Tajemnica testosteronu w kobiecym sporcie

Lekkoatletki z zaburzeniami płci będą od 1. listopada osobno klasyfikowane, jeśli lekami nie obniżą poziomu testosteronu. Czy to już trzecia płeć w sporcie? Na czym polega biegowy fenomen kobiet takich jak Caster Semenya? Jak to działa i dlaczego szczególnie na średnich dystansach? Wyjaśnia dr n. med. Katarzyna Skórzewska, specjalista endokrynologii i ginekologii.

Od 1. listopada wchodzą w życie nowe przepisy Międzynarodowego Stowarzyszenia Federacji Lekkoatletycznych (IAAF) wprowadzające ścisłe kryteria dopuszczające do startów zawodniczki z zaburzeniami rozwoju płci (DSD - Differences of Sexual Development) na dystansach od 400 m do 1 mili, w tym bieg przez płotki. W nowych regulacjach znalazł się zapis o dopuszczalnym poziomie testosteronu we krwi zawodniczek - poniżej 5 nmol/l na co najmniej 6. miesięcy przed startem oraz utrzymywanie się tego poziomu przez cały czas zawodów. Jeśli będzie on zbyt wysoki, będzie musiał być obniżony poprzez stosowanie odpowiednich leków. Jednocześnie wprowadzono nową kobiecą klasyfikację dla zawodniczek z zaburzeniami rozwoju płci (DSD), które nie podejmą leczenia.

Okazuje się, że wśród najlepszych lekkoatletek na każde 1000 w danej dyscyplinie 7,1 ma podwyższony poziom testosteronu; to podobno 140 razy więcej niż w całej populacji! Najwiecej takich kobiet biega właśnie na dystansach 400, 800 i 1500 m., których dotyczą nowe przepisy. Testorenowa specjalizacja średnich dystansów? Fascynujące. 

Czy zawodniczki, u których przekroczony jest dopuszczalny według nowych kryteriów, poziom są chore? Co oznacza u kobiet wysoki poziom testosteronu?

U większości kobiet poziom testosteronu we krwi, w zależności od metody, waha się pomiędzy 0,7 a 2,8 nmol/l. Dla porównania u dojrzałych mężczyzn wartości te oscylują pomiędzy 7.7 – 29.4 nmol/l.  Jeżeli u kobiety stężenie testosteronu we krwi przekracza 5 nmol/l oznacza to hiperandrogenemię (podwyższony poziom androgenów we krwi). Tak wysoki poziom testosteronu występuje często u kobiet z guzami wytwarzającymi androgeny lub w rzadkich przypadkach osób z zaburzeniami różnicowania płci przy czym może on osiągać u nich wartości we krwi takie, jak u mężczyzn. 

Nadmierne wydzielanie androgenów u kobiet wywołuje objawy maskulinizacji i wirylizacji czyli zmianę sylwetki ciała, zwiększenie masy tkanki mięśniowej, hirsutyzm (owłosienie typu męskiego), trądzik, łysienie androgenowe, przerost łechtaczki, obniżenie barwy głosu oraz defeminizację (m.in. zaburzenia miesiączkowania, zmniejszenie piersi i macicy oraz zanik typowego dla kobiet rozmieszczenia tkanki tłuszczowej). Prowadzi do zaburzeń miesiączkowania i niepłodności, zaburzeń metabolicznych – hiperinsulinizmu, insulinooporności, zaburzeń lipidowych a w efekcie chorób układu krażenia a nawet nowotworów. Zawsze wymaga zgiadnozowania i ustalenia przyczyny w celu wdrożenia odpowiedniego leczenia.

Wysoki poziom testosteronu daje korzyści w sportowej rywalizacji.

Testosteron i powstający w tkankach docelowych jego 2,5 razy silniejszy metabolit, 5α-dihydrotestosteron (DHT) wykazują działanie anaboliczne, wyrażające się dodatnim bilansem azotowym i wzrostem produkcji białek. Wpływają na przyrost masy mięśniowej w wyniku przerostu komórek mięśniowych - powodując zwiększenie ich objętości bez zwiększenia ich ilości, co przekłada się na siłę i wytrzymałości mięśni oraz układu kostnego. Ułatwia adaptację mięśni do wysiłku oraz poprawia ich zdolność do regeneracji. Ponadto, testosteron hamuje ekspresję naturalnego inhibitora hipertrofii mięśni – miostatyny, pozwalając tym samym na większy ich przerost.

Androgeny pobudzają również produkcję erytropoetyny, zwiększającej moc aerobową i wytrzymałość. Dzięki temu wzrasta liczba erytrocytów oraz stężenie hemoglobiny we krwi i przez to poprawia się wykorzystanie tlenowe w tkankach, jest lepsza tolerancja wysiłku, wzrost zdolności do osiągania ponadprzeciętnych wyników sportowych. Zaobserwowano też znaczną poprawę maksymalnej zdolności wysiłkowej. 

Erytropoetyna oddziałuje również bezpośrednio na mózg i wzmaga motywację do działania - zwiększania wysiłku i osiągnięć fizycznych. 

Testosteron i DHT synergistyczne z hormonem wzrostu podwyższają pulę krążącego we krwi insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF-1), który zwiększa syntezę białka, reguluje procesy energetyczne w mięśniach i hamuje apoptozę (śmierć komórki i usuwanie zużytych komórek z organizmu). Obecnie IGF-1, obok pochodnych testosteronu i erytropoetyny, jest jednym z najczęściej stosowanych środków dopingujących w sporcie.

Testosteron jest hormonem współzawodnictwa, oddziaływuje więc na sferę psychiczną i zapewnia odpowiedni poziom motywacji zawodnika.

Testosteron w kobiecej lekkiej atletyce to przede wszystkim średnie dystanse, gdzie zanotowano zdecydowaną większość przypadków biegaczek z hiperandrogenemią. Znacznie więcej niż w skoku w dal, wzwyż albo biegach sprinterskich czy długodystansowych.

Dla sportowców zasadnicze znaczenie mają efekty anaboliczne steroidów androgenno-anabolicznych (AAS) czyli zwiększanie syntezy białek budujących mięśnie szkieletowe, pobudzanie receptorów dla androgenów w tkankach oraz hamowanie katabolizmu. 

Mięśnie szkieletowe u człowieka składają się w głównej mierze z trzech typów włókien: I, IIA i IIB w zależności od rodzaj łańcucha ciężkiego miozyny - białka odpowiedzialnego za skurcz mięśnia. Różnią się one między sobą rozmiarem i zdolnością metaboliczną. Przykładowo: włókna I, tzw. „wolne” są mniejsze, wolno się kurczą i do wytwarzania energii głównie używają tlen, czyli wolniej się męczą – dlatego przeważają u maratończyków. Natomiast włókna IIB, tzw. „szybkie” są większe, szybko się kurczą i szybko się męczą bo jako źródła energii używają procesy beztlenowe – dominują u sprinterów. Badania wskazują, że w mięśniach mężczyzn przeważa typ IIA  nad IIB i nad I, natomiast u kobiet I nad IIA i nad IIB. Z tego rozkładu wynikają różnice między płciami -  mięśnie mężczyzn mają lepszą zdolność do kurczenia się ale są mniej wytrzymałe w porównaniu do kobiet. 

Zarówno trening wytrzymałościowy, jak i siłowy prowadzą do istotnego zwiększenia ekspresji receptorów dla androgenów w tkance mięśniowej. W badaniach na zwierzętach wykazano, że trening wytrzymałościowy wpływa przede wszystkim na zwiększenie zdolności wiązania AAS w zakresie włókien wolnych, podczas gdy trening oporowy - włókien szybkich. Ustalono, że działanie testosteronu powoduje przerost włókien IIB, natomiast nie zwiększa ich liczby. 

Wydaje się, że to właśnie zwiększenie objętości i wydajności włókien „szybkich” przy stałej ilości włókien „wolnych” kobiety z hiperandrogenizmem powoduje, że osiągają one największe sukcesy w biegach na średnie dystanse. Dodatkowo, niektóre badania pokazują, że testosteron u kobiet może powodować wzrost β-oksydacji kwasów tłuszczowych, które są głównym źródłem energii przy wysiłkach trwających 15-60 minut. 

Co ciekawe, hormonem promującym przemianę włókien wolnych do szybkich jest hormon tarczycy – trójjodotyronina (T3). Dodatkowo, T3 poprawia zdolność mięśni do skurczu – działanie, którego nie wykazuje testosteron.

Złą sławą owiane są historie np. pływaczek z byłego NRD faszerowanych hormonami po których stawały się po części mężczyznami. Wysoki poziom testosteronu nie zawsze wynika z przyczyn naturalnych.

Testosteron stosowały już w latach 50-tych XX wieku sportsmenki radzieckie, Maria Itkina oraz siostry Irina i Tamara Press nazywane “kwiatem Leningradu”. Choć niewątpliwie najwięcej przypadków było wśród zawodników z NRD. We wschodnioniemieckiej “fabryce gwiazd” tysiące sportowców otrzymywało codziennie niebieską pigułkę Oral-Turbinadol^®, zawierającą pochodną metylotestosteronu. Pływaczkom podawano ten preparat już od 11. roku życia co miało znaczący wpływ na rozwijający się organizm i układ hormonalny.

Podawano go pływakom ale też wioślarzom, ciężarowcom. Znamy historię Heidi-Andreasa Krieger, mistrzyni w pchnięciu kulą, która po zakończeniu kariery sportowej zdecydowała się na zmianę płci i teraz już jako Andreas aktywnie działa przeciwko stosowaniu dopingu w sporcie wraz z żoną, byłą pływaczką Ute Krauser. 

Najczęściej stosowaną formą dopingu farmakologicznego na świecie są AAS (anabolic androgenic steroids) czyli steroidy androgenno-anaboliczne, które mogą być pochodzenia zarówno endo- jak i egzogennego. Sposoby identyfikacji AAS opierają się na wykrywaniu ich metabolitów w moczu. Współczesne metody analityczne w postaci kombinacji chromatografii cieczowej i gazowej, spektrometrii masowej i izotopowej pozwalają na skuteczną detekcję dopingu AAS, w tym także wspomagania tak zwanymi niewykrywalnymi AAS.

Wykrycie obecności w organizmie egzogennych AAS może być dokonane albo przez bezpośrednią identyfikację danego związku lub pośrednio przez wykazanie obecności jednego z jego metabolitów, który fizjologicznie nie występuje w moczu. Wykrycie endogennych AAS (np. testosteronu) jest znacznie trudniejsze do udowodnienia. Określa się wskaźnik stężeń testosteronu do epitestosteronu (T/E ratio) oraz współczynnik zawartości izotopów węgla 13C/12C oznaczanych metodą spektrometrii masowej (IRMS, isotope ratio mass spectrometry). 

W przyszłości kontrola antydopingowa na obecność AAS będzie prawdopodobnie w dużo większym stopniu opierała się na badaniach genetycznych.

Nowe przepisy regulują poziom testosteronu u zawodniczek i sugerują jego redukcję, czy to możliwe? 

W przypadku ustalenia przyczyny hiperandrogenizmu możliwej do usunięcia (np. guzy produkujące androgeny, stosowane leki o działaniu androgenowym) możemy skutecznie ją usunąć poprzez leczenie operacyjne lub zaprzestanie stosowania AAS. Najczęściej jednak mamy do czynienia z androgenizacją jajnikową bądź nadnerczową spowodowaną przewlekłą endokrynopatią, o niemożliwych do usunięcia przyczynach (np. wrodzony przerost nadnerczy, zespół Cushinga, zespół policystycznych jajników - PCOS).

W leczeniu hiperandrogenizmu stosuje się substancje mające za zadanie zmniejszenie produkcji i wydzielania androgenów przez nadnercza lub jajniki, zwiększenie stopnia wiązania androgenów z białkami krwi,  zahamowanie obwodowej przemiany prekursorów androgenów w aktywne metabolity oraz zmniejszenie oddziaływania androgenów na tkanki docelowe. 

Terapia polega na podawaniu antagonistów receptora androgenowego (octan cyproteronu, spironolakton, flutamid) zazwyczaj w połączeniu z dwuskładnikową antykoncepcją hormonalną lub stosowaniu długo działających analogów gonadoliberyny (GnRH), co powoduje zmniejszenie jajnikowej produkcji testosteronu i androstendionu poprzez zahamowanie wydzielania gonadotropin przysadkowych, bez wpływu na nadnerczową produkcję androgenów. U kobiet z wrodzonym przerostem nadnerczy stosuje się glukokortykosteroidy (deksametazon, hydrokortyzon), 

Konsekwencje zdrowotne to przywrócenie prawidłowego rytmu miesiączkowania, zmniejszenie hiirsutyzmu, trądziku, łysienia. To również poprawa parametrów metabolicznych gospodarki węglowodanowej i lipidowej. Oczywiście mogą się również zdarzyć działania niepożądane czy powikłania związane ze stosowaniem leków, przede wszystkim zakrzepowo-zatorowe u stosujących dwuskładnikową antykoncepcję hormonalną, jednak korzyści dla zdrowia znacząco przewyższają niewielkie potencjalne ryzyko a prawidłowe zdiagnozowanie zaburzenia jest gwarancją prawidłowo wdrożonego i bezpiecznego leczenia.  

Przepisy wprowadzają też pojęcie trzeciej płci czyli osób z zaburzeniami poziomu testosteronu. Ma to w założeniach uczyni rywalizację bardziej sprawiedliwą ale…

Problem dotyczy osób z zaburzeniami rozwoju płci (DSD - disorders of sex development), u których w wyniku mutacji genów określających płeć lub zaburzeń hormonalnych w okresie życia płodowego nie ma zgodności między płcią genetyczną, gonadalną, genitalną, somatyczną i psychiczną oraz występują nieprawidłowości w budowie wewnętrznych lub zewnętrznych narządów płciowych. Dla tego typu zaburzeń do 2005 r. używano pejoratywnych i kontrowersyjnych określeń tj. hermafrodytyzm, obojnactwo, odwrócenie płci czy interseksualność, które nie powinny być używane. 

U osób dotkniętych zaburzeniami rozwoju płci stężenie testosteronu we krwi wielokrotnie przekracza górną granicę kobiecej normy co znacznie zwiększa ich szansę na osiąganie lepszych wyników szczególnie na średnich dystansach i w biegach przez płotki, nieadekwatnie od włożonego w trening wysiłku i zaangażowania. Testosteron poprawia wydolność, zwiększa siłę mięśniową i wytrzymałość na wysiłek dając tym samym zawodniczce znaczącą przewagę nad rywalkami.

Jedną z pierwszych sportsmenek mających męskie i żeńskie narządy rozrodcze była reprezentantka Niemiec w skoku wzwyż, Dora vel Hermann Ratjen. Startowała w kategorii kobiet na igrzyskach olimpijskich w Berlinie w 1936 r. a w 1938 r. na mistrzostwach Europy w Wiedniu pobiła rekord świata wynikiem 170 cm. Został on jednak anulowany po przypadkowym odkryciu u Dory męskich narządów płciowych. 

Wśród lekkoatletek ZSRR zaburzenia te występowały prawdopodobnie u wspominanych już sióstr Tamary i Iriny Press. W tajemniczych okolicznościach zakończyły one kariery sportowe po wprowadzeniu obowiązkowych badań płci więc nigdy tego nie udowodniono.

W sporcie po raz pierwszy obowiązkowe badanie płci na zlecenie Międzynarodowego Stowarzyszenia Federacji Lekkoatletycznych (IAAF) przeprowadzono w 1950 r. Wykonywanie ich u “podejrzanych” zawodniczek zapoczątkowano w 1967 r. w pucharze Europy a na igrzyskach olimpijskich w roku 1968. Na podstawie współcześnie krytykowanych testów chromosomowych wydawano tzw. “paszporty płci”.

W efekcie takich badań zakończyła się w 1967 r. kariera Ewy Kłobukowskiej - polskiej lekkoatletki i sprinterki, złotej medalistki olimpijskiej z Tokio w 1964 r. Na podstawie badań chromatyny płciowej (tzw. ciałka Barra - nieaktywny chromosom X) stwierdzono mozaikowatość chromosomów – część badanych komórek miała o jeden chromosom X za dużo (układ XXY), podczas gdy inne miały prawidłowy układ chromosomalny XX. Wg współczesnej genetyki kariotyp taki jest kariotypem żeńskim – u kobiet nawet 20% komórek może zawierać chromatyną płciową. Obecnie dla oceny płci stosuje się diagnostykę cytogenetyczą z użyciem mikromacierzy FraX.

Nowe przepisy wchodzą w życie 1. listopada ale sceptycy podejrzewają, że IAAF ponownie stara się jedynie uspokoić środowisko a przed igrzyskami olimpijskimi w Tokio w 2020 roku wrócą stare regulacje.

Problem wysokiego poziomu testosteronu u kobiet dotyczy nie tylko świata sportu.

Testosteron jest tylko jednym z androgenów, produkowanych u kobiet przez jajniki (25%) oraz nadnercza (25%). Główna pula testosteronu - 50% - pochodzi z przemiany androstendionu w tkankach obwodowych. 

Niewątpliwie testosteron i jego aktywny metabolit, 5α-dihydrotestosteron (DHT) jako najsilniej działające androgeny mają największe znaczenie kliniczne. U kobiet symptomy nadmiaru testosteronu są łatwo widoczne gołym okiem. Hirsutyzm czyli nadmierne, sztywne i twarde owłosienie w miejscach typowych dla mężczyzn (wąsik, broda i bokobrody, szyja, klatka piersiowa, brzuch, plecy i pośladki), trądzik - szczególnie na linii żuchwy, łysienie skroniowe i na czubku głowy, męskie proporcje budowy ciała, silna muskulatura i niski tembr głowy – te objawy sa bardzo charakterystyczne.

W diagnostyce wykorzystuje się głównie oznaczenia poziomu hormonów i innych parametrów w surowicy krwi. Badania zlecone przez lekarza ukierunkowane są na podstawie wywiadu oraz badania przedmiotowego. Dodatkowo wykonywane są, w zależności od etiologii hiperandrogenizmu, badania obrazowe: ultrasonograficzne i tomografia komputerowa.