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Dissertation: Ulrich Flenker


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Dissertation: Ulrich Flenker

Dissertation / Doktorarbeit / Thesis

Deutsche Sporthochschule Köln
Institut für Biochemie
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Flenker, Ulrich (2012): 13C/12C-Verhältnisse endogener Steroide

Zusammenfassung:

Die Anwendung von Steroiden im Sport stellt
grundsätzlich einen Dopingverstoß dar. In der
Dopinganalytik werden natürliche
13C/12C-Verhältnisse zur Herkunftsbestimmung
urinärer Steroide herangezogen. Für die
Beurteilung dieser Daten werden daher
Referenzwerte benötigt. Darüber hinaus ist die
Kenntnis physiologischer Faktoren, welche in der
Lage sind, die 13C/12C-Verhältnisse von
endogenen Steroiden zu beeinflussen unabdingbar.
Innerhalb einer Referenzpopulation konnten die
folgenden Faktoren identifiziert werden.

* Zwischen den 13C/12C-Verhältnissen
unterschiedlicher endogener Steroide bestehen
signifikante Unterschiede. Insbesondere sind
5beta-Steroide tendenziell 13C-abgereichert.

* Das Geschlecht besitzt eine
signifikanteWechselwirkung mit den 13C/12C-
Verhältnissen unterschiedlicher endogener
Steroide.

* Bei Frauen werden die 13C/12C-Verhältnisse
endogener Steroide durch Ovulationshemmer
signifikant reduziert.

* Bei Vegetariern besteht gleichfalls eine
signifikante Wechselwirkung, wobei speziell
das Etiocholanolon 13C-abgereichert wird.

* Ansteigende Trainingshäufigkeiten bewirken
einen allgemeinen Anstieg der
13C/12C-Verhältnisse endogener Steroide.

* Der wesentliche Faktor für die
13C/12C-Verhältnisse der endogenen Steroide
ist offenbar die Zusammensetzung der
Ernährung. Dies kommt nach Fernreisen in
Gegenden mit hohem Beiträgen von sogenannten
C4- Pflanzen zur Ernährung besonders stark zum
Ausdruck.


Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde gezielt
der Einfluss der limitierenden Reaktion beim
Steroidabbau untersucht.

* Mindestens die 5beta-Reduktion des A-Rings übt
offenbar einen starken kinetischen
Isotopeneffekt aus, was zu einer
flussratenabhängigen 13C/12C- Fraktionierung
zwischen dem 5alpha- und dem 5beta-Weg des
Steroidabbaus führt.


Der Einfluss der Ernährung wurde durch
systematische Erhöhung des Beitrags von
C4-Pflanzen zur Ernährung untersucht.

* Unterschiedliche Steroide können
unterschiedliche Austauschraten besitzen. Daher
kann es zwischen verschiedenen Steroiden
zeitweilig zu einer Vergrößerung der Differenzen
der 13C/12C-Verhältnisse kommen.

* Dies könnte prinzipiell fälschlich im Sinne
eines Dopingverstoßes gewertet werden, in der
Regel werden kritische Referenzlimits aber nicht
erreicht.

* Bezüglich der 13C/12C-Kinetiken endogener
Steroide existieren deutliche interindividuelle
Unterschiede.

* Vermutlich kontrolliert HMG-CoA–Reduktase
wesentlich die 13C/12C- Verhältnisse endogener
Steroide.

* Nahrungscholesterol dient offenbar nicht als
Präkursor


Abstract
The application of steroids in sport is fundamentally considered a doping offense. In doping control, 13C/12C ratios at natural abundance are employed to perform source assignment of urinary steroids.
Hence, reference values are required to evaluate corresponding data. Moreover, knowledge of physiological factors which may take effect on 13C/12C-ratios of endogenous steroids is indispensable. Within a reference population, the following factors could be identified.
• Significant differences exist between 13C/12C-ratios of different steroids. In particular, 5-steroids tend to be 13C-depleted.
• Sex shows significant interaction with the 13C/12C-ratios of different endogenous steroids.
• In females, the 13C/12C-ratios of endogenous steroids are significantly depleted by hormonal contraceptives.
• Similarly, a significant interaction effect was observed in vegetarians, where in particular etiocholanolone was 13C-depleted.
• A general increase of 13C/12C-ratios is induced at increasing exercise frequencies.
• Apparently, the pivotal factor for the values of 13C/12C-ratios of endogenous steroids is given by the composition of diet. In particular, this became obvious following journeys into regions with large dietary proportions of so-called C4 plants
Based on these results, possible effects of the rate limiting step in steroid metabolism was investigated.
• At least the 5-reduction of the A-ring is accompanied by a significant kinetic isotope effect. This results in a rate dependent 13C/12C-fractionation between the 5- and the 5-pathways of steroid metabolism.
The possible effects of dietary composition were investigated by systematic enhancement of the proportions of C4-plants in the diet.
• Different steroids may exhibit different exchange rates. Consequently, this may result in a temporary increase of the differences between the 13C/12C-ratios of different steroids.
• In principle, this falsely could be perceived as the result of a doping offense. However, critical reference limits are generally not exceeded.
• The 13C/12C-kinetics of endogenous steroids exhibit significant differences between individuals.
• Presumably, HMG-CoA–reductase largely controls the 13C/12C-ratios of endogenous steroids.
• Dietary cholesterol is unlikely to represent a precursor for steroid hormones.


18.08.2017 - 03:17