Några substanser som potentiellt kan förbättra idrottsprestationer

År 2024 är det tre grupper av substanser som praktiskt dominerar dopingen: anabola steroider inkluderande SARM:s, bloddoping inkluderande erytropoietiner samt stimulerare i amfetamingruppen. Potentiellt finns det emellertid även andra kemiska föreningar, vars egenskaper skulle kunna leda till missbruk som prestationshöjande substanser i framtiden. Exempel på det är:

ACTN3Strukturellt protein i muskelfibrer som deltar i regleringen av

Muskelsammandragningar

ACNVasokontringerande medel

HIF-1alfaVäxling mellan aerob och anaerob metabolism

PPAR-delta Omvandling av snabba till långsamma muskelfibrer

VEGF Ökar blodkärlstätheten vilket ökar syrgastillgången i vävnaderna

Inga av ovanstående är i en fas att prövas av dopare, men deras fysiologiska egenskaper är sådana att fysiologisk forskning med all sannolikhet kommer att explorera möjligheterna att påverka prestationsförmågan i framtiden.

Alpha-actinin 3 (ACTN3)

Alpha-actinin är ett protein som tillhör en grupp av cytoskelettproteiner som också inkluderar dystrofin. Två gener kodar för alpha-actinin i människor och uttrycks i skelettmuskler: ACTN2 (uttryckt i alla skelettmuskelfibrer) och ACTN3 (uttryckt endast i snabba muskelfibrer). Alpha-actinin 3 är den huvudsakliga strukturella komponenten i sarkomerens Z-linje. Det stimulerar bildandet av snabba muskelfibrer genom att samarbeta med signalvägen – kalcineurin. Det stimulerar också glukosmetabolism i snabba muskelfibrer genom att binda till ett glukoneo-gent enzym (fruktos-1,6-difosfat).

Den genetiska strukturen hos ACTN3 visar en betydande polymorfism av stoppkodonet i:

sprinters

uthållighetsidrottare

kontrollgruppen

Mutationen i ACTN3 är en nonsensmutation (CGA–TGA): argininkodonet översätts till stoppkodon (R577X), vilket resulterar i avsaknad av ACTN3-syntes i snabba muskelfibrer, vilket ofta förekommer hos uthållighetsidrottare. Hos sprinters saknar sekvensen ACTN3 R577X. Det uppskattas att denna variant är närvarande i båda genkopiorna hos cirka 18 procent av världens befolkning. Dessa resultat tyder på att avsaknaden av ACTN3 är en predisposition för långsamma men effektiva muskelsammandragningar, medan dess närvaro ökar hastigheten på muskelfibrernas sammandragningar. ACTN3 är därför en faktor som påverkar muskelanpassning till träning, och dess polymorfism bestämmer de morfologiska och funktionella skillnaderna i muskler.

Angiotensinkonverterande enzym (ACE)

Angiotensinkonverterande enzym aktiverar angiotensin som är ansvarig för vasokonstriktion. ACE-genen har två isoformer: D och I. Isoform I visade sig vara närvarande i båda genkopiorna hos bergsklättrare som kunde nå en höjd på 7 000 meter över havet utan problem, oftare än i den allmänna populationen. En studie på roddare avslöjade också en hög förekomst av isoform I. Dessa resultat visar att närvaron av isoform I i ACE-genen förbättrar kroppens anpassning till styrke- och uthållighetsträning.

Hypoxi-inducerbar faktor HIF-1alfa

Denna transkriptionsfaktor fungerar som en brytare mellan aerob och anaerob metabolism. HIF-1alfa inducerar förändringar i cellerna så att de kan anpassa sig till anaeroba förhållanden. Den stimulerar glykolys, angiogenes och erytropoes. Kroppens uthållighet beror till stor del på dess anpassning till fysisk ansträngning i hypoxiska förhållanden. HIF-1alfa kan inducera sådan anpassning. Knockout-studier på möss med borttagna HIF-1alfa-gener från deras skelettmuskelceller avslöjade träningsinducerade vävnadsspecifika förändringar: minskning eller avsaknad av HIF-1alfa, förändringar i aktiviteten hos glykolytiska enzymer, låg nivå av mjölksyra och muskelskador.

Peroxisomproliferatoraktiverad receptor-delta (PPAR-delta)

PPAR delta är en nukleär hormonreceptor som binder peroxisomproliferatorer och kontrol-lerar storleken och antalet peroxisomer som produceras av celler. Den fungerar som en transkriptionsfaktor som påverkar genuttrycket i muskelfibrer. Den inducerar omvandlingen av snabba muskelfibrer till långsamma muskelfibrer och är ansvarig för att öka fettför-bränningen. Genöverföring av PPAR-delta-genen till skelettmusklerna hos möss inducerade:

en ökad nivå av PPAR-delta i långsamma muskelfibrer

en ökad nivå av myoglobin i långsamma fibrer

en ökad koncentration av kontraktila proteiner specifika för långsamma fibrer

en minskad koncentration av kontraktila proteiner specifika för snabba fibrer

ett minskat antal fettceller (intensifiering av oxidativa processer, ökad glukostolerans).

Som resultat ökade den löpande uthålligheten hos transgena möss: löptiden ökade med 67 procent och löpsträckan med 92 procent. Det kan fastställas att PPAR-delta är en betydande förstärkare av aerob metabolism i skelettmuskler, vilket i sin tur förbättrar musklernas effektivitet och minskar fettvävnad och trötthet.

Vaskulär endotelial tillväxtfaktor (VEGF)

VEGF inducerar:

proliferation och tillväxt av endotelceller

cellmigration

ökad genomsläpplighet i blodkärl

hämning av apoptos

Aktiviteten hos VEGF leder till en proliferation av blodkärl i organ, vilket ökar distributionen av syre till vävnaderna. Kliniska tester visade att en överföring av VEGF-genen hos patienter med åderförkalkning och efter hjärtinfarkt ledde till bildandet av nya blodkärl. Dessa är preliminära resultat, och problemet med att kontrollera VEGF-stimulerad proliferation av blodkärl och den tillhörande risken för utveckling av tumörer kvarstår fortfarande. En ökning av VEGF-koncentrationen i blodet kan förbättra hjärtmuskelns prestation, förbättra tränings-effektiviteten och fördröja trötthet. Även om VEGF-effekterna verkar mycket intressanta för idrottare, visade forskning en förhöjd nivå av VEGF hos exempelvis patienter med prostatacancer. Hanteringen av riskerna relaterade till överföring av VEGF-genen kräver fortfarande mycket tid och forskning.

Sammanfattning

Studier om effekterna av ovanstående faktorer på träningseffektivitet verkar bekräfta hypotesen om genetiska predispositioner för att utöva en specifik sport. Miljöfaktorer (lämplig kost och träning) avgör naturligtvis idrottarens förberedelse. Identifieringen av gener som påverkar de avgörande parametrarna i träningsprocessen kan ge positiva resultat och leda till utveckling av träningsprogram specifika för enskilda idrottare. Å andra sidan kan genforskning leda till gendoping, som består av överföring av gener vars uttryck skulle förbättra idrottslig prestation exemplifierat ovan

Referens: Krych K, Goździcka-Józefiak A. Doping in sport: New developments. Human Movement 2008; 9: 62-75.