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21 luglio 2012 6 21 /07 /luglio /2012 22:14

Lo Sprinter britannico Dwain Chambers affronta la gara della sua vita il mese prossimo, mentre cerca di vincere una medaglia olimpica ai Giochi del 2012 a Londra - e completare un lungo viaggio di ritorno dalla disgrazia del suo 2003 di sospensione per doping.

Chambers, che ha dedicato molto del suo tempo da allora, per persuadere gli altri a evitare di sostanze dopanti, ha ammesso di utilizzare sei diverse sostanze vietate da parte delle autorità sportive. Tra queste, due steroidi anabolizzanti: una droga designer e una crema di testosterone - per accelerare il recupero, l'ormone eritropoietina (EPO), che aumenta la produzione di globuli rossi, per permettergli di fare più ripetizioni in allenamento, ormone umano della crescita per il recupero, un ormone della tiroide chiamato liothyronine per diminuire lentezza, e un farmaco chiamato narcolessia modafinil per aumentare la prontezza mentale e tempo di reazione.

La ricerca per il miglioramento finale è vecchia come i giochi: il medico greco Galeno passato sulla conoscenza dai giochi antichi ai Romani, lodando gli effetti del consumo di erbe, funghi e testicoli. Ma la storia di Chambers 'è solo un esempio di come i concorrenti di oggi stanno prendendo questa ricerca ad un livello completamente nuovo.

 

"C'è una corsa agli armamenti di qualità per migliorare le prestazioni delle tecnologie nel campo dello sport," dice Thomas Murray, ex presidente del Centro di Hastings, una bioetica e della politiche pubbliche di fondazione a Garrison, New York.

Un ciclista amatoriale, Murray è tra i molti appassionati di sport inorridito dalla stringa infinita di scandali doping che ne derivano. "Probabilmente potrei fare un quattro miglia salita molto meglio con EPO," dice, "ma potrei anche fare molto meglio se metto un motore sulla mia moto." Questo non è il punto di sport, dice, e nessuno dei due sono farmaci - un atteggiamento condiviso dal Comitato Olimpico Internazionale e quasi ogni altra organizzazione professionale e sportiva dilettantistica.

Ma altri sostengono che esaltatori sono diventati così prevalente che l'unica opzione realistica è che le autorità sportive per consentire gli atleti usano quello che vogliono, purché lo fanno in modo sicuro.

"Se l'obiettivo è di tutelare la salute, quindi doping sotto controllo medico è probabile che sia un percorso migliore", dice Andy Miah, un bioeticista presso l'Università del West of Scotland in Ayr. "Meglio ancora, il mondo dello sport dovrebbe completare l'Anti-Doping Agency Mondo con un'Agenzia mondiale Pro-doping, il cui obiettivo è quello di investire in forme più sicure di valorizzazione".

La scienza da sola non può risolvere il dilemma etico presentata da questo dibattito. Ma può far luce sulla questione puramente tecnica: se per migliorare le prestazioni tecniche è stato permesso, fino a che punto il corpo umano potrebbe andare?

Potenza pillole

Per forza e potenza, i farmaci più noti sono probabilmente quelli della vasta famiglia degli steroidi anabolizzanti, un gruppo che è in continua espansione, come le strutture ottenere lievi modifiche nel tentativo di eludere il rilevamento nei test di droga. "Ci sono circa 2.000 tweaks differenti si potrebbe fare per una molecola steroide che sarebbero stati tutti probabilmente farà grande e forte", dice Don Catlin, un farmacologo presso la University of California, Los Angeles. I composti imitare il testosterone funziona nel corpo, innescando la sintesi proteica e la costruzione del tessuto muscolare. Un corso di steroidi in combinazione con l'esercizio fisico può tradursi in un incremento del 38% della forza negli uomini, nelle donne potenzialmente più.

Un altro popolare di forza enhancer è l'ormone umano della crescita, che aumenta i livelli del fattore proteico crescita insulino-simile 1 (IGF1). Questa crescita muscolare speroni, anche se è discutibile o meno che la crescita fa effettivamente aumentare la forza. Nello studio solo per mostrare effetti positivi in atleti amatoriali 1 , quelli che prendono l'ormone umano della crescita visto aumentare la loro capacità di sprint del 4%. Questo può sembrare piccolo, ma potrebbe fare la differenza per, diciamo, un 50 metri stile libero nuotatore o uno sprinter da 100 metri, dice Kenneth Ho, un endocrinologo presso l'Università di Queensland in St Lucia, in Australia, che ha co-autore lo studio. "Se si guarda a ciò che rompe record, scende a 0,01 di secondo."

Negli sport di resistenza, in cui la forza è meno importante di una maggiore capacità di resistenza, gli atleti possono ottenere risultati drammatici di doping del sangue, che mira ad aumentare il numero di trasportare ossigeno i globuli rossi. Possono ottenere questo risultato attraverso trasfusioni di cellule del sangue o prendendo EPO. In uno studio , doping ematico aumentato la resistenza dei normali esseri umani del 34%, e in un'altra, ha permesso loro di eseguire 8 chilometri sul tapis roulant 44 secondi più velocemente di quanto fatto prima. E il lavoro ha pubblicato il mese scorso di Max Gassmann ei suoi colleghi presso l'Università di Zurigo in Svizzera, ci sono segni che l'ormone ha un effetto sul cervello, aumentando la motivazione di un atleta al treno.

Farmaci attualmente in cantiere presso aziende farmaceutiche possono anche trovare se stessi di essere cooptati per l'utilizzo illecito da parte degli atleti. Una famiglia, progettato per trattare distrofia muscolare e altri disturbi atrofia muscolare, inibisce l'attività di miostatina, una proteina che tiene sotto controllo la crescita muscolare. Allo stesso modo, un gruppo di farmaci chiamati stabilizzatori HIF, che mirano a curare anemia e malattie renali, regola una proteina che attiva i geni per la produzione di globuli rossi, tra cui il gene per l'EPO. E ci può essere una parte per potenziatori cognitivi per giocare, anche. "C'è una vasta gamma di composti che escono che cercano di migliorare la capacità di pensare più chiaramente quando si è stanchi", dice Chris Cooper, un biochimico presso l'Università di Essex a Colchester, UK.

I miglioramenti non arrivano solo dalla farmacia. Gli atleti inoltre fanno molto affidamento sugli integratori alimentari, che sono legali. "Sono al 98,5% hype," dice Conrad Earnest, un fisiologo presso l'Università di Bath, UK. Ma un integratore che funziona per alcuni atleti è creatina, che contribuisce alla sintesi della molecola vettore ATP energia durante l'esercizio. Stime seri che gli atleti che assumono creatina potuto vedere le loro prestazioni migliorano fino al 8%.

Nature Podcast

Natasha parla Gilbert a Chris Cooper

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Un altro integratore efficace è il succo di barbabietola. I ricercatori della University of Essex hanno scoperto che il nitrato presente nel succo aumenta i livelli di ossido nitrico nel corpo, i muscoli consentendo di utilizzare l'ossigeno in modo più efficiente. Come risultato, il team ha scoperto che i subacquei possono trattenere il respiro per 11% in più del normale 5 , che potrebbe aiutare i nuotatori che vogliono ridurre al minimo il numero di respiri che prendono a breve distanza gli eventi.

La maggior parte di questi miglioramenti delle prestazioni sono dotati di una grande quantità di effetti collaterali, comunque. Gli steroidi possono causare la pressione arteriosa alta, ispessimento delle valvole cardiache, diminuzione della fertilità e della libido, e cambiamenti come i capelli del torace nelle donne e testicoli negli uomini raggrinzite. E aumentando il numero di globuli rossi del sangue addensa, aumentando il rischio di ictus.

Aggiungendo l'incertezza, un certo numero di farmaci sono utilizzati per curare malattie gravi come il cancro, l'AIDS e la distrofia muscolare, in modo che sono stati testati in gran parte su pazienti gravemente malato con sotto-livelli normali dei fattori di crescita e ormoni. E 'difficile sapere come estrapolare tali dati al palazzetto dello sport, dice Cooper. "Gli atleti di elite sono bestie molto diverse da persone normali, nel senso che stanno geneticamente migliorato," dice, "perché sono stati selezionati per essere bravo in quello che stanno facendo e hanno un sacco di formazione."

Inoltre, test in persone sane - sottoponendoli ai dosaggi e combinazioni che gli atleti possano prendere - sarebbe un barattolo di vermi etica. A causa di ciò, dice Charles Yesalis, professore emerito di scienza dello sport alla Pennsylvania State University in State College, "non c'è modo di sapere quali sono i vantaggi di diverse combinazioni di steroidi, integratori alimentari e diete specializzate in grado di produrre. E 'un calderone da streghe ".

Codice di rottura

Il doping genetico - migliorare la prestazione mediante aggiungendo o modificando i geni - è stata oggetto di spogliatoio pettegolezzi negli ultimi dieci anni. Ci sono un sacco di mutazioni naturali, per il quale desidera. Il finlandese fondista Eero Mäntyranta, che ha vinto tre medaglie d'oro nel 1960, ha avuto una mutazione che ha fatto recettori dell'EPO il suo corpo più efficiente. Nel 2004, un bambino ha fatto notizia per avere una mutazione che disabilitato miostatina, dandogli il fisico di un body builder petite. E il gene che codifica angotensin enzima di conversione, che è stato accolto come il gene per la prestazione fisica, ha una variazione noto per incrementare la resistenza aumentando la capacità di erogazione di ossigeno e la densità capillare, ed un altro che è associato con la crescita e la forza muscolare .

Gary Neill

I progressi nella terapia genica un giorno potrebbero rendere possibile per qualsiasi atleta per migliorare la loro DNA. Ad esempio, in esperimenti volti a trattare la distrofia muscolare negli anziani, un gruppo guidato dal fisiologo Lee Sweeney della University of Pennsylvania a Filadelfia ha introdotto un gene a causare sovra-espressione di IGF1 nei topi. Il trattamento potenziato la forza muscolare di topi giovani adulti del 14%, guadagnando i roditori 'topi potenti' il soprannome 8 .

Altri ricercatori si stanno rivolgendo i geni e si spegne con la droga. Nel 2008, Ronald Evans ei suoi colleghi del Salk Institute for Biological Studies a La Jolla, California, ha lavorato con GW1516, un farmaco che attiva un gene che aumenta il rapporto di 'a contrazione lenta' a fibre 'a contrazione rapida' nel muscolo . Come suggeriscono i nomi, fibre a contrazione lenta contrazione più lentamente rispetto a contrazione rapida, ma sono più efficienti a attività aerobica. Evans e il suo team ha scoperto che nei topi, GW1516 associato all'esercizio fisico ha aumentato la resistenza dei roditori del 70%.

Tuttavia, sia Evans e Sweeney sono scettici su come gli atleti troveranno utili tali terapie. "Negli esseri umani, mi aspetto la stessa relazione generale - il sotto-allenato saranno quelli che avranno il massimo beneficio da esercizi mimetici," dice Evans. "La mia opinione è che gli atleti di endurance sono avvantaggiati fisicamente e avranno il meno benefici."

La terapia genica ha la sua parte di rischi per la salute, comprese le reazioni immunitarie potenzialmente gravi per i virus utilizzati per trasportare materiale genetico nelle cellule. I risultati possono anche essere difficile da controllare. "Se hai intenzione di girare un gene per qualcosa come EPO, sarà meglio in grado di spegnerlo", avverte Catlin. Il doping genetico, dice, "non è una buona idea, ma non sarei sorpreso se qualcuno là fuori che cerca".

Umana 2,0

Le droghe non sono l'unico modo per migliorare potenzialmente le prestazioni. Chirurgia e, in ultima analisi, potenziamenti tecnologici potrebbero anche aiutare gli atleti verso il podio. Lanciatori di baseball che hanno subito un intervento chirurgico per sostituire il legamento danneggiato gomito con il tessuto da un tendine del ginocchio o dei tendini dell'avambraccio affermazione che può gettare più difficile dopo i due anni di processo di riabilitazione. Ma Scott Rodeo, un chirurgo ortopedico presso l'Hospital for Special Surgery di New York City, avverte che la scienza non eseguire il backup dei racconti. "Per dire veramente che stai facendo questo gomito migliore sarebbe un po 'di un tratto", spiega Rodeo.

Sostituzione giunti interi sarebbe improbabile che lavorare per un atleta elite: troppe viti molti potrebbe venire sciolto e l'articolazione artificiale non corrispondono del tutto la meccanica di uno naturale. I materiali inoltre si usurano nel giro di pochi anni in base alle esigenze fisiche di sport d'elite. Eppure, Rodeo dice, che la valutazione potrebbe cambiare se i ricercatori fanno grandi progressi in pelle di ingegneria, tendini e altre parti del corpo di ricambio in laboratorio.

Miah vede il potenziale in più fantasiose valorizzazione chirurgica. "Considerare l'utilizzo di trapianti di pelle per aumentare la cinghia tra le dita e dei piedi per migliorare la capacità di nuoto," dice. "Questi tipi di modifiche alla nostra biologia sono i modi possibili che la gente cerca di guadagnare un vantaggio sugli altri." Un'altra frontiera è la nanotecnologia, aggiunge Miah. I ricercatori stanno già sperimentando con i supplementi a base di sangue di trasportare ossigeno nanoparticelle per l'uso in situazioni di emergenza. Da lì, dice, "c'è un sacco di discussioni circa la possibilità di nanodispositivi biologicamente infusi che potrebbero perennemente mantenere determinate soglie di performance".

Protesi meccaniche sono già una realtà, come le gambe delle 'Cheetah-style' utilizzate da Oscar Pistorius tra gli amputati dal Sud Africa, una medaglia d'oro paralimpico, che è stato approvato questo mese a correre alle Olimpiadi 2012. Ma gli scienziati sono divisi sulla questione se attuali arti artificiali conferisce realmente un vantaggio sopra la varietà carne e sangue.

Bryce Dyer, ingegnere protesi presso l'Università di Bournemouth, Regno Unito, spiega che sebbene Pistorius primavera-come protesi gli permettono di accelerare al termine di una gara, lo misero in condizioni di svantaggio che esce dal crouch all'inizio di un razza o quando si gira una curva. "Quando è in esecuzione dritto, che colpisce alla fine uno stato naturale di armonia come rimbalzare su un trampolino", dice Dyer, "ma poi corre a volte a destra fuori dalla pista perché non può girare."

Protesi di Pistorius manca la rigidità di una caviglia umana e non può generare le forze stesse di toccare il suolo. Per ovviare a questo, le pompe di Pistorius le gambe più veloce. "E 'un modo distinto di vista biomeccanico corre veloce, ma non c'è alcuna prova che sia vantaggiosa," dice Hugh Herr, un ingegnere biomeccanico presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) a Cambridge.

La tecnologia potrebbe ottenere intorno a questi problemi. "Stepping decenni nel futuro, credo che un giorno il campo può produrre un arto bionico che è così sofisticato che emula realmente funzione biologica degli arti. Questa tecnologia sarà l'arto Olimpico sanzionato ", dice Herr, di cui il laboratorio del MIT sta attualmente lavorando su una gamba bionica in esecuzione. "Senza questi vincoli di tipo umano, l'arto Paralimpiadi diventerà [base di] questo uomo-macchina sport come guidare auto da corsa."

Secondo Herr, per migliorare le prestazioni delle tecnologie avanzerà ad un punto in cui non solo si estendono i limiti umani, che richiederanno un'Olimpiade tutto loro. "Per ognuno ci sarà un nuovo sport - running potere, il potere e il nuoto, arrampicata e potere", proietta Herr. "Proprio come l'invenzione della bicicletta ha portato allo sport del ciclismo. Quello che vedrete è l'emergere di tutti i tipi di nuovi sport. "

 

nature.com/olympics2012

 

 

 

 

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