Biochemia oszustwa

W trakcie Igrzysk Olimpijskich w Soczi laboratorium antydopingowe będzie się starało wykryć ponad 200 substancji zabronionych. Najbardziej wyrafinowane formy dopingu to obecnie erytropoetyna (EPO) lub ludzki hormon wzrostu (hGF). Oba te środki są w stanie poprawić wydajność sportowca o parę procent, które mogą zaważyć na końcowych wynikach konkurencji – bo te przecież mierzone są z dokładnością do setnych części sekundy.

Jak jednak działa taki doping i jak się go wykrywa?

TROPIENIE HORMONÓW

Erytropoetyna to hormon peptydowy naturalnie produkowany przez nerki i działający na produkcję czerwonych krwinek – erytrocytów – w szpiku kostnym. Wzrost liczby erytrocytów prowadzi do wydajniejszego transportu tlenu z płuc do mięśni. Ostatnie badania na myszach, przeprowadzone na Uniwersytecie w Zurychu, sugerują, że erytropoetyna może mieć także wpływ na mózg, podnosząc motywację sportowca do wytężonego treningu.

Rekombinowaną erytropoetynę, produkowaną przy pomocy technik biotechnologicznych w komórkach zwierzęcych, wykorzystuje się w leczeniu anemii spowodowanej dysfunkcją nerek. Jednak nadużywanie tej substancji, tak jak w przypadku niektórych sportowców, może być niebezpieczne dla zdrowia. Nadmierny wzrost liczby erytrocytów prowadzi do zagęszczenia krwi, co może skutkować chorobami serca lub nawet wylewem.

Stosowanie EPO jako środka dopingującego jest zabronione od 1990 r., ale pierwszy test służący wykryciu tej substancji został wprowadzony dopiero w 2000 r. w czasie igrzysk w Sydney. Największą trudność w wykrywaniu EPO w moczu sportowca stanowi odróżnienie jej od tej występującej naturalnie w organizmie. Erytropoetyna jest glikoproteiną – tzn. białkiem, do którego dołączone są liczne grupy cukrowe. Od nich zależy wartość wypadkowego ładunku elektrycznego całej cząsteczki. Dołączanie cukrów zachodzi w nieco inny sposób w komórkach ludzkich niż w zwierzęcych. Na tej właśnie subtelnej różnicy oparte są testy antydopingowe.

Z kolei ludzki hormon wzrostu, produkowany przez przysadkę mózgową, ma za zadanie pobudzać wątrobę do wydzielania insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF-1), który wzmaga tworzenie chrząstki, ale wpływa również m.in. na rozrost mięśni. Podobnie jak w przypadku nadużywania EPO u zdrowych ludzi, podawanie hGF ma wiele skutków ubocznych i może prowadzić do ciężkich schorzeń, np. chorób serca, nadciśnienia czy cukrzycy.

Pierwszy test wykrywający hGF został zastosowany w czasie IO w Atenach w 2004 r. Podobnie jak w przypadku EPO, trudność polega na rozróżnieniu naturalnie występującego hormonu od jego wersji sztucznej. Ich cząsteczki mają nieco inne masy – i na tym opiera się test.

DOPING XXI WIEKU

Od dekady coraz głośniej mówi się o dopingu genomowym. Wiadomo, że zdarzają się naturalne mutacje w genach kluczowych dla osiągów fizycznych. Eero Mäntyrant, fiński biegacz narciarski, zdobywca złotych medali w latach 60. XX w., wiele razy był oskarżany o stosowanie nielegalnego dopingu, jednak dopiero badania genetyczne wykazały, że posiadał on pojedynczą mutację w genie kodującym receptor erytropoetyny. Sprawiała ona, że komórki produkujące czerwone krwinki były bardziej wrażliwe na działanie EPO, co skutkowało zwiększoną produkcją czerwonych krwinek, a w efekcie lepszym transportem tlenu do mięśni.

Pojawia się pokusa, żeby taki efekt wywołać sztucznie. Dzięki rozwojowi technik terapii genowej staje się to coraz bardziej prawdopodobne. Jednak żeby dostarczyć nową kopię genu do komórek np. mięśni, trzeba się posłużyć wirusami, a to może spowodować trudne do przewidzenia reakcje układu odpornościowego. Poza tym nie znamy jeszcze wszystkich skutków takiej modyfikacji. Mogą się one wymknąć spod kontroli.

Naukowcy znają ok. 200 wariantów genów, od których może bezpośrednio zależeć lepsza wydolność fizyczna. Jednym z nich jest gen, który koduje enzym konwertujący angiotensynę (angiotensin converting enzyme, ACE). Angiotensyna to hormon peptydowy, który odpowiada za zwężanie naczyń krwionośnych. W formie nieaktywnej produkuje go wątroba, a swoje fizjologiczne funkcje uzyskuje on dopiero pod wpływem działania enzymu ACE.

Znane są dwie formy ACE, które różnią się aktywnością. Forma I, powiązana z mniejszą aktywnością enzymu, występuje 94 proc. Szerpów, ludu tybetańskiego zamieszkującego Himalaje, ale zaledwie u 45-70 proc. ludzi o innym pochodzeniu etnicznym. Badania wykazały, że forma I związana jest z poprawą wydajności w sportach wymagających dużej wytrzymałości, jak np. maraton. Natomiast druga znana forma – D, bardziej aktywna, przyspieszająca aktywację angiotensyny i zwężanie naczyń krwionośnych, jest powiązana ze sportami, w których istotne są szybkie „wybuchy energii”, jak np. sprint.

Badania pod kierunkiem Ronalda Evansa, opublikowane w prestiżowym magazynie „Cell”, donoszą o możliwości „włączania” i „wyłączania” przy pomocy leków genów odgrywających ważną rolę w poprawianiu wydajności mięśniowej. Wolnokurczliwe włókna mięśniowe czerpią energię przede wszystkim z rozkładu tłuszczów i są bardziej odporne na długotrwały wysiłek fizyczny, w odróżnieniu od włókien szybkokurczliwych. Substancja pod nazwą GW1516, podawana doustnie, aktywuje szlaki przekazu sygnału w komórkach mięśniowych, wpływając w efekcie na geny odpowiedzialne za stosunek ilości włókien wolnokurczliwych do szybkokurczliwych w mięśniach.

Eksperymenty przeprowadzone na myszach pokazują, że zastosowanie leku w połączeniu z treningiem doprowadziło do wzrostu wytrzymałości gryzoni aż o 70 proc. Takie leki imitujące wysiłek fizyczny mogą być stosowane w leczeniu chorób mięśni czy otyłości. Ale niewykluczone, że sięgną po nie również nieuczciwi sportowcy.

***

Na naszych oczach zachodzi nieprawdopodobna ewolucja środków dopingujących. Czy za kilkadziesiąt lat w igrzyskach będą brali udział ludzie, czy będą to już wytwory pracy naukowców? Sport to przezwyciężanie własnych słabości na arenie zmagań. Nie w laboratoriach.  


ANNA BARTOSIK (ur. 1984) jest doktorem nauk biologicznych Uniwersytetu w Heidelbergu. Obecnie prowadzi badania naukowe w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie.


SOCZI: KONTROLE POD ZNAKIEM ZAPYTANIA

Podczas konferencji antydopingowej w Johannesburgu, pod koniec 2013 r., Thomas Bach, prezydent Międzynarodowego Komitetu Olimpijskiego, zapowiedział, że kontrole podczas olimpiady w Soczi będą najbardziej restrykcyjne w historii zimowych igrzysk. Takie zapowiedzi padają przed każdymi globalnymi zawodami. W trakcie igrzysk w Londynie na dopingu przyłapano 15 sportowców, z czego trzem odebrano medale. Testy antydopingowe prowadzono wtedy w nowoczesnym laboratorium akredytowanym przez Światową Agencję Antydopingową (WADA), w Harlow, 35 km od Londynu. Tam trafiały próbki krwi i moczu ok. 7 tys. sportowców – bezpośrednio przed i po ich występach.

Działalność moskiewskiego oddziału laboratorium antydopingowego w Soczi stała pod znakiem zapytania. W listopadzie WADA tymczasowo zawiesiła moskiewskie laboratorium, uzasadniając, że jego wyniki odbiegają od surowych kryteriów dokładności i niezawodności. Na poprawę standardów WADA dała Moskwie czas do początku grudnia 2013 r.


DOPING PO POLSKU

Polska zapisała niechlubną kartę w historii zimowych Igrzysk Olimpijskich w Vancouver w 2010 r. Jedynym sportowcem przyłapanym wtedy na stosowaniu EPO była polska biegaczka narciarska Kornelia Marek.