Nagrody Nobla w endokrynologii, które zmieniły sport

Historia hormonów to w dużej mierze historia Nagrody Nobla. Odkrycia, które pierwotnie miały ratować chorych na cukrzycę czy niewydolność nadnerczy, z czasem wpłynęły na fizjologię wysiłku, medycynę sportową, a niestety także na rozwój dopingu. Redakcja przypomina najważniejsze z nich i wyjaśnia, dlaczego mają znaczenie dla każdego, kto interesuje się sportem.

Insulina: od psa w laboratorium do ratowania życia

W 1923 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny otrzymali Frederick Banting i John Macleod za odkrycie insuliny. Banting podzielił się swoją częścią nagrody z Charlesem Bestem, a Macleod z biochemikiem Jamesem Collipem, który opracował metodę oczyszczania hormonu. Już w 1922 roku pierwszy pacjent, czternastoletni Leonard Thompson, otrzymał zastrzyk z wyciągu trzustkowego.

Dla sportu odkrycie insuliny ma dwa wymiary. Po pierwsze, umożliwiło osobom z cukrzycą typu 1 normalne życie, a z czasem – rywalizację na najwyższym poziomie. Dziś zawodnicy z tą chorobą startują w maratonach, wyścigach kolarskich i na igrzyskach olimpijskich, korzystając z wyjątków do celów terapeutycznych.

Po drugie, poznanie roli insuliny w transporcie glukozy i aminokwasów do mięśni doprowadziło do jej nadużywania w kulturystyce. To jedno z najniebezpieczniejszych zjawisk w farmakologii sportowej: hipoglikemia po insulinie może prowadzić do drgawek, śpiączki i śmierci, a przypadki zgonów zostały opisane w literaturze. Insulina znajduje się na liście substancji zabronionych WADA.

W 1958 roku Frederick Sanger otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za ustalenie sekwencji aminokwasów insuliny. Była to pierwsza w pełni poznana struktura białka, co otworzyło drogę do syntezy insuliny ludzkiej metodami inżynierii genetycznej w latach 80.

Hormony płciowe i narodziny sterydów anabolicznych

W 1939 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymali Adolf Butenandt i Leopold Ružička. Butenandt wyizolował i opisał hormony płciowe, w tym androsteron, a Ružička opracował syntezę testosteronu z cholesterolu. Niemal równocześnie, w 1935 roku, grupa Ernsta Laqueura wyizolowała testosteron z jąder byków i nadała mu nazwę.

Synteza testosteronu umożliwiła leczenie hipogonadyzmu, ale już w kolejnych dekadach zainteresowali się nią lekarze sportowi i trenerzy. W latach 50. pojawiły się pierwsze syntetyczne pochodne o zmienionym stosunku działania anabolicznego do androgennego, a w latach 60. i 70. sterydy anaboliczne stały się częścią systemowego dopingu w niektórych krajach.

Warto podkreślić, że sami nobliści pracowali nad podstawami biochemii, a nie nad poprawą wyników sportowych. Ich odkrycia pozwoliły zrozumieć, jak działają hormony steroidowe, co jest dziś fundamentem endokrynologii, medycyny rozrodu i transpłciowej terapii hormonalnej.

Wiedza o budowie sterydów pozwoliła także na rozwój metod ich wykrywania. Bez zrozumienia chemii tych związków niemożliwe byłoby wprowadzenie przez MKOl testów na sterydy anaboliczne w 1976 roku.

Kortyzon, przysadka i podwzgórze

W 1950 roku nagrodę otrzymali Edward Kendall, Philip Hench i Tadeusz Reichstein – ten ostatni urodzony we Włocławku – za odkrycia dotyczące hormonów kory nadnerczy. Hench jako pierwszy zastosował kortyzon u pacjentki z reumatoidalnym zapaleniem stawów, uzyskując spektakularną poprawę.

Glikokortykosteroidy szybko stały się podstawą leczenia stanów zapalnych, w tym urazów sportowych. Jednocześnie ich działanie przeciwbólowe, przeciwzmęczeniowe i euforyzujące sprawiło, że trafiły na listę WADA – podanie ogólnoustrojowe w okresie zawodów jest zakazane bez wyjątku terapeutycznego.

W 1977 roku nagrodę podzielili Roger Guillemin i Andrew Schally, którzy odkryli hormony podwzgórza sterujące przysadką, w tym gonadoliberynę (GnRH) i somatostatynę. Pokazali, że mózg kontroluje gruczoły dokrewne za pomocą peptydów. To odkrycie jest kluczem do zrozumienia, dlaczego przyjmowanie egzogennych hormonów hamuje własną produkcję w mechanizmie ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Wcześniej, w 1947 roku, Bernardo Houssay otrzymał nagrodę za opisanie roli przedniego płata przysadki w metabolizmie glukozy, a małżonkowie Cori – za opisanie cyklu przemian glikogenu. Cykl Corich do dziś jest podstawowym pojęciem w fizjologii wysiłku.

Rosalyn Yalow i narodziny precyzyjnych pomiarów

Trzecią laureatką w 1977 roku była Rosalyn Yalow, nagrodzona za opracowanie metody radioimmunologicznej (RIA) oznaczania hormonów peptydowych. Wraz z Solomonem Bersonem stworzyła technikę pozwalającą zmierzyć bardzo niskie stężenia insuliny we krwi. Berson zmarł przed przyznaniem nagrody.

Radioimmunoanaliza zrewolucjonizowała endokrynologię i stała się podstawą badań hormonalnych, które dziś wykonuje się w każdym laboratorium. To dzięki niej można mierzyć LH, FSH, kortyzol czy hormon wzrostu – zarówno u pacjentów, jak i u sportowców w ramach monitorowania zdrowia.

Metody immunologiczne stały się też fundamentem wczesnych testów antydopingowych na hormony peptydowe. Dziś uzupełnia je spektrometria mas, ale idea wykrywania znikomych ilości hormonu za pomocą specyficznych przeciwciał pochodzi właśnie z prac Yalow.

Jak hormony przekazują sygnał

Nie mniej istotne były odkrycia dotyczące mechanizmów działania hormonów na poziomie komórki. Poniższa tabela zestawia kilka z nich wraz z ich znaczeniem dla współczesnej medycyny sportowej.

Te prace pozwalają zrozumieć, dlaczego niektóre leki – np. agoniści receptorów beta-2-adrenergicznych – wpływają nie tylko na oskrzela, ale też na metabolizm tłuszczów i mięśni. To z kolei tłumaczy, dlaczego substancje takie jak klenbuterol są zakazane w sporcie i niebezpieczne dla serca.

Odkrycie roli tlenku azotu stało się też naukową podstawą dla popularnych dziś suplementów z azotanami, np. soku z buraka, które mają dobrze udokumentowany wpływ na wydolność wytrzymałościową.

Wnioski redakcji

Nagrody Nobla w endokrynologii były przyznawane za odkrycia medyczne, ale ich wpływ wykroczył daleko poza klinikę. Insulina, testosteron, kortyzon i metody pomiaru hormonów ukształtowały współczesną medycynę sportową.

Każde z tych odkryć ma dwie strony. Umożliwiło leczenie chorób i bezpieczne uprawianie sportu przez osoby przewlekle chore, ale jednocześnie stało się punktem wyjścia dla dopingu i niebezpiecznych praktyk.

Znajomość historii pomaga lepiej rozumieć, dlaczego niektóre substancje są zakazane i jakie realne ryzyko niosą. To wiedza przydatna zarówno zawodnikom, jak i trenerom.

Polecamy także nasze teksty o historii pierwszych testów antydopingowych, o działaniu osi podwzgórze–przysadka–gonady oraz o tym, jak czytać wyniki badań hormonalnych.

Bibliografia

1. Banting FG, Best CH, Collip JB, Campbell WR, Fletcher AA. Pancreatic extracts in the treatment of diabetes mellitus. Can Med Assoc J. 1922;12(3):141–146.
2. Yalow RS, Berson SA. Immunoassay of endogenous plasma insulin in man. J Clin Invest. 1960;39(7):1157–1175.
3. Hench PS, Kendall EC, Slocumb CH, Polley HF. The effect of a hormone of the adrenal cortex and of pituitary adrenocorticotropic hormone on rheumatoid arthritis. Proc Staff Meet Mayo Clin. 1949;24(8):181–197.
4. Nieschlag E, Nieschlag S. Testosterone deficiency: a historical perspective. Asian J Androl. 2014;16(2):161–168.
5. Kanayama G, Pope HG Jr. History and epidemiology of anabolic androgens in athletes and non-athletes. Mol Cell Endocrinol. 2018;464:4–13.
6. Bliss M. The Discovery of Insulin. Chicago: University of Chicago Press; 1982.