新型兴奋剂汇总课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新型兴奋剂,-,基因兴奋剂,董贵俊,山东体育学院,新型兴奋剂-基因兴奋剂董贵俊,20,世纪人类科技发展史上的三大创举,90,年代人类基因组计划,40,年代第一颗原子弹爆炸,60,年代人类首次登上月球,20世纪人类科技发展史上的三大创举 90年代人类基因组计划4,人类基因组计划的启动,1986,年诺贝尔奖获得者,R.Dulbecco,（,杜尔贝科）,提出人类基因组计划,测出人类全套基因组的,DNA,碱基序列（,3 X 10,9,bp,）,人类基因组计划的启动 1986 年诺贝尔奖获,1975,年，获诺贝尔生理医学奖,1975年，获诺贝尔生理医学奖,美国政府决定于,1990,年正式启动,HGP,，预计用,15,年,时间，投入,30,亿美元,，完成,HGP,。由国立卫生研究院和能源部共同组成,“,人类基因组研究所,”,逐渐地，,HGP,扩展为多国协作计划。参与者包括：,英、日、法、德和中国,（,1993,年）,美国政府决定于 1990年正式启动HGP，预计,二,000,年六月二十六日克林顿宣布,人类基因组草图绘制完成,二000年六月二十六日克林顿宣布,2001,年,2,月,16,日,人类基因组,“,精细图,”,完成，,(99%),2001 年2月16日,DAN,测序胶图,DAN测序胶图,裸鼠背上,“,长,”,人耳朵,这种背上,“,背,”,着人耳的小鼠在,1997,年问世，主要由在哈佛大学医学院从事博士后研究的曹谊林于,Vacanti,实验室内完成的。,裸鼠背上“长”人耳,“,转基因猪,”,可移植器官给人,转基因猪,:,就是用一系列的基因改造手段，把猪身上会引起排斥反应最关键的基因敲掉，再加入一些人的基因，经过这样,“,基因改造,”,的猪，就会变成一个适用于人体的、不会产生免疫排斥的,“,万能供体,”,。,对猪而言，引起排斥反应的主要原因是猪血管内皮细胞上含有一种人类没有的糖分子，当猪器官植入人体后，人体的免疫系统会将这种糖分子认作外来物而发起攻击，几分钟内即可将移植器官摧毁。要解决这一问题，就要,“,敲掉,”,猪细胞中负责产生这种糖分子的基因，然后再用这种经过修改的细胞进行克隆，这样培育出的猪器官移入人体后，就可避免超急免疫反应。,这种,“,转基因敲除猪,”,有三只，现在还在广州，正在做角膜移植试验。,“转基因猪”可移植器官给人 转基因猪:就是用一系,随着生物技术的不断发展,通过多种载体有针对性地将,DNA,、,RNA,等遗传物质导入到人类自体的细胞或组织中,以到达治疗疾病的目的,这种基因治疗手段已经在动物试验中取得很多成功的实例,在人体上也有成功的报道。基因治疗具有针对性强、副作用低、疗效持久等优点。正是由于这些优点,虽然基因治疗技术还处在实验阶段,需要不断的改进还是引起了竞技体育界的关注,不少运动员期望通过基因技术提高运动成绩。,随着生物技术的不断发展,通过多种载体,早在,2003,年,世界反兴奋剂组织,(WADA),就首次公布了禁止使用基因兴奋剂的条例。,WADA,定义基因兴奋剂为,:,非治疗目的使用提高运动能力的基因、遗传构件和,(,或,),细胞。使用基因兴奋剂,(gene doping),就是指利用可提高运动成绩的,DNA,对运动员进行基因改造,以获取竞技优势。,2009,年,世界反兴奋剂组织再次明确指出基因兴奋剂包括转移细胞、遗传元件或使用细胞、遗传元件、药理学制剂等手段,以调控可以提高运动能力的内源性基因的表达。,早在2003 年,世界反兴奋剂组织(,基因兴奋剂的种类,现在已知的与身体机能和运动能力相关的基因多达,100,多种,。这使得运动员可以根据自身身体条件和运动项目的特点来选择性的进行基因治疗以期达到提高运动能力的目的。这种基因表达后的蛋白质与人体天然形成的蛋白质基本相同,很难被检测出来,具有很高的隐蔽性。目前比较受关注的基因兴奋剂有以下几种：,基因兴奋剂的种类 现在已知的与身体机能和,（一）促红细胞生成素,(EPO),促红细胞生成素是由人体肾脏细胞合成的一种糖蛋白。其作用主要是促进晚期红系祖细胞增殖并向形态可识别的前体细胞分化,加速前体细胞的增殖分化,促进骨髓释放网织红细胞。因此使用,EPO,可以起到增加红细胞数量,提高血氧含量的作用。,EPO,作为兴奋剂使用已经有比较长的历史。早在上世纪九十年代重组人促红细胞生成素,(rhEPO),就已经作为兴奋剂被用于有氧耐力型项目。但是,2000,年后这种外源性的,EPO,已经能被检测出来。这使得更多的运动员会倾向于使用,EPO,基因兴奋剂。,1997,Svensso n,等人已经成功地将,EPO,基因注入老鼠与猴子体内。大鼠的血球容积猛增了,81%,并且表达水平能保持一年。猴子的红细胞数目由,40%,增加到,70%,表达水平保持,12,周。由于这种基因表达后产生的,EPO,和人体自身产生的,EPO,结构一致,具有较高的隐蔽性,这又增加了检测的难度,为滥用,EPO,提供可能。,（一）促红细胞生成素(EPO)促,（二）血管内皮生长因子,(VEGF),血管内皮生长因子的主要作用是促进血管新生。,VEGF,在医学上可以用来治疗缺血性心脏病等疾病。运用在运动上可以提高血管的生成速度,增加组织氧气和营养物质的供给,促进代谢产物排出,延长运动时间。,（二）血管内皮生长因子(VEGF)血管内皮生,（三）过氧化物酶体增殖物活化受体,(PPAR),PPAR,的表达使,I,型肌纤维数量增加,促进,II,型肌纤维向,I,型肌纤维转换。从而增加运动员肌肉的抗疲劳能力,提高有氧运动成绩。,Wang,等人将,PPAR,基因植入小鼠受精卵后发现,I,型肌纤维比例大幅增加。这种基因改造后的小鼠比正常小鼠的跑步时间提高,67%,跑步距离增加,92%,。并且这类小鼠的脂肪代谢能力也较正常小鼠强。,（三）过氧化物酶体增殖物活化受体(PPAR),（四）胰岛素样生长因子,-I(IGF-I),胰岛素样生长因子,-I,产生于肝脏和肌肉组织,能够促进蛋白质合成。采用病毒载体将,IGF-I,基因递送进肌肉能够消除老化相关的肌肉萎缩,并有利于促进肌肉体积增大。,Sw eeney,等实验证明,用腺相关病毒,(AAV),作为载体,对其进行筛选,使其含有,IGF-I,基因,然后用,AAV-IGF-I,转染正常大鼠骨骼肌细胞,并在其中表达,大鼠肌肉整体数量和增长率增加,15%30%,。研究人员又发现合成物只会提高肌肉中的,IGF-I,含量,并不影响血液。这样就降低了引起心脏病和癌症的风险。接下来的实验还表明,过量的,IGF-I,可以加快肌肉的自我修复,即使对于那些患有严重肌肉萎缩症的老鼠也不例外。这一技术如应用在运动员身上,不仅可以实现有目的的增强某一特定肌群,还可以增加整体肌肉体积或是促进肌肉修复。,（四）胰岛素样生长因子-I(IGF-I),（五）肌肉生长抑制素,(Myo stat in),肌肉生长抑制素其主要功能是特异性的抑制骨骼肌细胞增殖与分化,是骨骼肌生长、发育的负调控因子。将小鼠的,Myo statin,基因剔除后会使骨骼肌的重量和肌肉的力量都得到增强。给小鼠注射,Myo statin,抗体,通过抑制,My ostatin,的活性也可以达到类似效果。不仅如此,它还能提高胰岛素的敏感性,降低脂肪比例。,（五）肌肉生长抑制素(Myo stat in),（六）生长激素,(GH),生长激素由垂体前叶分泌,其主要功能是促进人体生长发育。它能动员体内各方面的能量和原料供应,促进蛋白质合成,增加身体细胞的大小和数量,促进身高发育,肌肉生长。在医学上主要用于内源性生长激素分泌不足的侏儒儿童的身高增长。运动员滥用,GH,的主要目的是增加肌肉量以获得竞技优势。,Voutetakis,等人曾以,2,型腺病毒,(AAV2),作载体,将,GH,基因植入老鼠唾液腺中,获得了在,4,周内持续表达的,GH,。,（六）生长激素(GH)生长激素由垂体,（七）机械生长因子,(MGF),机械生长因子,(MGF),起源于胰岛素生长因子,-I(IGF-I),是,IGF-I,基因经过不同剪切而衍生的,.MGF,的表达主要受机械刺激和组织损伤的影响,且比肝型,IGF-I,具有潜在的增加肌肉质量的能力。,MGF,产生于血液组织但不参与血液循环,在运动后可以自然分泌,刺激肌肉生长。在,WADA,组织的资助下,Geoffr ey Go ldspr ink,等研究发现,大鼠在转移了,MGF,基因,3,周后肌肉量增加了,30%,。这一技术在临床上用于治疗肌肉萎缩。但作为基因兴奋剂使用也可以用于提高特定肌群的体积和力量。,（七）机械生长因子(MGF)机械生长因子,基因兴奋剂的检测方法,基因兴奋剂的检测直至今日都是世界性的难题。一方面基因表达后产生的蛋白基本与人体自然产生的内源性蛋白一致,另一方面很多表达产物只在局部组织产生并不进入血液循环,这使得基因兴奋剂很难用常规的检测手段来检测。目前的方法主要着眼于以下三个方面。,基因兴奋剂的检测方法 基因兴奋剂的检测直至,（一）对基因元件的检测,基因元件能作为最直接的证据来指证基因兴奋剂的使用。其中检测导入的基因序列是最直观的方法。使用探针标记,DNA,片段可以直接检测外源,DNA,序列。但是由于外源基因序列与人体内自然表达这一功能的基因序列完全一致故而很难区分。而且对检测部位的确定和取样亦是难题。目前最有希望的方法是通过检测人体对载体病毒产生的抗体来推测外来基因的导入。然而这种方法很难区别抗体是由于基因治疗而产生还是来源于自然感染。而且经过改造后的病毒载体免疫性很低也给检测增加了难度。,（一）对基因元件的检测,（二）对基因表达后各类异常产物的检测,越来越多的研究人员发现经过基因技术导入后产生的蛋白质与内源性的蛋白质存在不同。这在对外源性的,EPO,的检测上比较常用。由于,EPO,具有组织依赖性,在肌肉组织中表达的,EPO,和在肾脏组织中表达的,EPO,在其糖基化结构上存在区别。,Lasne,等根据这一特点,利用等电聚焦技术建立了检测方法。这一方法具有准确、灵敏的特点,但耗时较长。国内有研究人员发现利用电喷雾,(ESI),质谱可以检测到不同来源,EPO,在糖链结构上的差异。但这一方法受限于,EPO,的含量和取样量,灵敏度还不够。外源基因的导入也会引起人体的自身免疫反应。外源蛋白以及外源基因表达蛋白引起免疫应答都曾有过报道。,Gao,等将外源,EPO,基因注入短尾猴的骨骼肌和猕猴的肺部,结果多数实验动物都产生了,EPO,抗体。通过对这些抗体的检测也可以间接证明基因兴奋剂的使用。此外外源基因的导入还会引起相关基因和蛋白的表达异常。通过研究基因表达谱和蛋白质组学,也可以间接获得基因兴奋剂的使用证据。,（二）对基因表达后各类异常产物的检测,（三）对常规生化指标的检测,外源基因不仅改变了基因和相关蛋白的表达,还引起了一些常规生化指标的异常。,WADA,目前推荐用于检测外源,EPO,的间接方法就是基于这一理论。通过检测,5,项常规血液指标来筛选可疑运动员。另外,WADA,还希望建立一个运动员的个人数据库,确定每位运动员蛋白质、遗物质以及生化指标的基数值。当检测结果高于这一基数时则有理由怀疑该运动员使用了兴奋剂。,（三）对常规生化指标的检测 外源基因不,基因兴奋剂对运动员身体的损害,基因治疗存在的一些不成熟的技术可能会对人体健康造成严重的后果,。现在使用促红细胞生长素最大的危害是无法有效控制血红细胞数量,使用之后很有可能出现心血管方面的疾病,例如高血压和中风,重者导致猝死,;IGF-I,和肌抑制素抑制基因过度表达,会造成肌肉体积的过度增长,增大结缔组织损伤的可能性。,hGH,是一种潜在的促有丝分裂和防止细胞凋亡的物质,hGH,的过分表达就有可能引起肿瘤的发生,;,短期内使用基因兴奋剂,会暂时增强肌肉能力。更严重的是,人体细胞组织的染色体结构一旦被改变,其后果是永久性的,基因兴奋剂的使用也有遗传给下一代的风险。,基因兴奋剂对运动员身体的损害 基因治疗存