兴奋剂的研究现状及发展趋势 论文

【摘要】鉴于兴奋剂对现代竞技体育的影响及兴奋剂检测在现代竞技体育中的重要作用，文章对兴奋剂的发展、兴奋剂的生理作用、兴奋剂的危害、兴奋剂的检测进行了分析综述，对新型兴奋剂特别是基因兴奋剂的现状及趋势进行了展望。
       【关键词】兴奋剂；生理作用；兴奋剂检测；基因兴奋剂

现代竞技体育建立在进取、拓展和成就的理想之上，其特征之一便是其可测量性，所有的成绩都可以量化为秒、米、公斤来计分。奥林匹克理想把人类在体育运动中崇尚进取的愿望集中表述为“更快、更高、更强”。然而，在科学技术高速发展、训练水平和运动成绩突飞猛进的今天， 要夺取体育比赛的胜利已经越来越难。于是，有一些缺乏实力和自信、在现代高科技设备的精确测量结果和严格的比赛规则面前无法取胜的运动员，就想投机取巧，把获胜希望寄托在使用兴奋剂上。虽然滥用兴奋剂会遭受国际奥委会的严厉处罚，但仍有不少运动员为冠军及奖牌所带来的巨大利益所诱惑，铤而走险，不惜以各种方式滥用兴奋剂。毫无疑问，运动员使用兴奋剂已成为当代竞技体育的癌症，这一问题不可避免地给奥林匹克运动蒙上了阴影。在反兴奋剂问题上达成共识，开展全球合作，已成为近年来国际反兴奋剂斗争的发展趋势。为此，兴奋剂及其检测是体育界乃至全社会关注的问题，本文主要就兴奋剂对人类的危害、兴奋剂的发展、兴奋剂的检测以及该领域国内外的最新研究动态和发展方向进行了综述、分析和介绍。
一、兴奋剂的发展
（一）兴奋剂的定义
兴奋剂在英语中称“dope”，原义为“供赛马使用的一种鸦片麻醉混合剂”。由于运动员为提高成绩而最早服用的药物大多属于兴奋剂药物——刺激剂类，所以尽管后来被禁用的其他类型药物并不都具有兴奋性（如利尿剂），甚至有的还具有抑制性（如b-阻断剂），国际上对禁用药物仍习惯沿用兴奋剂的称谓。目前际奥林匹克运动委员会规定：“竞技运动员使用任何形式的药物和以非正常量或通过不正常途径摄入生理物质，企图以人为的或不正常的方式提高竞技能力即被认为使用了兴奋剂” [3]。因此，如今通常所说的兴奋剂不再是单指那些起兴奋作用的药物，而实际上是对禁用药物和方法的统称。
（二）兴奋剂的历史发展
19世纪，南非的荷兰定居者们非常熟悉一种提炼自葡萄皮的酒精饮品，祖鲁族武士奔赴战场前都要喝一点以提高战斗力和耐力。在宗教仪式中，这种叫做“dop”的混合物也被当作麻醉剂使用。20世纪和21世纪之交，英语借用了该词，并首次将“doping”（兴奋剂）与赛马时的非法药物联系在了一起。
        早在20世纪50年代，兴奋剂在国际体坛上已被广泛使用，尤其是苯丙胺，曾经风靡一时。1886 年，一位自行车运动员因过量使用兴奋剂致死，成为第一例有文字记载的因服用兴奋剂死亡的事件。时至今日，尽管国际体坛进行了积极的反兴奋剂运动，但兴奋剂的使用仍是有增无减，而且使用方法更加巧妙，隐蔽。据有关方面估计，目前世界各国一流选手中有6%的人使用兴奋剂。在2000年悉尼奥运会期间，共有11名运动员在赛内和赛外药检中被查出使用了兴奋剂。据不完全统计，在奥运会举行前，世界各国还有50余名选手因为药检不合格未赴悉尼，在运动员抵达悉尼后的开赛前和比赛期间，又至少有16名运动员因以前的药检阳性结果而被驱逐出奥运村或被禁赛。
不仅如此，兴奋剂的种类也从化学物质发展为可怕的基因物质，兴奋剂对运动员的危害及危害的机理存在着很大程度上的不可知性，兴奋剂的监测也面临着严峻的挑战。
二、兴奋剂的分类、生理作用及其危害
（一）合成类固醇
所有的合成雄性激素类固醇都有与睾酮相似的化学结构，因而具有与睾酮类雄性激素相似的生理作用，能够促进蛋白质的合成、减少分解代谢，因而合成类固醇兴奋剂能够加速肌肉增长，提高肌肉力量。这类药物是使用频率最高、范围最广的一类兴奋剂，最常用的有：大力补、康力龙、苯丙酸诺龙等。
合成类固醇兴奋剂对服用者的危害主要表现为：（1）会抑制垂体释放促黄体素和卵泡刺激素，从而导致睾丸萎缩和自身睾酮生成减少。（2）几乎所有的口服合成类固醇制剂都可以引起肝功能异常。动物试验表明，合成类固醇是一种弱致癌物质，它可以诱发、促进肿瘤生长，因此有人认为它与肝细胞癌变有一定关系。 （3）可降低血液中高密度脂蛋白胆固醇的水平，同时导致甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平的升高，因而增加患冠心病的危险性。此外还能引起水、盐和氮潴留而诱发高血压。（4）长期使用可使韧带和肌腱失去弹性，一旦过度拉长，就会造成撕裂。
服用该类兴奋剂的运动员一段时间后会感到肌肉发紧和变硬，甚至痉挛，这可能与水、盐潴留有关。该类兴奋剂对女运动员的副作用是破坏性的，几乎所有的副作用都是不可逆的。包括声带变厚、声音变低、阴蒂增大、脸部毛增多、秃头、皮肤增厚、闭经、过度的攻击行为，与肝功能相关的副作用。对男性性征的影响虽不像对女子性征的影响那样严重，但是会使男性性欲增强或低下、睾丸萎缩、精子生成减少、乳房增大、阴囊痛、
肌肉痉挛、明显的皮脂腺分泌增多和皮疹。
（二）刺激剂
刺激剂是对中枢神经系统有强烈兴奋作用的药物，包括苯丙胺、可卡因、麻黄素等。刺激剂可以提高神经系统的兴奋性、增加肌体新陈代谢，使运动者的行为和能力直接得到迅速调整。有人认为，刺激剂可以通过提高肌肉的效率和减少疲劳而延长大强度运动的时间。事实上，这些药物能够促进葡萄糖、糖原和脂肪酸代谢，导致能量更快地消耗，并掩盖疲劳所致过度的兴奋与焦虑，影响运动者的判断能力而使运动中受伤的几率大大增加，造成致命性心率失常、心肌梗塞、脑梗塞等，甚至会引起猝死。另外，大量服用还可引起短期或长期的行为改变，包括失眠、焦虑、神经过敏、慌乱、攻击行为、偏执狂、幻觉等。
（三）肽类激素及其衍生物
主要包括人体生长激素（hgh）、促红细胞生成素（epo）和人体绒毛膜促性腺激素等。许多健美运动员认为，生长激素能够使肌肉增大从而在比赛前冒险服用。但动物试验发现，肌肉体积的增大并不是由于肌肉组织增长，而是结缔组织增生所致。这类兴奋剂可使运动员外貌变得粗鲁、皮肤粗糙和颌骨增厚等肢端肥大等。典型的肢端肥大症可发展成肌病、末梢神经病和心脏病，长期使用hgh还可以导致糖尿病、关节炎等并发症。
（四）利尿剂
利尿剂是增加排尿的药物，运动员使用利尿剂的目的主要在于：1．快速减轻体重；2．逃避兴奋剂检查；3．排出体内滞留的水和无机盐。从理论上讲，利尿剂能够迅速减轻体重，但大剂量和长期使用利尿剂可使尿中的盐和电解质过度流失，破坏体内的电解质平衡。因体液流失而导致大幅度减体重，会引起腹部和小腿肌肉痉挛。更为严重的是，还有可能因导致心律不齐或心脏衰竭而危及生命。据国外报道，国际健美比赛中已有一些运动员因大剂量使用利尿剂而死亡。
三、兴奋剂检测
兴奋剂检测是从1968年冬季奥运会开始的。最初禁用的药物仅有8种，以后根据运动员的服药情况以和药物性质，历届奥运会禁用药物的品种和数量都有增加：1972年禁用26种，1976年31种，1980年58种，1984年69种，1988年增加β－阻断剂和利尿剂类药物，总计达5大类，100种；1990年，国际奥委会医学委员会对禁用药物名单作了修改，禁用103种药物及1种药理方法禁用药；1992年，又增加了2种刺激剂类禁用药物。
（一）检测基质
在兴奋剂的检测中，尿样是最传统、最常用的检测基质。尿样容易获得，而且大多数药物在尿样中的浓度大于它们在其它生物基质中的浓度，因而很适合作为兴奋剂检测的对象。现有检测刺激剂、麻醉剂、蛋白同化制剂、利尿剂、掩蔽剂和β2阻断剂的常规方法都是建立在尿样分析的基础上。但是，近年来也兴起了以其它生物基质，如毛发、唾液、汗液等为兴奋剂检测对象的研究，且各具特色。
（二）传统的检测基质
在比赛结束后1 h 内，被选中的运动员在专人陪同下去取样站取得尿样。一般至少需要75 ml ，分装两个瓶，一瓶约50 ml 为a 样，另一瓶约25 ml 为b 样。对a 样进行分析，b 样则用来进行分析复审。在检测实验室对尿样进行登记编号后，测量一些基本数据，如ph、比重、颜色、体积、有无沉淀等。然后将尿样分成数份，进行检测，按组进行筛选后，若为阴性则弃去，若有违禁药物则需进一步确证其存在。
（三）头发作为检测基质
发样分析在法医、毒物分析等领域的应用已经有较长的历史，但作为兴奋剂检测的基质研究近年来才兴起。头发因为采样容易、无损伤，不易作弊等特点而受到关注。
头发主要由角蛋白构成，一根头发寿命一般在4个月到4年。对于不同取样位置、种族、性别和年龄的样本，头发生长的平均速度为0. 35mm/ 天。根部约3cm 长的头发在大约3个月前就由头发形成细胞形成于头发的毛囊中。因此，从理论上说3个月前的用药就可以在头发中得以体现。头发毛囊的血液供应非常充足，血液循环中的药物会迅速进入头发毛囊，并与头发毛囊中的形成细胞相结合，且已经与头发结合的药物无法再回到血液里，因此当药物及其代谢物在体内已经消除时，在头发中还会存在，而且头发中原型药物浓度一般要大于其代谢物的浓度。由于头发生长存在延迟时期，发样分段检测还可以提供用药时间的信息。但是，头发中的药物可能并不全是来自头发毛囊，药物也可以通过血液、汗液、皮脂，头发周围的皮肤进入头发。
（四）血液作为检测基质
药物进入人体后，大部分都先进入血液，血液中药物的原型往往要高于尿样，而且可以在服药之后立刻被检出。血液生理学参数变化范围小，血液基质具有相对的相似性，因此，在过去的几年里，对血样的分析已经引起人们越来越多的重视。不断进步的样品处理技术和色谱技术，以及高灵敏度检测器的出现已经使得更多的物质可以在血样中被检出。对血样检测的研究包括全血样、血浆和血清。关于血样中禁用药物的检测，主要是针对刺激剂和麻醉剂检测的应用。
（五）体液作为检测基质
体液基质在兴奋剂检测中受到限制的主要原因有两个：可收集的体液量少和体液中药物的浓度低。但研究显示药物在体液基质中的分布
特点有别于尿液和血液，可以提供有益的互补信息，因此仍不失为一种值得研究的基质。
（六）传统的兴奋剂检测法
自从1968年开始对兴奋剂进行检测以来，色谱法便开始使用。30多年来，色谱法被认为是较为理想的检测手段。伴随着分析化学的发展和新药物的禁用，检测手段也在不断发展和完善。1967年对于刺激剂系统检测用气相色谱(gc)和薄层色谱(tlc) 进行分离鉴定，使用了4种gc填充柱，氢焰离子化检测器(fid)。自1972年开始使用计算机以来，采用了程序升温技术，并用氮磷检测器(npd) 检测。1976年已开始使用气相色谱-质谱(gc - ms) 联用技术来检测甾体。1980年开始使用毛细管气相色谱法检测，到1984年，这种方法已基本定型，并且增加了高效液相色(hplc) 检测。以后的工作大多是对某些药物的检测方法进行改进，比如对尿液处理方法的改进，采用新的化学衍生试剂衍生。 近些年来，由于胶束动电毛细管色谱法(mekc)、免疫测定法、gc - ms和毛细管电泳等手段的迅速发展，在兴奋剂分析方面得到了广泛地应用。 过去，对于血红细胞生成素(epo)，由于分不清哪些是人体自生的，那些是药物补给的，所以对它的分析没有很好的测定方法，在2000 年，澳大利亚的科学家在这方面取得了突破，在悉尼奥运会上采取了血检和尿检相结合的方法检测epo。我国也是国际epo检测研究的5个合作国之一，目前已完全有能力参照奥委会通过的epo 检测办法实行血检。
（七）兴奋剂检测的新方法
日本北里大学医疗卫生学系法学研究室的长井辰男教授，找到了一种绝妙的方法：利用鱼的身体颜色的变化，来快速检测一个人是否服用了兴奋剂。
长井辰男教授选用了多种热带鱼进行试验，结果证明，一种泰国产的、体长只有2～3厘米的红尾黑鲨鱼，对脱氧麻黄碱和安非他明等兴奋剂，能产生身体变色反应。他把红尾黑鲨鱼放大浓度为每毫升水10纳克脱氧麻黄碱的水中，大约经过5分钟后，其身体就从深灰色变成了淡黄色。长井辰男教授认为，这是该鱼在正常情况下的脑子、内脏、肌肉和皮肤中的黑色素明显减少，这样，就导致了皮肤颜色的变化。其原因是兴奋剂刺激了鱼脑中丘脑下部的下垂体，抑制了黑色素的分泌，使黑色素停止产生，并滞留在色素胞内。
不久前，长井辰男教授以通过测定脱氧麻黄碱的量与鱼鳞色调变化的关系，确立了用色素表来进行半定量化分析的方法。而这种利用鱼的高敏度的判别方法，可望用到兴奋剂快速检测中去，并有可能开发出新的生物传感器。
四、兴奋剂的发展——基因兴奋剂
基因兴奋剂就是通过基因治疗的方式导入运动员靶细胞内，可以提高运动员成绩的优势基因或dna。世界反兴奋剂组织把基因兴奋剂定义为：以非治疗为目的，利用能提高运动员成绩的基因，遗传学成分和或细胞技术。它是指利用通常为了治疗疾病而采用的基因治疗技术, 以提高运动成绩，从而击败运动对手。从此定义可以看出，它主要包括基因技术的滥用和对正常运动员使用基因治疗手段以提高运动成绩。
哥本哈根肌肉研究中心的scherling认为， 基因兴奋剂是对运动员最大的一种威胁。基因兴奋剂包含在患者身上插入人工基因片段，而此人工基因片段能产生合成蛋白质的rna。而与此相同形式的基因治疗所插入的基因能杀死或抑制癌细胞，使身体本身合成目前需要外源性服用的药物或者用正常的基因片段代替有缺陷的那部分等。目前， 基因治疗最大的问题是缺乏对人工插入基因表达的控制。插入基因目的是为了治疗，然而还不完全清楚它是否还有预期以外的其他效应。
（一）人工基因的引入
人工基因引入手段包括：直接肌肉注射dna，插入遗传学改良细胞或利用病毒插入。基因兴奋剂不仅仅包括基因处理，也含有间接的基因技术，如生物合成药物等。血氧含量是肌肉功能的重要条件，氧运输的增加将导致运动成绩的提高。运动员为了提高氧运输而采用的方法或使用的药物包括：输血，使用红细胞生成素（epo）外源性刺激血红细胞产生，epo基因治疗及血色素变构效应。 
（二）基因兴奋剂的风险
引起人们关注的基因治疗莫过于那些已知的和未知的健康风险。目前不太可能知道对正常的人群使用基因兴奋剂的结果究竟如何，然而它很可能带来一些健康问题。比如，人工增加正常人epo水平将会增加血液红细胞数量和粘滞性，最终会导致心脏病及麻痹等疾病发生的机率增加。因为当血液变粘时，心脏将血液泵到全身各组织会困难许多，这样会导致不能补偿这粘滞度增加组织处血液的凝结。并且epo产生的增加并不意味着在需要它降低的时候也能降低，使用合成epo激素的运动员面临着同样的风险，可是激素经过人体代谢处理后，血液红细胞水平可能会恢复到正常水平，而注射epo基因却能连续不断地产生红细胞。同样，使用igf—i基因myostatin基因也会遇到健康风险，肌肉可能会变得强大，这样就会牵引周围的韧带和骨，导致韧带撕裂或骨折。 
（三）应对基因兴奋剂问题的对策
由于基因兴奋剂的出现和它对运动员在成绩大幅度提高方面的潜力，瑞典运动生理学专家bengt认为，反兴奋剂机构将在比较长的一段时间内面
临基因兴奋剂的挑战。特别是2008年在北京召开的奥运会，基因兴奋剂很有可能出现。鉴于如此严峻的形式，首先，世界各国的从事与此相关研究的工作人员，特别是国家及世界上一些重点实验室应对基因兴奋剂检测问题进行深入的研究，力争采取一些新的技术与方法能对此进行有效的检测。其次，考虑到基因兴奋剂所带来的对健康造成的巨大风险，奥委会，wada及各国体育管理部门应对运动员，教练员等进行细致的伦理与健康教育，让每个运动员，教练员都知道滥用基因兴奋剂对身体健康造成的危害，此手段能在很大程度上对基因兴奋剂的滥用进行有效的遏制。再次，奥委会，wada及各国体育管理部门应针对基因兴奋剂制定合适的政策，如对滥用基因兴奋剂的运动员进行严厉处罚。另外，由于基因兴奋剂技术的采用需要一定的经济保障，因而对赞助基因兴奋剂，为基因兴奋剂滥用提供方便的相关人员，机构，公司甚至个别国家制定严厉的处罚政策。

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