Doping mit Hormonen Wilhelm Schänzer Institut für Biochemie Deutsche Sporthochschule Köln Berlin 4. November 2005

Zuständigkeit für den weltweiten Anti-Doping-Kampf Doping mit Hormonen Dopingdefinition der WADA Zuständigkeit für den weltweiten Anti-Doping-Kampf bis 31.12.2003 IOC Internationales Olympisches Komitee ab 1.1.2004 WADA Welt Anti-Doping Agentur Artikel 1 Definition von Doping Doping ist definiert als ein Verstoß gegen die Anti-Doping-Regeln wie sie in Artikel 2.1 bis 2.8 ausgewiesen sind. Artikel 2 Verstöße gegen die Anti-Doping-Regeln 2.1 Die Anwesenheit einer verbotenen Substanz, deren Metaboliten oder eines Markers in einer dem Athleten entnommenen Probe 2.2 Die Anwendung bzw. der Versuch der Anwendung einer verbotenen Substanz oder einer verbotenen Methode

Doping mit Hormonen Dopingdefinition der WADA 2.3 Verweigerung der Abgabe einer Probe nach Aufforderung zur Dopingkontrolle 2.4 Abwesenheit bei Kontrollen außerhalb des Wettkampfes einschließlich Verstöße gegen der Aufenthaltsmeldepflicht 2.5 Betrug oder der Versuch eines Betruges bei der Dopingkontrolle 2.6 Besitz von verbotenen Substanzen oder verbotenen Methoden 2.7 Weitergabe jeglicher verbotenen Substanz oder verbotenen Methode 2.8 Anstiftung, Mitbeteiligung, Unterstützung oder Ermutigung zur Anwendung oder zum Versuch einer Anwendung einer verbotenen Substanz oder verbotenen Methode

Doping mit Hormonen Dopingliste der WADA Verbotene Substanzen und Methoden während des Wettkampfes S1 Anabole Wirkstoffe Anabol androgene Steroide Andere anabole Wirkstoffe S2 Peptidhormone S3 ß2-Agonisten S4 Substanzen mit anti-estrogener Wirkung S5 Diuretika u.a. maskierende Substanzen S6 Stimulanzien S7 Narkotika S8 Cannabinoide S9 Glucocorticosteroide M1 Verbesserung des Sauerstofftransports Blutdoping künstliche Sauerstoffträger M2 Manipulationen M3 Gendoping Verbotene Substanzen in bestimmten Sportarten Alkohol, Beta-Blocker

Doping mit Hormonen Dopingliste der WADA Verbotene Substanzen und Methoden außerhalb des Wettkampfes S1 Anabole Wirkstoffe Anabol androgene Steroide Andere anabole Wirkstoffe S2 Peptidhormone S3 ß2-Agonisten S4 Substanzen mit anti-estrogener Wirkung S5 Diuretika u.a. maskierende Substanzen S6 Stimulanzien S7 Narkotika S8 Cannabinoide S9 Glucocorticosteroide M1 Verbesserung des Sauerstofftransports Blutdoping künstliche Sauerstoffträger M2 Manipulationen M3 Gendoping

Doping mit Hormonen Dopingliste der WADA Verbotene Substanzen und Methoden während und außerhalb des Wettkampfes S1 Anabolic Agents Anabolic androgenic Steroide (AAS) a. Exogenous * AAS, including: bolasterone; boldenone; boldione; calusterone; clostebol; danazol; dehydrochloromethyl-testosterone; delta1-androstene-3,17-dione; delta1-androstenediol; delta1-dihydro-testosterone; desoxymethyltestosterone; drostanolone; ethylestrenol; fluoxymesterone; formebolone; furazabol; gestrinone; 4-hydroxytestosterone; 4-hydroxy-19-nortestosterone; mestanolone; mesterolone; metenolone; methandienone; methandriol; methyldienolone; methyl-1-testosterone; methylnortestosterone; methyltrienolone; methyltestosterone; mibolerone; nandrolone; 19- norandrostenediol; 19-norandrostenedione; norbolethone; norclostebol; norethandrolone; oxabolone; oxandrolone; oxymesterone; oxymetholone; quinbolone; stanozolol; stenbolone; tetrahydrogestrinone; trenbolone and other substances with a similar chemical structure or similar biological effect(s). b. Endogenous ** AAS: androstenediol (androst-5-ene-3β,17β-diol); androstenedione (androst-4- ene-3,17-dione); dehydroepiandrosterone (DHEA); dihydrotestosterone; testosterone.

Doping mit Hormonen Dopingliste der WADA Verbotene Substanzen und Methoden während und außerhalb des Wettkampfes S2 Hormones and Related Substances The following substances, including other substances with a similar chemical structure or similar biological effect(s), and their releasing factors, are prohibited: 1. Erythropoietin (EPO) 2. Growth Hormone (hGH), Insulin-like Growth Factors (e.g. IGF-l), Mechano Growth Factors (MGFs) 3. Gonadotrophins (LH, hCG), (prohibited in males only) 4. Insulin 5. Corticotrophins Unless the Athlete can demonstrate that the concentration was due to a physiological or pathological condition, a sample will be deemed to contain a Prohibited Substance (as listed above) where the concentration of the Prohibited Substance or its metabolites and/or relevant ratios or markers in the Athlete’s Sample so exceeds the range of values normally found in humans that it is unlikely to be consistent with normal endogenous production.

Doping mit Hormonen TUE - Therapeutic Use Exemptions Therapeutische Ausnahmeregelung (TUE) Abbreviated TUE - Only for glucocorticosteroids by non-systemic routes (local routes of administration) and for - beta-2 agonists (formoterol, salbutamol, salmeterol and terbutaline) by inhalation Standard TUE - For any treatment involving a substance or method on the Prohibited List that is not admissible for an abbreviated TUE. The criteria are: ¨    The athlete would experience significant health problems without taking the prohibited substance or method, ¨    The therapeutic use of the substance would not produce significant enhancement of performance, and ¨    There is no reasonable therapeutic alternative to the use of the otherwise prohibited substance or method. z.B. für Insulin – keine TUE für Testosteron

Positive A-Proben

Doping mit Hormonen 2004 Statistik WADA TUE ? TUE ? weltweit 2004 169.187 Kontrollen 2.909 Adverse Analytical Finding TUE ? TUE ?

Doping mit Hormonen 2004 Statistik IOC/WADA Anabole Androgene Steroide IOC Statistik 1998-2000 Report der positiven A-Proben WADA Statistik 2004

Doping mit Hormonen Peptidhormone 2004 Statistik IOC/WADA Peptidhormone Peptidhormone Positive Befunde – IOC/WADA Statistik Jahr Kontrollen HCG EPO/NESP HGH 1992 84.088 1 0 0 1993 89.166 4 0 0 1994 93.680 3 0 0 1995 93.938 9 0 0 1996 96.454 4 0 0 1997 106.561 5 0 0 1998 105.250 12 0 0 1999 118.259 20 0 0 2000 117.314 12 0 0 2001 125.701 16 9 0 2002 131.373 19 12 0 2003 151.210 14 51 / 7 0 2004 169.187 24 38 0

Doping mit Hormonen Untersuchungsmaterial

Doping mit Hormonen Synthetische Steroide – Nachweis Metandienon - Metabolismus

Doping mit Hormonen Synthetische Steroide – Nachweis Metandienon - Analyse Massenspektrum nach GC/MS-Analyse GC Gaschromatograhie - MS Massenspektrometrie

IOC-Regel: Testosteron Verbot Konzentration cT / cEpi = ca. 1 Testosteron Epitestosteron

IOC-Regel: Testosteron Verbot Konzentration cT / cEpi > 4 Positiv ? Testosteron Epitestosteron

Doping mit Hormonen Testosteron-Nachweis Positiver Befund aufgrund individueller Referenzwerte

13C/12C-Isotopenverhältnisse in der Natur Doping mit Hormonen Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie 13C/12C-Isotopenverhältnisse in der Natur Referenzgas CO2

13C/12C-Isotopenverhältnisse Doping mit Hormonen Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie 13C/12C-Isotopenverhältnisse Synthetische anabol androgene Steroidhormone wie Testosteron und Nandrolon sowie deren Vorhormone -27 bis -32 Urinär ausgeschiedene Steroidhormonmetaboliten „Europäer“ „Amerikaner“ (Ernährung auf Maisbasis) -22 bis -25 -18 bis -22

13C/12C-Bestimmung von Testosteron nach oraler Gabe von 40 mg AndriolR Doping mit Hormonen Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie 13C/12C-Bestimmung von Testosteron nach oraler Gabe von 40 mg AndriolR Abweichung in

Doping mit Hormonen Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie

Doping mit Hormonen Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie Referenzgruppe Kontrollproben Androsteron Differenz Endogenes Referenz-Steroid minus Androsteron

Doping mit Hormonen Norsteroide und Körperpassage Nandrolon

Doping mit Hormonen Norsteroide und Körperpassage Nandrolon

Doping mit Hormonen Sind Prohormone wirksam ? Norandrostendion Norsteroide und Körperpassage Sind Prohormone wirksam ? Norandrostendion Plasma concentrations of unconjugated nandrolone after administration of a 100 mg ND capsule (n=8) Plasma concentrations of unconjugated nandrolone after administration of a 25 mg ND lozenge (n=8). Norandrostendiol Plasma concentrations of unconjugated nandrolone after administration of a 100 mg NDdiol capsule (n=8)) Plasma concentrations of unconjugated nandrolone after administration of a 25 mg NDiol sublingual tablets (n=8). Lit: Conversion of 4-Norandrostenedione, 4-Norandrostenediol and 5-Norandrostenediol to Nandrolone in Human Subject. Schrader, Y., Schänzer, W. Recent advances in doping analysis (12). Sport und Buch Strauß, Köln (2004), 2005 in press

Norandrosteron – Bestimmung Doping mit Hormonen Norsteroide und Körperpassage Norandrosteron – Bestimmung Quantitative Bestimmung da Grenzwert 2 ng/ml Urin Störfaktoren - physiologische Werte: NA < 2 ng/ml - Schwangerschaft: NA > 2 ng/ml - Norethisteron: NA > 2 ng/ml - 19-Demethylierung von Androsteron NA > 2 ng/ml - kontaminierte Nahrungs- ergänzungsmittel NA > 2 ng/ml

Doping mit Hormonen Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie

Kontaminiertes Creatinprodukt in Deutschland Doping mit Hormonen Nahrungsergänzungsmittel - Doping mit 19-Norsteroiden kontaminierte Nahrungsergänzungsmittel Kontaminiertes Creatinprodukt in Deutschland Deklarierter Inhalt : Creatin + Dextrose Nicht deklarierte Prohormone: 4-Norandrostendion 4,4 µg/Tablette 4-Norandrostendiol 10,9 µg/Tablette 2 Stunden nach Anwendung von 2 Tabletten: im Urin Norandrosteron: 19,8 ng/ml

Doping mit Hormonen Nahrungsergänzungsmittel - Doping Positive nutritional supplements in relation to the total number of supplements purchased in different countries Geyer, H., Parr, M.K., Mareck, U., Reinhart, U., Schrader, Y., Schänzer, W.: Analysis of non-hormonal nutritional supplements for anabolic-androgenic steroids - Results of an international study. Int J Sports Med, 25, (2004) 124-129

Ausscheidungskinetik von NA - verschiedende Applikationsformen Doping mit Hormonen Norandrosteron-Ausscheidung Ausscheidungskinetik von NA - verschiedende Applikationsformen Positiver Urintest mit Norandrosteron 10 ng/ml Nandrolonester Depotform Kontaminiertes Product Prohormon 19-Norsteroid

Tetrahydrogetrinon (THG) Doping mit Hormonen Designer-Steroide Tetrahydrogetrinon (THG)

Strategien, um neue Designer-Steroide zu erkennen Doping mit Hormonen Designer-Steroide Strategien, um neue Designer-Steroide zu erkennen - Infos aus Athletenkreisen usw. - Steroidprofiling (Massenspektrometrie) - Monitoring des Schwarzmarktes (Literatur, Internet, Chats) - Übersichtsanalysen mittels Massenspektrometrie - Screening auf MS-Fragmente typisch für AAS - Synthese möglicher modifizierter AAS - Bio-Assays für Androgenaktivität

Doping mit Hormonen Nachweismethoden Peptidhormone Nachweismethoden - EPO (Erythropoietin) Methode F.Lasne (Paris) - HGH (Wachstumshormon) Methode C. Straburger (Berlin) Olympische Spiele Athen 2004 WM Ski Oberstdorf 2005 Neuproduktion von Antikörpern (WADA) - Insulin (synthetische) WADA research project Cologne - LH (rekombinant) WADA research project Sydney

Wirkung von EPO (Erythropoietin) Doping mit Hormonen Erythropoietin - EPO Wirkung von EPO (Erythropoietin) Ekblom and Berglund (J.Intern.Med. 229, 1991, p125) maximal exercise Work time, sec 500 to 583 VO2max , l/min 4,52 to 4,88

Doping mit Hormonen EPO – Beispiel einer Zuckerkette Fuc Fucose GlcNAc Acetylglucosamin Man Mannose Gal Galactose Sal Sialinsäure EPO (Erythropoietin): Peptidhormon (Glykoprotein), 165 Aminosäuren, 4 Zuckerketten, Zuckeranteil ca. 40% Molekulargewicht ca. 34.000

Doping mit Hormonen IEF PATTERN 5.21 5.21 4.42 4.42 pH pH 3.77 3.77 Erythropoietin - Urintest EPO Urintest Lasne F, de Ceaurriz J IEF PATTERN 5.21 4.42 3.77 pH 5.21 4.42 3.77 pH BB 100% 34% 28% 95%

Doping mit Hormonen Darbepoetin (NESP) 5.21 4.42 pH 3.77 Erythropoietin - Urintest Darbepoetin (NESP) 5.21 4.42 3.77 pH Olympische Winterspiele 2002 Salt Lake City 3 Athleten werden der Anwendung eines neuen EPO-Präparates - Darbepoetin (NESP) überführt Produktinformation der Firma Ambgen zu Darbepoetin (Aranesp®) www.ambgen.com

Doping mit Hormonen Darbepoetin (NESP) 5.21 5.21 4.42 4.42 pH pH 3.77 Erythropoietin - Urintest EPO Urintest Lasne F, de Ceaurriz J Darbepoetin (NESP) 5.21 4.42 3.77 pH 5.21 4.42 3.77 pH

Doping mit Hormonen Genetic Doping with erythropoietin cDNA in primate Erythropoietin - Gendoping Genetic Doping with erythropoietin cDNA in primate muscle is detectable Francoise Lasne, Laurent Martin, Jacques de Ceaurriz, Thibaut Larcher, Philippe Moullier, and Pierre Chenuaud MOLECULAR THERAPY Vol. 10, No. 3, September 2004 5 6 a) rhEPO from CHO cells (1) and BHK cells (2) b) physiological EPO from human urine (3) macaque serum (4, 5) c) EPO from macaque serum after gene transfer (6, 7)

mögliche “zukünftige“ Problemfelder Doping mit Hormonen mögliche “zukünftige“ Problemfelder - neue EPO-Varianten (z.B. CERA, Dynepo) - SARMs (selektive Androgenrezeptormodulatoren) - Gendoping

Dopinganalytik Plasmaexpander - Dextran Neuentwicklungen Plasmaexpander - Dextran Synthetische Insuline - LC-MS-MS Fremdbluttransfusion Status - Wachstumshormon Neue EPO-Präparate Dynepo CERA Gendoping

Dopinganalytik Neuentwicklungen