный за производство miff-1, к аденовирусу. После уколов с этим препаратом взрослые мышки набира­ ли дополнительно почти 27% мышеч­ ной массы. С молодыми животными методика работала хуже, они набира­ ли только 15%. Подопытные мышкиШварценегеры становились на глазах сильнее и толще, даже выполняя ми­ нимальное количество упражнений. В этой области есть еще интерес­ ные разработки, связанные с MGF (ме­ ханическим фактором роста), произ­ водным того же IGF-1. Этот гормон также вырабатывается нашим организ­ мом, когда мускулы напряженно рабо­ тают или повреждены, поскольку он от­ ветствен за восстановление и поддер­ жание их в форме. Впрыснув MGF в мышцы мышек, ученые констатирова­ ли, что через две недели их мышечная масса увеличилась на 20%. Некоторые исследователи пытаются получить по- ЗДОРОВЬЕ добные результаты с помощью много­ численных гормонов семейства IGF, участвующих в развитии эмбрионов. Гораздо дальше продвинулись ис­ следования по клеточной терапии, так как она куда проще и безопасней. На­ пример, берут несколько клеток хря­ ща, из них выращивают клеточную культуру и впрыскивают ее обратно хрящ становится прочнее. Такое вме­ шательство уже практикуется в Страс­ бурге для более быстрого восстанов­ ления футболистов. Еще одно слабое место спортсме­ нов—сухожилия. Это и понятно, ведь если мышцы спортсмены активно ук­ репляют (наращивая их массу с по­ мощью различных препаратов и до­ водя их специальными методиками до грани разрыва, чтобы потом они быс­ трее росли), то сухожилия натрени­ ровать нельзя. Трудно себе предста­ вить, каким перегрузкам они подвер­ гаются. Еще несколько лет назад при старте на 100 метров нагрузка на го­ лень была 800 кг. Сегодня стартовый толчок равен 2 тоннам! Ученые лабо­ ратории биомеханики в Монпелье из­ мерили эти значения у спринтера, пробегающего 100 м за 10,3 сек. Не­ удивительно, что сухожилия — первое, что приходит в негодность, и тот, кто придумает, как повысить их прочность и быстрее восстанавливать, имеет шансы вырваться вперед. Во Фран­ ции уже есть интересные методы, ко­ торые сейчас испытывают на живот­ ных, а лет через пять начнут пробо­ вать и на людях. Новая технология предполагает впрыскивать прямо в растянутое сухожилие ДНК или век­ тор, который заставит работать ген, кодирующий фактор роста типа IGF1. Он и спровоцирует быстрое зажив­ ление и выздоровление через 15 дней вместо месяца. Конечно, выле­ чить полные разрывы будет послож­ нее, но и здесь есть кое-какие воз­ можности: можно взять клетки из здоровой связки и вырастить культу­ ру теноцитов (клетки сухожилий). Опыты на кроликах показали, что пос­ ле инъекций теноциты начинают ак­ тивно размножаться в месте разры­ ва. Осталось только найти фактор роста, который ускорил бы заживле­ ние. Перенасыщение тканей кислородом и экстремальное развитие мускулов — не единственные направления, кото­ рые разрабатывают ученые для моди­ фикации спортсменов. Можно приду­ мать гораздо более сложные и тон­ кие вмешательства в организм. На­ пример, известно, что у человека есть два типа мускульных волокон — одни медленные, другие быстрые (см. «Хи­ мию и жизнь», 2002, № 10). Это то, что формирует спринтера или мара­ фонца. Можно было бы подумать о том, чтобы изменять пожеланию ка­ кой-либо тип волокон. Пока это про­ ект нереальный, но, вероятно, и не совсем утопичный. Как только ученым удастся изолировать ген, ответствен­ ный за дифференциацию мышечных клеток в быстрых и медленных волок­ нах, они смогут сказать, насколько данный спортсмен предрасположен к коротким или длительным усилиям. Не исключено, что удастся использовать биотехнологии и для того, чтобы по­ лучать младенцев с уже заданными свойствами мышц или помочь спорт­ смену подпрыгнуть на высоту 3,5 мет­ ра, пересадив ему ген в десять раз более «взрывного» миозина 2Ь (бел­ ка, участвующего в сокращении мышц) от мышки, плюс к человечес­ кому миозину 2х. Видимо, в ближай­ шем будущем станут возможны и дру­ гие фантастические вещи, которые вчера нам и не снились. Пока же ис­ следования идут полным ходом, и можно не сомневаться, что некоторые спортсмены уже попробовали или вотвот попробуют их результаты на себе, выступив в качестве подопытных жи­ вотных. Никто не называет конкрет­ ных имен ученых, но в профессио­ нальной среде хорошо известно, в какие лаборатории уже обращались с подобными просьбами. Еще немного, и побеждать будет тот, у кого будет лучший генетик, а не химик. В.Благутина 43
