[2012.03.02] 科学家跟得上吗？

2012-3-9 08:57| 发布者: migmig| 查看: 4791| 评论: 16|原作者: nayilus

摘要: 禁药和体育：服用禁药的运动员和试图抓住他们的科学家之间的峰回路转

内幕报道

科学家跟得上吗？

禁药和体育：服用禁药的运动员和试图抓住他们的科学家之间的峰回路转

Mar 3rd 2012 | from the print edition

用各种药物来增强身体表现的历史和人类历史一样古老。印加帝国的人在进行重体力劳动时靠咀嚼古柯树叶来增强体力。北欧勇士在作战之前会嚼食蘑菇来减弱疼痛感。古代奥运会选手吞食各种药物，包括鸦片让自己在比赛中占上风。一直到20世纪50年代人们才开始抵制这种风气。

现代竞技体育的出现促成了这种态度的转变。体育当局和运动员们对于这种有违绅士风度的行为表示震惊。更为讽刺的是，那些自己无法获得兴奋剂的相关人员对这一行为表示强烈的抗议。他们抱怨任何人为的强化都是“不公正的”，且需要被禁止。同一时间，药物造成的身体强化能带来的回报大幅增加了。运动员愿意不惜一切代价超过对手的决心越来越强，他们想出各种新颖的方式来挫败那些试图抓住作弊者的科学家们。于是一场军备竞赛开始了。从那时起，这场峰回路转的竞赛一直持续至今，从未停歇。

他们起跑了

运动员和科学家之间的竞赛始于1959年。当时哈佛大学的吉因·史密斯和亨利·比切尔通过实验证明了服用安非他明的短距离游泳选手确实比那些服用了安慰剂的选手游得更快。这是第一份关于药物会产生实际生理效应的研究。其它研究项目之后得出了类似的结论。

这种竞技表现的增幅是很小的：只有2%。但是这已经足以让天平倾斜了，尤其是在那些谁胜谁负需要靠照片来判断的高水平竞技赛事上。因此1964年国际奥委会（IOC）禁止了奥运会运动员使用能够强化竞技表现的药物，并为了保证他们遵守禁令而引入了药检。国际奥委会带头作出表率之后，其它体育组织也开始跟进。因此，奥运会可以被看成是服药者和审查者之间竞赛的一个缩影。

1968年墨西哥城奥运会第一次发生运动员被查出服用禁药。当时该运动员服用的是酒精饮品中所含的乙醇，这是很容易在尿样中检测出来的。乙醇对游泳或短跑选手几乎毫无用处，但是它对现代五项的选手有所帮助，服用的好处之一在于它可以让选手在射击时更为准确地瞄准。和其它统称为镇静剂的药物一样，乙醇可以放慢脉搏，减少干扰射击的肌肉颤动。试图利用乙醇的瑞典人汉斯冈纳·利廷威尔被取消竞赛资格。

各种可以控制心脏的药物有类似的镇定作用，对于射击和射箭选手来说很有用。但是这些药物没有乙醇那么容易检测出来。因此，在1972年的慕尼黑奥运会上，国际奥委会引入了一些崭新的化学工具：气体色谱法和质谱法。气体色谱法先将尿液样本气化，再将气体通过一个长管，在长管里尿液中的某些化合物会比其它的移动更快。在长管尽头的质谱仪将冒出管子的物质离子化，并测量出其特征质荷比。这样一来就可以得到一份该尿液样本的化学签名，这可以和其它含有已知药物的尿液样本的化学签名作比较，判断运动员是否服用了什么禁药。

国际奥委会利用该方法逮住了七名服用禁药的运动员。其中有的服用了安非他明，或是两种相似物质－苯甲恶啉和麻黃素之一。两名自行车选手被逮到使用国际奥委会禁用，但国际自行车联盟尚未禁用的尼可刹米。

气体色谱法和质谱法是很强大的工具。但是要测出模仿体内的睾酮和其它激素效果的同化类固醇就需要完全不同的方式了。20世纪50年代医生们开始使用同化类固醇来治疗患有消瘦性疾病的病人，因为这种物质可以强化骨骼，重建组织。国际奥委会意识到服用这些物质可以比普通训练产生更多的肌肉，从而让选手可以用其作弊。兴奋剂必须要大剂量服用才能有效，这也意味着它很容易被检测出来。但是类固醇不一样，只要一丁点就可以起作用，色谱－质谱组合法无法检测出这么少量的物质。

突破性的进展来自于1972年，没赶上慕尼黑奥运会。雷蒙·布鲁克斯和伦敦圣汤姆斯医院的其他人员开发出免疫测定法。伦敦国王学院药监局负责人大卫·科文（也是今年伦敦奥运会药物检测实验室的负责人）把这种新的测定法形容为一种钥匙和锁的机制：尿液中的类固醇就是钥匙，能和它们连接起来的特定化合物就是锁。在样本中加入这些“锁”，即使最微量的类固醇也能触发可以被检测到的连锁反应。

1976年的蒙特利尔奥运会收集了共1786份尿样进行分析，共有11人被发现服用禁药。其中有八人是举重选手，被发现服用同化类固醇。其中有三人已经获得奖牌，这些奖牌之后被取消。四年之后的莫斯科奥运会上共收集了1645份尿样，其中没有发现任何样本含有类固醇。但是到1984年的洛杉矶奥运会上真相开始暴露出来。运动员们并没有变得更为节制，相反，他们只是用能逃过检测的新型物质取代了之前使用的会被检测出来的类固醇。运动员舍弃了能被免疫测定法检测出来的类似睾醇的人造物质，代之以天然睾醇。因为睾醇水平在不同人体内会有巨大差异，要检测出一名运动员是否服用睾醇作弊，还是天生就有较高的睾醇水平当时是不可能的。

位于科隆的德国体育大学的曼弗莱德·多尼克带领一支研究小组最终克服了这一问题。他们发现正常健康的人体内睾酮水平和另一种名为表睾醇的相关激素水平有一个自然比例。对莫斯科奥运会上收集的尿液样本进行这个表睾醇比例测试之后，他们发现很明显有运动员曾经服用药物。因为这些保存下来的样本是匿名的，所以无法进行任何追朔行动。但是1984年奥运会上有11名运动员被发现服用类似睾醇的药物，如果不是多尼克博士的新发现，这些人本来是不会被逮到的。这11人都是举重选手。此外在排球、赛跑、摔跤和铁饼选手中也发现一些人尿液中的激素比例较为可疑。

1988年奥运会之前，运动员已经发现了一种可以破坏更早检测手段的方法，当时这些手段在检测睾醇之外的药物时还是很有效的。这种方法就是服用利尿剂，它可以增加身体通过尿液排放的水分，稀释尿液样本使其中的物质更难检测到。但是这一次，国际奥委会抢先出招了。它警告汉城奥运会选手利尿剂是禁止使用的，同时也找出了一些可以检测几种最常见利尿剂的手段。共有四名运动员的尿液中检测出含有利尿剂。他们是否服用了增强竞技表现的药物无法确定，但是因为利尿剂也被列为禁药之一，这些人的竞赛资格都被褫夺了。

到20世纪90年代药检人员已经可以检测出镇静剂、利尿剂、类固醇和激素。但是到1999年为了打击一切体育运动内的禁药使用而成立了世界反兴奋剂组织（WADA）时，这些物质已经不是检测者最担心的了。80年代期间一些药物实验室找到了生产促红细胞生成素（EPO）的方法。这种激素参与生产红血球，可以用来把贫血患者体内的红血球数目增加到健康的水准。但是世界反兴奋剂组织的官员知道因为红血球负责向肌肉输送氧气，增加红血球数目可以增强耐力。不过浓度过稠的血液会产生副作用，让红血球堵塞血管的风险增大。这可能会引起中风或心脏衰竭。很多服药者为了强化他们的竞技表现而甘愿冒这种风险。

一波三折

20世纪90年代间还没有一种检测手段可以区分天然和人造的促红细胞生成素。检测红血球数目是没有用的，因为不同人的红血球数目不同。大多数人血液中含有40-45%的红血球。但是有些人的红血球水平在没有外界干涉下可以高达50%。验血检测出51%的红血球水平一般被看成是很靠不住的证据，疑犯可能仅仅是个幸运的运动员，天生血液就比较浓稠。

不过，国际奥委会在2000年悉尼奥运会之后得到了来自法国国家反兴奋剂实验室和澳大利亚体育学院的科学家的帮助。法国科研者们开发了一种检测手段，可以测量各种形式激素的分子结构。所有的促红细胞生成素都具有同样的蛋白质主干，但是该法国实验室发现该激素的自然和人造形式之间存在枝链上存在一些差异。同时，澳大利亚方面发明了一种可以检查血液特征变化的检测手段。使用促红细胞生成素后年轻的红血球（网织红细胞）的数量会上升。

2003年，世界反兴奋剂组织发现一种新的促红细胞生成素被开发出来了。这是一种叫作Mircera的红血球生成素接受体持续活化剂，和以前那些需要一周服用三次，且能从尿液中检测出来的品种不同，这种新药一个月只要服用一次，且几乎不会出现在尿液中。世界反兴奋剂组织的科学部主任奥利维尔·拉宾说：“这可能是有史以来对反兴奋剂研究圈最大的挑战。”因此该组织向开发了该药物的瑞士罗氏公司求助。他们一起花了整整三年才找到检测该药物的方法。

该方法是在血清样本内混入某些抗体，这些抗体经过生物化学调试，会附着在任何看上去类似促红细胞生成素的分子上。抗体本身还连接有另一种和促红细胞生成素接触就会发出绿光的物质。为了确保绿光来自于药物，而不是其它原因，法国的枝链检测方法经过改良来进行检测。这种新的检测方法费时更长，进行起来也更费事。拉宾博士提到：“我们知道运动员会对药检检测结果提出质疑，我们要很确保检测结果非常稳固，可以应付这样的法律诉讼。”

辛苦的工作是由收获的。2008年北京奥运会上共有五名运动员被发现使用了会干扰促红细胞生成素感受器的药物，而被褫夺参赛资格。这也是一个巨大的转折点。拉宾博士说：“这一成果显示了如果能和药物公司合作，我们在后面追赶作弊者的日子可能就要结束了。”

但是就算这样，这也不是故事的结尾。和药物公司合作并不能应付那些不使用药物的作弊方式。这些方法中最主要的是输血。通过输血获得额外红血球，借此提高耐力，其效果和促红细胞生成素是类似的，唯一的不同是输血的速度更快，而且风险更低。运动员可以接受那些血型相同或相容的人的血液。

结果，有一些检测运动员是否通过输血提升红血球数目的方法问世了。例如，A型血人体内发现O型血，那就完全露馅了。即使A型血的运动员接收的是A型血，还是有测试可以鉴定这些血是否来自于另一个人体内。这促使一些运动员开始用自己的血来进行输血。初看上去这似乎是在做白工。但是利用合适的工具和技术，可以把血抽出来，储存在冷柜里留待之后使用。这么一来运动员可能会暂时处于虚弱状态，但正常作息进食几天后体内的红血球数目就会恢复正常。几个月之后，在重大比赛前夕，运动员可以利用自己的血液存货来为自己输血。

针对这一手段和一些其它形式作弊手段的最新技术就是生物护照。这意味着要对运动员的九个关键血液特点在长时间内进行频繁的检测。这么一来就可以知道这位运动员正常情况下的生物标记。例如，如果他正常情况下的红血球比例是46%，那么在比赛时红血球比例如果升到50%了，那就意味着其中有问题。

建造更强的运动员

即使血液作弊现象变得更容易检测了，还有更多的问题存在。现在最大的忧虑在于基因操纵。世界反兴奋剂组织担心运动员可能会开始通过调整基因来增强自身。例如，可以用病毒把某种基因引入体内，让身体更快地制造促红细胞生成素，或是生产更多激素来制造肌肉。这么一来反作弊检测手段就会被愚弄，认为较高的激素水平或是红血球数目只是格外强健的身体的自然产物。

不过把基因带入体内的病毒还是会留下可探测的痕迹。因此现在基因作弊还是可以被查出来的。但是不久检测很可能就没有这么简单了。国际奥委会的医学部主任帕特里克·沙马什表示：“我确定将来会出现完全不留痕迹的病毒。”他认为问题的关键还是在于利用生物护照监测运动员的生理状况。他指出：“几十年以来，我们一直在做的仅仅是找出是否存在某些物质，但是现在有这么先进的作弊技术，这样的方法已经不足够了。”

但是如果运动员在其运动生涯早期，在第一次接收生物护照检查之前，或甚至是从童年开始就接受了基因改造呢？沙马什博士说：“不管什么年龄，一旦你体内注入了额外的基因，整个身体的稳态就会被打破，我们可以察觉出体内的生物化学反应不处于平衡状态。”这些影响深远的物理干涉一定会在身体上留下痕迹。

拉宾博士回忆当年墨西哥城奥运会前夕作弊者和审查者之间的竞赛刚开始时，安非他明是很大的一个忧虑。他指出过去六十年取得的巨大进展时说道：“我们克服了那个问题。现在我们开始担心基因，但我们最终也会克服这一问题。我们现在还没有能赶超作弊者，但是我们终于到了和他们并肩的程度。”