Corso elettivo “Farmaci, integratori e doping”

Presentazione sul tema: "Corso elettivo “Farmaci, integratori e doping”"— Transcript della presentazione:

1 Corso elettivo “Farmaci, integratori e doping”
Facoltà di Scienze Motorie Università degli Studi di Verona Corso elettivo “Farmaci, integratori e doping” Le sostanze dopanti -2- Docenti: Guido Fumagalli e Roberto Leone

2 Sintesi e struttura dell’insulina
Gli ormoni peptidici sono sintetizzati come preproormoni inattivi che includono una sequenza segnale, l’ormone e altri frammenti peptidici aggiuntivi Peptide C (di connessione) S Proinsulina (84 aa) S insulina Catena A (21) Catena B (30)

3 Recettore dell’insulina
Recettori superfice cellulare: a subunita siti di legame dell’insulina Membrana plasmatica b subunita con attività tirosina kinasi

4 Attivazione del recettore dell’insulina
Insulin binding to a subunit regulates b subunit activity Insulina GLUT4 PO4- autophosphorylation of b subunit IRS-1 + ATP GLUT4 IRS-1-PO4  tyr kinase activity Glucose transporter translocation to plasma membrane phosphorylation of other substrates activation of phospho- inositide 3-kinase

5 Attivazione del recettore dell’insulina
Insulin binding to a subunit regulates b subunit activity Insulin GLUT4 PO4- autophosphorylation of b subunit IRS-1 + ATP e.g. GLUT expression IRS-1-PO4 MAPK + ATP MAPK-PO4 Transcriptional regulation Protein synthesis, proliferation & differentiation  tyr kinase activity phosphorylation of other substrates phosphorylation of MAP kinase

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7 Effetti dell’insulina
Stimola Inibisce Fegato Muscolo scheletrico Tessuto adiposo sintesi glicogeno glicogenolisi sintesi trigliceridi ketogenesi gluconeogenesi utilizzo glucosio sintesi proteine degradazione proteica sintesi glicogeno glicogenolisi accumulo trigliceridi lipolisi Promuove processi anabolici Inibisce processi catabolici

8 Reazioni avverse dell’insulina
Ipoglicemia (fino al coma) Allergia Reazioni locali cutanee o sistemiche Lipoipertrofia Dovuta all’effetto lipogenico dell’insulina quando si utilizza la stessa area per freequenti iniezioni Lipoatrofia Dovuta alla presenza di impurità Edema da insulina transitorio e raro

9 Altri regolatori ormonali
Gonadotropine (LH/ICSH, hCG) Hanno effetti diversi nell’uomo e nella donna. Nell’uomo, controllano la produzione di testosterone, pertanto vengono assunti per ottenere gli stessi effetti degli ormoni androgeni steroidei. Nella donna controllano il processo dell’ovulazione. Gli effetti collaterali sono riconducibili a quelli degli steroidi anabolizzanti. Due sintomi gravi sono rappresentati dalla cefalea fastidosissima e, sul piano psicologico, dalla depressione. Possono produrre cisti ovariche. hCG= gonadotropina corionica

10 Altri regolatori ormonali
Corticotropina (ACTH)  E’ uno degli ormoni prodotti dall’ipofisi.  La corticotropina stimola la funzione della corteccia surrenale, la quale produce ormoni che, a loro volta, controllano il metabolismo glucidico e l’equilibrio idrico salino. L’attivazione dell’ACTH e della corteccia surrenale è tipica nelle condizioni di stress, pertanto la giustificazione nell’uso di questo ormone è quella di fornire all’atleta una maggior quota di ormone per fronteggiare lo stress. Le complicazioni sono gravi, anche se rare, tenuto conto dell’azione multifocale dell’ACTH e degli ormoni surrenali: ritenzione idrica, diabete, alterazioni cutanee, riduzione delle difese immunitarie, miopatie, obesità, osteoporosi, ulcera gastroduodenale.

11 Eritropoietina (EPO) L’eritropoietina stimola il midollo osseo a produrre globuli rossi (GR), nell’organismo umana è prodotta dai reni. Come doping si usa la EPO ricombinante umana (rHuEPO) e sostanze affini (es. darbopoietina) Come è noto i globuli rossi trasportano l’ossigeno ai tessuti e negli sport di resistenza, in particolare nel ciclismo, le richieste di ossigeno sono molto elevate In questo senso l’incremento dei globuli rossi può aumentare la performance L’EPO ha una vita breve nell’organismo (24 ore) mentre il suo effetto stimolante può durare fino a due settimane L’EPO determina un aumento della viscosità del sangue, con problemi di trombosi ed embolie specie notturne

12 Usi terapeutici dell’eritropoietina
Anemia in corso di insufficienza renale cronica Anemia "refrattaria" Anemia post-chemioterapia

13 Erythropoietin Mechanism
Squilibrio Stimolo iniziale Livelli ossigeno ematico normali Ipossia per: diminuito numero GR, diminuita disponibilità di O2 nel sangue, o aumentata domanda tissutale di O2 Squilibrio Aumentata capacità del sangue di trasportare O2 L’eritropoietina stimola il midollo osseo Rene (e fegato a un grado minore) rilasciano eritropoietina L’aumentata eritropoiesi incrementa il numero dei GR

14 Formazione dei globuli rossi
0-2 % Maschi <17 g/dl Femine <16 g/dl

15 Correlazione emoglobina - potenza
591.5 93.7 54.7 18.2 578.5 53.5 17.8 552.5 51.1 17.0 526.5 48.6 16.2 487.5 45.0 15.0 455.0 42.0 14.0 422.5 39.0 13.0 416.0 38.4 12.8 Watt MCV Htc Hb

16 Simulazione teorica (ma non troppo)
45.872 - 8’14’’ 1h 05’24’’ 18.2 45.512 - 7’43’’ 1h 05’55’’ 17.8 44.776 - 6’38’’ 1h 07’00’’ 17.0 44.042 - 5’31’’ 1h 08’07’’ 16.2 42.857 - 3’38’’ 1h 10’00’’ 15.0 41.831 - 1’55’’ 1h 11’43’’ 14.0 40.742 - 42” ’’ 1h 13’38’’ 13.0 40.522 0.0.00 1h 14’20’’ 12.8 Km/h Distacco Tempo Hb gr/dL

17 L’EPO e gli sbalzi nel sangue : un esempio concreto nello sci di fondo
Valori di Htc di un atleta di spicco dello sci di fondo, stagioni ’93-’95 (Dati processo di Ferrara) (Gentilmente fornita da E. Capodacqua, giornalista Repubblica)

18 Nel ciclismo lo stesso su e giù
Valori di Htc di un atleta di spicco del ciclismo durante le stagioni 1994 e (Dati processo di Ferrara) (Gentilmente fornita da E. Capodacqua, giornalista Repubblica)

19 Il processo di Ferrara: l’altalena di HTC e HB
Min Max Diff % Diff.% M.Albarello 14,5 18,6 28,3 44,0 57,5 30,7 G.Bontempi 13,9 20,1 44,7 40,1 62,0 54,6 G.Bugno 15,2 17,6 15,8 51,8 15,9 C.Chiappucci 12,0 19,8 65,0 35,7 60,7 70.0 M.De Zolt 14,3 23,1 40,6 54,2 33,5 M.Pantani 13,7 35,8 40,7 57,4 41,0 M. Di Centa 13,0 18,0 38,5 41,2 55,5 34,7 M.Fondriest 31,4 40,8 53,9 32,1 (Gentilmente fornita da E. Capodacqua, giornalista Repubblica)

20 I problemi dei test per l’EPO
Sebbene siano stati fatti dei progressi nei test antidoping, l’EPO è un ormone naturale e quindi i test potrebbero non essere utili Si utilizzano misure indirette per l’EPO Misura della densità dei GR (ematocrito) Misurazioni superiori al 50% portano alla squalifica La Federazione Internazionale di Sci ha imposto un limite di emoglobina di 18.5 g/dL Le indagini per individuare l’uso di EPO si sono estese a diversi sport ed ovviamente alle Olimpiadi Marco Pantani fu squalificato dal Giro d’Italia per un valore di ematocrito del 52 % Nel il mezzofondista keniano Bernard Lagat (secondo miglior tempo di sempre nei 1500 m) è risultato positivo (ricerca di rhEPO nelle urine) per assunzione di EPO prima dei Campionati del Mondo di atletica leggera di Parigi (a cui non ha potuto partecipare) le successive contro-analisi lo hanno però scagionato. Questo caso dimostra la necessità di ricercare test più attendibili. Associare almeno conta dei reticolociti

21 Doping ematico Prima dell’EPO si utilizzava la tecnica delle trasfusioni di sangue per incrementare il numero di globuli rossi L’EPO a rimpiazzato le trasfusioni in quanto determina un maggiore aumento di GR. Negli ultimi tempi, tuttavia, ci sono segnali di un ritorno alle autotrasfusioni in quanto non individuabili nei test Effetti simili a quelli dell’EPO e del doping ematico si possono ottenere anche con gli allenamenti in altura e con le tende ipo-ossigenate

22 Doping ematico Due possibilità:
Doping ematico omologo (sangue proveniente da un’altra persona) Traditional transfusion medicine ”Donor Doping” (team mate) Doping ematico autologo (autotrasfusione) Estrazione di es. 900 ml sangue - 5 sett. prima della gara Infusione del sangue centrifugato (cellule impaccate) 1 o 2 giorni prima della gara

23 Vantaggi e svantaggi del doping ematico autologo
“Nessun metodo di detenzione” Evitare patologie tipo AIDS ed epatiti Evitare reazioni da sangue non compatibile Svantaggi Diminuita performance durante l’allenamento dopo l’estrazione del sangue

24 Vantaggi e svantaggi del doping ematico omologo
Nessuna diminuzione della performance Svantaggi Possibilità di essere individuati!!! (individuazione degli antigeni minori dei GR del donatore) Contrarre malattie dal donatore Reazioni da trasfusione

25 Soggetti trattati con Aranesp® Doping ematico autologo (~ 1L)
Atleta ”pulito” Scientific evidense support the FIS results. A study treating healthy young subjects with Aranesp gives a blood pattern identical to that of the presented positive skiers. More importantly, a new and under revision study of autologous blood doping also mimics the pattern of a blood stimulating treatment. In fact monitoring Hb values and reticulocytes obviosly may give valuable information of blood manipulations in all its forms. Soggetti trattati con Aranesp® C. Lundby & R. Damsgaard. Scand J Med Sci Sports 2005 Doping ematico autologo (~ 1L) SP Mortensen, et al.. J Physiol. 1st revision

26 Effetti del doping ematico su VO2max e fatica

27 Performance dopo doping ematico

28 Altre tecniche per aumentare la disponibilità di O2 nel sangue
I trasportatori di ossigeno come i perfluorocarburi (PFC), particelle inerti in forma di emulsioni, possono aumentare la concentrazione o la disponibilità di ossigeno arterioso per i muscoli, senza aumentare la concentrazione di emoglobina e/o il numero dei globuli rossi circolanti. I PCF sono capaci di aumentare la concentrazione di ossigeno disciolto come gas (senza quindi utilizzare l’emoglobina dell’organismo) con effetto praticamente immediato dopo la somministrazione e con successiva rapida eliminazione per via respiratoria. Le controindicazioni e i rischi non sono ancora conosciuti. Le emoglobine di varia origine (umana, bovina, prodotta attraverso tecniche di ingegneria genetica) variamente modificate per renderle più stabili e meno tossiche possono essere conservate, a differenza del sangue, per un lungo periodo. Queste emoglobine di sintesi non sono rintracciabili nelle urine, ma sono identificabili esclusivamente nel sangue, purché il prelievo del campione venga effettuato praticamente a ridosso della gara (poche ore prima o poche ore dopo). Si tratta infatti di sostanze che vengono rapidamente eliminate dal circolo sanguigno entro ore al massimo.

29 Gli stimolanti del SNC

30 Slide 2: Brain regions and neuronal pathways
Certain parts of the brain govern specific functions. Point to sensory, motor, association and visual cortex to highlight specific functions. Point to the cerebellum for coordination and to the hippocampus for memory. Indicate that nerve cells or neurons travel from one area to another via pathways to send and integrate information. Show, for example, the reward pathway. Start at the ventral tegmental area (VTA) (in magenta), follow the neuron to the nucleus accumbens, and then on to prefrontal cortex. Explain that this pathway gets activated when a person receives positive reinforcement for certain behaviors ("reward"). Indicate that you will explain how this happens when a person takes an addictive drug.

31 La via del “piacere” Gli stimolanti (es. cocaina, oppioidi, amfetamine,cannabinoidi) alterano le aree cerebrali che mediano le sensazioni di motivazione e di piacere

32 Meccanismo comune agli stimolanti: liberazione di dopamina

33 Stimolanti del SNC Cocaina
Derivata dalla pianta Erythroxylon coca è un potente stimolante del SNC, agisce inibendo il reuptake della dopamina a livello delle sinapsi. Provoca euforia, fiducia in se stessi, potenza sessuale, non fa sentire la fatica, mantiene sveglie aumenta l’attenzione. Provoca aritmie cardiache, infarto del miocardio, ipertensione o ipotensione, ansia, depressione, attacchi di panico, aggressività, irritabilità, psicosi tossiche, tremori, convulsioni, alterazione dei riflessi, mancata coordinazione motoria, paralisi muscolare, respirazione irregolare dipendenza, morte

34 Slide 12: Dopamine binding to receptors and uptake pumps in the nucleus accumbens
Explain that cocaine concentrates in areas of the brain that are rich in dopamine synapses. Review dopamine transmission in the nucleus accumbens. Point to dopamine in the synapse and to dopamine bound to dopamine receptors and to uptake pumps on the terminal.

35 Slide 13: Cocaine binding to uptake pumps; inhibition of dopamine uptake
Now, show what happens when cocaine is present in the synapse. Cocaine (turquoise) binds to the uptake pumps and prevents them from removing dopamine from the synapse. This results in more dopamine in the synapse, and more dopamine receptors are activated.

36 Modificazioni nell’attività cerebrale dopo cocaina
Slide 8: Long-term effects of drug abuse. This PET scan shows us that once addicted to a drug like cocaine, the brain is affected for a long, long time. In other words, once addicted, the brain is literally changed. Let’s see how... In this slide, the level of brain function is indicated in yellow. The top row shows a normal-functioning brain without drugs. You can see a lot of brain activity. In other words, there is a lot of yellow color. The middle row shows a cocaine addict’s brain after 10 days without any cocaine use at all. What is happening here? [Pause for response.] Less yellow means less normal activity occurring in the brain—even after the cocaine abuser has abstained from the drug for 10 days. The third row shows the same addict’s brain after 100 days without any cocaine. We can see a little more yellow, so there is some improvement— more brain activity—at this point. But the addict’s brain is still not back to a normal level of functioning. . . more than 3 months later. Scientists are concerned that there may be areas in the brain that never fully recover from drug abuse and addiction. Photo courtesy of Nora Volkow, Ph.D. Volkow ND, Hitzemann R, Wang C-I, Fowler IS, Wolf AP, Dewey SL. Long-term frontal brain metabolic changes in cocaine abusers. Synapse 11: , 1992; Volkow ND, Fowler JS, Wang G-J, Hitzemann R, Logan J, Schlyer D, Dewey 5, Wolf AP. Decreased dopamine D2 receptor availability is associated with reduced frontal metabolism in cocaine abusers. Synapse 14: , 1993.

37 Narcotici (termine non corretto)
Oppioidi Agiscono sui recettori µ, κ e δ, il loro principale effetto è quello analgesico. Danno euforia. Vengono utilizzati nello sport anche per consentire l’attività dopo traumi che causano ancora dolore Provocano stipsi, depressione respiratoria, nausea e vomito, miosi, edema polmonare, debolezza muscolare, ritenzione urinaria, sonnolenza, dipendenza, morte. Non facendo percepire il dolore possono aggravare il trauma esistente

38 Stimolanti del SNC Amfetamine
Consentono un rendimento più elevato e allontanano la soglia della stanchezza. Aumentano la temperatura corporea, il battito cardiaco e la pressione sanguigna. Danno euforia, stimolando alcune aree del cervello, aumentano l’aggressività, la concentrazione e l’attenzione Provocano ipertensione, angina, vomito, dolore addominale, emorragie cerebrali, dipendenza, morte Efedrina, pseudoefredina, fenilpropanolamina Farmaci utilizzati nel raffreddore (ma anche illegalmente come anoressizanti) hanno effetti simili alle amfetamine (anche come reazioni avverse) quando impiegati a dosaggi elevati

39 Modificazioni nell’attività cerebrale dopo amfetamine
Slide 9: Drugs have long-term consequences. Here is another example of what science has shown us about the long-term effects of drugs. What this PET scan shows us is how just 10 days of drug use can produce very dramatic and long-term changes in the brain of a monkey. The drug in these images is amphetamine, or what some people call “speed.” Remember the previous slide showed us what the brain of a chronic cocaine abuser looks like. This slide shows us what using a drug like amphetamine can do in only 10 days to the brain of a monkey. This slide also gives us a better idea of what methamphetamine, a drug similar in structure, can do to the brain. Methamphetamine use is becoming increasingly popular in certain areas of the country. The top row shows us, in white and red, normal brain activity. The second row shows us that same brain 4 weeks after being given amphetamine for 10 days. There is a dramatic decrease in brain activity. This decreased brain activity continues for up to 1 year after amphetamine use. These continuous brain changes often trigger other changes in social and emotional behavior, too, including a possible increase in aggressiveness, feelings of isolation, and depression. Photo courtesy of NIDA from research conducted by Melega WP, Raleigh MJ, Stout DB, Lacan C, Huang SC, Phelps ME. Recovery of striatal dopamine function after acute amphetamine- and methamphetamine­induced neurotoxicity in the vervet monkey. Brain Res 1997 Aug 22;766(1-2);

40 Caffeina Stimolante del SNC Controversi gli effetti sulla performance
L’ultima lista WADA non l’inserisce più tra le sostanze vietate (prima lo era per valori urinari superiori a 12 mcg/ml) Migliora l’attenzione, accorcia I tempi di reazione provoca diuresi, fa sentire meno o ritarda l’affaticamento Provoca dispepsia, danni cardiaci, disidratazione, la combinazione con altri stimolanti SNC può anche essere fatale

41 Cannabinoidi Marijuana, hashish Presenti nella lista WADA
Il principale principio attivo è il tetraidrocannabinolo (THC) Alcuni studi mostrano un maggior uso negli atleti maschi rispetto ai non atleti, l’inverso per le femmine Più che migliorare possono peggiorare la prestazione sportiva Possono provocare percezione distorta, sindromi amotivazionali, paranoia, disturdi psicomotori, tachicardia, cefalea, diminuire il testosterone quando usati a lungo, tipici problemi respiratori da fumo

42 La cannabis indica La canapa indiana (cannabis indica) è una pianta originaria dell’Asia Centrale, delle zone tropicali e temperate, ma ormai è coltivata in tutto il pianeta. Dalla canapa indiana si estraggono la marijuana e l’hashish. Si ipotizza che l’uso della canapa indiana è iniziato in età neolitica nei territori dell’attuale Afghanistan. Da qui si sarebbe diffuso verso la Cina, dove il suo uso come sedativo è documentato in un trattato cinese di botanica del 1500 a.C. In India la canapa era ritenuta di origine divina, poiché si pensava provenisse dalla trasformazione dei peli della schiena di Visnù. In tutto il mondo islamico la canapa era tenuta in grandissima considerazione, poiché favoriva l’unione con la divinità.

43 I Cannabinoidi: (contenuto in THC)
Marijuana (0,5 – 1,5%) Ganja (2 - 4%) Hashish (3 - 7%) (nero, afgano, pakistano…) Olio di hashish ( %)

44 Effetti del THC Effetti sedativi ed euforici
Effetti allucinogeni (a dosi alte) Sensazione di benessere Rilassamento, calore Aumento dell’appetito Arrossamento tipico degli occhi Percezione alterata del tempo Sollievo dall’ansia Ansia e panico (timore di perdere il controllo) Incoordinazione motoria Difficoltà alla concentrazione Stato confusionale Nausea ….paranoia….compromissione delle capacità mnemoniche…SLATENTIZZAZIONE DI PSICOSI… …SINDROME AMOTIVAZIONALE (apatia, il soggetto appare inerte, perdita di interessi, abulia…)

45 Alcune caratteristiche del THC
Distribuzione ai vari organi, soprattutto in quelli ad elevata concentrazione di adipe Eliminazione lenta: rimane nell’organismo per svariati giorni L’eliminazione lenta tende a prolungare ed intensificare gli effetti dei cannabinoidi successivamente fumati No sindrome astinenziale: tuttavia l’interruzione può determinare nervosismo, irrequitezza, diminuizione dell’appetito con perdita di peso, insonnia, aumento del sonno REM, tremore… Dipendenza psicologica soprattutto dovuta al piacere indotto dalla sostanza e al condizionamento del gruppo Forte tolleranza

46 L’alcol vietato in alcuni sport ma dannoso per tutti
Uso frequente In passato l’uso di liquori (es. brandy) come doping era una pratica diffusa Tradizionalmente uno degli sport dove è più frequente l’uso di alcol è il rugby

47 Consumatori di alcol in Italia (Fonte: Osservatorio permanente su giovani e alcol. Indagine Doxa 2001) Uso: 88% maschi, 73% femmine

48 Consumatori eccessivi di alcol in Italia (Fonte: Osservatorio permanente su giovani e alcol. Indagine Doxa 2001) % sul totale consumatori Eccedenza 9,6% maschi; 2,4% femmine; Abuso: 2,1% machi, 0,6% femmine

49 L’alcol vietato in alcuni sport ma dannoso per tutti
Impatto negativo sui tempi di reazione, sulla cordinazione occhio-mano e occhio-piede, sull’equilibrio, sulla contrazione muscolare per diminuita produzione di ATP (l'alcol etilico influenza il metabolismo epatico dei glucidi inibendo il processo di sintesi del glucosio, il suo deposito sotto forma di glicogeno e attivando il processo di demolizione del glicogeno, in questo modo tende a esaurire le scorte glicidiche e ostacola la loro reintegrazione) Squilibri ormonali (es. inibizione ipotalamica della produzione di GH) Eccessiva produzione di calore e disidratazione Reazioni avverse: effetti cardiovascolari e GI, deficit nutrizionali, patologie epatiche (cirrosi) e pancreatiche, osteoporosi (uso cronico), alterazioni SNC (atrofia cerebellare), dipendenza

50 Cervello normale Cervello alcolista

51 Farmaci che aumentano la performance
Beta-2 agonisti Impiegati in clinica per il trattamento dell’asma Isoproterenolo, epinefrina, norepinefrina Salbutamolo, terbutalina, salmeterolo Amine simpaticomimetiche, proprietà anaboliche Reazioni avverse: aritmie cardiache, cefalea, tremori, agitazione

52 Alcune localizzazioni dei recettori beta adrenergici ed
effetti in seguito a stimolazione e inibizione Tessuto Recettore Stimolazione Inibizione Vasi sanguigni ß-1, ß-2 Dilatazione Contrazione Cuore Effetto inotropo e cronotropo positivo Eff. inotropo e cronotropo negativo Muscolatura scheletrica ß-2 Tremori ↑ massa muscolare e velocità di contr. muscolare Diminuzione tremori Bronchi ß-1> ß-2 Inotropo= forza contrazione Cronotropo= frequenza contrazione

53 Un beta-2 agonista particolare
Clenbuterolo Lunga durata d’azione. Rispetto agli altri β2 agonisti presenta una maggiore attività anabolizzante (forse per la diversa cinetica). L’effetto diminuisce dopo 8-10 gg per la down-regulation dei recettori β2. Pertanto viene assunto con uno schema di tipo ciclico. Nei periodi di wash-out possono presentaris sintomi di astinenza per la diminuzione degli effetti stimolanti il SNC. Le dosi come doping sono generalmente 4-5 volte superiori a quelle terapeutiche (20-40 mcg/die). Le rezioni avverse sono quelle tipiche dei β2 agonisti

54 Farmaci utilizzati in certe discipline
Beta-bloccanti Anti-tremore, effetto ansiolitico Arcieri, ginnasti, automibilisti, ecc. Effetti negativi sulla resistenza fisica Reazioni avverse: depressione, broncospasmo, fatica

55 Perdere peso o mascherare
Diuretici Rapida perdita di peso Particolarmente utilizzata nel wrestling, boxe, judo e negli altri sport che prevedono categorie di peso Aumentano l’escrezione e la diluizione di sostanze illecite L’impatto sulla performance è complessivamente negativo Provocano disidratazione, ipotensione, crampi muscolari, squilibri elettrolitici

56 Il futuro del doping: i geni?
Doping genetico I progressi nell’ambito della genetica con la definizione del genoma umano aprono prospettive molto interessanti per il trattamento di diverse patologie Il timore è che la manipolazione genetica venga applicata anche per cercare di migliorare la performance sportiva Segnali in questo senso sono già emersi. E’ già stato inserito nella lista WADA dei metodi proibiti Non bisogna credere che la manipolazione genetica delle cellule somatiche sia una pratica esente da rischi

57 GENE FUNZIONE DNA RNA Proteina
Trascrizione/ traslazione DNA RNA Proteina Per Terapia Genica si intende il trasferimento di materiale genetico alle cellule somatiche umane allo scopo di prevenire o trattare patologie. Il Doping genetico usa le stesse tecniche della Terapia Genica allo scopo di migliorare la prestazione sportiva.

58 Ingegneria genetica / tecniche di manipolazione
Segmenti specifici di DNA possono essere tagliati e isolati I segmenti isolati si possono ricombinare con un vettore plasmidico Il plasmide è trasferito in un batterio dove viene moltiplicato Il DNA ricombinato può essere ricombinato ulteriormente per ottenere la molecola finale desiderata La molecola finale è trasferita nelle cellule o nell’organismo

59 Tre diverse modalità di trasferire materiale genetico
In vitro EX-VIVO Le cellule target vengono isolate dal soggetto, coltivate, modificate geneticamente in vitro e quindi reimpiantate nello stesso soggetto - muscolo - cervello - articolazioni - ecc. IN-VIVO topico Introdurre dei vettori contenenti materiale genetico in una specifica localizzata sede del corpo - endovena - intra-arteriosa - ecc. IN-VIVO sistemico Introdurre dei vettori contenenti materiale genetico nel sangue

60 Trasferimento non-virale
Due tipi di vettori per il trasferimento di materiale genetico a b Trasferimento non-virale (transfettazione) DNA nudo, liposomomi, oligonucleotidi Trasferimento virale (infezione) Adenovirus, retrovirus, ecc.

61 I tre possibili livelli del doping genetico
Prima della competizione (effetti anabolizzanti) Manipolazione genetica Durante la competizione (sostanze che migliorano la performance) Dopo la competizione (sostanze di riparo)

62 Quali approcci di ingegneria genetica si possono ipotizzare come doping?
ex vivo, tessuto emopoietico: modificare l’emopoiesi (recettore EPO, trasporto O2...) in vivo locale (es. muscolo): fattori di crescita, modificatori fibre muscolari cardio-modulatori, ecc. in vivo locale (es. articolazioni): sostanze antidolorifiche, inibitori dell’infiammazione, fattori di riparo, ecc. in vivo sistemico: anabolizzanti, fattori ormonali, killer del dolore, controllo vascolare, ecc.

63 Esempi di approcci al doping genetico
Ormone della crescita umano (hGH) Transfettazione in vivo: geni che producono hGH posti in uno speciale involucro proteico Utilizzati come spray da inalare nel sistema bronchiale Iniettati direttamente nel sangue Incrementata produzione di hGH

64 Approcci al doping genetico
Gene della miostatina La miostatina è una proteina regolatrice della crescita muscolare. Appartiene alla superfaniglia dei TGF-beta E’ responsabile del differenziamento dei muscoli scheletrici Ha una funzione inibitoria della proliferazione delle cellule satelliti alle fibre muscolari. Mutazioni genetiche (es. ceppo bovino Belgium blue bull) provocano abnormi crescite dei muscoli Due strade: modificare il gene che codifica la miostatina o somministrare inibitori della miostatina

65 Esperimenti su topi Topi privati del gene della miostatina (topi knock out) sviluppano una muscolatura ipertrofica:

66 Gli inibitori della miostatina sono già in vendita!!!

67 Approcci al doping genetico
Insulin like Growth Factor 1 (IGF-1) Dopo iniezione intramuscolare, in animali, di un plasmide contenente il gene umano per IGF-1 quest’ultimo veniva espresso nei muscoli Risultato: incremento della forza muscolare Reazione a catena polimerasi Effetti avversi?? (questi fattori di crescita regolano anche la crescita di tumori ormono-dipendenti) L’incremento di IGF-1 non riscontrabile nel sangue o nelle urine. Si dovrebbe effettuare una biopsia muscolare per individuare la manipolazione genetica con la PCR

68 Nel muscolo normale i nuclei multipli delle fibre sono responsabili della produzione di nuove proteine. Quando è necessario un processo di riparo segnali chimici (IGF-1) stimolano le cellule satelliti a proliferare e a fondersi con le fibre in modo da contribuire con i loro nuclei al riparo delle fibre. La presenza di un numero maggiore di nuclei e quindi di nuove miofibrille consente di riparare il danno muscolare.

69 Iniezione di un gene nella fibra muscolare
Vettore Fibra muscolare Gene sintetico Nucleo Recettore miostatina Bloccante miostatina Miostatina Incremento della fibra fino al 40% Un gene sintetico, all’interno un vettore, può essere posto in un muscolo. Il vettore trasporterà il gene in un nucleo da dove dirigerà la produzione di una proteina. Se il gene produce IGF-I o una proteina che blocca la miostatina questo porterà a maggiore proliferazione delle cellule satelliti e quindi all’irrobustimento della fibra muscolare.

70 Nuovi approcci al doping genetico
Nel 2000 sono stati identificati due nuovi fattori di crescita, espressi dal muscolo, derivati dal gene del IGF-1 per splicing alternativo Muscle L. IGF-1 simile all’IGF-1 epatico Mechano Growth Factor (MGF) individuabile solo quando il muscolo è in esercizio o stirato Reazione a catena polimerasi MGF sembra avere solo azione locale infatti non si ritrova nel sangue MGF sembra proteggere il muscolo cardiaco e i muscoli scheletrici, inducendo processi riparativi locali e prevenendo l’apoptosi

71 Nuovi approcci al doping genetico
Vi sono anche evidenze che il MGF sia coinvolto nel mantenimento del tessuto nervoso, poiché è noto che IGF-1 è trasportato dentro i neuroni Se MGF viene posto in un gene manipolato e immesso nei muscoli di un topo di laboratorio: in 2 settimane si ha un incremento del 20% della massa muscolare Reazione a catena polimerasi Quando, con un simile approccio, si immette nel muscolo IGF-1 epatico si ottiene lo stesso incremento del 20% della massa muscolare ma soltanto dopo 4 mesi

72 Rischi ipotizzabili con il doping genetico
A lungo termine Fibrosi Tumori Effetti avversi tipici dei fattori stimolati Impossibilità di terapia genica futura (immunita) A breve-medio termine Autoimmunita Iperimmunita Shock tossico Legati alle modalità di trattamento Malpratica (vettore o via somministrazione inadeguati) Materiale contaminato (patogeni o allergeni) Mancanza di follow-up

73 Ricordiamoci che il genoma non è l’unico fattore…….
geni abitudini ambiente Distrofia muscolare Tumore al seno familiare Tumore polmonare Tumore al seno Anche condizioni acquisite: traumi fratture ustioni infezioni possono essere più frequenti In certi soggetti per fattori genetici Obesità Aterosclerosi Alzheimer Parkinson

74 L’erboristeria come doping

75 L’esempio del Tribulus terrestris
Il Tribulus terrestris è balzato agli onori della cronaca grazie alla polemiche sorte sul suo possibile impiego da parte dei giocatori dell'Inter. Il suo meccanismo sarebbe quello di innalzare il tasso di LH nell'uomo e di FSH nella donna con aumento di testosterone nel primo caso e di ormoni femminili nel secondo. Di fatto agirebbe come un precursore del testosterone. La casa produttrice afferma che una combinazione di Tribulus e di DHEA può incrementare i livelli di testosterone del 50%, provocando un aumento fino a 4 Kg di massa muscolare in 5 giorni ), una drastica riduzione del tessuto grasso e una costruzione e tonificazione del proprio fisico in modo veloce!!!! Il prodotto viene pubblicizzato ampiamente in centinaia di siti internet e in riviste, soprattutto indirizzate ai praticanti di bodybuilding.

76 Tribulus terrestris Il Tribulus rientra nei rimedi erboristici della medicina tradizionale. In Cina viene utilizzata come epatoprotettore e per problemi renali, in India per aumentare la fertilità maschile e femminile; nei paesi dell'Europa dell'Est per riequilibrare il bilancio o le insufficienze ormonali in uomini e donne. Uno dei paesi europei dove è stato maggiormente studiato e utilizzato è la Bulgaria. Le evidenze scientifiche sui suoi effetti sono scarse e perlopiù basate su studi sugli animali. Potrebbe avere una qualche efficacia nei soggetti con carenze ormonali di base (?). Uno studio su soggetti sani e giovani a cui è stato somministrato un “cocktail” di integratori con diversi precursori del testosterone, incluso il Tribulus, non ha mostrato un incremento significativo del testosterone. [Brown GA et al. Int J Sport Nutr Exerc Metab 200; 10:340-59] Un altro studio in cui veniva somministrato unicamente il Tribulus non si sono registrati aumenti della massa magra, diminuzione del tessuto adiposo e la performance sportiva dei soggetti studiati non è risultata variata. [Antonio J et al. Int J Sport Nutr Exerc Metab 200; 10:208-15]

77 Preparazioni erboristiche
Problema: non si riesce a sapere con certezza quale è il reale contenuto delle preparazioni in termini di principi attivi e di dosaggi. Inoltre ci sono pochi dati a sostegno della loro efficacia così come sulla mancanza di eventi avversi Tutto quello che posso rilevarti è che contiene vischio e…aragosta

78 L’uso appropriato Evitiamo di utilizzare sostanze di cui non sappiamo l’esatta composizione e/o gli effetti. Evitiamo in particolare le “pozioni magiche” Asterix prendi questa ampolla, contiene la pozione magica che ti sosterrà durante il lungo e pericoloso viaggio Grazie druido!

79 Essere informati! Oggi non si può più dire: “non lo sapevo”

80 TELEFONO PULITO Servizio di Consulenza Telefonica Responsabile:
Dott. Gustavo Savino Farmacologo Clinico Struttura Complessa di Tossicologia e Farmacologia Clinica Direttore Prof. Alfio Bertolini

81 TELEFONO PULITO 800-170001 Cos’è?
E’ una linea dedicata con numero verde (telefonata gratuita da tutta Italia) attraverso la quale si possono avere informazioni sulle sostanze dopanti o sospette tali, sui loro effetti sulla prestazione sportiva, sugli effetti collaterali, sui rischi relativi al loro uso, sulle interazioni con altri farmaci, sostanze, cibi e bevande. E’ possibile avere informazioni anche su integratori e prodotti di erboristeria, sui farmaci in generale relativamente al loro impiego, alle indicazioni d’uso ed alla loro eventuale pericolosità nella pratica sportiva. Quando funziona ? La linea è attiva dal 18 marzo 2002 ed è a disposizione degli utenti tutti i giorni dal lunedì al venerdì dalle ore 12:00 alle ore 14:00, le risposte ai quesiti vengono fornite al momento della telefonata oppure via fax o via entro 24 ore dalla formulazione della domanda. Chi risponde ? In linea rispondono i medici della Struttura Complessa di Tossicologia e Farmacologia Clinica della Facoltà di Medicina dell’Università di Modena.

82 Chi chiama? Dati calcolati al 07/01/2004 Atleti non professionisti
Privati Atleti professionisti Medici o Esperti 78,2 % 16 % 5,8 %

83 Sport praticati dagli utenti o per cui è stato posto il quesito
Ciclismo Podismo Body Building Calcio Arti Marziali 62% 20% 12% 5% 1%

84 Argomento dei quesiti Integratori e Farmaci 91%
Informazioni Legislative* Richiesta materiale informativo 91% 7% 2%

85 Sezione Farmaci e integratori
Contiene l’elenco delle sostanze vietate dal Comitato Internazionale Olimpico (C.I.O.) ordinato per Classe, nome commerciale e nome del principio attivo dei farmaci della farmacopea internazionale. E’ un servizio gratuito Sezione Farmaci e integratori

86 Altri siti Internet d’interesse sul doping