Dopingforskning PETER KALLINGS OCH ULF BONDESSON Dopad! en rubrik som förekommer då och då på löpsedlarna. Bakom rubriken ligger ett intensivt arbete för att hitta otillåtna substanser. Innan det kan bevisas att en häst varit dopad måste man ha en metod för att hitta substansen i dopingprovet och man vill veta hur länge substansen utsöndras, d v s kan påvisas. Dessutom vill man ju veta om substansen har någon effekt på hästen och dess prestation. De senaste 20 åren har man undersökt allt från läkemedel som fenylbutazon och morfin till fodertillskott som bikarbonat och kreatin. I samarbete mellan Dopingkontrollaboratoriet vid Avdelningen för kemi, Statens Veterinärmedicinska Anstalt (SVA) och Stordjurskliniken, Institutionen för kirurgi & medicin samt Institutionen för farmakologi & toxikologi vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) har kliniska försök med olika dopingsubstanser på försökshästar genomförts. Försöken har varit till stor del finansierade av ATGs forskningskommitté, i flera fall tillsammans med Svenska Travsportens Centralförbund (STC). På den arbetsfysiologiska enheten med tillhörande försöksstall vid Stordjurskliniken har olika studier genomförts tillsammans med laboratoriet. Förutom rena administrationsstudier (tillförsel av substans till hästen) med uppföljande blod- och urinprovtagning, har även effekter på prestationsförmågan undersökts för en del av substanserna. Undersökta substanser I första hand har substanser som man trott kan ha prestationshöjande eller smärtlindrande egenskaper undersökts. Ofta har försöken genomförts för att det förekommit dopingfall med olika potentiella dopingsubstanser. Vanligtvis har det handlat om otillåten medicinering, d v s man har använt läkemedel på ett felaktigt sätt. En huvudgrupp har varit de icke-steroida anti-inflammatoriska medlen (NSAIDs) som t ex fenylbutazon (Butazolidin, Fenylbutazon vet.), flunixin (Banamine/Finadyne vet. m fl), meklofenamsyra (Arquel) och naproxen (ex Pronaxen). En annan grupp har varit luftrörsvidgande medel som teofyllin och clenbuterol (Ventipulmin vet.). I ett flertal dopingfall i Sverige har lokalbedövningsmedlet lidocain (Xylocain) förekommit. De har följts av omfattande utredningar och studier av STCs säkerhetsavdelning i samarbete med försöksstall och laboratorium. Detsamma gäller prokain samt koffein och teobromin. Listan över undersökta substanser är lång. Ytterligare några exempel är isoxsuprin, morfin, furosemid, kortison och anabola steroider. 81
Fig 1. Häst springande på rullmatta med andningsmask och annan mätutrustning för bestämmande av syreupptagningsförmåga, hjärtfrekvens, mjölksyrenivå m m. Hästarna är vana vid dessa attiraljer och springer i motlut för att komma upp i ett arbete motsvarande det på bana. Substanser som inte är läkemedel utan förekommer naturligt har också undersökts. Man har tagit reda på om de har effekt på hästen. Ett sådant exempel är hordenin, som kan finnas i foder. På senare år har även effekter av bikarbonattillförsel (s k milkshakes ) samt kreatin studerats. Arbetstoleranstester Prestationspåverkan har undersökts med hjälp av bl a ergometermatta ( rullmatta ) där hästarna springer i motlut i olika hastigheter upp till 12 m/s. De utför då ett nästan maximalt arbete tillräckligt för att komma upp i puls 200 slag/min och passera den s k mjölksyratröskeln (mjölksyra i blodet överstigande 4 mmol/l). Fördelar med mattan inomhus jämfört med en bana utomhus, är att man har standardiserade, kontrollerade betingelser som inte går att erhålla på banan på grund av väder, vind, temperatur, underlag och hastighet samt kuskens/ryttarens inverkan. På mattan är detta lika från gång till gång till skillnad från banan där en eventuell effekt av en drog kan försvinna p g a variationerna. En annan fördel med mattan är att det går att ta blodprov (även direkt från artärer) samt 82
registrera EKG, puls, andning m m under arbetets gång. Dessutom kan man mäta syreupptagningsförmågan med hjälp av en specialkonstruerad andningsmask (jämförbart med när en människa testas på en ergometercykel). Se Figur 1. För att emellertid efterlikna en mer tävlings- och verklighetsanpassad situation har även studier genomförts på den testtravbana vid SLU som bl a ATG varit med och finansierat. Förutom dessa studier på friska hästar har också effekter av smärtstillande preparat på lindrigt halta hästar undersökts på rullmattan med hjälp av höghastighetsfilmning. Fenylbutazon och flunixin Två substanser som studerats mer i detalj är fenylbutazon och flunixin. Dessa smärtstillande substanser verkar ge en försämring av prestationen hos friska försökshästar. Vid tester på rullmatta sprang hästarna med en förhöjd puls efter behandling och efter flunixininjektion sågs också en förhöjd mjölksyraansamling i blodet. Vid arbetsbelastningar på rullmattan sågs en ökning av steglängden efter behandling med flunixin. Slutsatsen blev att hästarna efter flunixinbehandling sprang med längre steg men blev mer ansträngda. Flunixin har också studerats ute på banan. På testbanan i anslutning till Stordjurskliniken (1000 m, doserad), framtogs en metod att i maxtempo studera effekter på prestation, bl a med en specialbyggd telemetriutrustning. Med den kunde man registrera och sända signaler från en antenn på sulkyn till en dator placerad i en kontrollkur bredvid banan. Signaler från EKG/puls, hastighet, stegfrekvens och andning registrerades med överföring eller inspelning på band före och efter tillförsel av flunixin. Blodprover för bestämning av mjölksyra och flunixin togs före och efter och analyserades på laboratoriet. Samtidigt filmades hästarna med höghastighetskamera för att registrera eventuella ändringar i rörelsemönstret p g a medlet. Inga skillnader i hjärtfrekvens eller mjölksyra orsakade av flunixin kunde påvisas, däremot en ändring av själva steget. Närkontakten med marken för frambenen minskade medan svävningsfasen ökade, vilket skulle kunna förklaras av en subklinisk hälta (vilket några av försökshästarna senare uppvisade) som alltså minskade efter behandling med flunixin (det är ju också därför det används i dessa sammanhang). Fenylbutazon har också studerats på rullmatta med höghastighetsfilmning och specialkonstruerad kraftmätningssko för att registrera medlets effekt på lindrig hälta. Samtidigt med upprepade registreringar under körning på rullmattan har blodprover tagits för att kunna relatera eventuell effekt till lägre och lägre plasmakoncentrationer av fenylbutazon. Överraskande nog kunde lindring av hältan observeras ända upp till 2 dygn efter tillförsel av fenylbutazon. Plasmanivån var då mycket låg, under 1 µg/ml. Dessa resultat har sedan kunnat användas i argumentationen för att internationellt ej tillåta förekomst av detta smärtstillande medel i samband med tävling (tidigare tillåtet till viss nivå, men blev förbjudet av internationella ridsportförbundet, FEI, 1994). Detta har också haft sitt intresse med anledning av ett flertal positiva fenylbutazonfall inom svensk travsport då hästarna enligt uppgift har ställts i fel box och där andra hästars rester av medicinen legat kvar i krubban. För att studera problematiken med kontamination av hästens närmiljö efter behandling med NSAIDs så har försök även gjorts med flunixin och naproxen. Substanserna har då kunnat påvisas under längre tid om hästen stått kvar i samma box, än om den flyttats till en annan box efter avslutad behandling. På grund av ett antal misstänkta dopingfall har resultaten av dessa studier sedan lett till att man inom travsporten inte får behandla hästar i gäststall samt att eventuella krubbor och vattenkoppar där plockats bort. Rekommendationer har också gått ut till de aktiva att behandla i en särskild, märkt box och efter avslutad behandling flytta tillbaka hästen till sin ordinarie box. 83
Teofyllin och clenbuterol Syreupptagningsmätningar är naturligtvis särskilt intressanta vid studier av andningspåverkande substanser som de luftrörsvidgande medlen teofyllin och clenbuterol. Teofyllin, vilket liksom teobromin är snarlikt koffein (s k metylxantiner), har inte visats ha någon positivt stimulerande effekt på friska försökshästar snarare tvärtom. Hjärtfrekvens och mjölksyra i blodet var högre efter tillförsel av teofyllin jämfört med samma arbete på mattan utan medlet. Clenbuterol (Ventipulmin-granulat) givet i fodret visade inte heller någon prestationshöjande effekt hos friska travare på rullmattan. Det överensstämmer också med utländska undersökningar på galoppörer efter injektion av medlet. Detta borde avfärda de rykten som velat göra gällande att medlet skulle öka andningskapaciteten och prestationen hos friska tävlingshästar utan andningsproblem. Det har dessutom genomförts ett flertal administrationsstudier av olika clenbuterolberedningar vid dopingförsöksstallet för vidare analys på laboratoriet. Isoxsuprin I samband med dopingkontrollverksamhet uppkommer frågor om varför vissa substanser kan påvisas efter extremt långa tider efter avslutad behandling. En sådan substans har varit den blodkärlsvidgande läkemedelssubstansen isoxsuprin. Läkemedlet har använts för att förbättra blodcirkulationen till hästens nedre extremiteter (framförallt strålben och kotsenben). Efter upprepad behandling med denna substans har låga koncentrationer av substansen kunnat påvisas i urin ända upp till sex veckor efter avslutad behandling. Som en tänkbar förklaring till hur detta är möjligt har det föreslagits att isoxsuprin skulle kunna bindas till specifika vävnadsstrukturer och därmed utsöndras långsamt. Med erfarenhet från andra läkemedelssubstanser som har visat sig ha denna kraftiga bindning i vävnader, t ex till melanin, var det intressant att se om detta även kunde förklara isoxsuprins långa utsöndringstider. Med anslag från ATG utfördes på Institutionen för farmakologi och toxikologi en modellstudie på mus liksom en bindningstudie till hästhud. Resultatet visade att isoxsuprin binder sig till melanin och keratin hos häst samt att detta kan vara en förklaringsmodell till varför substansen kan upptäckas i urinen under så lång tid efter avslutad behandling. Studien föranledde också STC att förändra möjligheten att behandla tävlingshästar med sådana läkemedel som man inte vet tillräckligt mycket om eller inte har bestämt en karenstid för. Hordenin Substansen hordenin påvisas ibland i dopingprover, men det har varit oklart om den har någon dopingeffekt. Den liknar efedrin och amfetamin och en eventuell effekt skulle huvudsakligen bestå i en stimulering av hjärta och andning. Vid ett flertal positiva prover i Sverige för ca tio år sedan startades en omfattande undersökning med STCs säkerhetsavdelning, försöksstall och laboratoriet inblandade. Hordenin användes för några decennier sedan som medicin mot mag-tarmstörningar och finns naturligt i en del växter, t ex i grott korn och gräset rörflen. Då substansen även kan finnas i maltgroddar och i vissa alger undersöktes en mängd fodertillskott och algpreparat i jakten på var hordenin kunde härröra ifrån. Slutsatsen från foderundersökningarna blev att hordenin i nivåer med vad som förelåg i dopingproverna, kunde komma från maltgroddar i nötfoder (specialpellets), från grott korn eller eventuellt från rörflen. Några år senare uppdagades nya hordeninfall från ett travstall där det visade sig att hästarna hade fått hö som huvudsakligen bestod av rörflen. Ett parti av höet köptes in och gavs till ett antal försökshästar. På laboratoriet konstaterades att höet mycket riktigt innehöll hordenin, och att urinprover från hästarna höll en koncentration av hordenin som var jämförbar med de positiva dopingproverna. Studier av hordenins effekter på häst 84
saknades varför en serie försök inleddes där hästar fick motsvarande dos hordenin givet i blodet eller via fodret på olika vis. Blodtryck och EKG liksom hjärt- och andningsfrekvens kontrollerades både i vila och under arbete på ergometermatta. Förutom en liten antydan till förhöjda värden efter 10 15 minuter samt en tendens till förhöjda mjölksyranivåer under arbete, sågs dock inga signifikanta resultat tydande på att dessa hordenindoser skulle kunna påverka prestationsförmågan hos tävlingshästar. Samtidigt togs blod- och urinprover där hordenin kunde påvisas upp till ett dygn i blodplasma och i urin upp till fyra dygn efter tillförsel. Det har efter detta internationellt föreslagits att införa ett gränsvärde för hordenin, d v s att man under gränsen ej bedömer det som positivt dopingfall utan som trolig foderinblandning och utan effekt. Bikarbonat Under senare år har det gjorts försök både på rullmattan och banan med natriumbikarbonat (huvudingrediens i s k milkshakes ). Utgångspunkten var till att börja med att studera om utländska uppgifter och gränsvärden för pre-race tester (dopingprovtagning före lopp) var tillämpliga för svenska förhållanden. Det visade sig att det pre-race -värde för bestämning av bikarbonat, mätt som totalinnehållet av koldioxid i venblod (TCO 2 ), som internationellt fastställts till mindre än 37 mmol/l, fungerade väl med den utrustning (provtagningsmaterial och blodgas-analysapparat) som vi hade i Sverige. En höjning av TCO 2 över gränsvärdet innebär då att bikarbonat har tillförts i dopingsyfte. Normalt ligger nivån på ca 30 mmol/l. Amerikanska gränsvärden som angivits för ren bikarbonat (HCO 3 ), ph och natrium uppvisade för stora variationer i vårt material för att kunna användas i tester. Då det sedan framkom indikationer på att det skulle vara möjligt att påvisa tillförsel även efter tävling om man väntade ett par timmar efter loppet, igångsattes nya försök för att se om detta fungerade i praktiken. Då vi i Sverige normalt inte testar före lopp ( prerace ) utan endast efter ( post-race ) skulle testning för bikarbonat i samband med den vanliga dopingprovtagningen vara enklare och kunna ingå i de normala rutinerna. I försöken ingick dels ordinarie försökshästar, dels inlånade tävlingshästar. De senare Fig 2. Bikarbonathalten i blod (mätt som totala koldioxidinnehållet, TCO 2 ) efter tillförsel av bikarbonat (behandlad) respektive enbart vatten (obehandlad kontroll) 4 timmar innan lopp ( race ). Vid 2 timmar hade värdena då hästarna var behandlade stigit över det gränsvärde som bedöms som doping (37 mmol/l) såväl före ( pre-race ) som efter ( post-race ) lopp. 85
matchades mot varandra på testtravbanan för att så långt som möjligt efterlikna en tävlingssituation. Cirka fyra timmar innan arbetstester/lopp tillfördes natriumbikarbonat (NaHCO 3 ) med näs-svalgsond, varefter blodprover togs kontinuerligt. Ett par timmar före arbete/lopp steg TCO 2 -värdena över gränsvärdet 37 mmol/l för att sedan sjunka ordentligt direkt efter arbetet. En till två timmar efter lopp steg dock värdena igen över gränsvärdet! Se Figur 2. Det skulle alltså gå att påvisa doping med bikarbonat även efter lopp, d v s post-race. Detta görs nu regelbundet i Sverige i samband med ordinarie dopingprovtagning fast hästen blir kvar hela de stipulerade två timmarna som är praxis för blodprovstagning vid dopingkontroll (om urin ej erhållits). Bikarbonat finns normalt i kroppen och är livsnödvändigt. Då en teori bakom tillförsel av extra bikarbonat är att borttransporten av mjölksyra från den arbetande muskeln skall påskyndas, var det också intressant att bestämma mjölksyran i blodet. Efter ett mer utdraget icke maximalt arbete på mattan ökade mjölksyran i blodet signifikant efter tillförsel av natrium-bikarbonat. Samma tendens, dock ej signifikant, förelåg efter ett kortare maximalt arbete på banan. Vid våra studier både på matta och på bana kunde inte några effekter på prestationsförmågan påvisas. En ökning av blodmjölksyran efter bikarbonatbehandling har rapporterats från ett flertal studier, medan effekterna på prestationsförmågan är mycket motsägelsefulla. Då det dock inte går att utesluta effekt på vissa hästar kan bikarbonatdoping medföra ett överutnyttjande av hästen (då den inte känner av att muskeln är trött ) vilket inte är acceptabelt ur djurskyddssynpunkt. Kreatin I samband med marknadsföring av fodertillskott med kreatin hävdades i reklamen att detta skulle ha positiva effekter genom att förhindra muskelskador, ge ökat skydd mot mjölksyrabildning, ge ökad uthållighet och styrka etc. Vid denna tidpunkt fanns inte heller några vetenskapliga studier på häst som stöd för dessa påståenden. Som ett led i antidopingarbetet fann ATGs forskningskommitté det intressant att stödja att opartisk kunskap om kreatin som fodersupplementering togs fram. Målsättningen var att kartlägga hur kreatinsupplementering till häst under 2 veckor påverkar energiomsättningen i samband med maximal arbetsprestation och därmed också prestationen. Studierna visade små ändringar av plasmakoncentrationen av kreatin hos hästar vilka utfordrats med kreatintillskott jämfört med normalnivån. Detta var resultat som skilde sig markant från fynd hos människa. Vidare erhölls inga betydelsefulla skillnader vad gäller analys av kreatin- och kreatinfosfatnivåer i muskulatur. Dock var ett genomgående observandum de stora individuella skillnaderna hos hästar jämfört med människor. Hästarna verkade alltså inte ta upp kreatin från mag-tarmkanalen på samma sätt som människa. Inga direkta effekter på prestationsförmågan kunde påvisas vid tester på rullmattan. Det verkar alltså inte vara någon större idé att ge (dyrt) kreatintillskott till häst. Sammanfattande kommentarer På Dopingkontrollaboratoriet, SVA och vid Stordjurskliniken, SLU har olika substanser studerats med stöd av ATG och STC i syfte att bekämpa doping och otillåten medicinering. Många av dessa medel föregås ofta av rykten om att de påverkar även friska hästar i prestationshöjande riktning. Därför har i första hand eventuella prestationseffekter av olika medel på friska försökshästar undersökts under så kontrollerade former som möjligt, d v s på rullmatta. Även studier av medlens effekt på lindrigt skadade hästar är utförda. Det har också genomförts försök på travbana för att studera effekter i en visserligen mindre kontrollerbar, men mer tävlingsliknande situation. Studierna av NSAIDs och de luftrörsvidgande läkemedlen clenbuterol och teofyllin, liksom kreatin och bikarbonat, ledde sedan 86
Fig 3. En rad olika substanser har undersökts ur dopingsynpunkt, såväl läkemedel som tillskottspreparat och fodersubstanser. till flera doktorsavhandlingar. Resultaten från fenylbutazonstudierna bidrog till att Sverige kunde få igenom ett internationellt förbud mot tillåtande att använda smärtstillande läkemedel vid internationella ridtävlingar. Även naturligt förekommande substanser har undersökts. Detta har sedan kunnat användas vid bedömningen av dopingfall, framförallt inom travsporten. Det har bedömts angeläget att få dessa frågor belysta både från hästsportens utövare och organisationer samt myndigheter inte minst av djurskyddsskäl. LÄSA MER Essén-Gustavsson B. Kreatintillskott till häst. Fakta, veterinärmedicin, 13. Uppsala, SLU, 1996. Ingvast Larsson C. Pharmacodynamic effects and pharmacokinetics of theophylline and clenbuterol: in vitro- and in vivo-studies in the horse and rat. Doktorsavhandling, SLU. 1991. Kallings P. Hordenin dopingsubstans för häst? Fakta, veterinärmedicin, 13. Uppsala, SLU, 1990. Kallings P. Doping av häst med bikarbonat ( milkshake ). Fakta, veterinärmedicin, 10. Uppsala, SLU, 1996. Kallings P. Effects of bronchodilating and non-steroidal antiinflammatory drugs on performance potential in the horse. Doktorsavhandling, SLU. Acta Universitatis Agriculturae Sueciae. Veterinaria, 30. 1998. Schuback K. Muscle metabolic responses to maximal exercise in standardbred trotters and effects of creatine and bicarbonate administration. Doktorsavhandling, SLU. Acta Universitatis Agriculturae Sueciae. Veterinaria, 83. 2000. 87