Untersuchungen zum Eliminationsverhalten und Nachweis körpereigener dopingrelevanter Substanzen mittels chromatographisch-massensprektrometrischer Verfahren

Einige der auf der Verbotsliste der Welt Anti-Doping Agentur (WADA) befindlichen Substanzen stehen nicht nur (bio)synthetisch zur Verfügung, sondern werden ebenso natürlich vom menschlichen Körper produziert. Ziel dieser Doktorarbeit war es, die Nachweisbarkeit auch endogen vorkommender Dopingsubstanzen durch Untersuchungen zu deren Metabolismus zu verbessern.
Im Rahmen des ersten Projekts wurde erforscht, ob die Einnahme des Stimulans Phenylethylamin (PEA) durch den Nachweis spezifischer Metaboliten(-Muster) in Urin aufgedeckt werden kann. Hierzu wurden humane Ausscheidungsstudien durchgeführt und die gesammelten Urinproben per Flüssigkeitschromatographie gekoppelt an Massenspektrometrie (liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS) untersucht. Zusätzlich wurden Urinproben gesunder Athletinnen und Athleten als Referenzpopulation gemessen. Mittels binärer logistischer Regression konnte ein Zusammenhang zwischen den Urinkonzentrationen der beiden Metaboliten M1 und Phenylacetylglutamin (PAG) und der oralen Einnahme von PEA festgestellt werden, was künftig herangezogen werden könnte, um verdächtige Proben besser zu identifizieren. In der zweiten Publikation wurde der in vitro Metabolismus der Peptidhormone humanes Wachstumshormon (human growth hormone, hGH) und insulinähnlicher Wachstumsfaktor-1 (insulin-like growth factor-1, IGF-1) beschrieben. Hierfür wurden die 15N-markierten Analoga beider Proteine in verschiedenen Körperflüssigkeiten inkubiert und mittels hochauflösender Massenspektrometrie (high-resolution mass spectrometry, HRMS) und eines isotopenmarkierten Reporterionen Screenings (IRIS) die Detektion mehrerer spezifischer Metaboliten ermöglicht. Der Nachweis von potentiell bei der Injektion der Peptidhormone entstehenden Abbauprodukten könnte ein Indikator für die Anwendung der rekombinanten Therapeutika sein. Nachfolgend wurde im dritten Projekt eine Methode entwickelt, um das intakte hGH sowohl top-down als auch bottom-up per LC-MS in Serum und Plasma zu quantifizieren. Beide LC-MS-basierten Methoden korrelierten gut mit dem derzeit in Routine-Dopinglaboren verwendeten Immunoassay und sind damit auch interessant für klinische Messungen im Zusammenhang mit hGH-assoziierten Erkrankungen. Die Bildung eines Verhältnisses zwischen dem per bottom-up LC-MS ermittelten 22 kDa und „Gesamt“-hGH ergab erhöhte Werte in Serumproben nach Applikation rekombinanten hGHs im Vergleich zu Proben gesunder Athletinnen und Athleten.
Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden somit insgesamt wichtige Erkenntnisse gewonnen, um die Aufnahme der auch endogen vorkommenden Dopingsubstanzen PEA, hGH und IGF-1 besser nachweisen zu können, was grundlegend dazu beiträgt, die kontinuierlichen Herausforderungen der modernen Dopinganalytik zu bewältigen.