Zrozumieć mechanizmy działania SAA

Co sprawia, że nasze mięśnie rozrastają się w znacznie szybszym tempie podczas stosowania dopingu? Postaram się w prosty sposób przybliżyć to wszystkim zainteresowanym z molekularnego poziomu. Myślę, że błędne przekonanie o "magiczności" SAA bierze się właśnie z nieświadomości w tym temacie. Ja osobiście wolę wiedzieć dlaczego otwierając lodówkę włącza się światło  

--> Wyobraźmy sobie, że przedstawiona komórka jest miocytem-czyli naszą komórką z których zbudowane są mięśnie. Jak widać receptor, na naszym filmiku struktura zielonego koloru znajduje się wewnątrz jądra komórkowego (nucleus). SAA- przykładowo testosteron, metanabol etc., na filmie koloru czerwonego po wstrzyknięciu przemieszcza sie przez błonę komórkowa, zarówno komórki jak i jądra. Następnie po rozpoznaniu łączy sie z receptorem. Po połączeniu następuje strukturalna modyfikacja-(receptor pod wpływem SAA zmienia swój trójwymiarowy kształt)-, która umożliwia pełnienie funkcji tzw. enhancera(wzmacniacza). Podobnie jak wzmacniacz muzyczny, wzmacnia on odpowiedni sygnał. Wzmacniacz muzyczny prąd a wzmacniacz w postaci receptor+SAA proces transkrypcji(przepisywania) kodu zawartego w DNA na mRNA. Nasilenie i przyśpieszenie tego procesu powoduje powstanie większej ilości mRNA, które jest zapisem struktury wszystkich białek jakie powstają w organizmie m.in. aktyny i miozyny- budulca naszych mięśni. Należy zwrócić uwagę na fakt potęgowania procesu transkrypcji przez steroidy, natomiast białko naszych mięśni powstaje w kolejnym następującym procesie zwanym translacją. Nasz metanabol spowodował wytworzenie olbrzymiej ilości matryc.

Tak jak matryce do wyrabiania monet, matryce w postaci mRNA potrzebują do rozbudowy naszych mięśni budulca-pełnowartościowego białka w dużej ilości. Podobnie jak w mennicy braknie budulca do wyrabiania monet, (czyli odpowiednich metali) matryce do ich wyrobu przestaną funkcjonować zgodnie ze swoim przeznaczeniem. Jeśli nie będziemy dostarczać w naszej codziennej diecie odpowiednich ilości pełnowartościowego budulca(białka) i energii, to tak jakby mennica dysponowała całym stosem najlepszych matryc, lecz brakowało budulca np. stali-pieniędzy/mięśni z tego nie będzie.

- Zwiększona aktywność czynnika wzrostu (np. GH, IGF-1, itp.)
- Lepsza aktywacja mieśniowopochodnych komórek macierzystych (np. komórki satelitarne zwoju rdzeniowego)
- Zwiększona liczby jąder miozynowych (w celu utrzymania proporcji ilości jąder do ilości cytoplazmy)
- Bezpośrednie powstawanie nowych miofibryli (włókien miozynowych).

Tak w skrócie i wielkim uproszczeniu przebiega wzrost naszych mięśni.Wynika z tego jasno, że bez diety nic nie wskóramy- saa to nie cuda na patyku, które same zbudują nam mięśnie.

Naukowcy jak również sportowcy dobrze wiedzą, że oprócz dwóch głównych fizjologicznych androgenów (testosteron i dihydrotestosteron), istnieje wiele syntetycznych steroidów anaboliczno-androgennych(SAA), które wykazują różne działania biologiczne. Na przykład, dihydrotestosteron (DHT)w stosunku do testosteronu jest uważany za androgenny , gdyż m.in. jest niezbędny do wykształcenia zewnętrznych narządów płciowych. Z drugiej strony, DHT nie wykazuje działania anabolicznego, ponieważ nie jest aktywny w mięśniach szkieletowych (jest enzymatycznie dezaktywowany). W mięśniach wpływ anaboliczny przejawia testosteron, jest odpowiedzialny (wraz z innymi hormonami i czynnikami wzrostowymi) za rozbudowę i utrzymanie mięśni szkieletowych. Podobnie jak w przypadku fizjologicznych androgenów, syntetyczne SAA również posiadają rożne stosunki anaboliczno/androgenne co predysponuje je do rożnych zastosowań. Ze względu na rozróżnienie zastosowań poszczególnych SAA, zostały stworzone tablice stosunków anaboliczno/ androgennych . Niektóre, jak metyltestosteron i fluoxymesterone są stosunkowo androgenne (chociaż nie tak bardzo jak DHT), z tego powodu znalazły zastosowanie androgennej terapii zastępczej, podczas gdy stanozolol czy oxandrolon są substancjami o wyższym potencjale anaboliczności, z tego powodu posiadają inne zastosowanie. Pomimo szerokiego wachlarza potencjałów jak i efektów wywoływanych przez syntetyczne jak i naturalne androgeny, do tej pory zidentyfikowano tylko jeden receptor androgenowy. Pojawia sie zatem pytanie co odpowiada za różnorodne efekty poszczególnych substancji?

Co ciekawe, pomimo opracowania wielu syntetycznych SAA , sposób w jaki działają jest słabo poznany. Odnosi się to również do naturalnie występujących androgenów. Istnieją pewne dowody (które omówimy poniżej), mówiące o istnieniu działania niezależnego od receptora androgenowego (AR). Antagonizm receptorów glikokortykoidów jest jednym z możliwych mechanizmów dzięki któremu androgeny mogą wywoływać efekt anaboliczny. Częstokroć różnice w efektach i mocy poszczególnych SAA, tłumaczone są powinowactwem do receptora androgenowego. Na przykład, DHT w tym samym stężeniu wiąże się z receptorem androgenowym znacznie silniej niż testosteron, uzyskując wyższy stopień stabilności ligand-receptor. Jenak gdy stężenie testosteronu zwiększa się jednocześnie stabilność ligand-receptor, do poziomu zbliżonego dla DHT. Doprowadziło to do wniosku, że słabsza androgenność testosteronu w porównaniu do dihydrotestosteronu w tkankach docelowych, takich jak prostata znajduje odzwierciedlenie w sile z jaka wiąże się on z receptorem androgenowym. Jednak powszechnie wiadomo, że niektóre steroidy silnie anaboliczne takie jak stanozolol lub oxymetolon wiążą się bardzo słabo z AR . Jeśli założymy, że powinowactwo do AR jest jedynym wyznacznikiem zdolności do działania poprzez AR w celu promowania anabolicznych i androgennych działań, jednocześnie zmuszeni jesteśmy przyjąć, że silne SAA jednocześnie posiadające słabe powinowactwo względem AR muszą uruchamiać inne procesy nie związane z AR. W literaturze kulturystycznej taką tezę często przyjmuje się jako dogmat.

Najnowsze badania rzucają światło na ten problem, pokazując, że powinowactwo do AR jest tylko częściowo odpowiedzialne za skutki wyrażane za pośrednictwem receptora androgenowego. Autorzy przedstawiają dowody,na istnienie profili transkrypcyjnych dla poszczególnych SAA. Innymi słowy, poszczególne geny wchodzące w skład struktur genów aktywowanych androgenami są łatwiej aktywowane przez niektóre androgeny niż przez inne i odwrotnie. Zestaw genów aktywowanych przez dany androgen, określa fizjologiczny efekt jaki wywiera dana substancja. Teoria wyjaśnia w jaki sposób o niskim powinowactwie względem AR , jak stanozolol, mogą być silnie anaboliczne. Włączają one geny których produkty promują anabolizm mięśni, jednocześnie nie potrafią aktywować genów odpowiedzialnych za rozwój drugorzędnych cech płciowych. 

Zanim przyjrzymy się szczegółowo tym badaniom, po krotce omówimy jak androgeny aktywują geny. AR w głównej mierze znajduje się w komórce na terenie cytoplazmy, będąc związanym z białkami HSP (białka szok cieplnego). Androgen(ligand), po wniknięciu do Komorki, wiąże się z AR w odpowiednim miejscu, w wyniku czego następuje oddzielenie HSP od kompleksu ligand-receptor. Następnie kompleks ligand-receptor ulega dimeryzacji- wiąże się z innym identycznym kompleksem ligand-receptor, następnie przechodzi do jadra komórkowego gdzie zlokalizowane są geny docelowe. Gdy ligand wiąże się z AR, to wywołuje zmianę konformacji w kompleksie ligand-receptor, dzięki której kompleks rozpoznaje i przyłącza się do odpowiedniej sekwencji nukleotydów w obrębie ARE. Umożliwia to rekrutację inaktywatorów które zachowują się jak „wzmacniacze” transkrypcji, umożliwiając przyłączenie innych białek koniecznych do przyłączenia polimerazy ll RNA, będącej głównym enzymem przeprowadzającym ten proces. Powstały na skutek transkrypcji mRNA, transportowany jest z jądra do cytoplazmy, gdzie w procesie translacji ulega przepisaniu na odpowiednie białko (enzym, receptor, hormon etc.)

Aby nie zanudzać szczegółami, odnosząc się do obrazka poniżej:Część genu (przedstawionego poniżej) składa się z regionu promotora(od lewej do miejsca +1), który zawiera sekwencje o nazwie element odpowiedzi androgenów (ARE). Promotor to odcinek DNA, położony zazwyczaj powyżej sekwencji kodującej genu, który zawiera sekwencje rozpoznawane przez polimerazę RNA II. . Po połączeniu się polimerazy RNA z promotorem rozpoczyna się transkrypcja (proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na RNA). Autorzy chcieli poznać w jaki sposób sekwencja zasad w odcinku promotorowym wpływa na wiązanie i w konsekwencji wynik działania androgenów. W tym celu skonstruowali oni specjalne „geny reporterowe”, skladajace się ze scisle okreslonej sekwencji promotorowej( na obrazku zaznaczone elipsa), oraz czesci genu (egzonu) w której zapisana była informacja kodująca enzym lucyferaze. Lucyferaza naturalnie występującą u świetlików, w środowisku które zawiera lucyferynę wywołuje efekt luminescencji- charakterystycznego świecenia świetlików. Sekwencje promotorowe przedstawiały się następująco (podstawic w miejsce zaznaczone elipsą):
GRE-OCT-luc
(ARE) 2TATA-luc
MMTV-luc

Jeśli dany androgen jest w stanie połączyć się z danym promotorem, i aktywować transkrypcje, wtedy spowoduje świecenie. Jakie są możliwe wyniki i interpretacje eksperymentu? Jeśli na przykład wszystkie androgeny wywołają transkrypcje(świecenie) w takim samym stopniu we wszystkich trzech genach, to można założyć, że struktury danego promotora genu prawdopodobnie nie determinują różnic w biologicznym efekcie wywolanym przez rożne androgeny. Jeśli natomiast np. winstrol aktywuje jeden z genów a testosteron inny, wtedy różnice w profilach obu androgenów( przykładowo stosunek anabolicznośc/ androgeniczność), może wynikać z tego że poszczególne androgeny w zależności od struktury promotora w organizmie, aktywują rożne zestawy genów. Jeśli taka zależność miała by miejsce, to tłumaczyło by to dlaczego androgeny słabo wiążące się z AR wywołują silny efekt anaboliczny, promując aktywacje genów odpowiedzialnych za anabolizm tkanki mięśniowej . Nie zachodziła by wtedy potrzeba tłumaczenia różnorodnych efektów biologicznych poszczególnych SAA, wątłej jakości teoria sterydów I i II klasy( o słabym i silnym powinowactwie do AR).

Przebieg eksperymentu:
Komórki jajnika chomika chińskiego (które nie posiadaja AR ani żadnych genów indukowanych androgenami), transferowano wymienionymi wcześniej 3 genami, oraz wektorem z zakodowanym AR. Komórki były traktowane rożnymi stężeniami różnych androgenów, w tym R1881 (methyltrienolone-trenbolon), testosteron, DHT, nandrolon, oxandrolon, androstendion i DHEA.

W oparciu o aktywacje genów reportowych, powstaly dwie podgrupy androgenów. DHT, nandrolon, R1881 i testosteron w jednej grupie w oparciu o swój profil aktywacji, pozostałe znalazły się w drugiej grupie.

Było kilka ciekawych poszczególnych wyników. Testosteron w stosunku do DHT, na wszystkich poziomach stężeń, wykazał się dwa razy większą zdolnością aktywacji GRE-OCT-luc. Pokazuje to że powinowactwo do AR nie jest czynnikiem warunkującym aktywacje genu z tym promotorem. DHT natomiast w stężeniu 10nM, maksymalnie stymulował ekspresje genu z promotorem (ARE) 2TATA-luc. Oxandrolon, nandrolon i stanozolol były silnymi aktywatorami MMTV-luc . Stanozolol który posiada słabe powinowactwo do AR, w 10nM stężeniu wykazywał wyższy stopień aktywacji genu z tym promotorem od trenbolonu, który jak wiadomo wśród wszystkich SAA posiada jedno z najwyższych powinowactw do AR. Po raz kolejny widzimy, ze powinowactwo nie jest jedynym wyznacznikiem działania androgenów.  Interesującym rezultatem był fakt, że DHEA i androstendion po zwiazaniu z receptorem prowadzily do zroznicowanej ekspresji genów. Autorzy doszli do wniosku ze wymienione prekursory testosteronu , w istotny sposób wspierają, co za tym idzie wpływają na mechanizm działania androgenów in vivo.

Bardzo ważną role w ekspresji odpowiednich genów, odgrywają koregulatory. Aby uruchomić proces transkrypcji, niezbędne jest przyłączenie odpowiedniego zestawu koaktywatorów. Tłumaczy to w jaki sposób antagoniści mogą hamować transkrypcje, uniemożliwiając przyłączenie odpowiednich koaktywatorów. Mechanizm ten został dobrze poznany na przykładzie tamoksyfenu który w niektórych tkankach działa jako antagonista ER. Domeną wiążącą ligand receptora estrogenowego składa się z kilku sekwencji aminokwasowych, ułożonych w kilka helix. Różne ligandy ER stosunkowo łatwo zmieniają przestrzenna budowe jednej z nich, w szczególności helix 12. Kiedy agonista np.: estradiol wiąże ER, helix 12 przybiera kształt który stanowi swoista „kieszeń” umozliwijacą przyłączenie koaktywatora, dzięki czemu może dojść do transkrypcji określonego genu. Natomiast gdy z ER zwiąże się antagonista, domena wiążąca ligand zmienia kształt w taki sposób, że helix 12 pochyla się uniemożliwiając przyłączenie koaktywatora, tym samy uniemozliwajac zajście transkrypcji. Okazuje się, że ER zawiera dwa regiony, które mogą wiązać koaktywatory- AF-1 i AF-2. Tamoxifen inaktywuje AF-2, ale AF-1 zachowuje zdolność do przyłączania koaktywatorów. Kiedy tamoxifen działa jako agonista, transkrypcja genów zalezna jest od regionu AF-1, natomiast geny których aktywacja zależna jest od regionu AF-2 nie ulegają transkrypcji -wtedy tamoxifen działa jako antagonista. Faslodex będący pełnym antagonista ER, blokuje oba miejsca wiązania koaktywatorów, blokując tym samym ekspresje wszystkich genów uruchamianych przez ER.