Gesundheitliche Nebenwirkungen von Doping!

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1 Gesundheitliche Nebenwirkungen von Doping! Oberstufe

2 Der Welt Anti-Doping Code Zusammenstellung von Anti-Doping Regeln Schaubild zur Struktur des WADA Codes Rahmenwerk für harmonisierte Anti- Doping Strategien, Regeln und Regulationen Harmonisierung von Testungen, Laboratorien, Medizinischen Ausnahmegenehmigungen und der Liste der verbotenen Substanzen und Methoden 2

3 Anti-Doping Regelverletzungen entsprechend dem World Anti-Doping Code Athleten oder andere sind daher verantwortlich zu wissen, worin eine Anti-Doping Regelverletzung besteht und die Substanzen und Methoden, die auf der Liste der verbotenen Substanzen und Methoden stehen, zu kennen. 2.1 Das Vorhandensein einer verbotenen Substanz. 2.2 Die Anwendung oder der Versuch der Anwendung einer verbotenen Substanz oder Methode. 2.3 Verweigern, oder Nichtbefolgung der Proben Sammlung. 2.4 Verstoß gegen die Vorschriften über die Verfügbarkeit. 2.5 Verfälschung, in allen Bereichen der Dopingkontrolle. 2.6 Besitz von verbotenen Substanzen. 2.7 Handeln mit verbotenen Substanzen. 2.8 Anwendung einer verbotenen Substanz. 3

4 Die Dopingliste (2008) Zu allen Zeiten verbotene Substanzen Anabole Substanzen, Hormone, Beta-2 Agonisten, Hormon Antagonisten und Modulatoren, Diuretika und andere maskierende Substanzen Zu allen Zeiten verbotene Methoden Steigerung des Sauerstofftransfers, chemische und physikalische Manipulation, Gendoping Während des Wettkampfs verbotene Substanzen Stimulantien, Narkotika, Cannabinoide, Glukokortikosteroide In speziellen Sportarten verbotene Substanzen Alkohol, Betablocker 4

5 Testprozedur Im Wettkampf Außerhalb des Wettkampfes Angekündigter Test versus nicht angekündigter Test Internationale Sportfachverbände: Testpool für Athleten auf internationalem Niveau Nationale Anti-Doping Organisation: Registrierter Testpool für nationale Athleten 5

6 Proben für die Dopingkontrolle Urinproben Blutproben Urin-Screening auf verbotene Substanzen Blut-Screening zum Schutz der Gesundheit des Athleten (z. B. erhöhter Hämatokrit) Blut-Screening auf verbotene Substanzen (zusätzlich zur Urinprobe) 6

7 Medizinische Ausnahmegenehmigungen Erlaubnis zur Anwendung einer verbotenen Substanz unter klar definierten und eingeschränkten Bedingungen. Signifikante Beeinträchtigung der Gesundheit Keine zusätzliche Leistungssteigerung Keine therapeutische Alternative vorhanden Notwendigkeit der Anwendung 7

8 Die zwei Seiten von Medikamenten Medikamente Medizinische Notwendigkeit Überdosierung Medikamentenmissbrauch Therapeutische Dosis Nebenwirkungen Kurzfristig (Akutschaden) reversibel/irreversibel langfristig (Langzeitfolge) 8

9 Bei Doping: Beeinträchtigte Organsysteme Kardiovaskuläres System Hepatisches System Blut und vaskuläres System Endokrines System Doping Stütz- und Bewegungsapparat Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München Gene Immunsystem Zentrales Nervensystem 9

10 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das kardiovaskuläre System Kardiale Nebenwirkungen induziert durch Anabole androgene Steroide Kokain, Ephedrin, Amphetamine, Alkohol Humanes Wachstumshormon (hgh) Beta-2-Agonisten Cannabinoide Glukokortikosteroide Erythropoietin Diuretika Häufige Effekte Seltene Effekte Nebenwirkungen Plötzlicher Herztod Arrhythmien Herzinfarkt Herzstillstand Bluthochdruck Koronare Arterienerkrankung Linksventrikuläre Hypertrophie Narkotika Deligiannis et al. (2006); Eur J Cardiovasc Prev Rehabil, Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 10

11 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das kardiovaskuläre System Atherogenese-Mechanismus Hepatische Triglyzerid-Lipase HDL-Cholesterin LDL-Cholesterin Hypertrophierte Koronararterie, 32-jähriger Bodybuilder Myokardinfarkt, 32-jähriger Bodybuilder Atherosklerotische Veränderungen in Blutgefäßen Tischer et al. (2003): Z Kardiol, p Hartgens & Kuipers (2004): Sports Med, p

12 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das kardiovaskuläre System Thrombose-Mechanismus Blutplättchenaggregation & fibrinolytische Aktivität Blutgerinnselbildung Kardiovaskuläres Risiko Thrombus in der RIVA; 32-jähriger Bodybuilder RIVA und RCX: Äste der linken Koronararterie Tischer et al. (2003): Z Kardiol, p Hartgens & Kuipers (2004): Sports Med, p

13 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das kardiovaskuläre System Koronararterienspasmus kontrahierter glatter Muskel Stickoxid (NO) endothelialer Entspannungsfaktor in der glatten Gefäßmuskulatur von Arterien Vasodilatation Vasospasmus / Vasokonstriktion durch Stickoxid Hartgens & Kuipers (2004): Sports Med, p NO entspannter glatter Muskel AAS x x x x x x x x x kontrahierter glatter Muskel Müller-Esterl: Biochemie, 2004 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 13

14 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das kardiovaskuläre System Apoptose-Mechanismus Anabole androgene Steroide Myokardiale Zellhypertrophie Myokardiale Zellschäden Untergang von myokardialen Zellen Fibrose Ventrikuläre Arrhythmien Plötzlicher Herztod Hartgens & Kuipers (2004): Sports Med, p

15 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das kardiovaskuläre System Degenerative Veränderungen Degenerative Veränderungen von sympathischen Neuronen führen zu Arrhythmien Hartgens & Kuipers (2004): Sports Med, p Müller-Esterl: Biochemie, 2004 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 15

16 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das Blut & das vaskuläre System Vaskuläre Nebenwirkungen induziert durch Erythropoietin und Erythropoietin-Mimetika Transfusionen Häufige Effekte Nebenwirkungen Tiefe Venenthrombosen Pulmonale Embolien Koronare oder zerebrale Thrombose Infektiöse Erkrankungen Seltene Effekte Elliott (2008): Br J Pharmacol, p Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 16

17 Biomedizinische Nebenwirkungen von Erythropoietin auf das Blut & das vaskuläre System EPO Missbrauch Erythropoese Erythrozytose zerebrale Thrombose Koronare Thrombose Pulmonale Embolie Blutviskosität Thrombogenizität Risiken: Tiefe Venenthrombosen Pulmonale Embolien Koronare oder zerebrale Thrombosen Fisher (2003) Exp Biol Med, 1-14 Tiefe Venenthrombosen Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 17

18 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das Blut & das vaskuläre System Parameter der aeroben Ausdauerleistungsfähigkeit Maximale Herzfrequenz Maximales Schlagvolumen O 2 -Affinität des Blutes Kapillare Dichte und oxidative Enzyme im Muskel Maximales kardiales Schlagvolumen / Min. Maximale O2-Abgabe / Nutzung im Gewebe Aerobe Ausdauerleistung Manipulation durch Doping! Hämoglobinkonzentration im Blut = O 2 -Kapazität des Blutes 18

19 Biomedizinische Nebenwirkungen von Erythropoietin auf das Blut & das vaskuläre System Niere Epo Knochenmark Erythrozyten Muskel System YY Stimulation der eepo Synthese (körpereigenes EPO) ESAs Erythropoesestimulierende Substanzen ESA Sensitizer Erythropoesestimulierende Substanz Transfusion O 2 - Verfügbarkeit Methoden Anstrengung Hypoxie Höhenaufenthalt rhuepo + Derivate EPO-Mimetika autolog homolog synthetische O 2 -Träger Rote Blutkörperchen synthetische O 2 - Träger 2,3-DPG mimetisch Elliott (2008): Br J Pharmacol, p

20 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf die Haut Dermale Nebenwirkungen induziert durch Anabole androgene Steroide Glukokortikosteroide Stimulantien Narkotika Corticotropin & Erythropoietin Alkohol Häufige Effekte Seltene Effekte Nebenwirkungen Striae distensae, Akne, androgene Alopezie & Hypertrichose Gewebeatrophie, Inhibierung der Wundheilung & Hautschwäche Dehydrierung Nesselsucht, Erythem & Pruritus Allergische Reaktion Frühzeitige Hautalterung Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 20

21 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf die Haut Einnahme/Missbrauch von anabolen androgenen Steroiden Striae distensae durch extensives Gewichtheben* Dehnungsstreifen (Striae distensae) tritt an Orten auf, an denen die Haut sehr stark beansprucht wird (z. B. Schulter, obere Extremitäten, Brust oder Rücken) *Karamfilov & Elsner (2002): Hautarzt, p Wollina et al. (2007): Acta Dermatoven APA, p Striae distensae bei einem Bodybuilder 21

22 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf die Haut Einnahme/Missbrauch von anabolen androgenen Steroiden Hypertrophie der Talgdrüsen Steroidakne durch AAS Missbrauch Hauttalgausscheidung Lipide der Hautoberfläche Propionibacterium acnes Melnik, Jansen & Grabbe (2007): Abuse of anabolic-androgenic steroids and bodybuilding acne: an underestimated health problem. J Dtsch Dermatol Ges. 5 (2): by courtesy of Wiley-Blackwell 22

23 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf die Leber Hepatische Nebenwirkungen induziert durch Anabole androgene Steroide Hormone und verwandte Substanzen Stimulanzien Narkotika Alkohol Beta-Blocker Häufige Effekte Seltene Effekte Nebenwirkungen Gallenstauung, Blutzysten in der Leber, Hepatome & Dysregulation der Lipoproteine Generelles Organwachstum & funktionelle Störungen Akutes Leberversagen & Hepatitis Unspezifische Oberbauch- Symptome Fettleber (Steatosis hepatis) & Zirrhose Leichte Leberschäden Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 23

24 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf die Leber Anabole androgene Steroide 17-α-alkylierte Steroide Gallenstauung, Blutzysten in der Leber (Peliosis hepatis) und Hepatome High-density Lipoprotein Low-density Lipoprotein Normalerweise nach Absetzen reversibel Kistler (2006): Dissertation, LMU, München 24

25 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das muskuloskeletale System Muskuloskeletale Nebenwirkungen induziert durch Anabole androgene Steroide Hormone und verwandte Substanzen Beta-2-Agonisten Glukokortikosteroide Beta-Blocker Häufige Effekte Seltene Effekte Nebenwirkungen Knochenfrakturen, Sehnenpathologie, Rhabdomyolyse & frühzeitiger Verschluss der Epiphyse Akromegalie (Vergrößerung der Hände, Füsse, Nase, Kinn usw.) Metabolische und physiologische Veränderungen im Muskel: Knochenmasse, Knochenmineraldichte, Muskeltremor & Muskelkrämpfe Osteoporose, Frakturen, Knochenheilung, Muskelversorgung, Risiko der Muskelatrophie Glykogenolyse & HF Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 25

26 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das muskuloskeletale System Anabol androgene Steroide beeinträchtigen Knochen: Knochenbrüche; frühzeitiger Verschluss der Epiphyse Wachstumsstörungen Sehnen: Steifheit und Elastizitätsverlust; Anpassung der Muskeln werden von den langsamer adaptierenden wenig vaskularisierten Sehnen nicht im gleichen Maße nachvollzogen Patellarsehnenriss nach AAS-Missbrauch Isenberg, Prokop & Skouras (2008): Successive ruptures of patellar and Achilles tendons. Anabolic steroids in competitive sports (figure 1). Unfallchirurg 111: by courtesy of Springer Science and Business Media Muskel: Rhabdomyolyse 26

27 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das endokrine System Endokrine Nebenwirkungen induziert durch Anabole androgene Steroide Häufige Effekte Nebenwirkungen Weibliches & männliches Reproduktionssystem Insulinresistenz und verminderte Glukosetoleranz Wachstumshormon (GH) und Gonadotropine ACTH und Glukokortikosteroide Seltene Effekte Schilddrüsenfunktion Hypophyse Nebennierenrinde Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 27

28 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das endokrine System Missbrauch von anabolen androgenen Steroiden Normaler Hoden (l) vs. Hodenatrophie (r) Gonadotropin Testosteronsynthese Hodenatrophie Kistler (2006): Dissertation, LMU, München 28

29 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das endokrine System Missbrauch von anabolen androgenen Steroiden Veränderungen im Blutglukosemetabolismus Periphere Insulinresistenz Hyperinsulinämie Hyperglykämie Glukagonsensitivität Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 29

30 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das endokrine System Missbrauch von anabolen androgenen Steroiden *30 Jahre alter Amateur Bodybuilder Ungleichgewicht zwischen freiem Östrogen und freiem Androgen führt zur Aktivierung des Brustgewebes Gynäkomastie *Babigian & Silverman (2001): Plast Reconstr Surg, p Braunstein (2007): N Engl J Med, p *25 Jahre alter professioneller Bodybuilder 30

31 Biomedizinische Nebenwirkungen anaboler androgener Steroide auf das endokrine System bei Frauen Missbrauch von anabolen androgenen Steroiden erhöhte Testosteronspiegel im Serum b Vergrößerung der Klitoris, Brustatrophie, abnormer Haarwuchs a Virilisierung, Hirsutismus und Amenorrhoe (a,b) Prof. Dr. Friedhelm Beuker, Düsseldorf/Germany (c) Dr. Abadjieva, Department of Dermatology, Medical University of Plovdiv in der Regel nicht reversibel c 31

32 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das zentrale Nervensystem (ZNS) Nebenwirkungen am ZNS induziert durch Anabole androgene Steroide Beta-2-Agonisten Narkotika Stimulanzien Häufige Effekte Seltene Effekte Nebenwirkungen Gesteigerte Reizbarkeit, Aggression, Persönlichkeitsstörungen und psychiatrische Auffälligkeiten Aktivierung des sympathischen Nervensystems ist mit der Freisetzung von Adrenalin und Noradrenalin verbunden Schmerzentlastung und Stimmungsveränderung in einem weiten Spektrum von Schlaf und totaler Ruhigstellung des Körpers bis hin zu Euphorie und Übererregung Stimulanzien aktivieren, das zentrale Nervensystem durch Katecholamine (Adrenalin und Noradrenalin) Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 32

33 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das zentrale Nervensystem (ZNS) Eine physische Abhängigkeit zeigt sich, wenn dem Körper die Droge entzogen wird. Der Entzug führt zu physischen Symptomen, die mit der Droge variieren: - Schmerzen (Opiate) - Schwerer Tremor (Alkohol) - Krampfanfälle (Barbiturate und Benzodiazepine) Eine psychische Abhängigkeit kann weit länger andauern als die physische Abhängigkeit. Sie beruht mehr auf den individuellen Gewohnheiten als auf der Substanz selbst: - Affektive Zustände - Lifestyle 33

34 Biomedizinische Nebenwirkungen der Gentherapie Gentechnologie Spezifische Antikörper zur Stimulation oder Inhibierung der Genexpression Gentherapie Selektive Modifikation einer Zelle, eines Gens oder Modifikation eines Rezeptors Spezifische Regulation einer Genexpression nach Gentransfer 34

35 Biomedizinische Nebenwirkungen von Gendoping und die Konsequenzen für die Gesundheit des Athleten Nebenwirkungen induziert durch Nebenwirkungen Gentechnologie und Gentherapie Ausdauerfaktoren: Erythropoietin (EPO) Hypoxie-induzierte Faktoren (HIF) Angiotensin konvertierendes Enzym (ACE) Sport-bezogene Gene Kraftfaktoren: Mechano-Wachstumsfaktor (MGF) Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor-1 (IGF-1) Wachstumshormon (GH) Myostatin/ Wachstumsdifferenzierungsfaktor (GDF-8) Sobotta: Atlas der Anatomie des Menschen Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag München 35

36 Mögliche biomedizinische Nebenwirkungen von Ausdauergenen Ausdauergene Angiotensin konvertierendes Enzym (ACE): Vasokonstriktor oder Vasodilatator Erythropoietin (EPO): stimuliert die Erythropoese Peroxisom Proliferator-aktivierter Rezeptor δ (PPARδ): kodiert Enzyme der Fettsäure-Oxidation Hypoxie-induzierte Faktoren (HIF): Anpassungen der Zellen an Veränderungen beim verfügbaren Sauerstoff ACE PPAR δ PPAR δ EPO HIF 36

37 Mögliche biomedizinische Nebenwirkungen von Kraftgenen Kraftgene Mechano Wachstumsfaktor (MGF), Insulinähnlicher Wachstumsfaktor-1 (IGF-1), Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor bindendes Protein (IGFBP): Kontrolle des Muskelwachstums MGF IGF-1 GH IGFBP Muskelwachstum Wachstumshormon (GH): Kontrolle der Muskelmasse Myostatin-Mutations-Baby Myostatin/Wachstumsdifferenzierungsfaktor (GDF-8) oder transformierender Wachstumsfaktor-β (TGF-β): negativer Muskelwachstumsregulator Schülke et al. (2004): N Engl J Med, p Copyright 2004 Massachusetts Medical Society. All rights reserved. 37

38 Verbotene Substanzen: Auswirkungen auf Leistungsfähigkeit und Tumorwachstum Muskelmasse Leistungsfähigkeit Erythrozyten GH IGF-1 Y Y Epo AAS Y Y AAS Y Y Zellproliferation, Resistenz gegenüber Chemo-Radiotherapie, Apoptose, Metastasen, Tumorangiogenese Tumorwachstum Tentori & Graziani (2007) Pharmacol Res, p

39 Biomedizinische Nebenwirkungen von Doping auf das Immunsystem Immunologische Nebenwirkungen induziert durch Anabole androgene Steroide Hormone und verwandte Substanzen Beta-2-Agonisten Stimulanzien Narkotika Cannabinoide Glukokortikosteroide Alkohol Beta-Blocker Nebenwirkungen Produktion von proinflammatorischen Zytokinen Immunsuppression Infektanfälligkeit Tumorinzidenz Immunmodulation 39

40 Wie ist es mit Nahrungsergänzungsmitteln? Einige Hochleistungssportler haben einen extrem hohen Kalorienverbrauch, der nicht durch die tägliche Ernährung gedeckt werden kann Ggf. kritische Substanzen sind Vitamine der B Gruppe und Mineralien (bei Vegetariern) Aber: Eine ausgewogene Ernährung ist bei weitem besser als jede Nahrungsergänzung Empfohlene Dosis beachten, Überdosierung vermeiden 40

41 Was sind die Gesundheitsrisiken von Nahrungsergänzungsmitteln Problem: Nicht gekennzeichnete Inhaltsstoffe, die Dopingsubstanzen sein können Die am häufigsten nachgewiesenen Substanzen sind Steroide Analyse des IOC zu Nahrungsergänzungsmitteln Land Produkte nicht gekennzeichnete Substanzen Prozent NL % UK % USA % I % D % Das Internationale Olympische Kommittee Medizinische Kommission, Lausanne, Schweiz (2002) Mögliche Nebenwirkungen sind abhängig von der jeweiligen nicht gekennzeichneten Substanz 41

42 Detaillierte und interaktive Informationen sind erhältlich im Kongressband: Biomedical Side Effects of Doping oder im Internet: 42

43 Projektpartner Medizinische Universität von Plovdiv, Bulgarien Prof. Katerina Georgieva Technische Universität München, Deutschland Prof. Horst Michna Aristoteles Universität von Thessaloniki, Griechenland Prof. Asterios Deligiannis Institut für Sport, Warschau, Polen Prof. Ryszard Grucza Universität von Extremadura, Spanien Prof. Eduardo Ortega Rincon 43