Steroidi Androgenici Anabolizzanti (AAS)

Steroidi androgenici anabolizzanti: endogeni ed esogeni Ormoni maschili endogeni (es. testosterone) Hanno effetti anabolizzanti cioè aumentano la massa muscolare, attraverso regolazione genica e aumento della sintesi proteica del tessuto muscolare. Inibiscono anche la disgregazione proteica Derivati esogeni (con struttura chimica simile al testosterone, es. nandrolone, danazolo, THG, ecc.) Con questi farmaci si è cercato di massimizzare gli effetti anabolizzanti del testosterone minimizzando allo stesso tempo gli effetti androgenici. Impresa non riuscita

- struttura tetraciclica fondamentale degli steroidi - HO CH3 H colesterolo

Ormoni steroidei propriamente detti

Ghiandola pituitaria Adenoipofisi Sella Turcica Neuroipofisi

Divisione della ghiandola pituitaria Anteriore “Adenoipofisi” Posteriore “Neuroipofisi” Ciascuna delle due parti ha un ruolo distinto nella regolazione ormonale

Produzione del Testosterone Ipotalamo (-) GnRH ipofisi ant. (-) S FSH LH (-) Cellule del Sertoli Inibina testicolo ICSH= ormone stimolante cellule interstiziali del testicolo= LH L S L Cellule di Leydig Proteine leganti gli androgeni Testosterone (mediamente nell’uomo 8 mg/die 90-95 % testicolo 5-10% surrene) Sperma

Proteine leganti gli ormoni Sia androgeni che estrogeni si legano alle proteine plasmatiche; solo il 2% degli ormoni circolanti non sono legati: tale quota è quella biologicamente attiva. L’elevato legame prolunga l’emivita degli ormoni Albumine: non specifiche; bassa affinità; (58% legame) Gamma globuline: globuline leganti gli ormoni sessuali (SHBG); specifiche; alta affinità; (40% legame)

Biosintesi degli Steroidi Androgenici Anabolizzanti Colesterolo StAR PBR P450scc/Adx/AdR Pregnenolone 17a-hydroxylase 17, 20-lyase CYP17 CPR (b5) 3HSD I & II aromatasi DHEA (Deidropiandrosterone) Androstenedione Estrone 17HSDIII 17HSDV 17HSDII 17HSDII 17HSDI aromatasi Testosterone Estradiolo (CYP19) 5-Reduttasi I & II 3aHSD Diidrotestosterone Androstanediolo

Meccanismo d’azione del testosterone Diffonde nelle cellule target Metabolizato a diidrotestosterone Si lega a recettori citoplasmitici Il compleso attivo trasloca nel nucleo legandosi a livello del DNA in regioni promotrici (siti di fattori di trascrizione) e altera la trascrizione genetica

Segnali ormonali t

Schema semplificato del meccanismo d’azione ormonale CELLULA BERSAGLIO Ormone Nucleo H/R DNA recettore trascrizione Gln Pro Gly DNA Ormone Domini leganti Complesso ormone recettore

TESTOSTERONE Diidrotestosterone Estradiolo Recettore androgeni (NR3A) 5-alfa reduttasi CYP19 (aromatasi) Diidrotestosterone Estradiolo Recettore androgeni (NR3A) Recettore androgeni (NR3A) Recettore estrogeni Genitali esterni Genitali interni Sviluppo durante la gestazione Muscolo scheletrico Aumento massa e forza durante la pubertà Eritropoiesi ? Osso Differenziamento nella gestazione Maturazione durante la pubertà Patologie prostatiche Follicoli piliferi Incrementata crescita durante la pubertà Osso Chiusura epifisi, aumentata densità ? Libido

Organi bersaglio ed effetti fisiologici del testosterone e dei suoi metaboliti SNC ( libido, benessere, aggressività) Ipotalamo/Pituitaria ( GnRH, LH/ICSH, FSH;  GH) Laringe (abbassamento voce) Petto (  dimensione) Fegato ( SHBG, HDL) Rene ( eritropoietina, ritenzione idrosalina) Genitali ( sviluppo, spermatogenesi, funzione erettile) Cute ( peli, produzione di sebo con conseguente acne) Ossa ( densità ossea) Muscolo ( massa magra, forza) Tessuto adiposo ( lipolisi,  grasso addominale) Sangue ( ematocrito) Sistema immunitario ( produzione auto-anticorpi) Prostata ( dimensione) ICSH= ormone stimolante le cellule interstiziali del testicolo SHBG: globulina che lega gli ormoni sessuali (testosterone 95% legato Mooradian AD, Morley JE, Korenman SG. Biological actions of androgens. Endocrine Reviews 1987;8:1-28.

Raggruppamento azioni farmacologiche Azioni morfogeniche: irreversibili; si verificano durante l’embriogenesi Azioni stimolatorie: pubertà (peli, corde vocali, ossa) Azioni di mantenimento: reversibili; comportamento, libido, funzione riproduttiva Altre azioni: diminuzione tessuto linfoide; stimolazione eritropoiesi.

Raggruppamento azioni farmacologiche Effetti virilizzanti: regolazione gonadotropine; spermatogenesi; sviluppo sessuale Effetti anabolici proteici: incremento densità ossea, massa muscolare, globuli rossi

Usi clinici Terapia sostitutiva Ipogonadismo prepuberale: congenito e acquisito; terapia per 2-3 anni fino alla pubertà; dosi basse di mantenimento postpuberale: disfunzione testicolare primaria; secondario alla distruzione dell’adenoipofisi Invecchiamento e impotenza

Usi clinici Tumore mammella; endometriosi uso limitato a causa degli effetti virilizzanti Azione anabolica proteica: aumentato uptake aminoacidi; incremento RNA polimerasi nel muscolo scheletrico; antagonismo delle azioni dei glucocorticoidi; utilizzato per persone di bassa statura (19-nortestosterone)

AAS e doping

Epidemiologia del doping Interviste a 1015 atleti e 216 allenatori, managers, medici italiani [Scarpino et al. Lancet 1990; 336:1048-50] Prevalenza del doping tra gli atleti di elite secondo atleti e tecnici Atleti Tecnici Frequente Occasionale Amfetamine 11% 27% 6% 17% Steroidi anabolizzanti 16% 26% 20% Beta-bloccanti 2% 3% 13% Trasfusioni 7% 25%

Epidemiologia del doping Studio Paese Met.* Popolaz. N. int. Sostanze % pos. Int J Sports Med 1997; 7:557 UK SRE Palestre 1667 Anaboliz. 9.1 (M) 2.3 (F) J Sports Med Phys Fitness 2001; 41:132 Francia Allenatori 800 Tutte 5.8 J Sports Med Phys Fitness. 1995; 35:228 PRO Atleti 102 41 JAMA 1993; 270:1217 USA 32594 2.7 Am J Dis Child 1990; 144:954 1436 5.5 NIDA Res Mon 1990; 102:97 1600 14.1 JAMA 1988;260:3441 3403 6.6 * SRE= self-reported, PRO= project-use

Epidemiologia del doping Gli anabolizzanti risultano essere le sostanze maggiormente utilizzate (comunque le più indagate). Va sottolineato che sono impiegate a dosaggi superiori a quelli terapeutici. Uno studio condotto in UK [Brit J Sports Med 1997; 1:54] tra gli utilizzatori di anabolizzanti ha messo in evidenza il ricorso a mega-dosi (da 250 a 3200 mg/settimana) ciclicamente per periodi variabili da 4 a 12 settimane. L’86% degli utilizzatori, inoltre, utilizzava anche altri farmaci in particolare per trattare gli effetti avversi degli anabolizzanti o i sintomi di astinenza. Una recente indagine condotta in Svezia [Eur J Clin Pharmacol 2003; 59:571] ha evidenziato il notevole numero di reazioni avverse legate all’uso di steroidi anabolizzanti. In 5 anni (1996-2000) 4.339 utilizzatori di sostanze dopanti hanno riportato di avere avuto eventi negativi. In alcuni contesti, inoltre, la percentuale di utilizzatori è particolarmente elevata, ad esempio in uno studio condotto in Belgio su praticanti di body building, con test antidoping senza preavviso (uno dei rarissimi studi con questa metodica), vennero trovati positivi a diverse sostanze dopanti (in particolare steroidi anabolizzanti) il 42% dei soggetti esaminati. [Int J Sports Med 1995; 16:66]

Il doping negli adolescenti Studio Paese Popolaz. N. int. Sostanze % pos. Eur J Public Health 2001; 11:195 Svezia 16 (M) 17 (M) 5827 Anaboliz. 3.6 2.8 Eur J Clin Pharmacol 1995; 48:9 14-19 1383 5.8 Clin J Sport Med 1995; 5:108 USA studenti 6930 4.0 (M) 1.3 (F) Clin J Sport Med 1996; 6:9 Canada 16119 Med Sci Sports Ex 1989; 21:494 1010 5.0 (M) 1.4 (F) Am J Health Syst Pharm 1996; 53:2068 4722 4.5 (M) 0.8 (F) J Fam Pract 1992; 35):401 stud. M 3900

Il doping negli adolescenti Studio Paese Popolaz. N. int. Sostanze % pos. Scand J Soc Med 1998; 26:71 Svezia studenti 2742 Tutte 2.7 (M) 0.4 (F) J Community Health 1999; 24:131 USA studenti calciatori 873 Anaboliz. 6.3 Int J Sports Med 2004; 25:133 Francia stud atleti 1459 4.0

Il doping negli adolescenti Alcuni dati della metanalisi di P. Laure su 29 studi epidemiologici [J Sports Med Phys Fitness 1997; 37:218]: 3-5%: prevalenza di uso di steroidi anabolizzanti nei bambini (a partire dall’età di 8 anni) 5-15 % (SRE) o 15-25% (PRO) prevalenza del doping fra chi pratica sport a livello amatoriale. Soprattutto utilizzo di anabolizzanti, stimolanti, sostanze stupefacenti. Studi condotti negli USA tra gli adolescenti hanno dimostrato che almeno 375.000 ragazzi e 175.000 ragazze hanno utilizzato almeno una volta anabolizzanti [Am J Sports Med 1996; 20:1552] Esperti americani in tema di doping stimano che il 3-12% di maschi e l’1-2% di femmine adolescenti utilizzano anabolizzanti. [Bailliere Clin Endoc 2000; 14:25] Dati altrettanto allarmanti si riscontrano in Canada, dove il Center for Drugs free Sport ha stimato che, nel 1993, circa 83.000 ragazzi tra gli 11 e i 18 anni hanno utilizzato anabolizzanti. [J Endocrinol 2001; 170:55]

Steroidi anabolizzanti di uso comune Testosterone* Stanazolo Danazolo Nandrolone Diidrotestosterone (DHT) Deidropiandrosterone (DHEA) Androstenedione Metandienone Tetraidrogestrinone (THG) Ecc. ecc. Picture of C.J. Hunter, American shot putter, who testing positive 4X during summer of 2000 for nandrolone *In giallo gli ormoni naturali C.J. Hunter: positivo per nandrolone (2000)

Atleti come promotori del doping I produttori dichiaravano che l’androstenedione è un “proormone” che può aiutare a costruire i muscoli La sua popolarità iniziò nel 1998 “grazie” a Mark McGwire, uno dei più famosi giocatori di baseball americani, che ne pruomoveva l’uso “Well, I didn't endorse it. I didn't promote it. It's just something that helped me through my workouts. Period. That's it. Everybody takes supplements when they work out. You need to.” -Mark McGwire on Androstene, ESPN Magazine May 17, 1999 Disponibile come prodotto OTC sia negli USA che in UK

Tetraidrogestrinone (THG) Il tetraidrogestrinone (THG) è uno steroide anabolizzante specificatamente sviluppato come sostanza per aumentare la performance fisica e per cercare di evitare la sua individuazione nei test antidoping Atleti del baseball negli USA, quali Barry Bonds, Jason Giambi e Gary Sheffield, hanno testimoniato nel corso di un processo contro la Bay Area Laboratory Co-Operative (BALCO) Negli USA si è svolta una vera e proprio guerra prima di mettere al bando questa sostanza, particolarmente utilizzata e non proibita nel baseball (ora lo è) Il caso del THG evidenzia la continua necessità di migliorare i metodi per la detenzione delle sostanze dopanti Per la prima volta il THG è stato testato alle Olimpiadi di Atene

Modalità di assunzione degli AAS come doping Via somministrazione: orale o parenterale Ciclica: tipicamente 6-8 settimane con uguale intervallo libero A dosi (10-40 volte quelle terapeutiche) crescenti e poi decrescenti Stoccaggio: uso contemporaneo di più anabolizzanti (tipicamente uno per os e uno iniettivo) per evitare la tolleranza a un particolare steroide Sollevatori di peso e culturisti arrivano ad utilizzare dosi fino a 100 volte superiori a quelle terapeutiche Spesso si fa seguire agli steroidi anabolizzanti la gonodotropina corionica umana (hCG) per stimolare la produzione di testosterone endogeno soppresso dall’assunzione cronica degli steroidi L’ aumento della forza muscolare da AAS è potenziato da adeguati protocolli di allenamento

Curve Dose-Risposta AAS Massa muscolare Dose AAS Ipogonica Eugonadica Soprafisiologica

Testosterone sopra-fisiologico No Exercise + Exercise Bhasin et al NEJM 335:1-7 (1996)

“Occhio” ai numeri No Exercise + Exercise Bhasin et al NEJM 335:1-7 (1996)

effetto sul lancio del peso in un atleta donna della DDR 17 18 19 20 Distance (meters) Turinabol orale: effetto sul lancio del peso in un atleta donna della DDR

Non sempre funzionano: effetti del DHEA e androstenedione dopo 12 settimane di allenamento Wallace et al., MSSE, 1999

Tecniche antidoping per AAS Steroidi sintetici: GC/MS dei metaboliti HPLC-MS di metaboliti coniugati Testosterone: T/Epi-T Ratio > 6 (nl < 2) T/LH > 30; Ketoconazole Suppression Test Ratio di 5a:non-5a C19 Steroidi Isotope Ratio Mass Spectrometry

Antidoping Strategie per evitare di essere individuati Utilizzo di sostanze difficili da individuare Periodi di astinenza AAS sintetici iniettabili individuali fino ad oltre 6 mesi Diuretici per diluire le urine Contaminanti batterici Alterare i campioni (sostituzione, ecc.)

Individuare il diidrotestosterone (DHT) Problemi: breve emivita (t1/2), DHT endogeno Isotope Ratio Mass Spectrometry 13C contenuto di DHT endogeno vs esogeno d13C% < -29 suggerisce una fonte esogena Ratio of 5a:non-5a C19 steroidi 5a-/5b- Androsterone-3a,17b-dioli Sviluppato dalla Mitsubishi Chemical Co. Utilizzato nei campionati di nuoto asiatici (1994) per individuare ricorso al doping nelle atlete cinesi

DHT: nuotatrici cinesi Atleta Limite superiore normale: 5a/5b-A DHTcorr 12.13 1.88 2.20 2.72 5aA/Etio DHT/EpiT

Reazioni avverse degli AAS Cardiovascolari Cardiomiopatia, ictus, infarto miocardio Fegato Danno epatocellulare, colestasi Tumori Dislipidemia Aumento LDL, diminuzione HDL Attivazione lipasi epatiche

AAS: reazioni avverse a livello del SNC Euforia, mania, paranoia Aggressività, ira, tendenza all’omicidio, abusi sessuali Depressione, tendenza al suicidio durante l’astinenza

Sindrome d’astinenza da AAS (modello bifasico) Dipendenza dagli AAS Dipendenza psicologica comune Dipendenza fisica controversa Sindrome d’astinenza da AAS (modello bifasico) Prima fase (1-2 settimane) agitazione, instabilità vasomotoria Può essere necessaria ospedalizzazione Seconda fase (mesi) depressione, debolezza Esacerbazione sintomatologia da stato ipogonadale

Altre reazioni avverse degli AAS Bambini Fusione piastra epifisaria Arresto della crescita Infezioni Ascessi/cellulite, HIV, epatiti virali Rotture tendini (superallenamento?) Edemi per ritenzione idrica Policitemia

Reazioni avverse degli AAS specifiche per l’uomo Infertilità Incidenza incrementata durante l’uso Reversibile alla sospensione e con uso di gonadotropine corioniche Ginecomastia Si può utilizzare il testolattone (derivato del testosterone Iperplasia prostatica, tumori prostata

Reazioni avverse degli AAS specifiche per la donna Amenorrea Atrofia del seno Irsutismo Ispessimento del clitoride Abbassamento della voce Effetti spesso irreversibili

Abuso di steroidi anabolizzanti Polifarmacia per mascherare gli effetti avversi Ginecomastia Acne Atrofia testicolare Edemi Tamoxifene Testolattone Tretinoina o antibiotici Gonadotropine Diuretici