Facoltà di Scienze Motorie
Università degli Studi di Verona
Corso elettivo
“Farmaci, integratori e doping”
Lezioni 3 e 4: Le sostanze dopanti -1-
Docenti:
C. Chiamulera, G. Fumagalli, R. Leone
Le sostanze “proibite”
Sostanze la cui assunzione è proibita
sia in competizione che fuori -1S1. Agenti anabolizzanti
1. Steroidi androgeni anabolizzanti (AAS)
a) AAS esogeni (es. boldenone, nandrolone, stanazolo, THG, ecc.) e
altre sostanze con struttura chimica o effetto biologico similare
b) AAS endogeni (es. testosterone, DHEA, ecc.) e metaboliti
2. Altri agenti anabolizzanti
clenbuterolo, tibolone, zeranolo, zilpaterolo
S2. Ormoni e sostanze correlate
Eritropoietina (EPO), Ormone della crescita (hGH), Insulin-like Growth
Factors (es. IGF-1), Mechano Growth Factors (MGFs), Gonadotropine
(LH, hCG) proibite solo nei maschi, Insulina, Corticotropine e altre
sostanze con struttura chimica o effetto biologico similare
S3. Agonisti beta-2
Tutti proibiti: il loro uso richiede esenzione terapeutica. Salbutamolo*,
formoterolo, salmeterolo e terbutalina, per via inalatoria per l’asma/
broncocostrizione indotte da esercizio, esenzione terapeutica abbreviata
*Concentrazioni urinarie >1000 ng/ml sono considerate doping anche con l’esenzione
Sostanze la cui assunzione è proibita
sia in competizione che fuori -2S4. Agenti con attività anti-estrogenica
1. Inibitori delle aromatasi
anastrozolo, letrozolo, aminoglutetimide, esemestano, formestano,
testolattone
2. Modulatori selettivi dei recettori degli estrogeni (SERMs)
raloxifene, tamoxifene, toremifene
3. Altre sostanze anti-estrogeniche
clomifene, ciclofenil, fulvestrant
S5. Diuretici e altri agenti mascheranti
Diuretici*, epitestosterone, probenecid, inibitori alfa-reduttasi (es.
finasteride), plasma expander (es. albumina, destrano)
*L’esenzione terapeutica non è valida se le urine dell’atleta contengono un diuretico
in associazione con una sostanza proibita (anche livelli sotto-soglia)
Metodi proibiti sia in gara che fuori
M1 Aumento del trasporto di ossigeno
a) doping ematico: sangue autologo, omologo o eterologo,
prodotti con globuli rossi di qualsiasi origine
b) sostanze che aumentano artificialmente la cattura, il trasporto
o il rilascio di ossigeno: es. sostanze chimiche perfluorate,
efaproxiral (RSR13) o prodotti con emoglobina modificata
M2 Manipolazioni chimiche e fisiche
Uso di metodi che tentano di alterare i campioni raccolti per i
test antidoping (es. cateterismi, sostituzione urine). Infusioni e.v.
sono proibite, tranne che per legittimi trattamenti medici acuti
M3 Doping genetico
Uso non terapeutico di cellule, geni, elementi genetici o la
modulazione dell’espressione genica che hanno la capacità di
aumentare la performance atletica
Sostanze la cui assunzione è proibita
in occasione delle competizioni
S6. Stimolanti
Amfetamine, cocaina, efedrina*, metilefedrina*, metilfenidato, modafinil,
pemolina, selegilina, sibutramina, stricnina, ecc., e altre sostanze con
struttura chimica o effetto farmacologico similare
(*concentrazioni urinarie >10mcg/ml)
S7. Narcotici
Buprenorfina, destromoramide, eroina, fentanile e derivati, idromorfone,
metadone, morfina, ossicodone, ossimorfone, pentazocina, petidina
S8. Cannabinoidi (es. hashish e marijuana)
S9. Glucocorticosteroidi
Proibiti per via orale, rettale, e.v. o i.m. a meno di esenzione terapeutica.
Per altre vie (es. inalatoria, intra-articolare, ecc.) esenzione terapeutica
abbreviata. Preparazioni topiche (dermatologiche, oftalmiche, ecc.) non
proibite
Sostanze proibite in particolari
discipline sportive
P1 Alcool*: aeronautica (>0.2 g/L), automobilismo (>0.1 g/L), arco (>0.1
g/L), bocce (>0.1 g/L), karate (>0.1 g/L), pentatlon moderno per
discipline tiro (>0.1 g/L), motociclismo (>0.1 g/L), motonautica (>0.3
g/L)
La presenza dell’alcool viene determinata mediante analisi
dell’espirato e/o del sangue. Come paragone si ricorda che in
Italia il limite legale per la guida è di 0.5 g/L.
P2 Beta-bloccanti* (es. atenololo, labetalolo, metoprololo, nadololo,
sotalolo, timololo, ecc.) in diversi sport (es. automobilismo, arco**,
bocce, biliardo, bridge, curling, ginnastica, motociclismo, pentatlon
moderno, tiro al bersaglio**, sci (salti, snowboard acrobatico),
wrestling)
*solo in competizione, **anche fuori competizione
FARMACI CON SOSTANZE DOPANTI
• Le confezioni di farmaci, contenenti sostanze vietate per
doping, devono recare un apposito contrassegno
sull’involucro e sul foglietto illustrativo
D.M. 24 settembre 2003
L’etichettatura dell’imballaggio
esterno delle confezioni di tali
medicinali deve
includere il seguente
pittogramma
Meccanismi d’azione e
reazioni avverse delle
principali sostanze dopanti
L’effetto placebo
Effetto dell’allenamento
nel sollevamento pesi
*Gli atleti pensavano di assumere Dianabol
Effetto dell’allenamento +
placebo* nel sollevamento pesi
Ariel & Savill, MSSE, 1972
Steroidi Androgeni
Anabolizzanti (AAS)
Ormoni maschili endogeni (es. testosterone)
Hanno effetti anabolizzanti cioè aumentano la massa
muscolare, attraverso regolazione genica e aumento della
sintesi proteica del tessuto muscolare. Inibiscono anche la
disgregazione proteica
Derivati esogeni (con struttura chimica simile al testosterone, es.
nandrolone, danazolo, THG, ecc.)
Con questi farmaci si è cercato di massimizzare gli effetti
anabolizzanti del testosterone minimizzando allo stesso tempo
gli effetti androgenici. Impresa non riuscita
- struttura tetraciclica
fondamentale degli steroidi -
CH3
CH3
CH3
H
HO
CH3
CH3
H
H
colesterolo
Ormoni steroidei propriamente detti
Ghiandola pituitaria
Anteriore
“adenoipofisi”
Sella Turcica
Posteriore
“neuroipofisi”
Ciascuna delle due parti ha un ruolo distinto nella regolazione ormonale
Produzione del testosterone
Ipotalamo
(-)
GnRH
ipofisi ant.
(-)
Inibina
FSH
(-)
S
LH
Cellule del Sertoli
testicolo
L
S
L
Proteine leganti
gli androgeni
Cellule di Leydig
Testosterone
Sperma
(mediamente nell’uomo 8 mg/die
90-95 % testicolo 5-10% surrene)
Proteine leganti gli ormoni
Sia androgeni che estrogeni si legano alle
proteine plasmatiche; solo il 2% degli ormoni
circolanti non sono legati: tale quota è quella
biologicamente attiva. L’elevato legame prolunga
l’emivita degli ormoni
Albumine: non specifiche; bassa affinità; (58%
legame)
Gamma globuline: globuline leganti gli ormoni
sessuali (SHBG); specifiche; alta affinità; (40% legame)
Biosintesi degli Steroidi
Androgeni Anabolizzanti
Colesterolo
StAR
PBR
P450scc/Adx/AdR
Pregnenolone
Testosterone
5-Reduttasi I & II
Diidrotestosterone
Estrone
aromatasi
(CYP19)
17HSDII
aromatasi
17HSDI
Androstenedione
17HSDIII
17HSDV
DHEA
(Deidropiandrosterone)
17HSDII
CYP17 17-hydroxylase
CPR (b5) 17, 20-lyase
3HSD I & II
Estradiolo
3HSD
Androstanediolo
Meccanismo d’azione del
testosterone
•
•
•
•
Diffonde nelle cellule target
Metabolizzato a diidrotestosterone
Si lega a recettori citoplasmatici
Il complesso attivo trasloca nel nucleo legandosi
a livello del DNA in regioni promotrici (siti di
fattori di trascrizione) e altera la trascrizione
genetica
Segnali ormonali
t
Schema semplificato del
meccanismo d’azione ormonale
CELLULA BERSAGLIO
Ormone
Nucleo
recettore
DNA
H/R
Gln
Pro
trascrizione
Gly
Complesso
ormone
recettore
DNA
Ormone
Domini leganti
TESTOSTERONE
5-alfa reduttasi
CYP19 (aromatasi)
Diidrotestosterone
Estradiolo
Recettore androgeni
(NR3A)
Recettore androgeni
(NR3A)
Recettore
estrogeni
Genitali esterni
Genitali interni
Osso
Differenziamento nella gestazione
Maturazione durante la pubertà
Patologie prostatiche
Follicoli piliferi
Incrementata crescita
durante la pubertà
Sviluppo durante la gestazione
Chiusura epifisi,
aumentata densità
Muscolo scheletrico
Aumento massa e forza
durante la pubertà
Eritropoiesi
? Osso
? Libido
Organi bersaglio ed effetti fisiologici
del testosterone e dei suoi metaboliti
• SNC ( libido, benessere,
•
aggressività)
• Ipotalamo/Pituitaria
•
( GnRH, LH, FSH;
•
GH)
• Laringe (abbassamento voce) •
• Petto ( dimensione)
• Fegato ( SHBG, HDL)
•
• Rene ( eritropoietina,
•
ritenzione idrosalina)
• Genitali ( sviluppo,
•
spermatogenesi, funzione erettile)
Cute ( peli, produzione di
sebo con conseguente acne)
Ossa ( densità ossea)
Muscolo ( massa magra,
forza)
Tessuto adiposo ( lipolisi,
grasso addominale)
Sangue ( ematocrito)
Sistema immunitario (
produzione auto-anticorpi)
Prostata ( dimensione)
Raggruppamento azioni
farmacologiche
• Azioni morfogeniche: irreversibili; si
•
•
verificano durante l’embriogenesi
Azioni stimolatorie: pubertà (peli, corde
vocali, ossa)
Azioni di mantenimento: reversibili;
comportamento, libido, funzione riproduttiva
• Altre azioni: diminuzione tessuto linfoide;
stimolazione eritropoiesi.
Raggruppamento azioni
farmacologiche
• Effetti virilizzanti: regolazione
gonadotropine; spermatogenesi; sviluppo
sessuale
• Effetti anabolici proteici: incremento
densità ossea, massa muscolare, globuli
rossi
Usi clinici
Terapia sostitutiva
Ipogonadismo
prepuberale: congenito e acquisito; terapia per 2-3 anni fino
alla pubertà; dosi basse di mantenimento
postpuberale: disfunzione testicolare primaria; secondario
alla distruzione dell’adenoipofisi
Invecchiamento e impotenza
Usi clinici
Tumore mammella; endometriosi
uso limitato a causa degli effetti virilizzanti
Azione anabolica proteica:
aumentato uptake aminoacidi; incremento RNA
polimerasi nel muscolo scheletrico; antagonismo
delle azioni dei glucocorticoidi; utilizzato per persone
di bassa statura (19-nortestosterone)
Specialità medicinali, contenenti steroidi
anabolizzanti, per uso terapeutico in Italia
•
•
•
•
•
•
Clobestol: Alfatrofodermin®, Trofodermin®
DHEA: Gynodian depot®
Nandrolone: Deca-Durabolin®, Dynabolon®
Mesterolone: Proviron®
Ossandrolone: Oxandrolone®
Testosterone: Andriol®, Androderm®, Androgel®,
Facovit®, TestoEnant®, Testogel®, Testovis®,
Testoviron®, Sustanon®
AAS e doping
Steroidi anabolizzanti di uso comune
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
C.J. Hunter: positivo per nandrolone (2000)
Testosterone*
Stanazolo
Danazolo
Nandrolone
Diidrotestosterone (DHT)
Deidropiandrosterone (DHEA)
Androstenedione
Metandienone
Tetraidrogestrinone (THG)
Ecc. ecc.
*In giallo gli ormoni naturali
Atleti come promotori del doping
• I produttori dichiaravano che
l’androstenedione è un “proormone”
che può aiutare a costruire i muscoli
• La sua popolarità iniziò nel 1998
“grazie” a Mark McGwire, uno dei
più famosi giocatori di baseball
americani, che ne promuoveva l’uso
“Well, I didn't endorse it. I didn't promote it. It's just
something that helped me through my workouts.
Period. That's it. Everybody takes supplements when
they work out. You need to.” -Mark McGwire on
Androstene, ESPN Magazine May 17, 1999
• Disponibile come prodotto OTC sia
negli USA che in UK
Tetraidrogestrinone (THG)
Il tetraidrogestrinone (THG) è uno steroide anabolizzante
specificatamente sviluppato come sostanza per aumentare la
performance fisica e per cercare di evitare la sua individuazione
nei test antidoping (Nature 2003; 425:752)
Atleti del baseball negli USA, quali Barry Bonds, Jason Giambi e
Gary Sheffield, hanno testimoniato nel corso di un processo
contro la Bay Area Laboratory Co-Operative (BALCO)
Negli USA si è svolta una vera e proprio guerra prima di mettere
al bando questa sostanza, particolarmente utilizzata e non
proibita nel baseball (ora lo è)
Il caso del THG evidenzia la continua necessità di migliorare i
metodi per la detenzione delle sostanze dopanti
Per la prima volta il THG è stato testato alle Olimpiadi di Atene
Efficacia del
tetraidrogestrinone
(Labrie F et al. J
Endocrinol 2005; 184:427)
Modalità di assunzione degli AAS come doping
Via somministrazione: orale o parenterale
Ciclica: tipicamente 6-8 settimane con uguale intervallo libero
A dosi (10-40 volte quelle terapeutiche) crescenti e poi
decrescenti (regime piramidale)
Stacking: uso contemporaneo di più anabolizzanti (tipicamente
uno per os e uno iniettivo) per evitare la tolleranza a un
particolare steroide
Sollevatori di peso e culturisti arrivano ad utilizzare dosi fino a
100 volte superiori a quelle terapeutiche
Spesso si fa seguire agli steroidi anabolizzanti la gonodotropina
corionica umana (hCG) per stimolare la produzione di
testosterone endogeno soppresso dall’assunzione cronica degli
steroidi
L’ aumento della forza muscolare da AAS è potenziato da
adeguati protocolli di allenamento
Gli AAS come doping funzionano!
• Aumentano la forza e la massa muscolare.
Aumentano l’aggressività, la resistenza agli
allenamenti e il recupero dopo carichi di lavoro
intensi
• I giovani e le donne: risentono maggiormente
dell’effetto anabolizzante degli steroidi in termini di
performance, ma sono anche coloro che hanno il
maggior rischio di effetti collaterali
Caratteristiche dello studio di Bhasin S. et al.
(NEJM 1996)
Studio randomizzato in doppio cieco su 43 soggetti
Quattro bracci: 1) Placebo 2) Testosterone 3) Esercizio
fisico + placebo 4) Esercizio fisico + testosterone
Dosaggio di testosterone: 600 mg/settimana per 10
settimane
Misurazione massa muscolare con Risonanza Magnetica
Misurazione della forza muscolare con esercizi alla panca
e allo squatting
Tutte le misurazioni prima e dopo il trattamento (placebo o
testosterone)
Bhasin et al
NEJM 335:1-7 (1996)
“Occhio” ai numeri
No Exercise
+ Exercise
Placebo Test.
Placebo Test.
Bench
Wt
0
2.2
8.4
2.8
Squat
Wt
1.8
2.9
18
4.7
Bhasin et al NEJM 335:1-7 (1996)
Relazione dose-risposta degli steroidi anabolizzanti
Caratteristiche dello studio di Bashin S. et al.
(Am J Physiol Endocrinol Metab 2001)
Studio randomizzato in doppio cieco su 61 soggetti (18-35
anni) trattati con diverse dosi di testosterone
Cinque gruppi: 1) 25 mg/sett. 2) 50 mg/sett. 3) 125
mg/sett. 4) 300 mg/sett. 5) 600 mg/sett.
Durata trattamento 20 settimane
Misurazioni: ad inizio e alla 20a settimana. Il volume della
coscia misurato con RM. La forza misurata con un
esercizio allo squatting
25
50
125
300
600
Dose settimanale testosterone (mg)
Bashin S et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 281:E1172-1181
25
50
125
300
600
Dose settimanale testosterone (mg)
Bashin S et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 281:E1172-1181
25
50
125
300
Dose settimanale testosterone (mg)
Bashin S et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 281:E1172-1181
600
25
50
125
300
600
Dose settimanale testosterone (mg)
Bashin S et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 281:E1172-1181
25
50
125
300
600
Dose settimanale testosterone (mg)
Bashin S et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 281:E1172-1181
Change in Insulin-like Growth Factor 1 (ng/ml)
25
50
125
300
Dose settimanale testosterone (mg)
Bashin S et al. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 281:E1172-1181
600
Massa muscolare
Curve Dose-Risposta AAS
Soprafisiologica
Eugonadica
Ipogonica
Dose AAS
Distance (meters)
18
17
20
Distance (meters)
Turinabol orale:
effetto sul lancio del
peso in un atleta
donna della DDR
19
19
18
17
Non sempre funzionano:
effetti del DHEA e androstenedione dopo
12 settimane di allenamento
Wallace et al., MSSE, 1999
Tecniche antidoping per AAS
Steroidi sintetici: individuabili con gascromatografia o spettrofotometria di massa
HPLC-MS di metaboliti coniugati
Per indagare la somministrazione esogena di
testosterone viene usato il rapporto
testosterone/epitestosterone nelle urine
Un T/E > 4 è considerato sospetto (normale < 2)
Altro rapporto indicativo: T/LH > 30
Rapporto di 5/non-5 C19 steroidi
Antidoping AAS
Strategie per evitare di essere individuati
• Utilizzo di sostanze difficili da individuare
• Periodi di astinenza
– AAS sintetici iniettabili individuali fino ad oltre 6 mesi
• Diuretici per diluire le urine
• Uso di ketoconazolo: riduce l’eliminazione del
testosterone endogeno fornendo così un rapporto T/E
“normale”
• Uso di finasteride per diminuire la formazione dei
metaboliti 5-ridotti
• Assunzione di epitestosterone
• Contaminanti batterici
• Alterare i campioni (sostituzione, ecc.)
Individuare il diidrotestosterone (DHT)
• Problemi: breve emivita DHT endogeno
• Isotope Ratio Mass Spectrometry
– 13C contenuto di DHT endogeno vs esogeno
– d13C% < -29 suggerisce una fonte esogena
• Ratio of 5:non-5 C19 steroidi
– 5-/5- Androsterone-3,17-dioli
– Sviluppato dalla Mitsubishi Chemical Co.
– Utilizzato nei campionati di nuoto asiatici (1994)
per individuare ricorso al doping nelle atlete cinesi
DHT: nuotatrici cinesi
Atleta
1
2
2
2
2
3
4
5
5
Limite superiore
normale:
DHTcorr 5/5-A
388.67 56.61
89.54
12.65
60.73
10.21
77.40
10.62
47.93
17.75
18.63
14.02
16.38
67.88
28.70
62.45
15.68
70.52
12.13
1.88
5A/Etio
5.70
1.99
1.92
1.99
2.26
2.53
2.91
2.52
2.51
2.20
DHT/EpiT
83.14
24.77
13.22
29.07
17.43
4.73
9.38
6.42
7.80
2.72
Reazioni avverse degli AAS
• Cardiovascolari
– Cardiomiopatia, ictus, infarto miocardio
• Fegato
– Danno epatocellulare, colestasi
– Tumori
• Dislipidemia
– Aumento LDL, diminuzione HDL
– Attivazione lipasi epatiche
AAS: reazioni avverse a
livello del SNC
• Euforia, mania, paranoia
• Aggressività, ira, tendenza all’omicidio,
abusi sessuali
• Depressione, tendenza al suicidio durante
l’astinenza
Dipendenza dagli AAS
• Dipendenza psicologica comune
• Dipendenza fisica controversa
Sindrome d’astinenza da AAS (modello bifasico)
• Prima fase (1-2 settimane)
– agitazione, instabilità vasomotoria
– Può essere necessaria ospedalizzazione
• Seconda fase (mesi)
– depressione, debolezza
– Esacerbazione sintomatologia da stato
ipogonadale
Altre reazioni avverse degli AAS
• Bambini
– Fusione piastra epifisaria
– Arresto della crescita
• Infezioni
– Ascessi/cellulite, HIV, epatiti virali
• Rotture tendini (superallenamento?)
• Edemi per ritenzione idrica
• Policitemia
Reazioni avverse degli AAS
specifiche per l’uomo
• Infertilità
– Incidenza incrementata durante l’uso
– Reversibile alla sospensione e con uso di
gonadotropine corioniche
• Ginecomastia
– Si può utilizzare il testolattone (derivato del
testosterone
• Iperplasia prostatica, tumori prostata
Reazioni avverse degli AAS
specifiche per la donna
•
•
•
•
•
•
Amenorrea
Atrofia del seno
Irsutismo
Ispessimento del clitoride
Abbassamento della voce
Effetti spesso irreversibili
Abuso di steroidi anabolizzanti
Polifarmacia per mascherare gli effetti avversi
Effetti avversi
Ginecomastia
Acne
Atrofia testicolare
Edemi
Aumento peso
Farmaci
Tamoxifene
Testolattone
Tretinoina o antibiotici
hCG
Diuretici
Tiroxina
Altri anabolizzanti: es. il tibolone
•Il tibolone (Livial® ) abbina un’attività
estrogenica e progestinica con una debole attività
androgenica
•Usato per la terapia dei sintomi vasomotori post
menopausali e per la profilassi della osteoporosi
Ormone della crescita umano (hGH)
L’Underground Steroid handbook” (rivista californiana)
già conteneva le informazioni sul hGH prima che se ne
parlasse nella letteratura scientifica.
L’uso del hGH è iniziato con hGH estrattivo, ancora
oggi esistono traffici al mercato nero di ipofisi umane.
Dal 1996 è prodotto mediante biotecnologia genetica
L’approvvigionamento di GH umano ricombinante
(rhGH) deriva da furti, ricette false, vendita da genitori
di bambini affetti da deficit dell’ormone della crescita.
Azione additiva con gli AAS
Ormone della crescita umano (hGH)
Mentre l’ormone naturale è costituito da forme diverse fra loro in
termini di PM, il GH sintetico viene prodotto in un’unica forma,
corrispondente alla forma naturale principale, di PM 22 kDa.
La secrezione pulsatile, la breve emivita, le variazioni interindividuali
e il fatto che il GH aumenti fisiologicamente e in maniera marcata,
fino a 100 volte rispetto ai livelli basali, durante l’attività fisica
rendono molto difficile l’individuazione di questa forma di doping.
L’uso del GH in ambito sportivo si è diffuso a partire dai primi anni
’90, malgrado l’ormone fosse stato inserito nella lista delle sostanze
proibite già a partire dal 1989. Non vi sono dati epidemiologici precisi,
anche per la difficoltà di rilevazione della presenza di GH non
naturale. L’abuso di GH sembra piuttosto diffuso, anche
considerando atleti non di elite. Uno studio americano dei primi anni
’90 ha stimato che il 5% degli studenti maschi delle scuole superiori
utilizzava o aveva fatto uso improprio di GH, malgrado i costi elevati
e le difficoltà di approvvigionamento [Rickert et al. Human Growth Hormone:
a new substance of abuse among adolescents? Clin Ped 1992;31:723-6]
Il GH è prodotto
dall’adenoipofisi
Il GH stimola la
produzione di IGF-1
(Insulin-like Growth
Factor) che deve il
suo nome alle
analogie strutturali
con l’insulina
I recettori accoppiati alle tirosin-chinasi
Extracellulare
Ormone della crescita
Dominio extracellulare
del recettore del GH
=O
3PO-
-OPO3=
Legandosi al recettore porta
alla dimerizzazione delle
subunità recettoriali per
cross fosforilazione
Intracellulare
Recettore dell’Ormone della Crescita
Cross phosphorylation
Tyrosine Kinase Receptors
Schema di funzionamento dell’ormone della crescita
Effetti dell’Ormone della Crescita
• Stimola la crescita di tutti i tessuti del corpo capaci di crescere
• Stimola la produzione di IGF-1 (Insulin-like growth factor) che
media molti degli effetti del GH
• Effetti del GH sui processi metabolici:
• Incrementata sintesi proteica in tutte le cellule (incremento massa
magra)
• Diminuita utilizzazione dei carboidrati da parte delle cellule
• Aumentata mobilizzazione degli acidi grassi liberi ed utilizzo degli
acidi grassi per produrre energia (effetto lipolitico)
Principali organi/tessuti bersaglio del GH e relativi effetti dell’ormone
Organo/tessuto bersaglio
Principali effetti
Apparato scheletrico
Differenziazione e proliferazione delle cellule cartilaginee
Apposizione ossea
Apparato
cardiovascolare
Aumento contrattilità cardiaca e frequenza cardiaca
riduzione resistenze vascolari; ipertrofia miocardica
Fegato
Aumento glicogenolisi, neoglucogenesi, chetogenesi
Tessuto adiposo
Aumento della lipolisi con diminuzione grasso corporeo
Muscolo
Aumento della massa muscolare; aumento della forza (?)
Rene
Ritenzione idro-salina, con aumento della volemia
Intestino
Aumento assorbimento di calcio
Cervello
Senso benessere e di energia, capacità di concentrazione
Cute
Crescita dei peli
Azioni ubiquitarie
Insulinoresistenza; proliferazione cellulare
Specialità medicinali contenenti ormone
della crescita in commercio in Italia
Genotropin Kabipen
Genotropin Miniquick
Genotropin
Humatrope
Norditropin Simplexx
Nutropinaq
Saizen
Zomacton
Modalità di esaltazione dell'azione del GH
Esistono sostanze capaci di aumentare la
secrezione di GH endogeno:
Vasopressina
Clonidina
Propranololo
Aminoacidi (arginina, lisina, ornitina)
GHB (gamma idrossi butirrato)
Discipline sportive in cui si sospetta
l’uso di hGH in base alle sue azioni
Perché gli atleti utilizzano rhGH?
L’ormone della crescita ricombinante è una “sostanza simile alla
endogena” difficile da distinguere dall’ormone naturale.
Rapida eliminazione.
Il GH effettivamente incrementa la
performance degli atleti?
Non ci sono dati che dimostrano l’efficacia
Pelissier-Alicot Al., Leonetti G. Am Bio Clin 2003; 61:41-8
Non ci sono evidenze di aumento della forza muscolare in atleti in
allenamento Dean H. Clin J Sport Med 2002; 12:250-3; Ehrnborg C, et al. Clin
Endocrinol (Oxf). 2005; 62:449-57. Berggren A, et al. J Clin Endocrinol Metab. 2005;
90:3268-73
Funziona come sostanza dopante?
La difficoltà di valutare l’efficacia del GH nel migliorare la performance
fisica deriva soprattutto dalla scarsità di dati controllati e a lungo termine
sugli effetti di alte dosi di GH, infatti negli studi sperimentali, per esigenze
etiche, la quantità di GH somministrato e la durata del trattamento sono
sempre relativamente contenuti.
Si stima che alcuni atleti arrivino a somministrarsi oltre 8 mg di GH al
giorno, 3-4 volte la settimana. Questa quantità è circa 20 volte superiore a
quella utilizzata a scopo terapeutico dai soggetti adulti con deficit
ormonale. Generalmente la quantità di GH somministrata nel doping è
verosimilmente più contenuta, dell’ordine di 1,5-2 mg/die, ma comunque il
sovradosaggio non è trascurabile e abitualmente questo ormone è
associato all’uso di altri agenti dopanti, quali gli steroidi anabolizzanti negli
sport di potenza e l’eritropoietina in quelli di resistenza.
La combinazione con l’insulina permette teoricamente un effetto sinergico
sul metabolismo proteico, associando l’azione di stimolo della
protidosintesi propria del GH con l’inibizione del catabolismo proteico
determinata dall’insulina.
Dal Corriere della Sera
25 settembre 2000
….Rosolino, Bellutti, Idem, Trillini e Abbagnale, tutte
medaglie d'oro a Sydney, ai quali nel corso di vari
esami eseguiti prima delle Olimpiadi sono stati
riscontrati valori anomali di GH…
"E' solo una strumentalizzazione per un problema che non
esiste", ecco la risposta di Antonella Bellutti, "sono dati
che non hanno alcuna valenza, finalizzati solo a
rovinare l'immagine degli atleti. Sono senza parole, è da
una vita che faccio la lotta al doping"...
Reazioni avverse dell’ormone della crescita
Edemi
Artralgie, mialgie e miopatie
Dolore all’articolazione mandibolare
Gigantismo
Acromegalia
Ipotiroidismo
Patologie cardiache (es. cardiomiopatia)
Diabete mellito
Impotenza
Osteoporosi
Polipi al colon
L’insulina nel doping
L’inserimento dell’insulina nella lista delle sostanze proibite
risale al 1998 dopo le olimpiadi invernali di Nagano: quando
un medico della squadra russa chiese ai responsabili del
CIO se l’uso dell’insulina in atleti non diabetici era lecito o
meno. Nacque il sospetto!
Da indagini successive, condotte nel Regno Unito, emerse
che effettivamente l’uso dell’insulina era già diffuso in vari
sport. Fra i bodybuilders, in particolare, risultò che almeno il
10% ammetteva l’assunzione di insulina. Da dati americani,
ricavati dall’intervista di frequentatori di palestre che
dichiaravano l’uso di steroidi anabolizzanti per via iniettiva,
risultò che il 25% di questi soggetti associava agli
anabolizzanti insulina, allo scopo di aumentare la massa
muscolare [Rich JD et al. Insulin use by bodybuilders. JAMA 1998;278:1613]
L’insulina nel doping
La maggior parte di questi soggetti riferiva di consumare
bevande o cibi contenenti zuccheri subito dopo la
somministrazione dell’insulina, per evitare il calo della
glicemia indotto dall’insulina, e nessuno lamentava apparenti
episodi di ipoglicemia. Successivamente sono stati segnalati,
sempre in bodybuilder, ripetuti casi di grave coma
ipoglicemico con danni neurologici, conseguenti
all’assunzione di elevate quantità di insulina (fino a 320 Unità
in poche ore, una quantità pari a circa 10 volte il fabbisogno
giornaliero di un diabetico) [Elkin SL et al. Bodybuilders find it easy to
obtain insulin to help them in training, BMJ 1997; 314:1280; Reverter JL et al.
Self-induced insulin hypoglycemia in a bodybuilder. Arch Intern Med 1994;
154:225-6; Evans PJ, Lynch RM. Insulin as a drug of abuse in body building. Br J
Sports Med 2003; 37:356-7].
Negli ultimi anni, la cronaca ha documentato un ampio uso di
insulina anche nel ciclismo professionista.
L’insulina
Proteina prodotta dalle cellule beta del
pancreas
Due catene (A e B), di 51 aminoacidi
complessivi, legate da ponti disolfuro
Gene codificante posto sul cromosoma 11
Dopo un digiuno fisiologico di 8-10 ore, come
quello notturno, le concentrazioni circolanti di
insulina sono di 5-15 µU/ml e nel soggetto
normale la produzione giornaliera si aggira
intorno a 20-25 U.
Precursore dell’insulina la proinsulina
Sintesi e struttura dell’insulina
Gli ormoni peptidici sono sintetizzati come preproormoni inattivi che includono
una sequenza segnale, l’ormone e altri frammenti peptidici aggiuntivi
C peptide
Proinsulin
Ca2+-dependent
endopeptidases
PC2
(PC3)
Insulin
MW 5808
A Chain
B Chain
PC3
Fornita da Ann K. Snyder
Regolazione della secrezione di insulina
Fornita da Ann K. Snyder
Na+
GLUT2
K+
KIR K+
Na+
K+
Vm
K+
-
Ca2+
Ca2+
Pancreatic
ß cell
Ca2+
Ca2+
Insulin granules
Voltage-gated
Ca2+ channel
Secrezione basale dell’insulina
Fornita da Ann K. Snyder
Pacemaker
ß cells
Na+
GLUT2
K+
KIR K+
Na+
Signal
K+
Vm
K+
Ca2+
Ca2+
Pancreatic
ß cell
Ca2+
Ca2+
Insulin granules
Voltage-gated
Ca2+ channel
Secrezione insulina stimolata dal glucosio
Fornita da Ann K. Snyder
ß cell integrates input from
Glucose
various metabolites, hormones
Na+
GLUT2
Glucokinase
Km= 7-9 mM
KIR K+
Na+
-
K+
ATP
Pancreatic
ß cell
and neurotransmitters
K+
Vm
K+
Ca2+
Ca2+
IP3
cAMP
Insulin granules
Ca2+
Ca2+
Voltage-gated
Ca2+ channel
Rilascio insulina: livelli fisiologici
1 U = 36 µg
Daily secretion in humans: 40 - 50 U
Basal plasma insulin: 12 µU/ml
Postprandial insulin: up to 90 µU/ml
120
Meal
100
80
60
80
40
Basal
Minutes 0
20
30
60
90
120
Insulin, U/ml
Glucose, mg/dl
Units:
Fornita da
A.K. Snyder
Recettore dell’insulina
Recettori superfice cellulare:
sub-unità siti di
legame dell’insulina
Membrana plasmatica
sub-unita con attività
tirosin kinasi
Fornita da Ann K. Snyder
Attivazione del recettore dell’insulina
Insulin binding to subunit
regulates subunit activity
Insulina
GLUT4
autophosphorylation
of subunit
PO4IRS-1
+ ATP
IRS-1-PO4
GLUT4
tyr kinase activity
phosphorylation of
other substrates
Glucose transporter translocation
to plasma membrane
activation of phosphoinositide 3-kinase
Fornita da Ann K. Snyder
Attivazione del recettore dell’insulina
Insulin binding to subunit
regulates subunit activity
Insulin
GLUT4
autophosphorylation
of subunit
tyr kinase activity
phosphorylation of
other substrates
phosphorylation of
MAP kinase
PO4IRS-1
+ ATP
IRS-1-PO4
e.g. GLUT
expression
MAPK MAPK-PO4
+
ATP
Transcriptional
regulation
Protein synthesis,
proliferation &
differentiation
Fornita da Ann K. Snyder
Attivazione
recettore
dell’insulina
Insulin del
receptor
signaling
Insulin binding to subunit
regulates subunit activity
Insulin
GLUT4
autophosphorylation
of subunit
tyr kinase activity
phosphorylation of
other substrates
PO4
IRS-1
+ ATP
IRS-1PO4 Glycogen
deposition
+
protein
phosphatase-1
+
glycogen
synthase
phosphorylation of
MAP kinase
-
phosphorylase
kinase
-
phosphorylase
Effetti dell’insulina
Fegato
Muscolo
Stimola
Inibisce
sintesi glicogeno
sintesi trigliceridi
glicogenolisi
chetogenesi
gluconeogenesi
scheletrico
utilizzo glucosio
sintesi proteine
sintesi glicogeno
Tessuto
degradazione proteica
glicogenolisi
adiposo
utilizzo glucosio
accumulo trigliceridi
Promuove processi
anabolici
lipolisi
Inibisce processi
catabolici
L’insulina nel doping
L’insulina può stimolare la formazione di glicogeno attraverso la
facilitazione dell’entrata del glucosio nelle cellule in quantità
superiori a quelle necessarie per il fabbisogno immediato. Poiché la
performance è funzione delle scorte muscolari di glicogeno,
“incrementare” queste scorte potrebbe essere di ausilio. Il
mantenimento di uno stato di iperinsulinemia potrebbe quindi
essere utilizzato per aumentare le concentrazioni muscolari di
glicogeno prima della prestazione e accelerarne il ripristino subito
dopo la prestazione.
L’effetto anabolico proteico dell’insulina può essere un fenomeno
biologicamente rilevante in caso di esposizione a concentrazioni
sovrafisiologiche dell’ormone o di contemporanea somministrazione
di un ormone che stimoli la sintesi proteica come il GH e in
presenza di adeguato apporto di glucosio e aminoacidi. Attraverso
questo regime è quasi certamente possibile aumentare la massa
muscolare e la performance, anche perchè viene inibita la proteolisi
[Sonksen PH. Insulin, growth hormone and sport. J Endocrinol. 2001;170:13-25].
L’insulina nel doping
Le preparazioni di insulina disponibili nei Paesi avanzati sono
prodotte mediante la tecnica del DNA ricombinante e sono
caratterizzate da sequenze aminoacidiche identiche a quella
dell’insulina umana o sono varianti di questa, con diverse
proprietà in termini di rapidità e durata di effetto.
Nei casi descritti di utilizzo di insulina a scopo dopante sono
state impiegate formulazioni ad azione rapida o ultrarapida, per
via sottocutanea o endovenosa.
Ancora non è possibile rilevare direttamente l’abuso di insulina
umana ricombinante, identica all’ormone endogeno. Tuttavia, il
dosaggio contemporaneo del C-peptide, molecola secreta dal
pancreas in quantità equi-molari con l’insulina ed espressione
della produzione endogena di insulina, può svelare l’uso di
ormone esogeno, che contiene insulina ma non C-peptide,
purché il prelievo avvenga nelle ore successive alla
somministrazione.
Reazioni avverse dell’insulina
• Ipoglicemia (fino al coma e morte,
aumento rischio con l’alcol)
• Allergia
– Reazioni locali cutanee o sistemiche, rara anafilassi
• Lipoipertrofia
– Dovuta all’effetto lipogenico dell’insulina quando si utilizza la stessa
area per frequenti iniezioni
• Lipoatrofia
– Dovuta alla presenza di impurità
• Edema da insulina transitorio e raro
• Tremori, sudorazione, ansia, agitazione
Altri regolatori ormonali
Gonadotropine (LH, hCG) proibite solo nei maschi
Dal 1987 il Comitato Olimpico Internazionale ha incluso
nella lista delle sostanze proibite la Gonadotropina
Corionica Umana (hCG), un ormone che, analogamente
all’Ormone Luteinizzante (LH) ipofisario, é in grado di
stimolare la produzione endogena di testosterone.
L’hCG è una glicoproteina costituita da 237 aminoacidi,
prodotta dalla placenta umana. Gli effetti biologici dell’hCG
sono in gran parte simili a quelli dell’LH prodotto dall’ipofisi,
ma alcuni sono invece tipici dell’ormone placentare.
Effetti biologici dell’hCG
SIMILI ALL’LH
Effetto luteinizzante sulle cellule follicolari ed interstiziali ovariche
Induzione dell’ovulazione in follicoli preparati dalle gonadotropine
Aumento della produzione di progesterone dal corpo luteo
Stimolazione delle cellule interstiziali del testicolo
Stimolazione della sintesi di testosterone nel testicolo
ESCLUSIVI DELL’hCG
Prolungamento attività funzionale corpo luteo
Incremento della sintesi steroidea placentare
Azione di stimolo sulle gonadi e sui surreni fetali
Motivi dell’uso, come doping, delle
gonadotropine nei maschi
1. La somministrazione prolungata di alte dosi di androgeni
determina una marcata inibizione dell’asse ipotalamo-ipofisitesticolo. Questo effetto si traduce in una riduzione delle
dimensioni dei testicoli e della loro capacità di produrre
testosterone e spermatozoi. La somministrazione di hCG serve
dunque a mantenere lo stimolo trofico sul testicolo e la
produzione endogena di testosterone, favorendo un recupero
più rapido della funzione gonadica una volta sospeso il
trattamento con androgeni.
2. lo stimolo con hCG può ostacolare il riconoscimento dell’uso
di androgeni esogeni nei comuni test impiegati a tale scopo. La
somministrazione di hCG stimola la produzione endogena sia di
testosterone che di epitetosterone, senza alterare
significativamente il rapporto T/E (Cowan DA et al. J Endocrinol
1991;131:147-54).
Motivi dell’uso, come doping, delle
gonadotropine nei maschi
3. Nel maschio normale l’hCG produce un prolungato aumento,
dose-dipendente, della concentrazione di testosterone
attraverso la stimolazione della secrezione dell’ormone da
parte delle cellule interstiziali del Leydig del testicolo. Questo
effetto è stato dimostrato sia con l’ormone naturale, estratto
dalle urine di donne gravide, che con hCG ricombinante. La
concentrazione basale di testosterone aumenta, dopo una
singola iniezione di hCG, di circa il doppio (Trinchard-Lugan I et al.
Reprod Biomed Online 2002;4:106-15). Le concentrazioni di testosterone
che si ottengono sono all’interno del range che
sperimentalmente mostra una relazione lineare con l’aumento
della massa e della forza muscolare nel maschio. La
proibizione dell’uso di hCG nel maschio, in assenza di
patologia specifica, appare pertanto pienamente fondata.
Gonadotropine nelle donne
Le evidenze disponibili suggeriscono che l’hCG abbia un effetto
trascurabile sulle concentrazioni di testosterone nella donna
(pertanto il suo uso da parte delle atlete non è considerato
doping). Questo dato, insieme con le concentrazioni
fisiologicamente molto più basse di questo ormone nel sesso
femminile, rende più remota la possibilità che l’uso dell’hCG
nella donna possa avere effetti significativi (Bhasin S et al. Am J
Physiol Endocrinol Metab 2001;281:E1172-81)
GH in commercio: Gonasi HP®, Pregnyl®, Profasi HP®
LH in commercio: Luveris®. Inoltre vari farmaci che liberano le
gonadotropine (es. buserelina, gonadorelina, goserelina, ecc.)
Effetti avversi riconducibili a quelli degli steroidi anabolizzanti.
Due sintomi gravi sono rappresentati dalla cefalea
fastidiosissima e, sul piano psicologico, dalla depressione.
Altri regolatori ormonali
Corticotropina (ACTH)
Altri regolatori ormonali
Corticotropina (ACTH)
E’ un ormone prodotto dall’ipofisi anteriore. L’ACTH stimola la
corteccia surrenale a produrre cortisolo che controlla il
metabolismo glucidico e l’equilibrio idro-salino. I fattori che fisiologicamente influenzano il rilascio di ACTH sono soprattutto tre: ritmo
circadiano, stress e feed-back negativo esercitato dal cortisolo.
Nella risposta all’esercizio fisico, l’attivazione del sistema ACTHcortisolo svolge un importante ruolo di adattamento metabolico,
stimolando la degradazione proteica e la trasformazione epatica
degli aminoacidi gluconeogenetici in glucosio.
Il cortisolo stimola anche glicogenolisi, lipolisi e chetogenesi e
contrasta l’azione periferica dell’insulina, svolgendo un ruolo
eminentemente catabolico, di rapida messa a disposizione per
l’organismo di combustibile energetico.
Altri regolatori ormonali
Corticotropina (ACTH)
Oltre a questi effetti metabolici, il sistema ha degli effetti sul
sistema immunitario, su quello cardiovascolare, nonché su aspetti
neuropsichici, permettendo di ridurre l’infiammazione e la
percezione del dolore e conferendo una sensazione complessiva
di benessere psico-fisico.
L’attivazione dell’ACTH e della corteccia surrenale è tipica nelle
condizioni di stress, pertanto la giustificazione nell’uso di questo
ormone è quella di fornire all’atleta una maggior quota di ormone
per fronteggiare lo stress.
Altri regolatori ormonali
Corticotropina (ACTH)
Questi effetti sono utili nel breve termine ma assumono una
connotazione negativa sul lungo termine, dato l’ostacolo ai
fenomeni di riparazione, il consumo di proteine utilizzate a fini
energetici, la perdita di muscolo e di massa ossea, le alterazioni
metaboliche, l’aumento dei valori di pressione arteriosa e la
soppressione del sistema immunitario che conseguono ad un
eccesso cronico di glucocorticoidi.
Specialità medicinale in commercio in Italia: Synacthen®,
Cortrosyn®,
Le complicazioni sono gravi, anche se rare, tenuto conto
dell’azione multifocale dell’ACTH e degli ormoni surrenali:
ritenzione idrica, diabete, alterazioni cutanee, riduzione delle
difese immunitarie, miopatie, obesità, osteoporosi, ulcera
gastroduodenale.
L’ACTH è utile come sostanza dopante?
Nel mondo sportivo è generalmente diffusa l’idea che l’ACTH
aumenti la performance fisica. Tuttavia la documentazione
scientifica concernente questa problematica è limitatissima.
Esiste un solo studio condotto nell’uomo [Soetens E et al.
Psychopharmacology 1995;118:260-6]. Questo studio ha valutato
l’efficacia della somministrazione di ACTH in 16 ciclisti
professionisti sottoposti per un’ora ad uno sforzo ergometrico
submassimale, incrementato successivamente di 10 W ogni
minuto sino all’esaurimento. Come atteso è stato documentato
dopo ACTH un aumento di parametri quali cortisolo, glicemia,
globuli bianchi. Non è stata invece osservata alcuna modifica della
performance massimale in rapporto alla somministrazione
dell’ormone. Una riduzione della sensazione di affaticamento
durante la performance submassimale era l’unico dato, soggettivo,
riportato dagli atleti trattati rispetto ai non trattati. Gli Autori
speculano che proprio la percezione psicologica potrebbe
alimentare l’opinione che l’ACTH abbia proprietà ergogene.
AGENTI CON ATTIVITÀ ANTIESTROGENICA
• 1) Inibitori delle aromatasi, agiscono inibendo l’enzima
(aromatasi) responsabile della conversione degli
androgeni in estrogeni (aminoglutetimide, anastrozolo,
letrozolo, exemestane)
• 2) Antagonisti dei recettori per gli estrogeni
(raloxifene, tamoxifene, toremifene, clomifene,
ciclofenile), inibendo il legame degli estrogeni con i
propri recettori bloccano i loro effetti biologici
AGENTI CON ATTIVITÀ ANTIESTROGENICA
• Nel doping l’utilizzo di questi farmaci è molto diffuso, sia per
migliorare la performance sia come strumento per ovviare ad
alcuni inconvenienti della terapia con steroidi anabolizzanti.
• Gli antiestrogeni sono infatti in grado di incrementare i livelli di
testosterone, in particolare nel maschio. Questo effetto è dovuto
al fatto che il feed-back negativo esercitato dagli androgeni sulla
secrezione ipofisaria delle gonadotropine è almeno in parte
mediato dagli estrogeni prodotti a partire dagli androgeni stessi.
Il blocco di questo effetto estrogenico si traduce quindi in
un’aumentata secrezione di ormone luteinizzante (LH), che a sua
volta stimola quella di testosterone da parte del testicolo. Per lo
stesso meccanismo, un altro effetto di queste sostanze è quello di
facilitare la ripresa della secrezione endogena di testosterone
dopo un ciclo di androgeni esogeni.
• L’uso degli antiestrogeni insieme agli anabolizzanti è legato
anche al fatto che uno degli effetti collaterali degli anabolizzanti
è la comparsa di ginecomastia, dovuta alla formazione di un
eccesso di estrogeni a partire dagli androgeni esogeni. Gli
antiestrogeni bloccano questo fenomeno.
Reazioni Avverse
Complessivamente gli antiestrogeni sono farmaci ben tollerati
• Aminoglutetimide: sonnolenza, insufficienza surrenalica (alte dosi)
• Anastrozolo, letrozolo: dolore o rigidità articolare, disturbi
digestivi, eruzioni cutanee, cefalea, astenia
• Exemestane: vampate di calore e nausea; meno frequenti vertigini,
stanchezza, eccesso di sudorazione
• Tamoxifene, toremifene: vampate di calore, trombosi venosa,
disturbi digestivi, alterazioni della pelle, ritenzione di liquidi,
alterazioni nel numero delle cellule del sangue, stanchezza
• Raloxifene: vampate di calore, trombosi venosa, crampi
• Clomifene, ciclofenile: sintomi da carenza estrogenica (vampate,
ecc.), disturbi visivi, disturbi digestivi
