GH, dalla scoperta all'uso per doping
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GH, dalla scoperta all'uso per doping

L'ormone della crescita è conosciuto fin dagli anni '20 del secolo scorso, ma è con lo sviluppo dell'rhGH tramite ingegneria genetica che ne è iniziato l'utilizzo a fini di doping

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GH, dalla scoperta all'uso per doping

La sua scoperta risale agli anni '20, quando è stata rilevata la sua secrezione da parte dell'adenoipofisi all'interno degli animali.
Il GH è stato isolato negli esseri umani solo nel 1956, e negli anni '70 si è scoperta la sua struttura, la somatotropina: è un ormone peptidico composto da 191 amminoacidi stabilizzati da due ponti disolfuro e raggiunge un peso molecolare che è di 22 kDa, viene sintetizzato, accumulato e secreto a livello delle cellule dell'adenoipofisi in modo pulsatile, che stimola lo sviluppo dell'organismo1.

La prima volta il GH è stato isolato da cadaveri umani e veniva usato per curare i pazienti con deficienza dell'ormone della crescita, ma, con questo metodo obsoleto, si è scoperto che si poteva avere una contaminazione per poi arrivare alla malattia di Creutzfeldt-Jakob. Questa è una malattia neurodegenerativa rara che conduce a una forma di demenza progressiva fatale. La malattia è trasmissibile ma apparentemente non infettiva, mentre è possibile riprodurre la malattia in animali, mediante trasferimento di estratti di tessuto nervoso dagli animali sani2. Nel nostro caso si manifestava con il passaggio di GH da un soggetto morto a un soggetto vivo.

Negli anni '80, hGH ricombinante (rhGH) è stato sviluppato attraverso l'ingegneria genetica ed è stato usato, con buoni risultati, nei pazienti con insufficienza di GH. Questa forma dell'ormone ha quasi la stessa sequenza amminoacidica del hGH e peso molecolare 22 kDa. Il suo abuso all'interno dello sport è per le sue proprietà anabolizzanti, ma anche per il suo effetto sul metabolismo dei carboidrati e dei grassi. rhGH è stato trovato in nuotatori, ma anche in giocatori, prima di prendere parte a grandi eventi sportivi3. Il comitato olimpico internazionale (CIO), ha messo, per questo, il GH sulla lista delle sostanze proibite.

Nel frattempo, era aumentata anche la disponibilità del GH sia nei mercati regolari che in quelli in nero. hGH, nella lista vietata, è stato inserito nella classe S2, quella di ormoni peptidici, fattori di crescita e sostanze correlate.

Di questo elenco fanno parte tutti i fattori di crescita che migliorano alcune funzioni come: fattori di crescita del muscolo, la vascolarizzazione, l'utilizzo di energia, fattore di crescita vascolare endoteliale e fattore di crescita degli epatociti4.

La secrezione di GH nel sangue varia a seconda delle normali condizioni fisiologiche e patologiche, normalmente le donne hanno una concentrazione leggermente superiore rispetto agli uomini.
I picchi della produzione di GH si hanno nella pubertà, dopo i 20 anni si ha una calo progressivo della sua secrezione. Il GH ha innumerevoli funzioni che, soprattutto a livello muscolo scheletrico, vengono mediate da IGF-I , tra queste evidenziamo:

  1. Stimolazione della produzione di IGF-I
  2. Stimolazione delle divisione cellulare
  3. Stimolazione della crescita muscolo scheletrico
  4. Stimolazione della lipolisi
  5. Stimolazione del sistema immunitario
  6. Miglioramento delle connessioni cognitive

La secrezione di GH

L'effetto dell'esercizio fisico sulla produzione di GH nel corpo è stato ampiamente descritto in letteratura.

La concentrazione di hGH nel sangue aumenta con una maggiore intensità di lavoro, e può accrescere fino a 10 volte durante l'esercizio fisico prolungato, ma con un'intensità moderata. Durante un esercizio più intenso, con accumulo di lattato pari al 70% del VO2 max in un periodo di 15-20 minuti, hGH aumenta di 5-10 volte. Con un esercizio di breve durata, i livelli di GH raggiungono l'apice, generalmente, ai 15-30 minuti dopo l'esercizio. Inoltre, sembra che la risposta di hGH è strettamente legata al picco di intensità, più che alla produzione totale di lavoro5.

Oltre ad aumentare grazie all'esercizio, la secrezione di GH, può essere influenzato da altri fattori, ad esempio, si ha una maggiore secrezione di GH in ipoglicemia, aumento della temperatura e stress, mentre diminuisce in obesità o con una dieta ricca di carboidrati.

GH e doping

È molto difficile riuscire a distinguere tra l'aumento fisiologico di GH durante l'esercizio e la somministrazione esterna di rhGH, quindi doping6. Questo è un problema perché non si può misurare direttamente la quantità totale di GH in circolo in caso di doping, tranne se le condizioni di raccolta dei campioni non sia effettuata regolarmente. Il GH, come abbiamo già detto, è stato considerato un farmaco ergogenico dalla fine degli anni '80. Dal quel momento l'abuso nello sport è costantemente aumentato. Fino al 2004, Giochi Olimpici di Atene, il doping rhGH non era rilevabile.

L'ormone della crescita è un ormone che ha emivita di 5-6 minuti nel sangue e bassa concentrazione nelle urine. La natura peptidica della sostanza ha costretto gli analisti a trovare metodi diversi da quelli utilizzati per le analisi classiche, per steroidi anabolizzanti e stimolanti, con peso molecolare relativamente basso. La sequenza amminoacidica dell'ormone ricombinato è identica a quella dell'isoforma principale secreta dall'adenoipofisi, cioè di 22kDa.
La secrezione di GH, da parte dell'ipofisi, è pulsatile, e di conseguenza i livelli in circolo sono variabili. Inoltre, hGH è considerato un ormone dello stress regolato da fattori come il sonno, lo stato nutrizionale, attività fisica ed emozione. Quindi c'è un'alta variabilità individuale per quanto riguarda la secrezione di hGH. Quantificare l'ormone stesso non è sufficiente per rilevare rhGH esogeni. Il fattore di crescita IGF-I e alcune delle sue proteine trasportatrici (IGFBP-3), sono stati proposti come possibili candidati per la rilevazione indiretta di doping rhGH. La variabilità di secrezione interindividuale è abbastanza elevata, rendendo difficile la rilevazione precisa del quantitativo di variazione del livello7.

Per la rilevazione del rhGH, gli analisti, hanno cercato di trovarlo prima con i metodi standard, cioè attraverso le urine e il sangue. Per la rilevazione nel sangue sono stati sviluppati due metodi: il metodo di approccio diretto e quello di approccio indiretto. La maggior parte dei campioni antidoping consistono in urine raccolte fuori concorso o dopo lo sforzo. L'urina è stata utilizzata per rilevare il peptide, ma anche altre sostanze dopanti. Ad esempio, l'urina è stata utilizzata con successo per il rilevamento di EPO.
Tuttavia, l'unico modo per rilevare il rhGH all'interno delle urine, è utilizzare un sensibilissimo immunotest per quantificare l'entità di rhGH nelle urine. La concentrazione media di hGH, all'interno delle urine, ha un valore inferiore, rispetto al sangue, che va dalle 100 alle 1000 volte. Un'idea è stata quella di effettuare uno screening fuori gara, al fine di beneficiare di una finestra temporale di rilevazione su un tempo abbastanza lungo. I limiti di questa prova sono stati chiaramente dimostrati, a causa della grande influenza da parte dell'insufficienza renale.
La mancanza di una specificità del risultato rendono l'esame delle urine un test meno attendibile di quello del sangue. Oggi, grazie al miglioramento delle tecniche antidoping, si effettua un prelievo di urine al mattino, a sorpresa, fuori dalla sessione di allenamento, per le analisi ormonali. Questa può essere una soluzione efficace per lo screening8.

Una strategia che sembra poterci rilevare la presenza di rhGH, è quella del prelievo del sangue, dove l'individuazione dell'ormone verrà fatta attraverso due approcci diversi: diretto e indiretto.

L'approccio indiretto si basa nell'aumentare le conoscenze sulla variabilità di diversi fattori hGH dipendente, da soli o in combinazione, per fornire un database di valori normali per la concentrazione di questi fattori. Questo può portare quindi, alla definizione di livelli limite e la descrizione di valori anormali, al di fuori dei valori normali. Questo approccio, proposto nella metà degli anni '90, è stato esaminato da una giuria internazionale di endocrinologi, ma non ha portato ad una soluzione definitiva per la rilevazione del doping rhGH. Il vantaggio dell'approccio indiretto è che, con l'uso di rhGH questi fattori biologici sono meno variabili e meno sensibili dello stesso GH. Il principale obiettivo dello studio era valutare la variazione di queste variabili secondarie durante e dopo l'esercizio. IGF-I e IGFBP-3, nella cascata biologica, sono coinvolti, ad esempio, nel metabolismo osseo o di osteocalcina, e sono considerati buoni indicatori biologici del doping per GH. Queste variabili hanno mostrato lievi ma significative modifiche dopo l'esercizio. La variabilità interindividuale dell'ormone della crescita rende l'uso delle misure indirette quasi inefficaci per l'individuazione degli abusi di rhGH. Questo metodo indiretto, quindi, non potrà essere utilizzato come prova nitida di doping.

Il secondo metodo che viene utilizzato sui prelievi di sangue è quello dell'approccio diretto. Questo metodo è stato sviluppato dal gruppo Bidlingmaier Strasburger a Monaco di Baviera. rhGH ha un peso molecolare di 20 kDa. Quando la forma ricombinata viene iniettata nel corpo aumenta per un periodo di tempo la quota di 22kDa rispetto a tutte le altre forme in circolazione. Il test è stato proposto e utilizzato durante le Olimpiadi di Atene (2004), Torino (2006) e Pechino (2008). Per soddisfare i requisiti WADA sono stati valutati due prelievi di sangue, uno positivo e uno negativo, ai quali è stato applicato l'approccio diretto. Il test utilizzato ha evidenziato come nei soggetti positivi si ha una percentuale significativa di 22kDa hGH. Un doppio test è stato eseguito per conferma. La finestra temporale di rilevazione per questi test è stato affermato che è tra le 24/36 ore dopo l'ultima iniezione, a seconda del dosaggio utilizzato. Si pensa che il rhGH per essere efficace ha bisogno di iniezioni multiple. Influenze ambientali, come l'esercizio fisico, sono state valutate da alcuni autori. Questi hanno misurato le diverse isoforme del GH, 22kDa e 20kDa, riscontrando una concentrazione maggiore dell'isoforma 22kDa dopo l'esercizio infatti il rapporto delle due isoforme viene alterato dalla somministrazione di rhGH (22kDa)9.