Unbeabsichtigtes Doping durch Lebensmittel: Ansätze zur Unterscheidung von Aufnahmewegen dopingrelevanter Substanzen mittels HPLC-MS/MS

Die Welt Anti-Doping Agentur (WADA) definiert Doping u. a. als das Vorhandensein einer verbotenen Substanz, ihrer Metaboliten oder eines Markers im Körper eines*einer Sportler*in. Wie alle Menschen sind auch Athlet*innen winzigen Mengen von Xenobiotika in der Umwelt ausgesetzt. Da die analytische Nachweisstärke in den vergangenen Jahren stark zugenommen hat, können bereits diese winzigen Mengen zu einem „positiven“ Dopingbefund (adverse analytical finding, AAF) führen. Ein Ziel der präventiven Dopingforschung ist es daher, das Exposom von Sportler*innen zu untersuchen, Risiken zu erkennen und Strategien zu entwickeln, die Analytiker*innen dabei helfen, zwischen absichtlichem und unabsichtlichem Doping zu unterscheiden.
Die vorliegende Dissertation befasst sich mit unbeabsichtigtem Doping durch Lebensmittel. Verbotene Substanzen können in Lebensmitteln entweder natürlich, als Rückstände oder infolge von Verunreinigungen vorkommen. Aufgrund der Vielfalt der Substanzen und der Expositionsszenarien gibt es keine Einheitslösung zur Unterscheidung zwischen willentlichem und unbeabsichtigtem Doping. Daher müssen individuelle Strategien für jede dieser Substanz entwickelt werden. Zwei davon stehen im Fokus dieser Dissertation: Clomifen und Zilpaterol.
Clomifen wird möglicherweise in der Landwirtschaft missbraucht, um die Eierproduktionsrate von Legehennen zu erhöhen. Daher wurde im Rahmen des ersten Projekts der Dissertation eine Studie durchgeführt, in der sowohl die Eier als auch das Fleisch von Clomifen-behandelten Hühnern auf Clomifen-Rückstände untersucht wurden, um das Expositionsrisiko für Clomifen über diese Lebensmittel abzuschätzen. Dafür wurde eine HPLC-MS/MS-Methode entwickelt, validiert und angewendet. Sowohl in den Eiern als auch im Fleisch der Hennen konnten Clomifen-Rückstände im μg/kg-Bereich nachgewiesen werden. Daher wurde das Szenario als potenzielles Risiko für Athlet*innen eingeschätzt und im Rahmen des zweiten Projekts der Dissertation eine Verzehrstudie mit diesen clomifenhaltigen Eiern durchgeführt. Darin konnte gezeigt werden, dass der Konsum von zwei Eiern ausreicht, um die Aufnahme von Clomifen im Urin der Probanden nachzuweisen. Zum Vergleich wurden Studien mit Mikrodosierungen von Clomifen (1, 10 und 50 μg Einmalapplikation) durchgeführt. Mithilfe dieser Proben konnte eine Differenzierungsmethode entwickelt werden, die auf der Trennung verschiedener mono-hydroxylierter Clomifen-Metaboliten beruht. Diese Methode ermöglichte es zu unterscheiden, ob Clomifen als Medikament in Mikrodosierung oder über clomifenhaltige Eier aufgenommen wurde. Bei Anwendung auf reale Dopingkontrollproben, die ein AAF für Clomifen ausgelöst hatten, wurde ein noch nicht identifizierter Hydroxy-Metabolit als abundantestes Hydroxy-Clomifen (HC) detektiert. Da dieser Metabolit weder in den Urinproben nach Eiverzehr noch in den Proben nach der Mikrodosis detektiert wurde, sollte er im Rahmen des dritten Projekts der Dissertation identifiziert und auf seinen Langzeit-Charakter hin untersucht werden. Über die Synthese und die Re-Analyse von Proben aus einer Ausscheidungsstudie nach therapeutischer Clomifen-Gabe konnte (Z)-3‘-HC als potenzieller Dopingmarker identifiziert werden.
Im Rahmen des vierten Projekts dieser Dissertation wurden Eliminationsstudien mit Mikrodosen der anabol wirksamen Substanz Zilpaterol durchgeführt. In einigen Ländern wird Zilpaterol legal als Futtermittelzusatzstoff verwendet, um die Futtereffizienz von Rindern kurz vor dem Schlachten zu verbessern. Daher wurden z. B. von der US-amerikanischen Lebensmittelüberwachungs- und Arzneimittelbehörde (Food and Drug Administration, FDA) Rückstandshöchstmengen für Zilpaterol in Rindfleisch festgelegt. In der Studie nahmen die Probanden Zilpaterol in Mengen zu sich, die den Verzehr von Fleisch mit Rückstandshöchstmengen simulierten. Infolgedessen wurden in den Urinproben der Probanden Zilpaterol-Konzentrationen festgestellt, die nahe am sogenannten Minimum Reporting Level (MRL) von Dopingkontrollen lagen. Um weitere Informationen zu erhalten, wurde außerdem eine Trennmethode für (R,R)- und (S,S)-Zilpaterol entwickelt, um die enantioselektive Eliminierung des Arzneimittels zu bestimmen.
Die Ergebnisse der hier vorgestellten Dissertation verdeutlichen die Komplexität des unbeabsichtigten Dopings durch Lebensmittel. Sie können in Zukunft zur Entscheidungsfindung und zum Schutz sauberer Athlet*innen im Anti-Doping-Kontext beitragen: Das im Rahmen dieser Dissertation entwickelte analytische Verfahren ermöglicht es, zwischen der Clomifen-Aufnahme therapeutischer Dosen, z. B. zu Dopingzwecken, und Kontaminationsszenarien zu unterscheiden. Für Zilpaterol ist dies analytisch zwar nach wie vor nicht möglich. Jedoch ist es mithilfe der Forschungsergebnisse dieser Dissertation gelungen, die Umstände näher zu definieren, die ein AAF für Zilpaterol in einem Kontaminationsszenario bewirken können.