© Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie, Göttingen
Hämoglobin
"Ich habe nicht gedopt", beteuert Claudia Pechstein in diesen Tagen. Die fünffache Goldmedaillengewinnerin im Eisschnelllauf wurde Anfang des Monats wegen Blut-Dopings für zwei Jahre gesperrt - obwohl nie ein verbotener Stoff in ihrem Blut gefunden wurde. Allein die Tatsache, dass bei ihr eine erhöhte Menge an noch nicht ganz ausgereiften roten Blutkörperchen nachgewiesen wurde, reichte der Internationalen Skating-Union (ISU) aus, um Pechsteins Traum von einer sechsten Olympiateilnahme zu zerstören. Damit betritt die ISU Neuland, denn zuvor wurde noch nie ein deutscher Athlet aufgrund eines einzigen Blutparameters des Dopings bezichtigt.
Gängige Praxis war es bisher, das Vorhandensein leistungssteigernder Mittel direkt im Körper des Sportlers nachzuweisen. Doch seit der Einführung des Blutpasses im Radsport wird diese Methode durch indirekte Nachweisverfahren ergänzt. Statt nach dem Stoff selbst zu suchen, misst man die physiologischen Parameter, die er verändert. Ausdauerathleten beispielsweise versuchen immer wieder, sich einen Vorteil zu verschaffen, indem sie die Zahl ihrer Blutkörperchen und damit die Konzentration des sauerstofftragenden Hämoglobins künstlich erhöhen. Diese Art Doping kann mit fremdem oder eigenem Blut durchgeführt werden. Derselbe Effekt kann durch Injektion blutbildender Stoffe wie Erythropoetin (Epo) oder Epo-Analoga erzielt werden. Nachweisen lässt sich das anhand dreier charakteristischer Größen, die auch bei Claudia Pechstein gemessen wurden: des Hämatokritwertes, der Hämoglobinkonzentration und des Retikulozytenanteils.
Junge rote Blutzellen als Indikator
Der Hämatokritwert entspricht dem relativen Anteil aller Blutzellen am Blutvolumen. Ähnlich wie die Hämoglobinkonzentration ist er abhängig vom Blutplasma: Dessen Volumen ändert sich je nach Flüssigkeitshaushalt, Tageszeit, Körperposition oder Trainingsbelastung. Trinkt der Sportler etwa einen Liter isotonische Kochsalzlösung, sinkt sein Hämatokritwert bereits nach einer Stunde um bis zu vier Prozent, weil sein Plasmavolumen zunimmt.
Nicht anfällig für solche Schwankungen sind junge rote Blutzellen, Retikulozyten genannt. Ihr Anteil an allen roten Blutzellen bleibt auch bei starker Flüssigkeitszufuhr nahezu konstant. Daher genügte der ISU im Fall Pechstein allein dieser eine Parameter für eine Doping-Sperre. Die Eisschnellläuferin hatte Retikulozytenanteile von über drei Prozent - normal wären ein bis zwei Prozent gewesen. Eine weitere Blutgröße, nämlich die absolute Hämoglobinmasse, also kein relativer Anteil wie Hämatokrit oder Hämoglobinkonzentration, lässt sich ebenfalls kaum mit Trinken oder Ähnlichem beeinflussen, wohl aber mit Epo und Konsorten. Hätte man deren Wert auch bei Claudia Pechstein gemessen, "hätte man einen wichtigen, wenn nicht den wichtigsten Parameter dazu bekommen", sagt der Sportmediziner Walter Schmidt von der Universität Bayreuth.
Mit dem Marker zur absoluten Hämoglobinmenge
Die absolute Hämoglobinmenge zu ermitteln ist allerdings nicht ganz einfach. Theoretisch müsste man hierfür das gesamte Blut aus dem Körper des Athleten pumpen. Daher setzte man früher auf radioaktive Marker, die sich an das Hämoglobin heften - eine Methode, die sich medizinisch verbietet. Heute verwendet man stattdessen Kohlenmonoxid (CO) als Markermolekül. Bei der sogenannten Rückatmungsmethode inhaliert der Sportler zwei Minuten lang aus einem Luftbeutel, der eine geringe Menge Kohlenmonoxid enthält. Das Gasmolekül bindet am zentralen Eisenatom des Hämoglobins und verdrängt dadurch den Sauerstoff, der dort normalerweise angelagert ist. Am Ende der Prozedur sind etwa fünf Prozent des Hämoglobins im Blut mit CO besetzt. Nun werden dem Athleten am Ohrläppchen wenige Mikroliter Blut abgezapft. In dieser Probe wird dann mit Hilfe eines Blutanalysators die Konzentration an CO-blockiertem Hämoglobin im Körper gemessen. Aus diesem Wert und Faktoren wie zum Beispiel Temperatur und Luftdruck lässt sich dann die aussagekräftige Hämoglobinmasse berechnen.
Obwohl das Mess-Prinzip recht einfach ist, wurde diese Nachweismethode bisher noch nicht von der Welt-Anti-Doping-Agentur (Wada) akzeptiert. Hauptgrund hierfür dürfte das Totenkopfsymbol auf der Gasflasche sein, aus der das Hämoglobinmarkermolekül für die Messung entnommen wird. Kohlenmonoxid ist bekanntermaßen hochgiftig. Es bindet 325-mal stärker an Hämoglobin als Sauerstoff. Liegt der Atemluftanteil an CO über einem Prozent, führt das innerhalb weniger Minuten zum Tod durch Ersticken. Doch "die Angst vor CO ist völlig unbegründet" sagt Schmidt, "weil die Menge, die bei unserer Messung angeatmet wird, nur in etwa dem Kohlenmonoxidgehalt von drei Zigaretten entspricht". Verkehrspolizisten weisen einen höheren CO-Anteil im Blut auf. Außerdem ist die Bindung von CO an das Eisen des Hämoglobins reversibel: Nach vier bis sechs Stunden ist das giftige Gas wieder abgeatmet.
Individuelle Blutprofile
Das überzeugte auch die 350 Spitzensportler, die Schmidt und seine Bayreuther Arbeitsgruppe zusammen mit australischen Wissenschaftlern in den vergangenen drei Jahren untersucht hat. Darunter waren Schwimmer, Leichtathleten, Ruderer, Triathleten, Skilangläufer, Biathleten, Nordisch-Kombinierer und Radfahrer. Über ein bis zwei Jahre hinweg wurden Blutparameter inklusive absoluter Hämoglobinmenge pro Sportler bis zu zehnmal bestimmt.
Ein auf diese Weise erstelltes Blutprofil fällt für jeden Athleten individuell aus und gibt zuverlässig Aufschluss darüber, wenn bei ihm gravierende Abweichungen vom bisherigen Verlauf auftreten. Das zeigt der Probenvergleich: Dopt er zum Beispiel mit Epo, steigt die Hämoglobinmasse um etwa zwölf Prozent. Absolviert der Sportler dagegen ein Höhentraining in den Bergen, kann er diese Menge nur um etwa sechs Prozent steigern. Bei Werten darüber hilft die Ausrede, sie seien trainingsbedingt, also nicht mehr weiter.
So fand Schmidt durch die Analyse von mehr als zehn Jahre alten Messwerten von 15 Profifahrern eines bekannten deutschen Radsportteams heraus, dass "bei über der Hälfte der Untersuchten Blutmanipulation in Betracht gezogen werden konnte", wie er 2008 in der Deutschen Zeitschrift für Sportmedizin schrieb.
Verbesserte Prüfmethoden
Ist es bei Pechstein wirklich nur eine genetisch bedingte Blutkrankheit, die ihre Retikulozytenwerte unnatürlich ansteigen lässt, wie sie jetzt behauptet? "Es wäre sehr interessant gewesen, wenn die Eisschnellläufer bei unseren Studien dabei gewesen wären", sagt Schmidt. Schließlich seien die Veränderung der Hämoglobinmenge und der Retikulozyten wahrscheinlich die wichtigsten Parameter, "weil das zwei Größen sind, die man nicht direkt beeinflussen kann".
Auch nicht mit sogenannten Plasmaexpandern, wie es Claudia Pechstein vorgeworfen wird. Dabei handelt es sich um Substanzen, die das Blutplasmavolumen vergrößern. Mit ihnen lässt sich eine unnatürliche Zunahme der roten Blutkörperchen durch Epo oder Bluttransfusionen kaschieren, weil das Verhältnis von Blutzellen zu Gesamtblutvolumen insgesamt niedrig bleibt, sich der Hämatokritwert und die Hämoglobinkonzentration also kaum ändern. Das könnte jedenfalls erklären, warum diese zwei Messgrößen bei Claudia Pechstein nicht weiter auffielen.
"Wir hätten mit unserer Messmethode die Manipulationsart durch Plasmaexpander ausschließen können", sagt Schmidt. Das wäre also eine Möglichkeit für Leistungssportler, ihre Unschuld nicht nur zu beteuern, sondern auch zu beweisen.
