ArchivMedizin studieren1/2007Doping: Erythropoetin – Medikament und Dopingmittel

Medizin

Doping: Erythropoetin – Medikament und Dopingmittel

Deutsches Ärzteblatt Studieren.de, SS 2007: 30

Clasing, Dirk

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Foto:dpa
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Das Hormon Erythropoetin (EPO) ist als gentechnisch hergestelltes Medikament für Patienten mit chronischem Nierenversagen lebenswichtig. Seit Anfang der 1990er-Jahre steht es aber auch auf der Dopingliste.

Seit den Olympischen Spielen (OS) in Mexiko-Stadt 1968 und durch die Erfahrungen von Höhenexpeditionen ist es unumstritten, dass für gute Ausdauerleistungen in der Höhe ein vorbereitendes Training über mehrere Wochen unter diesen Umweltbedingungen (Akklimatisation) durchgeführt werden muss. Im Spitzensport hat sich das Höhentraining als legale Vorbereitung auf Wettkämpfe im Flachland etabliert.

Blutdoping stellt dagegen eine Manipulation mit Blutoder Blutzelltransfusionen zur Erhöhung der Sauerstofftransportkapazität dar. Die rasche Zufuhr von Erythrozyten führt zu einem Anstieg der Hb-Konzentration beziehungsweise des Gesamtvolumens der Erythrozyten. Bei einem Anstieg von mehr als fünf Prozent verbessert sich die Sauerstofftransportkapazität und damit die Ausdauerleistungsfähigkeit. Gledhill (1982) nennt folgende Kriterien für ein „erfolgreiches“ Blutdoping: Mindestens 900 ml Blut müssen entnommen und tiefgekühlt aufbewahrt werden. Die Reinfusion erfolgt nach sechs bis acht Wochen, während sich in der Zwischenzeit die Hb-Konzentration wieder aufbaut. Erste brauchbare experimentelle Untersuchungen mit Eigenbluttransfusionen stammen von Ekblom (1972). Während der Trainingsphase wurde drei Studenten 800 ml Blut entnommen. Die vier Wochen später erfolgte Rücktransfusion steigerte die maximale Sauerstoffaufnahme um neun Prozent. Auch Berglund (1987) zeigte mit zwei Gruppen von gut trainierten Skilangläufern, dass eine Reinfusion von 1 350 ml Blut nach vier Wochen zu einer deutlichen Leistungssteigerung führt. Drei Stunden nach der Infusion betrug die Verbesserung der Laufzeit über 15 km 2,5 min – zwei Wochen später 1,5 min. Zu ähnlichen Ergebnissen kam Brien (1987) mit 10 000-m-Läufern der Kategorie 32 bis 33 min, die nach der Reinfusion von zweimal 400 ml Eigenblut durchschnittlich um 69 s schneller liefen.

Nach den OS in Montreal 1976 kam erstmals der Verdacht auf, dass Langstreckenläufer mithilfe von Bluttransfusionen ihre Leistungsfähigkeit verbessert hätten. 1980 gab dann der finnische Silber- und Bronzemedaillengewinner über 10 000 m und 5 000 m bei den OS in Moskau, Kaarlo Maaininka, zu, vor den Rennen Blut erhalten zu haben. Im Anschluss an die OS in Los Angeles 1984 bezichtigten sich sieben US-amerikanische Radrennfahrer, darunter vier Medaillengewinner, des Blutdopings. Auch nach den Weltmeisterschaften im Nordischen Skilauf in Oberstdorf 1987 wurde der US-Amerikaner Lynch nach einer Selbstanzeige disqualifiziert und verlor seine Silbermedaille.

EPO: Seit 1992 auf der Dopingliste
Das Internationale Olympische Komitee (IOC) setzte erst 1988 Blutdoping und 1989 Peptidhormone auf seine Liste verbotener Wirkstoffe und Methoden. EPO wurde erstmals zu den OS 1992 in Barcelona genannt (www.wada-ama.org). EPO ist ein Glykoprotein, das vorwiegend in den kortikalen Tubuluszellen der Niere und zu einem geringen Teil in der Leber gebildet wird. Sauerstoffmangel des Gewebes führt zur Ausschüttung von EPO. Es gelangt mit dem Blut ins Knochenmark und stimuliert dort die Zellteilung von Vorläuferzellen der Erythrozyten. Die Erythrozytenmasse und somit die O2-Transportkapazität werden erhöht. Bei gesunden Menschen beträgt die EPO-Konzentration im Blut 10 bis 25 mU/ml (100 bis 250 pg/ml). Die Entfernung der Nieren führt regelmäßig zur Entwicklung einer renalen Anämie mit normochromen, normozytären Erythrozyten, die quantitativ stark vermindert sind, sowie zu einer Halbierung der Hb-Konzentration und einem Abfall des Hämatokrits auf 20 bis 35 Prozent. Die Gabe von EPO kann die renale Anämie vollständig korrigieren. Die subkutane Applikation weist eine höhere Effizienz auf als die intravenöse (Haselbeck 1996, Krone 1996).

Seit 1989 steht rhEPO als gentechnisch hergestelltes Medikament (Eprex®, Erypo® [Epoetin alfa], NeoRecormon® [Epoetin beta], Aranesp® [Darbopoietin alfa]) vornehmlich für Patienten mit chronischem Nierenversagen (Dialysepatienten), aber auch bei anderen Formen der Anämie zur Verfügung. Nebenwirkungen sind vor allem bei Patienten mit Hochdruckerkrankungen zu erwarten, wie der Verschlechterung eines Hypertonus oder Hochdruckkrisen während oder nach der Dialyse. Weitere Risiken sind: Veränderungen der Blutviskosität, allergische Hautreaktionen, Lidödem und epileptische Anfälle mit grippeähnlichen Beschwerden. Bei Patienten mit einem Ausgangshämoglobinwert von > 13 g/dl besteht ein erhöhtes Risiko für postoperative thrombotische Erkrankungen.

„EPO-Zeit“ sorgt für Weltrekorde
Ekblom und Berglund (1991) zeigten, dass nach einer sechswöchigen rhEPO-Behandlung (3 × 20 IU/kg pro Woche) bei 15 gesunden Sportstudenten Hb (von 15,2 0,4 auf 16,9  0,9 g/dl) und Hkt (von 44,5  1,5 auf 49,7  1,9 %) deutlich anstiegen. Die maximale Sauerstoffaufnahme stieg von 4,52  0,45 auf 4,88  0,42 l/min. Somit verlängerte sich bei der Laufbanduntersuchung die Zeit bis zur Erschöpfung von 500  87 auf 583  97 s. Wie sich die Ausdauerleistungsfähigkeit von Radrennfahrern in Zeiten von Blutdoping und EPO entwickelt, zeigt der Stundenweltrekord auf der Bahn. Mercks fuhr 1972 49 431 km. Zwölf Jahre später verbesserte Moser den Rekord um 1 720 m. Er wurde bei seinen Versuchen von zwei Kardiologen und von acht 18 bis 20 Jahre alten Männern begleitet, die seine Blutgruppe aufwiesen (Brien 1987). Zwischen 1993 und 1996, in der „EPO-Zeit“, wurde der Stundenweltrekord siebenmal, letztendlich um 4 779 m, auf 56 357 km verbessert.

Das Risiko einer Manipulation mit rhEPO bei einem gesunden Sportler liegt vornehmlich darin, dass er bei erhöhter Viskosität des Blutes in Kombination mit der dauerleistungsbedingten Bradykardie und Hypotonie eine Thromboembolie erleidet. Bei unerwarteten Todesfällen von jungen Ausdauersportlern wird eine rhEPO-induzierte Thromboembolie zunehmend häufiger vermutet (Ramotar, J. E. 1990). Als kritische Grenze gilt ein Hämatokrit von 55 %. Ein Ausdauersportler kann seinen normalen Ausgangshämatokrit von 42 bis 43 % bei einer Belastung in großer Hitze und durch den entstandenen Flüssigkeitsverlust auf 55 % steigern. Steht er unter EPO und beginnt sein Rennen bei einem Hkt von 52 bis 58 %, kann der Wert im Ziel deutlich über 60 % liegen. In den Tagen danach kann er weiter ansteigen, sodass Herzinsuffizienz, Herzinfarkt, Lungenembolie, Lungenödem und thromboembolische Prozesse drohen (Cowart 1989, Jelkmann 2001). Der Gefahr der Bluteindickung versuchen die Sportler durch Einnahme von Aspirin und einer reichlichen Flüssigkeitsaufnahme zu begegnen. Der Nachweis des rhEPO-Missbrauchs mit einer Urinprobe ist erst seit den OS 2002 in Salt Lake City mit einer zeitaufwendigen und teuren Methode möglich. Eine kapillarelektrophoretische Trennung des natürlichen von dem gentechnisch hergestellten EPO wurde erstmals im Blut und Urin nach der Methode von Wide (1995) durchgeführt. Die jeweilige Konzentration wird mit einem Immunassay bestimmt. Bis 24 Stunden nach der letzten Injektion ist rhEPO in allen untersuchten Fällen festzustellen. Danach nimmt die Treffsicherheit ab.

Inzwischen haben einzelne internationale Sportverbände Blutentnahmen zur Bestimmung des Hkt und der Hb-Konzentration unmittelbar vor dem Wettkampf eingeführt. Beim Überschreiten der kritischen Grenze dürfen die Sportler nicht starten. Die Grenze liegt bei der Union Cycliste Internationale bei einem Hkt von 50 % für Männer und 47 % für Frauen, bei der International Ski Federation beträgt der Grenzwert bei den Frauen  16,0 und bei den Männern  17,0 g/dl. Als nächste Generation von Dopingmitteln gelten künstliche Sauerstoffträger wie Perfluorocarbo, einer vollsynthetischen Substanz, Efaproxinal sowie Hemopure- und Oxyglobin- Lösungen aus Rinderblut. Eigentlich für die Notfallund Tiermedizin gedacht, ist ihr unkontrollierter Einsatz mit hohen Risiken wie allergischen oder hämolytischen Reaktionen, Nierenschädigung und Bluthochdruck verbunden (Schumacher 2001).

Prof. Dr. med. Dirk Clasing, Universität Münster – Sportwissenschaft, Stellv. Vorstandsvorsitzender der NADA, E-Mail: clasing@uni-muenster.de

Das Sauerstoffaufnahmevermögen bestimmt bei sportlicher Aktivität die Ausdauerleistungsfähigkeit. Das maximale Herzzeitvolumen sowie die Sauerstofftransportkapazität des Blutes spielen dabei die maßgebliche Rolle. Entscheidend ist die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2 max/min), die dabei mit der Hämoglobin-( Hb)-Konzentration korreliert. Mit Höhentraining, Bluttransfusionen und der Gabe von Erythropoetin versuchen Leistungssportler, die Ausdauerleistungsfähigkeit zu verbessern.

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