Инсулин как допинг – методы обнаружения

В 1998-м году в Медицинскую комиссию Международного Олимпийского комитета поступил запрос, поставивший местных экспертов в тупик: некий российский врач просил дать ему разъяснение, можно ли делать спортсмену инъекции инсулина, если он не страдает сахарным диабетом. Удивление экспертов МОК вызвал сам по себе факт запроса, потому что считалось, что инсулин не может использоваться для повышения спортивных результатов атлета. Собственно, ни опровергнуть, ни подтвердить эту точку зрения до сих пор строго научно так и не удалось, однако в перечень запрещённых препаратов инсулин был тогда внесён. Внести-то его внесли, да вот беда: строго говоря, фармакологический препарат может считаться допингом лишь в том случае, если либо он сам, либо продукты его распада могут быть с высокой степенью точности и достоверности обнаружены в крови или в моче спортсмена. Между тем, до самого последнего времени никаких методик идентификации инсулина не существовало, поэтому и борьба с этим своеобразным видом допинга практически не велась, а если и велась, то оказывалась крайне неэффективной. И вот теперь немецкие специалисты разработали, наконец, достаточно совершенную методику, пригодную для практического применения в рамках допинг-контроля.

Инсулин – это пептидный гормон, вырабатываемый так называемыми бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Инсулин играет ключевую роль в регуляции содержания сахара в крови: он облегчает проникновение глюкозы в клетки тканей и стимулирует её усвоение, в процессе которого образуется гликоген – сложный углевод, являющийся основной формой хранения углеводов в организме человека. Недостаток инсулина приводит к повышению уровня содержания сахара в крови и в моче и к развитию у человека сахарного диабета, в этих случаях больной нуждается в регулярных инъекциях инсулина. Но именно тот факт, что инсулин способствует накоплению гликогена – а значит, энергии, – в печени и в мышцах, а также то, что он увеличивает проницаемость клеточных мембран для аминокислот и этим стимулирует синтез белков в клетке, делает его средством, столь привлекательным для спортсменов – и, прежде всего, для бодибилдеров. Аргументация поклонников такого вида допинга изложена на множестве интернетных сайтов соответствующего профиля, в том числе и русскоязычных, и вкратце сводится к следующему: любой атлет стремится поддерживать высокий уровень гликогена в печени и мышцах, поскольку это обеспечивает ему тот энергетический ресурс, без которого добиться улучшения спортивных результатов вряд ли возможно; конечно, обычно этого стараются достичь регулярным и сбалансированным питанием, но есть, дескать, и более эффективный путь; ведь чем обильнее рацион человека, тем выше содержание глюкозы у него в крови и тем больше инсулина вырабатывает его поджелудочная железа, чтобы усвоить эту глюкозу, перевести её в мышечную энергию и в запасы гликогена; таким образом, введение так называемого экзогенного, то есть внешнего инсулина означает, что организм спортсмена начнёт быстрее и в большем объёме синтезировать белки, усваивая больше аминокислот, что и обеспечивает рост мышечной массы. На этих же сайтах рекомендуется сочетать инъекции инсулина с приёмом анаболических стероидов, которые, дескать, оказывают то же действие, только другим способом, так что в результате получается двойной эффект. Двойной эффект, действительно, получается – в смысле разрушения собственного организма. Какой вред причиняют здоровью анаболики, известно давно. Инсулин же в качестве допинга стал применяться лишь после того, как была развёрнута кампания по борьбе с анаболическими препаратами, а потому широкая публика знает о нём не так уж много. И если его эффективность как средства повышения спортивных достижений представляется сомнительной, то опасность для здоровья никаких сомнений не вызывает. Марио Тевис (Mario Thevis), профессор химии Немецкой высшей школы спорта в Кёльне и один из разработчиков новой методики идентификации инсулина, говорит:

Инсулин – очень опасная разновидность допинга. Дело в том, что организм человека весьма чувствительно реагирует на изменение уровня инсулина, поэтому введение избыточного количества этого гормона чревато крайне тяжёлыми последствиями для здоровья: уровень содержания сахара в крови резко падает, спортсмен может впасть в гипогликемическую кому и даже умереть.

Правда, в Германии – в отличие, например, от России, – инсулин относится к препаратам, которые продаются только в аптеках и по рецепту врача, так что его не может купить любой желающий, скажем, через Интернет. Однако это хоть и затрудняет задачу недобросовестным атлетам и тренерам, отнюдь не является для них непреодолимым препятствием. Марио Тевис поясняет:

Сахарный диабет – это широко распространённое заболевание, поэтому шансы, что среди близких знакомых или родственников атлета найдётся человек, готовый предоставить инсулин для использования в качестве допинга, довольно велики.

Сегодня существует множество разновидностей искусственного инсулина –короткого, среднего и длительного действия. Синтетический гормон отличается от натурального очень незначительными деталями строения молекул. Именно это и создаёт изрядные трудности при идентификации искусственного инсулина в крови. Кёльнским учёным потребовались многолетние эксперименты, чтобы научиться выявлять даже самые ничтожные примеси запрещённого препарата в крови подопытных добровольцев, и только после этого они взялись за решение основной, гораздо более трудной задачи: создание методики идентификации инсулина в моче. Ведь вся практика допинг-контроля построена именно на анализе мочи, поскольку брать у спортсменов пробы крови в период активной подготовки к соревнованиям, а тем более во время самих соревнований, запрещено. В случае с инсулином в этом и состояла главная сложность – ведь уровень его содержания в моче во много раз ниже, чем в крови. Поэтому сперва проба выпаривается, чтобы повысить концентрацию примесей, а затем этот концентрат пропускается через тонкий слой миниатюрных полимерных шариков. Марио Тевис поясняет:

Это можно представить себе так, будто у вас есть магнит, который не просто способен найти иголку в стоге сена, а выуживает только одну вполне конкретную разновидность иголок. И вот этим магнитом вы обследуете весь стог, то есть концентрат, полученный из взятой на анализ пробы мочи. И искомая иголка, если она там есть, извлекается.

В основе этой методики – искусственные антитела, нанесённые на поверхность полимерных крупинок. Они целенаправленно связывают инсулин, и только инсулин, – точно так же, как их природные аналоги – клетки иммунной системы – находят и захватывают вполне определённых возбудителей болезни. Затем «улов» с крупинок смывается и анализируется с помощью обычного масс-спектрометра – прибора, входящего сегодня в комплект стандартного оборудования любой лаборатории аналитической химии. Эти своего рода молекулярные весы до недавнего времени были недостаточно чувствительны, чтобы с их помощью можно было выявлять в моче такие относительно тяжёлые белковые соединения как инсулин.

Марио Тевис говорит:

Однако сочетание очень специфической очистки препарата и повышение чувствительности масс-спектрометрического метода анализа позволили, в конечном счёте, ввести эту новую методику в практику допинг-контроля.

Большинство инсулиновых препаратов кёльнские исследователи могут уже сегодня идентифицировать вполне надёжно – либо непосредственно, либо по определённым продуктам распада. Некоторые трудности Марио Тевис и его коллеги испытывают пока при выявлении так называемого человеческого ДНК-рекомбинантного инсулина. В отличие от биосинтетических инсулинов животного происхождения, получаемых из поджелудочных желёз свиней или крупного рогатого скота, человеческий инсулин, производимый в биореакторах с помощью генетически модифицированных бактерий, в химическом отношении ничем не отличается от природного. Тем не менее, в принципе возможна идентификация и такого инсулина, уверяет профессор Тевис, хотя она и требует несколько более сложной процедуры. Правда, остаётся открытым вопрос, станет ли разработанная кёльнскими учёными методика частью стандартного набора исследований, проводимых в рамках допинг-контроля. Это в ближайшее время предстоит решить Всемирному антидопинговому агентству (WADA), и не исключено, что методика будет положена в долгий ящик. Ведь, с одной стороны, с допингом вроде бы ведётся беспощадная борьба, а с другой стороны, если допинг действительно полностью изгнать из спорта, результаты атлетов, по прогнозам медиков, понизятся процентов на 10-12, а то и больше. Кто же захочет смотреть такие вялые состязания! Поэтому эксперты полагают, что к наиболее ответственным соревнованиям вроде Олимпийских игр для ряда спортсменов и даже целых команд – тех, что могут себе это позволить, – специально разрабатываются новые, не поддающиеся пока обнаружению препараты. А циники утешают болельщиков тем, что вскоре эта тема будет вообще закрыта раз и навсегда, потому что не за горами тот день, когда на смену гормональному допингу придёт генетический – и тут уж обнаружить обман станет в принципе невозможно. Граница между природным даром и искусственными манипуляциями окажется окончательно размытой. Эка невидаль, какой-то там австралийский пловец-чемпион Йан Торп (Ian Thorpe) по прозвищу «Торпеда» с уникальным строением тела – ногами 51-го размера и размахом рук в 1,90 метра! Может быть, он потому и ушёл полгода назад совсем молодым из большого спорта, что понял: ещё год-другой – и, того и гляди, появятся пловцы с чешуёй вместо кожи.

А теперь – совсем другая тема. Согласно статистическим данным ООН, каждый год площадь сельскохозяйственных угодий в мире уменьшается на 6 миллионов гектаров. Это связано, прежде всего, с засухами, наступлением пустынь, дефицитом пресной воды. В попытке уж если не остановить, то хотя бы замедлить этот грозный процесс, норвежские учёные разработали технологию, призванную помочь растениям более эффективно использовать ту влагу, которая им достаётся. Положенный в основу этой технологии принцип эксперты именуют биомембраной:

Фукус. В качестве клея – немного молотых рыбьих костей. И ещё куриный помёт.

Это Турлейв Бильстад (Torleiv Bilstad), профессор университета в городе Ставангере, перечисляет ингредиенты своего чудо-порошка, призванного предотвратить высыхание почвы. Звучит не слишком аппетитно, но это не так уж и важно. Главное – чтобы эта биомембрана, как она именуется в патенте, эффективно выполняла свою функцию. Профессор Бильстад поясняет:

Биомембрана поддаётся биологическому расщеплению, то есть на все 100 процентов экологична. Она производится из органических компонентов – компоста, соломы, отходов переработки рыбы, птичьего помёта и фукуса – это бурые водоросли, часто образующие густые заросли в прибрежной зоне и уже давно широко используемые в качестве удобрения. Все эти компоненты перемешиваются и перерабатываются в мелкодисперсный порошок. Перед применением порошок растворяют в воде, заполняют этой жидкостью цистерну, цепляют её к трактору, вывозят на поле и там разбрызгивают.

Раствор просачивается в почву примерно на 10 сантиметров – это та самая глубина, где формируется корневая система подавляющего большинства сельскохозяйственных культур. Когда почва прогревается до определённой температуры, компоненты раствора вступают в химическую реакцию. Профессор Бильстад говорит:

Как только вода полностью испаряется, порошок в почве коагулирует и образует некую пористую резиноподобную массу. Её-то мы и называем биомембраной. Когда поле орошается – неважно, происходит ли это естественно, за счёт дождя, или искусственно, за счёт гидротехнической мелиорации, – эта биомембрана впитывает и накапливает влагу. Иными словами, она функционирует наподобие губки.

Таким образом, биомембрана сохраняет воду, которая иначе безо всякой пользы ушла бы в почву. Это позволяет растениям использовать влагу более эффективно, что особенно важно в зонах, испытывающих хронический дефицит воды. Однако этим функции биомембраны не исчерпываются. В раствор может быть подмешан красящий пигмент, который не впитывается в почву, а остаётся на её поверхности и придаёт ей особые агротехнические свойства. Профессор Бильстад поясняет:

Можно взять белый пигмент – например, тонко молотую яичную скорлупу. Белый пигмент отражает солнечный свет, и за счёт этого почва весьма ощутимо охлаждается. То есть почву, разогретую до 50-ти градусов, на которой практически уже ничего расти не может, удаётся благодаря такому приёму охладить до 30-ти градусов, а это уже температура, вполне позволяющая использовать поле для сельскохозяйственных нужд.

Звучит неплохо, но это всё теория. А как обстоит дело на практике? Именно так, как предсказывает теория, – утверждает профессор Турлейв Бильстад и ссылается при этом на результаты полевых испытаний, проведённых его сотрудниками прошлым летом в Нигерии:

Мы нанесли нашу биомембрану на два поля – одно с зерновыми культурами, другое – картофельное. Рядом для сравнения мы оставили необработанные нашим порошком наделы с теми же культурами – в качестве контрольных участков. Сначала мы обильно орошали все поля, а потом начали снижать поступление влаги. В какой-то момент на контрольных участках вся растительность полностью засохла, а на участках с биомембраной вегетация продолжалась совершенно нормально. Таким образом, наша биомембрана функционирует, это можно считать доказанным!

Сегодня в Нигерии существует специализированная фирма по производству и сбыту норвежского биомембранного порошка. Следует, однако, заметить, что это не такое простое дело, как может показаться на первый взгляд. Во-первых, компоненты порошка должны быть в экологическом отношении совершенно чистыми, то есть не содержать ни примесей тяжёлых металлов, ни каких-либо органических ядов. А во-вторых, такого универсального состава порошка, чтобы он годился и для пшеничной нивы в Европе, и для картофельных посадок в Африке, и для кукурузного поля в Америке, просто не существует. Каждый раз рецептура должна определяться заново с учётом агротехнических особенностей почвы и климатических условий региона применения. Так что не всегда биомембрана состоит из фукуса, молотых рыбьих костей и куриного помёта. Она может содержать и совсем другие – но, как правило, столь же аппетитные – ингредиенты.