Peptidhormone

Zu den Peptidhormonen zählt beispielsweise die Dopingsubstanz EPO, die v.a. die Ausdauerleistungsfähigkeit in Sportarten wie Radrennen verbessern soll. Foto: iStock.com/36clicks

Die genaue Bezeichnung der verbotenen Gruppe (S2) (englischer Text), Stand 1.1.2017:

 S2 PEPTIDE HORMONES, GROWTH FACTORS, RELATED SUBSTANCES, AND MIMETICS

The following substances, and other substances withsimilar chemical structure or similar biological effect(s),are prohibited:

1. Erythropoietin-Receptor agonists:

1.1 Erythropoiesis-Stimulating Agents (ESAs) including e.g. Darbepoietin (dEPO); Erythropoietins (EPO); EPO-Fc; EPO-mimetic peptides (EMP), e.g. CNTO 530 and peginesatide; GATA inhibitors, e.g. K-11706; Methoxy polyethylene glycol-epoetin beta (CERA); Transforming Growth Factor-β (TGF-β) inhibitors, e.g. sotatercept, luspatercept;

1.2 Non-erythropoietic EPO-Receptor agonists, e.g. ARA-290; Asialo EPO; Carbamylated EPO.

2. Hypoxia-inducible factor (HIF) stabilizers, e.g. cobalt, molidustat and roxadustat (FG-4592); and HIF activators, e.g. argon and xenon.

3. Chorionic Gonadotrophin (CG) and Luteinizing Hormone (LH) and their releasing factors, e.g. buserelin, gonadorelin and leuprorelin, in males.

4. Corticotrophins and their releasing factors, e.g. corticorelin.

5. Growth Hormone (GH) and its releasing factors including: 
Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH) and its analogues, e.g. CJC-1295, sermorelin and tesamorelin;
Growth Hormone Secretagogues (GHS), e.g. ghrelin and ghrelin mimetics, e.g. anamorelin and ipamorelin;
GH-Releasing Peptides (GHRPs), e.g. alexamorelin,GHRP-6, hexarelin, and pralmorelin (GHRP-2)

Additional prohibited growth factors:
Fibroblast Growth Factors (FGFs); Hepatocyte Growth Factor (HGF); Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) and its analogues; Mechano Growth Factors (MGFs); Platelet-Derived Growth Factor (PDGF);
Vascular-Endothelial Growth Factor (VEGF) and any othergrowth factor affecting muscle, tendon or ligament protein synthesis/degradation, vascularisation, energy utilization,regenerative capacity, or fibre type switching
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Peptidhormone wurden erstmals 1989 auf die Dopingliste gesetzt, wobei Choriongonadotropin (CG), Adrenocorticotropes Hormon (ACTH), Erythropoietin (EPO) und Wachstumshormon (HGH) die wichtigsten Wirkstoffe dieser Gruppe waren.

Bei den Peptidhormonen handelt es sich um Hormone, die auch vom menschlichen Organismus produziert werden, weshalb die Nachweisbarkeit deutlich schwieriger ist als bei körperfremden Substanzen, da zwischen körpereigener Produktion und einer Zufuhr von außen zwecks Doping eindeutig differenziert werden muss.

Peptidhormone sind physiologische Wirkstoffe, die aus Aminosäuren aufgebaut sind und sich deshalb eindeutig in Ihrer Struktur von den Steroidhormonen unterscheiden. Sie gehören zur Gruppe der Proteine, die auch als Eiweißmoleküle bezeichnet werden. 

Eigenschaften der Peptidhormone

Eigenschaften der Peptidhormone

HormonMG
ungefähr  
Peptid-
ketten
Anzahl
Aminosäuren     
Kohlenhydrat-
Anteil
ACTH
(Adrenocorticotropes Hormon)
4.5001390
HGH
(Wachstumshormon)
22.00011910
HCG
(Choriongonadotropin)
38.6002α-92 / β-145 33%
LH
(Luteinisierendes Hormon)
29.4002α-92 / β-11823%
FSH
(Follikelstimulierendes Hormon)
32.6002α-92 / β-11528%
EPO (Erythropoietin)30.400116542%

Die WADA verbietet außerdem als Analoge alle entsprechenden Releasing Faktoren (Hypothalamus-Hormone) der oben genannten Substanzen und Analoge. Erstmals seit Januar 1999 hatte das IOC auch die Anwendung von IGF-1 und Insulin verboten, wobei Insulin allerdings für Diabetes Patienten über eine TUE beantragt werden muss.

  • Nachweis von Insulin
  • Zur Physiologie von Insulin und Sport s.a. Übersichtsartikel PH Sönksen in J Endocrinol 2001 Jul;170(1):13-25 
Choriongonadotropin

Choriongonadotropin

Choriongonadotropin (CG, auch HCG = human chorion gonadotropin), das sogenannte Schwangerschaftshormon der Frauen, wird während der Schwangerschaft, im besonderen zu Beginn, in hohen Mengen produziert und in die Blutbahn abgegeben. Es wirkt auf die Gebärmutter und fördert hier die Bildung von Estradiol und Progesteron. Diese beiden Substanzen steuern während der Schwangerschaft die Ausreifung der Gebärmutter und somit die Entwicklung des Fötus.

Bei Männern dagegen stimuliert HCG aufgrund seiner hohen Ähnlichkeit mit LH (lutenisierendes Hormon) anders als bei Frauen die Synthese von Testosteron. HCG ist deshalb nur bei Männern verboten.

Die Stimulierung der Testosteronproduktion führt allerdings zu keinem deutlichen Anstieg des T/E-Quotienten über sechs, so dass die T/E-Messung eine HCG-Manipulation nicht erfassen kann. Da HCG aber in den Urin ausgeschieden wird und Männer so gut wie kein HCG selber produzieren, kann eine HCG-Anwendung anhand der HCG-Bestimmung im Urin bei Männern sehr gut nachgewiesen werden.

Wachstumshormon HGH

Wachstumshormon HGH

(Somatotropin oder HGH = human growth hormone bzw. GH = grwoth hormone) 

Über den Missbrauch von Wachstumshormon im Sport wurde in den letzten drei Jahrzehnten immer wieder berichtet und spekuliert. Mit der Anwendung von Wachstumshormon erhoffen sich Sportler Leistungsgewinne, wobei auf anabole Effekte des Hormons gesetzt wird.

Wachstumshormon ist ein Peptidhormone, das aus insgesamt 191 Aminosäuren aufgebaut ist. Es wird in der Hypophyse in großen Mengen gebildet und dann ins Blut ausgeschüttet. Über die Blutbahn erreicht HGH die verschiedenen Zellen des Körpers, wo es seine Wirkungen entfalten kann. Die Tatsache, dass es in großen Mengen in der Hypophyse gebildet wird, führte dazu, dass HGH zur therapeutischen Anwendung früher aus den Hypophysen von Toten isoliert wurde.

Es wurde in den letzten Jahren auch auf die Gefahr hingewiesen, dass entsprechende HGH-Produkte aus der ehemaligen Sowjetunion auf dem Schwarzmarkt kursieren. Hierbei wird auf eine mögliche Infektionsgefahr durch Verunreinigungen der Produkte hingewiesen.

Die technische Produktion wird heutzutage über gentechnische Verfahren gewährleistet, wobei Bakterienzellen wie Escherichia Coli verwendet werden. Durch die gentechnische Produktion ist die gesundheitliche Sicherheit der Produkte (keine bakteriellen Verunreinigungen) aber auch die wirtschaftliche Bereitstellung des Hormons in großen Mengen gesichert.

HGH wirkt direkt, bzw. über sogenannte Somatomedine (IGF-1 und IGF-2; IGF = insulin like growth factor), die in der Leber gebildet werden. Im Fettgewebe stimuliert es den Abbau von Fetten (Lipolyse), während es im Kohlenhydratstoffwechsel zu einer erhöhten Freisetzung von Glucose aus Glycogen führt (Hyperglycämie). Die abbauende Wirkung auf das Fettgewebe macht diese Verbindung allerdings für Sportarten wie Bodybuilding besonders interessant. Dagegen werden alle anabolen Effekte wie z.B. Stimulation der Eiweißsynthese zur Verbesserung des Muskelwachstums und Stimulation des Skelettwachstums gößtenteils indirekt über IGF-1 bewirkt. 

Für die therapeutische Anwendung von HGH kommen derzeit nur zwei wesentliche Krankheitsbilder in Frage: Zwergwuchs bei Kindern und HGH-Mangel beim Erwachsenen.

Übersichtsartikel zu Insulin, HGH und Sport s.a. PH Sönksen in J Endocrinol 2001 Jul;170(1):13-25

Nachweis von Doping mit HGH

Nachweis von Doping mit HGH

HGH Isoformen-Methode (Methode von Christian Strasbuger) 

Eine effketive Methode zum Nachweis von HGH wurde bereits 1999 von Strasburger et al. vorgestellt. Bei dieser Methode wird die Konzentration von 22 kD Wachstumshormon (Molekulargewicht 22.000, 22kD) zu der Summe aller Wachstomshormon-Isomeren, die in der Hypophyse gebildet werden bestimmt (Literatur s.weiter unten).

Da das gentechnische HGH nur aus dem HGH mit einem Molekulargewicht von 22 kD besteht, erhöht sich nach HGH-Applikation der 22 KD-Anteil signifikant im Vergleich zur Summe aller Wachstumshormon-Isomeren. Eine Differenzierung zwischen Dopinganwendung und Körperproduktion ist somit möglich. Bei einer natürlichen Stimulation der HGH-Produktion (wie nach körperlicher Belastung) werden alle Wachstumshormon-Varianten erhöht produziert und ins Blut ausgeschüttet. Das Verhältnis von 22kD zur Summe der Hypophysen-Wachstumumshormone bleibt dabei relativ konstant.

Literatur:

  • Bidlingmaier M, Suhr J, Ernst A, Wu Z, Keller A, Strasburger CJ, Bergmann A: High-sensitivity chemiluminescence immunoassays for detection of growth hormone doping in sports. Clin Chem. 2009 Mar;55(3):445-53. Epub 2009 Jan 23.
  • Bidlingmaier M, Manolopoulou J: Detecting growth hormone abuse in athletes. Endocrinol Metab Clin North Am. 2010 Mar;39(1):25-32, vii.
  • Barroso O, Schamasch P, Rabin O. Detection of GH abuse in sport: Past, present and future.Growth Horm IGF Res. 2009 Aug;19(4):369-74.
  • Bidlingmaier M, Wu Z, Strasburger CJ.: Doping with growth hormone. J Pediatr Endocrinol Metab. 2001 Sep-Oct;14(8):1077-83.ff
  • Bidlingmaier M, Wu Z, Strasburger CJ.: Test method: GH. Baillieres Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2000 Mar;14(1):99-109.
  • Wu Z, Bidlingmaier M, Dall R, Strasburger CJ: Detection of doping with human growth hormone. Lancet, 353 (1999) 895.

HGH Marker-Methode (Methode von Peter Sönksen) 

Ein weiterer Nachweis für die Anwendung von rekombinantem HGH, wobei indirekte Parameter bestimmt werden, wurde bereits im Jahr 2000 von Sönksen et al. im Rahmen eines von der EU und IOC geförderten Projektes "GH-2000" entwickelt. Der Nachweis, der die Parameter IGF-1 und Präkollagen III bestimmt, wurde erstmals von der WADA für die Olympischen Sommerspielen in London 2012 zugelassen.

Literatur:

  • Holt RI: Detecting growth hormone abuse in athletes. Anal Bioanal Chem. 2011 Aug;401(2):449-62. Epub 2011 May 18.
  • Bassett EE, Erotokritou-Mulligan I: Statistical issues in implementing the marker method. Growth Horm IGF Res. 2009 Aug;19(4):361-5. Epub 2009 Jun 9.
  • Longobardi S, Keay N, Ehrnborg C, Cittadini A, Rosen T, Dall R, Boroujerdi MA, Bassett EE, Healy ML, Pentecost C, Wallace JD, Powrie J, Jorgensen JO, Sacca L. Growth hormone (GH) effects on bone and collagen turnover in healthy adults and its potential as a marker of GH abuse in sports: a double blind, placebo-controlled study. The GH-2000 Study Group.J Clin Endocrinol Metab. 2000 Apr;85(4):1505-12.
  • Dall R, Longobardi S, Ehrnborg C, Keay N, Rosen T, Jorgensen JO, Cuneo RC, Boroujerdi MA, Cittadini A, Napoli R, Christiansen JS, Bengtsson BA, Sacca L, Baxter RC, Basset EE, Sonksen. The effect of four weeks of supraphysiological growth hormone administration on the insulin-like growth factor axis in women and men. GH-2000 Study Group. J Clin Endocrinol Metab. 2000 Nov;85(11):4193-200 
Erythropoietin (EPO)

Erythropoietin (EPO)

Blutdoping wurde erstmals 1988 auf die IOC-Liste der verbotenen Methoden gesetzt. Mit dieser Methode wurde versucht, die Gesamtzahl an roten Blutkörperchen (Erythrozythen) zu erhöhen, um eine größere Menge an Sauerstoff transportieren zu können. Damit einher gehend soll die Ausdauerleistung verbessert werden. Mit dem gentechnisch produzierten EPO können die gleichen Effekte erreicht werden wie mit dem Blutdoping, so dass die aufwendige und auch gefährliche Methode der Bluttransfusion vermieden werden kann.

EPO gehört zur Gruppe der Glycoproteine. Hierunter werden Eiweißmoleküle (Proteine) verstanden, die mit Kohlenhydratketten verknüpft sind. EPO hat ein Molekulargewicht von ca. 30.000, wobei die Proteinkette aus insgesamt 165 Aminosäuren besteht. An vier stellen des Proteins erfolgt eine Bindung mit komplex aufgebauten Kohlenhydraten. Diese Kohlenhydratketten sind unbedingte Voraussetzung für die biologische Aktivität der Verbindung. Der Kohlenhydratanteil beträgt ca. 40% des Gesamtmoleküls.

EPO wird vorwiegend in der Niere gebildet und stimuliert in den Knochenmark-Stammzellen die Ausreifung der Erythrozyten. 

Dieses führt zu einer Erhöhung der Bildungsrate an Erythrocyten, die in ihrer ersten Zeit noch als Reticulozyten bezeichnet werden. Die medizinische Anwendung von EPO erfolgt bei Patienten, die selber nicht mehr genügend EPO produzieren und somit zu wenig rote Blutkörperchen aufweisen, z.B. bei renaler Anämie oder bei Dialysepatienten.

Seit 1988 wird EPO gentechnisch hergestellt, wobei gentechnisch veränderte Säugetierzellen (Ovarienzellen chinesischer Hamster) verwendet werden. Das so produzierte EPO ist 100%ig identisch mit dem menschlichen EPO bezüglich der Aminosäuresequenz der Eiweißkette. Geringfügige Unterschiede bestehen aber in den Kohlenhydratanteilen, so dass hier eine Möglichkeit zur Differenzierung zum humanen EPO gesehen wird.

Weiterhin steht seit 1.Juni 2001 eine neue von Erythropoeitin abgeleitete Substanz, die die Erythropoese stimuliert, für die Behandlung der renalen Anämie zur Verfügung: Darbepoetin alfa (NESP, Novel Erythropoiesis Stimulating Protein, Aranesp®), ebenfalls von der Firma Amgen. Dieses neue Produkt unterscheidet sich vom bisherigen rekombinant hergestellten EPO dadurch, dass 5 Aminosäuren ausgetauscht und zusätzliche Zuckerketten in das Molekül eingefügt worden sind.

Damit erhöht sich die relative Molekülmasse von 30.400 auf 38.500 und der Zuckeranteil des bisherigen EPO von 40 auf 52% des gesamten Molekulargewichtes.Die Halbwertszeit von Darbepoetin (NESP) liegt bei ca. 21 h nach intravenöser Injektion während Erythropoietin eine Halbwertszeit von 8,5 h aufweist. Nach subkutaner Injektion (Injektion ins Hautgewebe) verlängert sich die Halbwertszeit auf ca. 49 h (27-89h) bzw. 16-24 h für Epoetin.

Weiterführende Links: