人體生長激素在體育運(yùn)動(dòng)中的使用與濫用

齊 華 徐起麟 柴建中 張冠男 邢麗麗

（河北省體育科學(xué)研究所，河北 石家莊 050011）

1 生長激素缺乏的診斷和治療

每3500 名兒童中就有1 名GH 缺乏癥患者，先天性疾病在兒童發(fā)育早期表現(xiàn)為生長衰竭，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致新生兒低血糖和高膽紅素血癥[4]。繼發(fā)性GHD 可能會(huì)發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染或頭部創(chuàng)傷。國際生長激素研究協(xié)會(huì)建議在進(jìn)行診斷時(shí)整合所有可用數(shù)據(jù)（如臨床、生長發(fā)育、放射學(xué)和生物化學(xué)）。實(shí)驗(yàn)室診斷可包括低峰值血清GH 濃度或?qū)σ葝u素、可樂定、胰高血糖素或氨基酸刺激GH 分泌的慢性反應(yīng)。不同的GH 分泌刺激物可描述為每一種都有潛在的副作用，例如靜脈注射精氨酸0.5g/kg 會(huì)產(chǎn)生給藥后30-60 分鐘血清高峰值。美國食品和藥物管理局于1985 年批準(zhǔn)重組人Gh(rHGH)治療GHD。自那時(shí)起，rHGH 治療的批準(zhǔn)適應(yīng)癥已經(jīng)增加到包括慢性腎功能不全（1993 年）、艾滋病消瘦綜合征(1996年)、Turner 綜合征(1997 年)、Prader-Willi 綜合征(2000年)、小胎齡(2001 年)、特發(fā)性矮小(2003 年)、同源基因缺陷型身材矮小(2006 年)和努南綜合征(2007 年)[1]。

圖1 生長激素/胰島素樣生長因子-1 軸

典型的rHGH 起始劑量：年輕人為0.2-0.3 mg/d，老年人為0.1 mg/d，對(duì)這些方案確切的年齡限制沒有明確規(guī)定。由于rHGH 吸收量的變化，不建議以體重為基礎(chǔ)使用劑量。內(nèi)分泌學(xué)會(huì)建議從低劑量開始，根據(jù)臨床反應(yīng)、副作用和血清IGF-1 水平來滴定。成人劑量低于兒童劑量，表明與年齡相關(guān)的內(nèi)源性GH 生成下降（如圖1 所示）。在治療過程中，應(yīng)通過雙能X 線吸收掃描來測量骨密度，以追蹤骨密度的增加。也可以跟蹤身體成分，以評(píng)估瘦體重的變化[2]。治療期間還應(yīng)監(jiān)測心血管參數(shù)，如血壓、空腹血糖和血脂濃度。在競技運(yùn)動(dòng)員接受rHGH 治療時(shí)，應(yīng)完成從HGH 藥物聯(lián)盟政策中豁免治療使用（YUE）的申請。WADA（世界反興奮劑機(jī)構(gòu)）提出了支持批準(zhǔn)HGH TUE 決定的標(biāo)準(zhǔn)和證據(jù)，關(guān)于獲得TUE的進(jìn)一步信息可通過WADA、USADA(美國反興奮劑機(jī)構(gòu))、NCAA（美國大學(xué)體育協(xié)會(huì)），或其他聯(lián)盟和協(xié)會(huì)網(wǎng)站或通信在線訪問。

2 生長激素對(duì)機(jī)體組成和競技能力表現(xiàn)的影響

1981 年，健美運(yùn)動(dòng)員Daniel Duchaine 出版了《地下類固醇手冊》，通過使用HGH 來提高競技運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的方法引起關(guān)注。事實(shí)上，在GH 缺乏的患者中使用rHGH 來替代內(nèi)源性GH 顯現(xiàn)出非常大和可重復(fù)性的益處[3]。相比之下，在Duchaine 工作后的幾十年里，對(duì)在健康人群中使用外源性GH 的優(yōu)勢研究大多沒有獲得確定性或負(fù)面結(jié)果。多項(xiàng)研究表明，對(duì)于GHD 患者用外源性GH 治療可增加瘦體重并降低全身脂肪。經(jīng)過連續(xù)3 年的治療，測量結(jié)果可以接近正?；?。隨著GH 的補(bǔ)充，骨密度值也會(huì)相應(yīng)增加，在總體增加之前，先觀察到骨密度值下降。在GH 缺乏的成年人中進(jìn)行補(bǔ)充，有氧運(yùn)動(dòng)能力也會(huì)提升。對(duì)GHD 患者進(jìn)行的一項(xiàng)雙盲安慰劑對(duì)照試驗(yàn)顯示，與安慰劑對(duì)照組相比，rHGH 治療后最大攝氧量(VO2max)、通氣閾值和最大功率輸出均有改善[6,9]。

GHD 患者表現(xiàn)為肌肉重量減少，導(dǎo)致力量下降。補(bǔ)充GHD對(duì)肌肉的影響并不像其他運(yùn)動(dòng)能力那么明顯，可能對(duì)短期內(nèi)增加肌肉重量有一定幫助[5]。一項(xiàng)Meta 分析得出結(jié)論，雖然長期的開放研究提供了令人信服的證據(jù)，表明GH 補(bǔ)充物可以在1 到10 年內(nèi)提高肌肉力量，但目前從安慰劑對(duì)照試驗(yàn)的Meta 分析中未能證實(shí)這一點(diǎn)。在GHD 患者中，GH 替代療法的好處并沒有明顯地延伸到健康的成年人身上。最近的一項(xiàng)Meta 分析回顧了44 項(xiàng)隨機(jī)試驗(yàn)，將GH 治療與不治療相比較，以評(píng)估給藥對(duì)健康成年人的影響。當(dāng)GH 增加瘦體質(zhì)量時(shí)，力量沒有增加，運(yùn)動(dòng)能力可能惡化，出現(xiàn)副作用，如水腫和疲勞，這種情況更常見于使用外源性GH。由WADA資助的2010 年的一項(xiàng)研究得出了類似的結(jié)論，在隨機(jī)雙盲安慰劑對(duì)照的研究中，健康的休閑運(yùn)動(dòng)員同時(shí)服用睪酮和GH 或者安慰劑，接受GH 的運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出瘦體重的增加和脂肪質(zhì)量的減少，GH 療法也產(chǎn)生了較強(qiáng)的短跑能力，然而和運(yùn)動(dòng)成績相關(guān)的其他參數(shù)包括VO2max、強(qiáng)度和力量均沒有變化[8]。

這兩項(xiàng)研究都提出了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即在研究環(huán)境中使用GH 劑量可能并不能反映在PED 次級(jí)產(chǎn)物中可能使用的更高劑量或更密集的方案。例如，一項(xiàng)審查建議在濫用方案中平均每日使用劑量4IU（國際單位）。在轉(zhuǎn)化率為3IU/mg 的情況下，HGH 濫用者可能使用的激素劑量是年輕成年人的6.67 倍，其接受的起始劑量為0.2mg/d。目前尚不清楚GH濫用的副作用，包括心血管病理學(xué)、腕管綜合征、神經(jīng)精神疾病以及其他在肢端肥大癥中出現(xiàn)的癥狀，是否更有可能在這些高劑量方案中表現(xiàn)出來？然而，設(shè)計(jì)一項(xiàng)研究來分析GH 濫用治療方案的效果存在著倫理道德的制約。

缺乏癥中使用GH 替代療法的目的是實(shí)現(xiàn)正常生理特性，而濫用GH 的假設(shè)目標(biāo)是達(dá)到生理上的水平，從而獲得競爭優(yōu)勢。到目前為止，這些優(yōu)勢在很大程度上還沒有得到證實(shí)。肢端肥大癥中過量使用GH 的廣泛、多系統(tǒng)效應(yīng)，會(huì)存在潛在的不良影響。如果GH 與其他PED 在循環(huán)中被濫用以獲得理論上的協(xié)同效應(yīng)，那么健康風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)被放大，伴隨在特定人群中合成類固醇濫用率可能高達(dá)100%。

3 使用人重組生長激素產(chǎn)生不利影響

長期使用HGH 的風(fēng)險(xiǎn)并不為人所知，因?yàn)樵诮】颠\(yùn)動(dòng)員中沒有這類治療的流行病學(xué)數(shù)據(jù)。肢端肥大癥是由于內(nèi)源性GH 的病理增加而引起的，常被認(rèn)為是過度使用HGH 的主要危險(xiǎn)之一。主要癥狀是手足腫脹、面部粗糙、牙列問題、關(guān)節(jié)炎、液體潴留、過多出汗。肢端肥大癥患者患糖尿病和高血壓的風(fēng)險(xiǎn)增加，這可能導(dǎo)致心血管疾病而過早死亡[11]。長期使用高劑量的HGH 可能會(huì)導(dǎo)致誤用者出現(xiàn)液體滯留癥狀，并增加糖尿病和高血壓的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)伴有心肌病、骨質(zhì)疏松、月經(jīng)異常和陽痿的風(fēng)險(xiǎn)，其中一些副作用在停藥后是可逆的。此外，HGH 誤用會(huì)降低高密度脂蛋白(HDL)-膽固醇濃度，從而影響血脂水平。當(dāng)通過注射給予HGH 時(shí)，如果注射器是非無菌的或被污染的，則存在交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)，例如HIV/AIDS 和肝炎。 人體 GH 的使用和開發(fā)與Creutzfeldt-Jakob disease (克羅伊茨費(fèi)爾特-雅各布病)的高風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，該疾病是由緩慢進(jìn)行性癡呆引起的。

4 生長激素在體育運(yùn)動(dòng)中的濫用

盡管沒有令人信服的證據(jù)證明HGH 可以提高運(yùn)動(dòng)成績，但在體育界，甚至在兒科，HGH 濫用是一個(gè)眾所周知的事實(shí)。高達(dá)5%的高中運(yùn)動(dòng)員和24%的社區(qū)健身房成員報(bào)告濫用HGH，12%的男性舉重運(yùn)動(dòng)員濫用HGH 或IGF-1。2007 年，對(duì)美國體育組織中使用生長激素情況的調(diào)查結(jié)果顯示，許多職業(yè)棒球運(yùn)動(dòng)員與HGH 有關(guān)[10]（見表1）。

表1 美國體育組織生長激素陽性處罰

美國職業(yè)棒球聯(lián)盟從2013 年賽季開始進(jìn)行HGH 測試，2014 年美國足球聯(lián)盟開始進(jìn)行HGH 測試，2015-2016 年在美國籃球協(xié)會(huì)進(jìn)行HGH 測試。陽性測試結(jié)果將導(dǎo)致逐步增加違規(guī)運(yùn)動(dòng)員的處罰時(shí)間，嚴(yán)重者可能終身禁賽，被處罰的運(yùn)動(dòng)員可能長期受公眾對(duì)其評(píng)價(jià)和認(rèn)知的影響。

GH 替代品的吸引力是基于一般的認(rèn)知，即它是有效的、難以檢測的，并且如果很好地給藥，則沒有主要的副作用。GH 誤用者主要嘗試從已知的藥物合成代謝作用中獲益，以增加肌肉的質(zhì)量和力量。但運(yùn)動(dòng)員使用頻率和劑量很難評(píng)估，非公開性信息表明運(yùn)動(dòng)員誤用HGH 10-25IU/天，每周3-4次，以增加他們的瘦體重。一般認(rèn)為，平均劑量約為4IU/天，與其他興奮劑相結(jié)合，如合成類固醇或促紅細(xì)胞生成素(EPO)，GH 通常在4-6 周的周期內(nèi)服用。在耐力運(yùn)動(dòng)中，人們對(duì)HGH 興奮劑與其他產(chǎn)品的最佳使用方法知之甚少，個(gè)體差異性非常大。

對(duì)于rHGH 在提高運(yùn)動(dòng)成績方面的效果，在使用者中仍存在爭議，關(guān)于HGH 所描述的在運(yùn)動(dòng)員中的積極作用并不十分清楚。盡管許多地下報(bào)告表明rHGH 對(duì)肌肉質(zhì)量具有一些積極影響，但是很難區(qū)分HGH 與合成代謝類固醇聯(lián)合服用時(shí)獲得的益處。作為合成代謝劑的HGH 是被廣泛使用的，據(jù)報(bào)道，5%的美國高中學(xué)生使用HGH 作為合成代謝劑。目前尚不清楚HGH 在女子運(yùn)動(dòng)員中的應(yīng)用情況，但有報(bào)道指出，可見到合成類固醇的低風(fēng)險(xiǎn)的雄激素副作用。HGH 的合成效應(yīng)不僅受到高功率輸出運(yùn)動(dòng)員的青睞，而且在耐力運(yùn)動(dòng)中也獲得了運(yùn)動(dòng)員的認(rèn)可，并與增強(qiáng)氧運(yùn)輸?shù)姆椒ㄏ嘟Y(jié)合。盡管有報(bào)道指出，在使用大劑量HGH 之后，肌肉質(zhì)量和強(qiáng)度有顯著增加(尤其健美者)，但其在受控條件下的有效度通常并不顯著。 使用GH 的成本是昂貴的。“合理”的高成本和難度較大的清潔藥物促使一些運(yùn)動(dòng)員使用該產(chǎn)品，進(jìn)而推動(dòng)該產(chǎn)品的生產(chǎn)。其中含有氨基酸補(bǔ)充劑，如精氨酸、鳥氨酸、賴氨酸和色氨酸，但沒有明確的使用結(jié)果。在非公開文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，rHGH 的有效性也被廣泛討論，但沒有明確其積極影響。雖可從幾個(gè)方面討論效果，但由于其價(jià)格昂貴，使用者期望在效果上有一定的相稱性。使用者的不滿意是由于不合理的劑量，而不是與合成類固醇同時(shí)使用或較短的使用時(shí)間造成的。關(guān)于GH 對(duì)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)出的有效性的對(duì)照研究很少，這些研究是用超生理劑量進(jìn)行的，但在健美運(yùn)動(dòng)員中發(fā)現(xiàn)使用超大劑量后的效果并不顯著。大多數(shù)對(duì)照研究的結(jié)果通常沒有顯著性效果，一項(xiàng)對(duì)接受抗阻力訓(xùn)練的志愿者進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，自由脂肪質(zhì)量下降，但肌肉力量沒有差異。舉重運(yùn)動(dòng)員的短期治療并不比安慰劑或其他因素，如最大自愿力量(股二頭肌或股四頭肌)，更能增加肌肉蛋白質(zhì)的合成[12-13]。

這些研究結(jié)果與現(xiàn)象相矛盾，即rHGH 濫用似乎存在于較高級(jí)別運(yùn)動(dòng)中。大多數(shù)情況下，使用者將其作為特定制劑雞尾酒的一部分，而不是將rHGH 視為一種獨(dú)特的藥物制劑。GH 對(duì)新陳代謝的影響非常廣泛，通常與其他產(chǎn)品結(jié)合使用。

5 關(guān)于HGH 的興奮劑檢測方法

5.1 尿液檢測策略

直到2004 年雅典奧運(yùn)會(huì)，HGH 興奮劑被認(rèn)為是無法檢測的。生長激素是一種肽，血液中的半衰期很短，尿液中的濃度很低，不利用那些在合成類固醇或相對(duì)低分子量興奮劑的經(jīng)典分析中使用的方法檢測這種物質(zhì)。該重組分子的氨基酸序列與垂體分泌的主要22 kDa 亞型完全相同，無法利用轉(zhuǎn)錄后修飾的分子來找出重組和自然結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別。

HGH 的平均尿液濃度為血液中的100-1000 倍，為了從較長的檢測窗口期中檢出，而開發(fā)出體外測試的篩選測試。這種測試的局限性較大，腎臟排泄過程對(duì)尿液測量濃度的影響很大，因而尿?qū)嶒?yàn)相比血液實(shí)驗(yàn)缺乏鑒別和特異性結(jié)果。目前認(rèn)為在早晨進(jìn)行GH 的尿液檢查是可行的，但應(yīng)在伴隨其他激素分析結(jié)果的任何運(yùn)動(dòng)時(shí)段之外，進(jìn)行事先無通知的尿液檢測[14]。

5.2 血液檢測策略

檢測外源性HGH 濫用具有較大挑戰(zhàn)性，GH 的半衰期短于皮下注射后4 小時(shí)和靜脈注射后22 分鐘，脈動(dòng)分泌模式依賴于眾多變量，低尿排泄量使得難以檢測血液或尿液中的生理濃度。大多數(shù)檢測協(xié)議采用“異構(gòu)體”血液檢測策略，利用外源性rHGH 被合成為22 kDa 亞型這一事實(shí)，在結(jié)構(gòu)上與22 kDa 內(nèi)源性GH 相同時(shí)，外源性22 kDa GH 抑制垂體分泌其他異構(gòu)體。因此，22 kDa 異構(gòu)體與其他形式異構(gòu)體的比值將增加，這表明試驗(yàn)陽性。理想情況下，必須在最后一次rHGH 劑量的12-24 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，以獲得最佳檢測機(jī)會(huì)[15]。

表2 HGH 分子結(jié)構(gòu)的相對(duì)豐度（改編自Bidlingmaier 等）

慕尼黑的Strasburger-bilingmyer 組織建立了一種直接檢測HGH 的方法，采用兩種特異性免疫分析方法來定量測定幾種HGH 亞型。重組HGH 完全由內(nèi)源性22 kDa 形式代表，而人血液中循環(huán)的HGH 則以多種形式存在(見表2)。當(dāng)重組體注入體內(nèi)時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)，22 kDa 形式與所有其他循環(huán)形式相比所占比例增加。長期使用時(shí)，自然HGH 內(nèi)源分泌發(fā)生反向調(diào)節(jié)，有利于22 kDa 序列的比例增加。

擬議的測試在雅典奧運(yùn)會(huì)(2004 年)和都靈冬奧會(huì)(2006 年)期間使用[7]。為了滿足世界反興奮劑機(jī)構(gòu)(WADA)法規(guī)和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)血清樣品進(jìn)行了2 次雙重檢驗(yàn)。第一次測試具體量化了22 kDa 形式，第二次測試為全面測定血清中的所有形式(見圖2)。該比率被確定并定義了分割點(diǎn)，以區(qū)分正常人(陰性樣本)和那些有顯著高于22 kDa HGH(陽性樣本)比例的正常人(陰性樣本)。第二次雙樣本測試用于結(jié)果確認(rèn)。

圖2 差異免疫法直接檢測HGH 濫用的分子基礎(chǔ)

測試結(jié)論顯示：所有亞型在運(yùn)動(dòng)過程中增加，在結(jié)束時(shí)達(dá)到峰值，并在運(yùn)動(dòng)后下降。在峰值運(yùn)動(dòng)時(shí)，22 kDa GH 是主要類型。運(yùn)動(dòng)后，非22 kDa/總GH 比值升高，重組/垂體GH 下降。并且這些變化不會(huì)在運(yùn)動(dòng)后無效。此外，GH 也被用在賽外，自2004 年采用該試驗(yàn)后，沒有從已經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)的WADA 實(shí)驗(yàn)室中聲明任何不良的分析結(jié)果[18]。

計(jì)算系列1 結(jié)果和系列2 結(jié)果的比例，在陽性血清樣本的情況下，必須采用上述兩項(xiàng)雙重試驗(yàn)，以確認(rèn)結(jié)果（參考Bidlingmaier 等人）。

5.3 生物標(biāo)記策略

目前正在優(yōu)化的測試策略，被稱為“生物標(biāo)記”策略。本試驗(yàn)通過間接測定其下游產(chǎn)物IGF-1 和Ⅲ型前膠原氨基端前肽(P-Ⅲ-NP)的濃度，間接評(píng)估HGH 的超生理濃度，后者是Ⅲ型膠原合成的副產(chǎn)物。通過檢測血清半衰期較長的IGF-1 和P-Ⅲ-NP，潛在的檢測窗口期可延長至7 天。在2012年奧運(yùn)會(huì)期間，WADA 在短時(shí)間內(nèi)使用了生物標(biāo)記策略。生物標(biāo)記物測試后來停止了，因?yàn)樗囊环N成分分析暫時(shí)退出了市場。世界反興奮劑機(jī)構(gòu)與美國國際開發(fā)署和其他研究小組一起，繼續(xù)研究新的IGF-1 和P-Ⅲ-NP 檢測方法的有效性[16]。2015 年初，世界藥物管理局公布了關(guān)于測試前樣品處理、測試程序和結(jié)果解釋的標(biāo)準(zhǔn)化指南，目前正在進(jìn)行一項(xiàng)關(guān)于確定測定決定限度的研究，生物標(biāo)記物測試工作完成后將在經(jīng)WADA 認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室恢復(fù)[17]。

6 結(jié)論

自20 世紀(jì)80 年代以來，GH 一直是體育界潛在濫用的目標(biāo)，雖然GH 被批準(zhǔn)用于治療成人GHD 和幾種兒童疾病，但由于文獻(xiàn)不足，沒有詳細(xì)記錄缺乏癥患者個(gè)體情況。在其他健康患者中，GH 是否具有提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的能力還不確定。此外，GH 過量具有顯著的、多系統(tǒng)的不良影響。在健康運(yùn)動(dòng)員中長期使用HGH 的風(fēng)險(xiǎn)性并沒有確切可靠的數(shù)據(jù)參考。

為了保護(hù)運(yùn)動(dòng)員的安全和確保公平競爭，主要體育聯(lián)盟實(shí)施了高級(jí)別測試，對(duì)陽性測試結(jié)果給予永久取消參賽資格等嚴(yán)厲處罰。GH 本身的內(nèi)在特性使得精確測試具有挑戰(zhàn)性。當(dāng)下正在開發(fā)具有更長測試窗口的新測試方法以供使用。從一開始就阻止濫用GH 仍然是目前更可行的途徑。