基因兴奋剂,更快更强更隐蔽?

作者:单少杰来源:蝌蚪五线谱发布时间:2015-01-19

一般使用的血检和尿检就是通过检查运动员血液和尿液中有没有兴奋剂本身或代谢产物来确定运动员有没有服用兴奋剂的两种方法。如不久前,中国泳坛“冠军”孙杨在尿检中被查出使用违禁物质曲美他嗪,遭禁赛3个月处罚。可是正所谓道高一尺魔高一丈,随着科技的发展,一种新的兴奋剂正悄然兴起,它就是“基因兴奋剂”。

  有竞争的地方就有渴望胜利的人,而有渴望胜利的人就一定会有为了胜利不择手段的事情,比如运动会上的兴奋剂。兴奋剂一词源自荷兰语“dope”,最早是指非洲人在宗教仪式中用的具有兴奋刺激作用的酒。在以前那个年代,很多运动员为了提高成绩都会服用一些违禁药物,而这些违禁药物大多都是具有兴奋作用的,所以国际体育组织就把他们服用的这些药品称为“兴奋剂”。后来随着科技的发展,一批虽然不具有兴奋作用但同样可以提高运动成绩的药物开始流行,所以兴奋剂一词的定义也就扩展到了“所有能使运动员提高成绩的违禁药物和方法”。

  纵观世界运动会历史,几乎每一场都有兴奋剂的影子,而为了维护体育运动的公平,科学家也在不断地研发各种反兴奋剂方法。一般使用的血检和尿检就是通过检查运动员血液和尿液中有没有兴奋剂本身或代谢产物来确定运动员有没有服用兴奋剂的两种方法。如不久前,中国泳坛“冠军”孙杨在尿检中被查出使用违禁物质曲美他嗪,遭禁赛3个月处罚。可是正所谓道高一尺魔高一丈,随着科技的发展,一种新的兴奋剂正悄然兴起,它就是“基因兴奋剂”。

兴奋剂运动员

涉及兴奋剂的运动员孙杨(左)和鲍威尔(右)

基因兴奋剂是什么?

  在人们的传统观念里,运动是一种非常依赖于后天训练的活动,无论你原本的体质是强是弱,只要肯流汗,都能成为世界第一。可是在1964年,因斯布鲁克冬季奥运会发生的一件事让人们突然意识到,原来先天因素也不容忽视。

  在那一年,芬兰运动员门蒂兰塔获得了两枚越野滑雪的金牌,赛后的兴奋剂检查显示他并没有服用兴奋剂,可血液检查却发现他的血液红细胞数明显高于正常水平。这件事在当时成了一个谜,30年后,随着基因技术的发展,科学家才终于揭开了真相。原来在门蒂兰塔家族中,一个与红细胞生成数量有关的促红细胞生成素基因发生了突变,这使得他可以比别人分泌出更多的促红细胞生成素,从而多制造出25%~50%的红细胞。这些额外的红细胞为他的肌肉运输了更多的氧气,结果就是他的爆发力和耐力明显超过一般水平,他的成绩自然会遥遥领先。

  对于现在的运动员而言,促红细胞生成素早已不是新东西。因为注射它可以增加红细胞数量,提高比赛成绩,所以促红细胞生成素很早就被《国际奥委会反兴奋剂条例》划定为违禁药物。而门蒂兰塔的事情让他们突然意识到,如果有一个异于常人的基因,那么即使不用兴奋剂,运动员也可以达到服用了兴奋剂的水平。自此,人们开始注意到基因与运动之间的联系。几年后,一个关于德国人肌肉密度的研究更加增进了人们关于基因与运动之间关系的认识。人们在很早以前就注意到,一些德国儿童的肌肉明显比其他国家儿童的肌肉要有力,后来科学家发现,这是因为有些德国人的肌生成抑制素基因发生了突变,导致他们无法合成出足够的肌生成抑制素来限制肌肉的生长,所以他们的肌纤维数量和密度都高于其他地区的人,力量也有比其他地区的人要大。

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  如果这些增加红细胞数量、肌肉数量的基因可以在后天获得,那么运动员就可以不必使用兴奋剂而获得更强的力量。不过这在当时还只是一个痴人说梦的想法,毕竟基因在出生之前就被确定了,谁也没办法改了。但是,1994年的一个动物实验让这些渴望通过投机取巧来获得胜利的人们看到了一丝希望。1994年,美国芝加哥大学医院的科学家萨尔丁从一只苍蝇的身上取下了一点细胞,经过基因修改后,他又把这些基因注射回苍蝇体内。实验表明,被注射修改基因的苍蝇的肌肉强度达到了原苍蝇的30多倍。2002年,还是在美国,宾夕法尼亚医学院生理学家斯文尼分发现了一种可以促进肌肉生长的胰岛素样生长因子IGF-1。当我们进行了剧烈运动后,肌肉细胞会自动合成IGF-1来制造出更多的肌肉,但是随着年龄的增长,人们合成这种因子的能力越来越弱。而斯文尼做的就是将这种因子对应的基因片段整合到一种病毒的遗传物质里,然后让这种病毒在小鼠体内繁殖,随着病毒基因的复制、表达,被整合进去的基因也开始大量表达,最终在小鼠体内制造出了大量胰岛素样生长因子IGF-1。与普通小鼠比,这种改造后的小鼠的肌肉体积和生长速度增加了15%~30%,力量也能增加一倍以上,后来,人们就把这种小鼠命名为“施瓦辛格鼠”(施瓦辛格是美国著名硬汉影星)。不仅如此,1997年,生理学家莱登将一种可以促进红细胞增殖的红细胞生长素基因,通过基因治疗技术导入猴子体内后发现,猴子的红细胞数由40%上升到了70%,并且这种高表达水平维持了12周之久。

施瓦辛格鼠

施瓦辛格鼠与正常小鼠对比

  自此,这种通过改变基因来实现力量增强的方法正式受到世人的关注,“基因兴奋剂”也应运而生。关于基因兴奋剂的定义,世界反兴奋剂组织给出的解释是“非治疗目的的使用提高运动能力的基因、遗传构建和(或)细胞”。严格来说,基因兴奋剂属于基因治疗的一种,其原理都是通过对基因的定向改造来实现对人生理活动的影响,所以可以充当基因兴奋剂的很多药品都是基因治疗里的常用药,时至今日,常被科学家、运动员和国际反兴奋剂组织关注的药品大体有以下几种:一,肌肉改造药剂,比如可以增加肌肉体积的胰岛素样生长因子-iv(IGF-iv)和机械生长因子(MGF)、可以增加肌肉围度的肌抑制素;二,血液改造药剂,如增加红细胞数量的红细胞生长素(EPO)、提高外周组织运输氧气能力的血管内皮生长因子(VEGF)、提高肌肉耐力的血管紧张素转换酶基因(ACE基因);其他药剂如减少体重的脂肪细胞生成素、抑制乳酸堆积产生疼痛的内啡肽等。

基因治疗

基因兴奋剂使用原理

基因兴奋剂无法被检测出来吗?

  相对于传统的兴奋剂,由于基因兴奋剂是以基因的形式被导入人体的,而基因是每个人都有的,并且这些外来基因制造出来的蛋白又与人自身基因制造出来的蛋白非常相似,所以有人预言基因兴奋剂将是一种无法检测出的兴奋剂,对此,科学家表示虽然基因兴奋剂的检测难度确实有所上升,但不是说完全无法被检测出来。目前,关于基因兴奋剂的检测,科学界给出的建议有三点:

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